“蛋白质的结构和功能”教学设计

2021-04-12陈岚

理科爱好者(教育教学版) 2021年1期

【摘要】在“蛋白质的结构和功能”一节的教学中，教师利用课前自制教具，采用问题驱动教学法以及假说演绎的方法引导学生主动探索，能使学生通过小组合作交流、观察发现、逻辑推理、动手操作轻松愉快地自主构建知识体系，有效实现本节课的教学目标。

【关键词】高中阶段;蛋白质的结构和功能;教学设计

“蛋白质的结构和功能”一节是学习后续内容的基础，也是学习必修二基因的表达、必修三有关激素等知识的必要前提，因此学好本节课至关重要[1]。高一学生掌握的化学知识，尤其是有机化学知识不足，而理解氨基酸形成蛋白质的过程建立在有机化学的基础上，理解蛋白质的结构多样性需要较强的抽象思维，这些对学生理解氨基酸的结构特点造成了很大困难[2]。为了化微观为直观，笔者在课前用硬纸板等自制氨基酸的各个基团、化学键、二肽模型及水分子模型，并用问题驱动教学法以及假说演绎的方法引导学生主动探索，获取新知，落实生命觀念、科学思维、科学探究、社会责任等学科核心素养的培养。

1 教学目标

根据新课标的要求和教材的特点，结合高一学生的认知能力，围绕培养学生核心素养的要求，制定如下教学目标。

（1）说明氨基酸的结构特点以及氨基酸形成蛋白质的过程。

（2）概述蛋白质的结构和功能。通过各种实践活动，培养学生的观察能力、动手操作能力和创新思维能力。

（3）认同蛋白质是生命活动的主要承担者，认同结构与功能的统一性;形成健康的饮食观念。

2 教学过程

为体现学生的主体性，笔者以学生的“学”为立足点，设计了如下教学过程。

2.1 创设情境，激发兴趣，导入新课

请学生帮忙出主意：如果教师想去探望刚做完手术的朋友，选择几大营养物质中的哪一种更好呢？”大多数学生选择蛋白质粉。教师继续问：“为什么要选择蛋白质呢？它有什么样的独特结构和功能呢？”从而引出课题“蛋白质的结构和功能”。

设计意图：以生活为切入点，使学生更熟悉亲切，通过问题引领，充分激发学生的学习兴趣，营造活跃的课堂气氛。

2.2 主动参与探索新知

通过情境的创设，学生对蛋白质的功能更感兴趣，因此教师将蛋白质的功能提到前面来讲。对于生物体内哪些部位含有蛋白质学生是有所了解的，所以教师可先让学生大胆举例，然后教师补充归纳。这样的设计能使学生充分参与课堂，使学生的思维高度兴奋。然后设问：“蛋白质为什么会有这么多功能呢？”使学生明白这与蛋白质的结构密不可分。

设计意图：引出蛋白质的结构的学习，同时向学生渗透结构与功能的统一性的认知。

2.2.1 蛋白质的基本单位

先向学生展示蛋白质水解过程及几种氨基酸的结构简式，让其认识到蛋白质的基本结构单位是氨基酸，构成蛋白质的元素是C、H、O、N，还可能含有硫、磷、铁等。

设计意图：遵循学生的认知规律，帮助学生建立解决问题的思路。

教师问：“那么氨基酸的结构又是怎样的呢？”出示四种氨基酸的结构简式，请学生小组讨论其共同点和不同点，氨基、羧基连接位置的规律，引导学生得出结构简式。再结合对R基的观察总结出氨基酸的结构特点。

设计意图：促使学生主动探索，培养学生的观察能力和分析归纳能力。高一学生由于没有学过氨基和羧基，对这些基团的性质一无所知，因此笔者在学生小组讨论前介绍氨基和羧基的结构及其化学性质，为学生学习氨基酸的结构打下基础。为了进一步加深学生对氨基酸结构简式的理解，排除模糊点，笔者出示了几个结构让学生判断，并说出理由。

2.2.2 氨基酸和多肽形成蛋白质的过程

在掌握氨基酸结构的基础上，学生需要了解氨基酸和多肽是如何形成蛋白质的。对于多肽形成蛋白质的过程，学生通过观看图片就可以很好地理解。但氨基酸形成蛋白质的过程这部分内容不但是重点而且是难点，为了突破重难点，笔者采用逆向思维、假说演绎的教学方法，引导学生拆分二肽模型，进行主动探究。

用多媒体展示二肽的结构简式。提问：氨基酸是怎么连接形成这样的结构的？请学生以小组为单位共同分析讨论以下这些问题：两个氨基酸是通过哪个化学键连接起来的？你用什么来证明自己的猜想？拆开的两部分是不是完整的氨基酸？如果不是，它们分别又应该加上什么结构？需要加上的两个结构又来自什么物质？学生对第一个问题进行激烈讨论后产生了多种答案，提出了各种假设。再引导学生思考这些假设对不对，并通过第二个问题引导学生进行验证。经过刚才的学习，学生已经对氨基酸的结构有深刻的理解，很容易就会想到验证的方法：断开后应该重新形成两个氨基酸。

设计意图：前两个问题向学生渗透了假说演绎的推理方法，培养了学生的逻辑思维能力并且为必修二正式学习这种重要的科学研究方法做了铺垫。第三、四个问题的目的是让学生明确两个氨基酸缩合时分别脱掉了什么基团。学生通过对最后一个问题的思考可以知道两个氨基酸连接时脱掉了一分子水。通过问题串的形式引导学生，可培养学生的科学思维能力，通过讨论及合作，让学生体验质疑、合作学习。

为了加深学生对这一过程的理解，笔者接下来设计了一个动手操作环节。将课前做好的二肽模型发给学生，让学生试着将其分解成单个的完整的氨基酸。

设计意图：通过直观感知，让学生体会氨基酸数、肽键数以及脱水数之间的关系。然后鼓励学生到黑板上演示，同组学生补充订正，其他小组则做裁判进行质疑。在调动每一个学生积极性的过程中，培养学生的合作精神和竞争意识。

学生通过以上探索过程对氨基酸形成蛋白质的过程有了初步的了解，但还不够系统连贯，缺乏概念基础。笔者接下来请学生结合动画阅读课本，明确肽键、二肽、多肽等概念。学生通过阅读未必能真正理解并记住这些概念。所以笔者请各小组学生到讲台上分别补充缩合反应式，标出肽键，注明这是几肽，提示学生两条肽链之间并不脱水形成肽键，从而引导学生进一步夯实对知识的理解，总结出氨基酸数、肽键数、脱水数、肽链数之间的关系。

设计意图：使学生从感性认识上升到理性认识，培养学生的推理归纳能力。学生通过动脑思考、动手操作、动眼观察、动口归纳，充分调动自身的感官参与学习。

2.2.3 蛋白质结构的多样性

若请学生思考造成蛋白质结构多样性的原因，学生很快会答出因为不同氨基酸的个数和种类是不同的，但比较难感知到氨基酸的排列顺序和蛋白质的空间结构的不同。因此笔者让学生动手探究：發给每组学生两种颜色的玻璃珠各五个，一根铁丝，让学生将所有珠子都穿在铁丝上，模拟蛋白质的结构。学生模拟的结果是不同的，各小组将铁丝挽成的造型是不同的。接下来，教师请各小组相互比较，询问学生你发现了什么？如果将其拉直，再比较，你又发现了什么？学生通过比较很容易得出蛋白质结构多样性的另两个原因。

动手操作环节的设计变抽象为直观，有效地突破了学生理解上的难点。这时笔者并不急于结束这节课，而是请学生思考：如果饮食上摄入氨基酸的种类和数量长期处于严重不足的状态，会危害身体健康吗？怎么样避免呢？学生会想到不能偏食、要多吃含蛋白质的食物等。

设计意图：教师的点拨使学生将课本知识与饮食、健康联系起来，有利于学生形成健康的饮食观念，并初步了解生物学习的意义。

2.3 课堂小节

学生回顾本节课内容，师生共同构建知识网络。

设计意图：大胆放手，把课堂交给学生，让学生把新接收到的信息充分整合，进行思想的碰撞，这样学生的知识可以系统化、网络化，其思维和表达能力都能得到提高。

2.4 形成性评价

通过课堂练习，让学生巩固氨基酸形成肽链的过程这一重要知识点，并通过数量计算巩固蛋白质的形成过程，使课堂内容得以深化。

2.5 布置作业

第一个作业：利用网络和书籍查找信息，思考蛋白质是不是越多越好，避免学生因为本节课的学习走入另一个误区。

第二个作业：制订一个科学的膳食方案。

设计意图：学习课本知识是为了服务生活，培养学生的生命观念。

本节课的教学设计以问题为载体，学生活动为主线，充分体现了学生的主体地位;采用启发诱导、自主探究的教学方法，让学生亲历知识的形成过程，激发学生的学习兴趣，培养学生的动手观察能力，落实学科核心素养;将教师、课堂、学生融为一体，让学生体验成功的喜悦，有效实现教学目标。