“探究體液的緩沖作用”教學設計及反思

呂龍 李洋

摘要：以問題為導向，通過對一些問題真偽的分析和驗證引導學生掌握科學的知識和方法，形成科學的思維方式，培養科學探究的精神，進而能夠對一些生活中常見的現象作出理性的解釋和判斷，能夠辨別偽科學，積極的向社會大眾傳播科學知識，破除迷信和謠言。

關鍵詞：項目式學習，體液，緩沖作用

中圖分類號：G633.91文獻標志碼：B

1設計背景和初衷

這節課是基于項目式學習模式下的一節生物和化學的融合課，由生物教師和化學教師共同完成教學。授課對象為高二年級選課后選學了生物和化學兩科的學生。

這節課的內容主要來自高中生物《必修3·穩態與環境》第一章第二節“內環境穩態的重要性”中的實驗“生物體維持pH穩定的機制”。由于課時和實驗條件所限，很多學校無法安排這個實驗，教科書中也沒有對HCO₃^-、HCO₄^2-的緩沖原理做出解釋，于是利用校本課的時間和化學教師共同完成了這節課。本節課采用項目式學習的方式，使學生對緩沖和緩沖的機制有一個全面、系統的把握，同時結合《普通高中生物學課程標準（2017年版）》對生物學學科核心素養進行滲透和培養。

2 教學過程

2.1 導入新課

首先，由化學教師帶著“酸兒辣女”的說法向生物教師求證，生物教師引導學生從邏輯和科學兩個角度分析這種說法的真偽，并提出問題：吃酸性食物會讓體液變酸嗎？從而導入新課。

設計意圖：聯系學生的生活，教師快速抓住了學生的注意力，自然地引入了本節課，提高了學生的學習興趣，引導學生科學地分析問題。

2.2 介紹基本概念、設計實驗驗證緩沖作用

生物教師介紹體液、緩沖等基本概念，給學生提供基本的實驗材料，由學生提出實驗思路并完成實驗，驗證“體液具有緩沖作用”，并在教師的啟發下體會“體液的緩沖能力是有限的”。該實驗設計的難度不大，大多數學生能有一個清晰的實驗思路。課上時間有限，所以采取小組分工的方式完成實驗。在匯總各小組的數據后，教師再引導學生分析和討論。為避免一個人數據出錯影響整組結果，實驗前學生通過分工示意圖明確了每名同學的分工，同時教師強調了注意事項。學生基本都能夠很好地開展實驗，各小組討論也能得出正確的實驗結論。

設計意圖：這個環節的目的是培養學生科學探究的意識并學習科學探究的方法，使學生既要相信科學，也要敢于質疑，知道可以通過實驗來驗證自己的想法。

該環節的不足：①由于條件所限，教師無法給學生提供真正的體液，而是用雞蛋清模擬體液來進行實驗。②實驗結果的分析是在匯總每組實驗數據的基礎上，雖然能說明有緩沖作用，但沒有進行重復實驗，應在各組的數據進行匯總后計算平均值，并繪制出pH的變化曲線，這樣會更科學也更直觀。

2.3 分析并驗證緩沖機制

生物教師給學生提供血漿的化學成分，由學生推測出血漿中具有緩沖作用的離子為HCO₃^-、HCO₄^2-。然后把問題交給化學教師，化學教師通過公式推導來解釋緩沖的原理并利用pH傳感器實時測定pH的變化來驗證緩沖效果。

該環節通過嚴密的推導得出結論并通過實時的演示實驗來驗證結論，雙管齊下，體現了科學思維的嚴密和科學探究的嚴謹，潛移默化中對學生進行科學思維的滲透。

2.4 介紹代償機制并通過案例揭露偽科學

生物教師提問：體液有緩沖作用，pH就不會變化了嗎？并補充介紹代償機制。學生了解代償機制后，生物教師追問：機體能通過緩沖和代償維持pH的穩定，在飲食上可以毫無節制嗎？教師利用問題，引導學生注意培養良好的飲食習慣和健康的生活方式。接著，教師再從健康入手，提出問題：大家聽說過酸性體質嗎？有人說酸性體質致癌，這是真的嗎？在學生思考后，生物教師播放李治中揭露酸性體質致癌的謠言的短片。短片播放后，教師追問：謠言能廣泛傳播真的只是因為有人專職傳謠，而有人兼職辟謠嗎？從而進一步引導學生要用科學的武器武裝自己，自覺破除迷信和偽科學，清除謠言和偽科學存在的土壤。

設計意圖：這一環節的目的是為了培養學生生物學科核心素養中的重要兩項，即科學思維和社會責任，讓學生通過學習掌握科學知識并通過訓練獲得科學思維，具有明辨是非的能力并運用這種能力服務社會、造福人類。該環節采取了層層推進的方式提出一系列問題，把學生的思考不斷引向深處。“代償機制”這部分內容教材中沒有涉及，教師增加這一內容的主要目的是避免學生誤以為有緩沖作用體液的pH就可以維持穩定，從而使學生清楚內環境與外環境的物質交換才是內環境維持穩態的根本保障，同時也提醒學生要愛惜自己的身體，養成良好的飲食習慣和健康的生活方式。