核心素養(yǎng)之情境包裹在蛋白質(zhì)的結構與功能中的運用

□北京師范大學淮安學校 朱成金

情境包裹是指教師根據(jù)特定的教學任務，立足于學生的年齡結構特點和認知規(guī)律，通過科學的思維方式、嚴謹務實的教學態(tài)度，設計合適的情境來包裹知識點，以恰當?shù)姆绞揭胫R點，在最佳的時機呈現(xiàn)知識點；讓學生與知識點在情境中相遇，在情境中相知，在情境中相愛！皮亞杰所提倡的構建主義理論認為，知識不是通過教師傳授得到的，而是學習者在一定的情境即社會文化背景下，借助別人（包括教師和學習伙伴）的幫助、利用必要的學習材料、通過意義建構的方式獲得的。換言之，情境包裹就是根據(jù)教學實際，直接或間接地創(chuàng)設有針對性的情境，利用生動、具體、直觀的形象，盡可能地激發(fā)學生的學習熱情，喚起學生腦海中的知識、經(jīng)驗，從而更有效地將新知識同化到原有的認知結構中。因此，應該重視個人與情境之間的相互依賴性，讓學生在真實的與應用的環(huán)境背景中，通過目標定向的活動，學習知識與技能。由此可見，情境包裹在教學、學習中有重要的作用。

在蘇教版高中生物必修1第二章第二節(jié)細胞中的生物大分子——蛋白質(zhì)的結構與功能一課的教學實踐過程中：1.氨基酸是通過什么方式形成多肽鏈的？2.每條多肽鏈至少含有游離氨基和游離羧基的數(shù)量是多少？3.等量的氨基酸分子脫水縮合形成的肽鏈數(shù)不同，則形成的肽鍵數(shù)或脫去的水分子數(shù)是否相同？有什么規(guī)律？4.如果形成環(huán)肽會如何？這塊知識點是本節(jié)課教學的重點也是難點，設計怎樣的情境來包裹這一知識點才能讓剛進入高中階段的學生既感興趣，又高效地掌握這一知識點呢？我陷入了沉思！

偶然間碰到一群學生手拉手在操場上做游戲，我突發(fā)靈感，每一個學生不正是一個個“氨基酸分子”嗎？一個雙臂張開、立正姿勢站立的學生，軀干是中心碳原子、雙腿并立是與碳原子相連的氫原子、左臂是與中心碳原子相連的羧基、右臂是與中心碳原子相連的氨基、頭部代表與中心碳原子相連的“R”基團；而一個個“氨基酸分子”手拉手排成一排或繞成一圈，不正是他們脫水縮合形成的多肽嗎？

課堂上，我邀請了班級12名學生作為12個“氨基酸分子”走上講臺，首先請她們面向大家站成一行，雙臂盡可能地展開（由于空間限制，無法完全展開），我就請她們將雙臂舉起（目的是讓同學們都能夠看到），然后對“氨基酸分子”的結構做了介紹，特別強調(diào)：她們的左臂代表羧基，右臂代表氨基。然后請這12個“氨基酸分子”中相鄰的羧基與氨基發(fā)生脫水縮合反應（即同學們手拉手）。此過程中，相鄰的兩個“氨基酸分子”，一個伸出左臂（羧基），另一個伸出右臂（氨基），她們兩手一握，則形成一個肽鍵，脫去一個水分子，最終12個“氨基酸分子”融為一體，形成一條長鏈。這時，我請這一“肽鏈”中沒有參與形成肽鍵的游離的氨基和羧基（R基團中的氨基和羧基不考慮在內(nèi)）即閑置的落單的手臂晃動晃動。同學們立刻明白：12個氨基酸分子形成一條直鏈，只有一個游離的氨基和一個游離的羧基（R基團中的氨基和羧基不考慮在內(nèi)），脫去11個水分子，形成11個肽鍵。隨后我進行拓展和延伸：如果有m個氨基酸分子形成一條直鏈，至少含有游離的氨基和羧基的數(shù)量是多少呢？脫去的水分子的數(shù)量呢？形成的肽鍵的數(shù)量呢？同學們異口同聲回答：“至少含有一個游離的氨基和一個游離的羧基，脫去m-1個水分子，形成m-1個肽鍵”。

此時，同學們的臉上露出得意的笑容，學習的熱情也高漲了。我借機讓剛才直鏈多肽中游離的氨基（最右邊的同學晃動自己的右臂）（R基團中的氨基和羧基不考慮在內(nèi)）和游離的羧基（最左邊的同學晃動自己的左臂）（R基團中的氨基和羧基不考慮在內(nèi)）繼續(xù)脫水縮合，即兩個最邊上的同學牽手成功。然后發(fā)問：“同學們，該多肽中還有游離的氨基和羧基（R基團中的氨基和羧基不考慮在內(nèi)）嗎？”同學們不假思索的回答：“沒有！”。“該多肽中含有多少個肽鍵，脫去多少個水分子，形成的是什么結構的多肽？”同學們異口同聲地說：“形成12個肽鍵、脫去12個水分子，形成的是環(huán)肽”。“同學們環(huán)肽中脫去的水分子數(shù)量和形成的肽鍵的數(shù)量與氨基酸數(shù)量之間具有什么關系嗎？”同學們略加概括后回答：“環(huán)肽中肽鍵數(shù)=脫去的水分子數(shù)=氨基酸數(shù)”。此時，我們已經(jīng)在不知不覺中成功地突破了教學中的一個重要的難點——環(huán)肽和直鏈多肽的比較。情境中，學生的探究興趣被激發(fā)、探究熱情被點燃、探究思維被打開！借此，我讓剛才形成的環(huán)肽中的一個肽鍵斷裂，環(huán)肽又變成了剛開始的直鏈多肽，然后我進一步讓直鏈多肽中的一個肽鍵斷裂，然后發(fā)問：“現(xiàn)在肽鏈變成了幾條？兩條！游離的氨基和羧基（R基團中的氨基和羧基不考慮在內(nèi)）的數(shù)量是幾個？”“兩個！”“形成的肽鍵數(shù)和脫去的水分子數(shù)是多少？”“10個！”“若是m個氨基酸分子形成的兩條直鏈多肽，形成的肽鍵數(shù)和脫去的水分子數(shù)呢？”“m-2個！”同學們在剛才學習的基礎上很快就得出答案，并總結出游離的氨基和羧基數(shù)（R基團中的氨基和羧基不考慮在內(nèi)）=肽鏈數(shù)；脫去的水分子數(shù)=形成的肽鍵數(shù)=構成肽鏈的氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)。為了驗證同學們大膽總結的規(guī)律，我請咱們12個“氨基酸分子”形成三條直鏈多肽、四條直鏈多肽，按照上述方法，同學們進一步驗證自己的結論，并印象深刻地得出游離的氨基數(shù)和羧基數(shù)與肽鏈數(shù)之間的關系（R基團中的氨基和羧基不考慮在內(nèi)）；肽鍵數(shù)、脫去的水分子數(shù)與氨基酸總數(shù)和肽鏈數(shù)之間的關系。

在這一情境的包裹下，同學們在輕松、愉快的情境中，將本來難以理解的氨基酸脫水縮合形成多肽過程中的肽鍵數(shù)、脫去的水分子數(shù)、至少含有的游離氨基和羧基數(shù)等難點，全部輕松解決，并牢牢植入他們的大腦皮層中，形成長期記憶！