陳林維，吳培云，賈 勇，周雙生，倪 佳

(安徽中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，安徽 合肥 230012)

無機化學(xué)“緩沖溶液”是與化學(xué)化工、生物、醫(yī)學(xué)等學(xué)科緊密聯(lián)系的重要內(nèi)容之一。許多化學(xué)反應(yīng)必須在一定酸堿范圍內(nèi)才能進(jìn)行，作為能夠使體系pH值在一定范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的緩沖溶液發(fā)揮了重要作用。在學(xué)習(xí)緩沖溶液之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了弱電解質(zhì)的電離平衡，但主要是偏向于讓學(xué)生從定量的角度去學(xué)習(xí)和理解電離平衡的計算。結(jié)合筆者的教學(xué)經(jīng)驗，在教學(xué)的過程中存在延續(xù)前面所學(xué)重視緩沖溶液pH的近似計算和基于物種平衡濃度關(guān)系式的數(shù)學(xué)推導(dǎo)等，這樣的學(xué)習(xí)使得學(xué)生弱化了體會和認(rèn)知緩沖溶液緩沖能力，也就是緩沖作用。這將會導(dǎo)致學(xué)生對緩沖溶液的理解過于片面，容易停留在物種平衡濃度這一數(shù)據(jù)表象上。除了對知識點講授的改進(jìn)外，應(yīng)該適當(dāng)滲透課程思政的元素。下面以“緩沖溶液”這節(jié)內(nèi)容探討教學(xué)中的設(shè)計及反思，促進(jìn)緩沖溶液在教學(xué)、學(xué)術(shù)研究和生活實踐中的重要應(yīng)用[1-3]。

1 教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)大綱，確定目標(biāo)如下：

知識目標(biāo)：(1)掌握緩沖溶液的概念、作用原理、組成，緩沖溶液pH的近似計算；(2)熟悉緩沖容量的概念，緩沖溶液的選擇和配制；(3)了解緩沖溶液的應(yīng)用。

技能(能力)目標(biāo)：(1)通過緩沖溶液的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠熟練運用緩沖作用原理配制一定pH范圍的緩沖溶液，為后續(xù)學(xué)科的學(xué)習(xí)提供理論指導(dǎo)；(2)讓學(xué)生學(xué)會運用緩沖溶液的相關(guān)知識分析解決生活中的問題，提高學(xué)生應(yīng)用化學(xué)知識的意識與能力；(3)通過以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力。

價值觀(情感)目標(biāo)：(1)通過緩沖溶液的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體會緩沖溶液在學(xué)習(xí)和生活中的意義和價值，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；(2)在學(xué)習(xí)運用緩沖作用原理的過程中，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和求真務(wù)實的精神；(3)通過緩沖溶液在生產(chǎn)、科研中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的意識，讓學(xué)生感受到探索的樂趣和成功的喜悅，充分體會化學(xué)知識在實際生活中的廣泛應(yīng)用。

2 教學(xué)重點、難點

圍繞教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，該部分的教學(xué)重點和難點如下：

教學(xué)重點：理解緩沖溶液的概念；緩沖溶液pH的近似計算；

教學(xué)難點：緩沖作用的機制；緩沖溶液的選擇和配制。

3 教學(xué)思路

為達(dá)該部分內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)，筆者以多媒體教學(xué)為主、傳統(tǒng)板書為輔展開教學(xué)。由于該部分內(nèi)容若結(jié)合實驗現(xiàn)象進(jìn)行分析更佳，因此在不影響教學(xué)的前提下，為方便展示實驗過程和現(xiàn)象，筆者通過拍攝實驗過程并在課堂上進(jìn)行播放的方式和學(xué)生進(jìn)行互動。該節(jié)內(nèi)容的教學(xué)分為四部分：第一部分，通過生活實例和實驗實例進(jìn)行問題引入，講述“是什么”——引出緩沖溶液和緩沖作用這兩個名詞；第二部分，對知識點進(jìn)行逐一介紹——緩沖溶液組成及作用原理，隨后通過對問題的分析解決問題，講述“為什么”——分析為什么緩沖溶液能夠起到緩沖作用及如何起到緩沖作用；第三部分，對概念進(jìn)行正確認(rèn)知和理解后，進(jìn)入緩沖溶液pH近似計算的重點學(xué)習(xí)；接著進(jìn)入第四部分，學(xué)會如何選擇和配制緩沖溶液，講述“如何做”——結(jié)合實際工作，學(xué)以致用。通過實例先引導(dǎo)學(xué)生對新知識點的熟悉感，然后依次將知識點進(jìn)行邏輯串聯(lián)，最終呈現(xiàn)出將分散的知識點內(nèi)化為學(xué)生的結(jié)構(gòu)性知識的效果。

4 教學(xué)過程設(shè)計

4.1 課程導(dǎo)入

筆者通過選取包含課程思政元素的實例激發(fā)學(xué)生的好奇心[4]。以“印染”作為實例：先向同學(xué)們展示藍(lán)印花布的圖片素材，然后向?qū)W生進(jìn)行提問這是什么，課堂自由回答。隨后介紹非物質(zhì)文化遺產(chǎn)在我國的地位和作用和藍(lán)印花布的制作工藝。最后向?qū)W生們提出一個和課程關(guān)系度最大的問題：“藍(lán)印花布的印染工藝中最重要的環(huán)節(jié)是什么？”仍然選擇課堂自由回答，活躍課堂氣氛。印染中“染色”這一步至關(guān)重要，而染液又是染色的關(guān)鍵。pH控制就需要我們用緩沖溶液來配。由此，便自然過渡到課程的主題“緩沖溶液”。

除了生活實例，筆者以近學(xué)生自身的“人體血液pH”作為實例貼：先問學(xué)生是否思考過人體血液的pH穩(wěn)定在7.35～7.45之間，如果pH超出這個范圍會怎么樣？激發(fā)了學(xué)生的好奇心后，講解pH偏高或偏低引起的一系列后果。然后進(jìn)一步提出問題：為什么正常人的人體血液的pH不會因為人體代謝產(chǎn)生一些酸性物質(zhì)或堿性物質(zhì)而有太大改變。通過老師的問題引導(dǎo)和學(xué)生的思考，加上前一個實例已經(jīng)引出的“緩沖溶液”，學(xué)生此時多半已經(jīng)推測出是因為人體血液本身就是一種緩沖溶液，但仍不能回答其機制，也就是為什么緩沖溶液就能使pH穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。

兩個實例的導(dǎo)入，讓學(xué)生對緩沖溶液是什么有了一個初步的了解，緊接著筆者采用化學(xué)實驗(教師課前錄制好視頻然后在課堂上進(jìn)行隨堂播放)的方式直觀的去體會緩沖作用。選取實驗“溶液中加入酸堿后pH值的變化”，然后通過“雨課堂”線上回答的方式看看學(xué)生們的正確率，隨機引出緩沖溶液起到的作用，即“緩沖作用”。至此，引出緩沖溶液和緩沖作用這兩個名詞。

4.2 新課講解

4.2.1 概念解析

對緩沖溶液的組成及緩沖作用的概念進(jìn)行闡釋后，并以“人體血液pH”的問題為例進(jìn)行問題解決。通過對緩沖溶液組成的介紹，解決問題“為什么人體血液pH能穩(wěn)定在7.35～7.45之間？”這部分內(nèi)容可以通過列舉血液中存在pH在7.35～7.45之間的緩沖體系，包括H2CO3-NaHCO3(主要)、H2CO3-NaHCO3、血漿蛋白及其鈉鹽等。對于緩沖作用原理的解析應(yīng)當(dāng)著重講解[5]。首先舉例說明NaAc-HAc緩沖溶液體系中存在的離子平衡方程式，根據(jù)強電解質(zhì)完全電離，弱電解質(zhì)部分電離，水解離忽略，加上同離子效應(yīng)等知識點確定緩沖溶液的主要組成成分，即Ac-和HAc。

為了更直觀的理解緩沖溶液為什么能抗酸抗堿抗稀釋，筆者將緩沖溶液中的組成成分用不同顏色大小形狀相同的方形色塊表示(如圖1所示，假設(shè)濃度和體積是一樣的)，通過向這樣的體系中加入少量酸堿，使得某組分的色塊面積稍稍增大，但對于整個體系來說只是微小的變化，也就是說pH發(fā)生微小變化，從而得出緩沖溶液中HAc能夠抗堿，Ac-能夠抗酸。然后根據(jù)同離子效應(yīng)，從平衡移動的角度去解釋：向體系中加入少量強酸，會使得醋酸的電離向左移動而消耗了氫離子，使體系pH變化不大，并得出Ac-能夠抗酸；而向體系中加入少量強堿，氫離子和氫氧根離子反應(yīng)使平衡向右移動，又補充了消耗的氫離子，也使得體系pH變化不大，并得出HAc能夠抗堿。同理，向體系中加入少量水稀釋，體系中的組分濃度均稍稍降低，對于整體pH的影響不大。在理解了緩沖作用的原理后，便可以解決問題“人體血液的pH是如何穩(wěn)定在7.35～7.45之間？”然后以H2CO3-NaHCO3體系進(jìn)行分析。

隨后根據(jù)緩沖溶液抗酸抗堿的性質(zhì)引發(fā)課程思政內(nèi)容的討論。筆者向?qū)W生傳達(dá)出了做人應(yīng)該向緩沖溶液學(xué)習(xí)，具備抗壓抗挫的精神，在一定范圍內(nèi)的壓力和挫折我們都是能夠通過調(diào)節(jié)自身的狀態(tài)承受住，并經(jīng)過一定的時間慢慢化解壓力或挫折，并和學(xué)生們一起共勉，我們每個人都要有這樣的生活態(tài)度。

4.2.2 pH近似計算

這部分內(nèi)容是重點但不是難點，因為H+離子濃度的計算與前面學(xué)習(xí)的同離子效應(yīng)的計算思路是一樣的，根據(jù)H+離子濃度就可以直接換算成pH表達(dá)式。這里面是通過弱酸HA及其共軛堿A-組成的緩沖溶液進(jìn)行近似公式的推導(dǎo)，然后推廣到共軛酸堿對組成的所有緩沖系。公式推導(dǎo)完畢，再通過兩個例題加強對緩沖溶液體系pH近似計算的應(yīng)用。緩沖容量，又稱緩沖能力，根據(jù)能力范圍的定義了解即可。

4.2.3 緩沖溶液的選擇與配制

緩沖對的選擇以及緩沖溶液的配制是有一般性的原則，對于這些方法步驟筆者要求學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

5 課堂小結(jié)

對于“緩沖溶液”的知識點我們進(jìn)行了“是什么——為什么——如何做”的完整梳理，通過新課講解前的實例激發(fā)了學(xué)生們對新知識點的興趣，和學(xué)生們一起帶著疑問輕松高效的完成了本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

6 課后思考

課程內(nèi)容雖然結(jié)束了，但是思考不停息，在課堂的最后，我們可以給學(xué)生們留下一些思考題，比如：“查資料，列舉土壤中的緩沖體系，并解釋它們是如何維持土壤pH使植物正常生長的？”“為什么酸堿體質(zhì)理論是一場偽科學(xué)騙局？”

7 教學(xué)反思

本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容與實際生活結(jié)合緊密，教學(xué)對象基礎(chǔ)較好，思維能力強。通過精心準(zhǔn)備，教學(xué)理念貫徹較好，推進(jìn)也比較順利?；厥捉虒W(xué)設(shè)計與過程，反思如下：

7.1 課件設(shè)計

由于全程采用多媒體輔助教學(xué)，因此在PPT的制作上不可謂不精心設(shè)計。為照顧全班同學(xué)的可視性，每頁PPT中字體選擇端方圓正的微軟雅黑，字號大小是通過筆者親身去教室考察而選擇的，整體效果比常見的宋體更好。同時每頁PPT中的內(nèi)容重點突出，前后邏輯明晰，便于學(xué)生理解。此外，為了使PPT中盡可能做到圖文并茂，筆者進(jìn)行了大量的圖片搜集工作，盡量使用與當(dāng)下更為貼近的高清素材。但在教學(xué)的過程中，仍然發(fā)現(xiàn)個別編輯錯誤以及動畫順序顛倒的問題，雖然不影響整體教學(xué)，但這樣的細(xì)節(jié)理應(yīng)處理妥當(dāng)。

7.2 教學(xué)過程

在授課的過程中，筆者盡力做到啟發(fā)學(xué)生思考，比如課程導(dǎo)入部分的多個實例不僅引發(fā)學(xué)生興趣，還能讓學(xué)生迅速接受緩沖溶液這個新的知識點。雖然與學(xué)生進(jìn)行大量的互動，但坐在后排的學(xué)生注意力仍然不能跟上，這方面的問題值得反思。此外，結(jié)合實驗現(xiàn)象讓學(xué)生更加具象的理解緩沖溶液的作用。對于緩沖作用原理的講授，通過簡單的示意圖，讓學(xué)生更直觀的理解緩沖溶液抗酸抗堿的性質(zhì)。由于筆者以多媒體為主的教學(xué)，雖然極大的縮短了不必要的書寫時間，也更好的補充了語言所不能及的地方，但筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生習(xí)慣拍照每頁的PPT以期課下能更好的復(fù)習(xí)，但是筆者認(rèn)為，課堂筆記仍然是不可替代的課上學(xué)習(xí)方法，因此，筆者認(rèn)為應(yīng)有效阻止這種影響聽課效率的行為。

7.3 教學(xué)效果

本節(jié)課講授結(jié)束，整體效果良好。筆者認(rèn)為在授課的過程中，為了提高教學(xué)效果，需要注意以下幾點：

7.3.1 掌握合適的語言節(jié)奏提高聽課效率

作為授課時間不長的新老師，可能是因為正常語速偏快亦或者緊張導(dǎo)致普遍存在語速過快的問題，加上不似以往傳統(tǒng)的板書講授，這使得學(xué)生的思路很難快速跟進(jìn)。作為大學(xué)生能做到課前預(yù)習(xí)的往往不多，因此，學(xué)生對課本的熟悉程度往往不夠，那么教師在講授新課內(nèi)容過快的情況下，學(xué)生就更難精準(zhǔn)定位到教材內(nèi)容而導(dǎo)致聽課的盲目性。因此，教師需要鍛煉說話語速，掌握合適的語言節(jié)奏，同時需要學(xué)會觀察學(xué)生的神態(tài)進(jìn)行合理的調(diào)整。比如講到緩沖作用原理時，加入少量的酸還是少量的堿，應(yīng)該格外加重語氣進(jìn)行強調(diào)，然后略微的停頓給學(xué)生留點思考時間再推進(jìn)課程，讓學(xué)生邊思考邊理解。

7.3.2 關(guān)聯(lián)理論和生活實踐提高學(xué)習(xí)興趣

教師在備課時對于實例素材的積累十分重要，理論知識的學(xué)習(xí)最終是要服務(wù)于實際應(yīng)用的，將理論知識滲透進(jìn)合適的實例，不僅能使課堂氣氛不顯得沉悶無味，而且學(xué)生的思考也會被帶動起來，能夠有效地激發(fā)起學(xué)生的求知欲，使枯燥的學(xué)習(xí)變得生動有趣。比如講到緩沖溶液抗酸抗堿的性質(zhì)時，可以課前準(zhǔn)備一份酸性食物和一份堿性食物，請兩位學(xué)生分別試吃，并提問為什么人體攝入酸性或者堿性物質(zhì)體液pH沒有明顯變化，除了體液中的緩沖作用外，還可以補充介紹一下生物知識“代償機制”，說明機體是通過緩沖和代償共同維持pH的穩(wěn)定，強調(diào)不能在飲食上不加節(jié)制。

7.3.3 改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和設(shè)計提高教學(xué)質(zhì)量

為了讓學(xué)生更高的進(jìn)入到新知識學(xué)習(xí)的狀態(tài)中，課程的導(dǎo)入部分尤其重要，人體血液pH的例子還可以從“謠言：酸性體質(zhì)致癌”的角度進(jìn)行切入，通過對酸性體質(zhì)這個奇葩的理論進(jìn)行解釋，比起直接的提問更能啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。此外，緩沖溶液的選擇與配制的內(nèi)容雖然事要求學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，在課堂上也可以通過實驗的視頻案例向?qū)W生展現(xiàn)一二，讓學(xué)生切身體會配制緩沖溶液的方法和過程，進(jìn)而在課后的自學(xué)中效率更高。

7.3.4 穿插適當(dāng)?shù)挠哪夭恼{(diào)節(jié)課堂氛圍

帶有幽默感的講授方式是非常值得研究和學(xué)習(xí)的，這能使教師在授課時非常富有人格魅力，做到這樣雖然不容易，但偶爾能穿插適當(dāng)?shù)挠哪掝}調(diào)節(jié)課堂氣氛不失為一種不錯的方式。

8 結(jié) 語

“師者，所以傳道授業(yè)解惑也”，課堂上每一次的講授都需要經(jīng)歷千錘百煉的教學(xué)設(shè)計，每一次的講授更應(yīng)該進(jìn)行深刻嚴(yán)肅的教學(xué)反思，期望在未來的教學(xué)中教師們能夠不斷提高教學(xué)水平和質(zhì)量，加強教學(xué)效果。