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[摘要]以“缓冲溶液”为例，把学科核心素养融入课堂教学中，通过创设情境、观察思考、实验探究、联想质疑、分析讨论、迁移应用等教学环节，引导学生运用化学知识认识和解决生活中的实际问题，掌握化学知识、形成化学学科观念和思维，促进学科核心素养的发展。
[关键词]教学设计；缓冲溶液；学科核心素养
党的报告明确指出，“要全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，发展素质教育。”[1]在全球化、信息化的时代背景下，社会对人才品质的要求越来越高，提高学生的科学素养，将核心素养培育落实在课堂上，促进学生全面发展势在必行。学生要适应未来的社会需求，就要立足教学实际，将学科核心素养与立德树人的育人目标教育融入课堂教学全过程。本文以“缓冲溶液”为例，以培养学生学科核心素养为基础开展教学活动，引导学生利用所学知识，通过观察实验、亲自动手探究实验，交流实验探究成果，养成实事求是的科学态度，勤于思考、勇于创新的学习习惯；在用化学知识分析、解决具体问题的过程中，建立变化观念与平衡思想，体会化学与生活密切相关、相互渗透，培养具有社会责任感，科学文化素养和终身学习能力的公民[1]，促进学科核心素养的发展。
1教学策略及教学流程
化学学科核心素养的实现是以知识教学为载体，在教学活动中形成和发展，课堂是促进学生核心素养发展的主要场所[2]。教学设计采用“提出问题—引入化学知识—解决问题”开展教学，课堂教学从生活中的实际问题开始，以实验为载体，通过演示、小组探究、交流展示等刺激感官，加深学生的印象；在教学过程中，从学生已经掌握的电解质、化学平衡等知识体系中，创设有一定梯度的、富有启发性的问题，引导学生利用已有的知识经验，积极进行分析、比较等思维活动，通过问题不断深化学习，将知识点变成“问题链”，学会分析解决问题的技能，循序渐进地掌握化学知识；最后结合实际案例讨论，用所学知识解决生活中的问题，重在应用，让学生在潜移默化中完成知识的迁移应用，使学生认识到化学与生活息息相关，自觉运用化学思维解决日常生活中的具体问题，达到良好的教学效果。
2教学活动
2.1提出问题、导入新课。利用多媒体展示情景案例，以“酸性体质是万恶之源？”养生视频导入新课，指出所谓的酸性体质是百病之源、碱性体质更健康等说法是伪科学。提出问题：在日常生活中，我们所摄取的食物或服用的药物有酸性的、有碱性的，例如：山西人喜欢吃醋，为什么不会发生酸中毒？血液的pH值为什么能够维持在7.35~7.45这样一个狭窄范围呢？设计意图：学生对所学内容没有兴趣，很重要的原因是缺少真实情境，因此借助视频资料，给出真实、具体的情景案例，让学生感受到知识来源于生活，在此基础上提出学科教学问题，通过问题导向，激发学生的好奇心，关注发生在身边的、与化学有关的生活问题，明确学习要求，产生探究愿望，帮助学生快速进入学习状态，引出新课，体会化学与人体健康的关系。
2.2任务一：什么是缓冲溶液？教师演示实验：分别向NaCl溶液、CH3COOH-CH3COONa混合溶液中，加入2滴HCl或NaOH，摇匀，测各溶液的pH值，并比较pH的变化。引导学生观察实验现象，思考什么是缓冲溶液？学生仔细观察实验，将对比实验总结归纳至表格，得出结论：一般的溶液(如NaCl溶液)没有抗酸和抗碱的能力，而CH3COOH-CH3COONa混合溶液有抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释而保持溶液pH基本不变的能力，得出缓冲溶液的概念。设计意图：以课前学习获得的知识为基础，通过直观生动的实验，对比观察缓冲溶液与非缓冲溶液的不同现象，直观感受缓冲溶液的缓冲作用，体现化学是以实验为基础的学科特点，加深对知识点的理解，抽象出缓冲溶液的概念。激发好奇心与探究兴趣，培养学生细心观察、分析归纳，尊重实验事实的科学态度。
2.3任务二：缓冲溶液是由什么物质组成的？小组探究实验：判断H2CO3-NaHCO3、NaHCO3-Na2CO3、H2CO3-Na2CO3能否组成缓冲溶液？并解释原因。学生分组实验，分别配制三种溶液，加入少量酸、碱后，测定pH，对照原溶液验证是否有抗酸、抗碱能力。教师巡视指导，在学生实验操作有困难时给予正确的引导，使之顺利完成学习任务。通过小组实验，得出H2CO3-NaHCO3、NaHCO3-Na2CO3溶液在加少量酸或碱之后，pH基本不变，而H2CO3-Na2CO3在加入少量酸或碱之后，pH变化较大，得出缓冲溶液的本质是由共轭酸碱对组成，共轭碱起抗酸作用，共轭酸起抗碱作用[3]。设计意图：在教师演示实验之后，学生亲自动手，加深理解缓冲溶液的组成，考察学生是否真正掌握，查出问题，及时解决，培养学生的实验能力和尊重实验事实的学科素养。
2.4任务三：缓冲溶液如何实现抗酸、抗碱作用？2.4.1理论探讨缓冲溶液为什么能够对抗外来少量强酸、强碱加入的影响？以CH3COOH-CH3COONa为例，师生合作探究，学习缓冲作用原理。在缓冲体系中，解离方程如下：组织学生围绕下列问题开展小组讨论，①在CH3COOH-CH3COONa缓冲溶液中存在哪些微观粒子？是醋酸钠分子和醋酸分子吗？②CH3COONa、CH3COOH是强电解质，还是弱电解质？是全部解离还是部分解离？③缓冲溶液中有哪些粒子？哪几种粒子是大量存在的？④加入少量的酸，CH3COOH的解离平衡怎样移动，是向左移动还是向右移动？溶液中H+浓度如何变化？⑤加入少量的碱时，又会发生什么变化？学生利用已有的知识经验，积极进行分析、比较、综合、概括等思维活动，在教师的引导下，学会分析解决问题的技能，循序渐进地掌握缓冲作用原理。从而得出结论：共轭碱抗酸，共轭酸抗碱。正是由于缓冲溶液中同时存在大量的抗酸成分和抗碱成分，加入少量H+或OH-，通过解离平衡的移动，溶液[H+]不会发生明显的变化，从而起到了缓冲作用。设计意图：从学生已经掌握的电解质、化学平衡等知识体系中，创设有一定梯度的、富有启发性的问题引导学生，通过教学的双边活动，组织分析讨论，以旧带新，用化学平衡的知识进行迁移。学生在教师的引导下，积极思考，学会分析问题、解决问题的方法，能多角度、动态地分析化学反应，关注物质的变化及动态平衡，进而总结特征和规律，发展“变化观念与平衡思想”的学科素养。2.4.2合作探究、展示交流利用给定的试剂，0.1mol/L的Na2HPO4、NaH2PO4、NaOH、HCl溶液、酚酞、甲基橙指示剂、pH试纸等，配制磷酸氢盐和磷酸二氢盐缓冲溶液，各小组任选pH试纸或酸碱指示剂，课前设计、课中实验探究缓冲溶液的抗酸、抗碱作用，实验完成之后进行展示交流。展示内容为：①实验现象是什么，解释发生现象的原因。②通过实验事实探究Na2HPO4抗酸、NaH2PO4抗碱作用。学生以小组为单位，①配制1#缓冲溶液：Na2HPO4-NaH2PO4(4∶1)；2#缓冲溶液：Na2HPO4-NaH2PO4(1∶4)。②根据各自的方案，探究缓冲溶液的抗酸、抗碱作用，见表1；③选择有代表性的三个小组展示交流，通过移动展台实时大屏展示实验过程、现象及结果，并解释发生现象的原因。在方案3作出的缓冲曲线(见图1)中，有缓冲溶液特有的缓冲平台，缓冲平台内的pH变化不大，约2个pH单位，平台两端具有明显的曲线拐点，说明超出了缓冲限度，不具有缓冲作用。中心两侧，1#左边平台比较长，说明抗酸能力强，1#中Na2HPO4含量多，说明Na2HPO4是抗酸成分；2#右边平台比较长，说明抗碱能力强，2#中NaH2PO4含量多，说明NaH2PO4是抗碱成分。实验完成后，教师进行实验小结，强调注意事项，指出共性问题，纠正典型问题，提出继续探究或改进实验的设想。对方案3建议再做一条蒸馏水或其他非缓冲溶液中加酸、加碱的pH变化曲线，无缓冲作用的蒸馏水不能形成缓冲溶液所特有的缓冲平台，pH直接达到酸碱的极限点，对比更明显。设计意图：学生根据探究目的设计并优化方案，在实验的过程中内化知识，提高实验技能、技巧，准确、细致地观察、记录实验现象，体验由量变到质变；在小组合作探究实验、展示过程中，增强团队合作精神，培养语言表达能力；学生利用实验现象和结果对实验信息进行加工，用实验数据进行分析处理，提炼获得结论，培养用实验的方法进行证据推理、探究能力，尊重事实和证据，独立思考，发展“科学探究与创新意识”的核心素养。
2.5任务四：为什么人体血液。pH能保持在7.35~7.45的狭小范围内？案例一：与开始上课时的养生视频“酸性体质是万恶之源？”首尾呼应，讨论生活中常提到的酸性食品、碱性食品，提倡合理搭配，保障身体健康，体会化学与健康密不可分。案例二：展示新闻报道，北京协和医院谭先杰医生在乘飞机途中遇到一名呼吸急促的年轻妈妈，紧急时刻，谭医生用一个袋子罩住了患者的口鼻，虽然这个操作遭到大家的质疑，然而谭医生最终成功救人，年轻妈妈身上究竟发生了什么？谭医生为何这样操作？引导学生积极思考：①在血液多种缓冲对中，最重要的1个缓冲对是什么？其中，抗碱成分是什么？为什么？②对于有呼吸功能障碍的患者，可能会发生酸中毒还是碱中毒？简要说明。血液之所以能维持酸碱平衡，是血液中存在多种缓冲对的缓冲作用及肺、肾等器官作用的共同结果[4]。血液中最重要的缓冲对是H2CO3-NaHCO3缓冲对，结合缓冲作用原理，围绕上述问题展开讨论。年轻妈妈由于紧张大口呼吸导致过度换气，呼出大量CO2，体内CO2浓度下降，H2CO3不足，就会形成呼吸性碱中毒，因此缺的不是O2，而是缺CO2！所以，用袋子罩住她的嘴，让她把自己呼出去的CO2再吸入到肺内，提高血液中的CO2浓度，就能纠正碱中毒。在此基础上与学生一起讨论其他案例，比如对有呼吸道疾病，如果缺氧，CO2过多，就会形成呼吸性酸中毒；肾功能不全、严重腹泻可造成NaHCO3大量流失，引起代谢性酸中毒，肺炎严重时会出现难以纠正的代谢性酸中毒；呕吐、洗胃造成大量胃液丢失会造成代谢性碱中毒。结合缓冲原理，进行简单的问题分析，如此，将时事热点问题与解决实际问题相结合有机融入课堂，体会化学服务于生活。设计意图：用生活中熟悉的案例或场景吸引学生注意力，身临其境，理论与实践有机结合，课堂变得生动，学生就愿意思考，就会自觉运用学习到的化学知识解释生活中的实际问题，因此就能体会到化学与生活密切相关、相互渗透，从而保持旺盛的学习积极性。通过案例分析，谭大夫运用丰富的医学经验，帮助呼吸急促的女子解除危险，完美诠释“医者仁心”，结合战“疫”中鲜活案例，广大医护义无反顾、逆行出征，用实际行动践行救死扶伤、大爱无疆的崇高精神，传递“人民至上、生命至上”的价值理念，让学生在这场全民“战役”带来的思考与感动中，树立正确的人生观和价值观，为国为民的家国情怀，践行使命担当，坚定理想信念，收获成长和进步，发展“科学态度与社会责任”的核心素养。
3教学反思
化学是以实验为基础的科学。本节课的教学，首先，通过演示实验，让学生有一个感性的观察和认识，引出缓冲溶液的概念，形象直观，便于记忆。第二，引导学生小组实验探究，进行分析、归纳，得出缓冲溶液的组成。第三，层层递进，小组探究、交流展示实验成果，探究缓冲作用原理，学生参与度高，在教学过程中，循序渐进、由浅入深，突出重点，突破难点。最后，结合案例，体会化学与生活密切相关、相互渗透。在实验探究、解决问题的过程中，获取化学学科知识、形成化学学科观念和学科思维，用化学思想解决实际问题，逐步提升学科核心素养。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部制定．普通高中化学课程标准(2017年版)[S]．北京：人民教育出版社，2018．
[2]谢红煜．优化教学设计提升核心素养[J]．教学管理与教育研究，2017(2)：27-28．
[3]郭瑜，朱辉，李惠惠．基于微课和雨课堂的医用化学教学初探—以“缓冲溶液”为例[J]．山东化工，2019(11)：165-166．
[4]齐凤元，马勇．缓冲溶液教学方法探讨[J]．大学化学，2010(1)：40-41．
作者:范红艳 单位:运城护理职业学院
