模型構建在“蛋白質”專題復習的應用

沈錫顏

摘 要：“蛋白質”專題是高考生物學科復習過程中的重點模塊，也是廣大考生普遍覺得比較難掌握的內容。實際上，只要借助模型構建的相關思維和方法來對蛋白質專題內容進行梳理、強化，就可以在短時間內把握相關的高考知識點，提升復習的效果。文章主要圍繞模型構建在蛋白質專題復習中的應用這一主題進行探討，以深化模型的復習價值。

關鍵詞：模型構建;蛋白質專題;高考生物;復習

前言：模型構建作為高中階段學生重點掌握理性思維素養，除了能夠提升學生生物學科知識學習的方法和效率以外，還在高考第二輪專題復習中有著十分積極的應用價值。將模型構建的思維和方法引入到專題復習之中一方面可以節省學生擁有知識梳理的時間，另一方面也能夠明確專題復習的目標，使復習變得更加科學有效。然而明確模型構建在專題復習中的重要性僅僅是第一步，如何將其真正運用到高考復習中，提升學生復習的效率和效果是解決問題的關鍵所在。本文擬以高考第二輪復習中的蛋白質專題為例來對如何借助模型來進行專題復習進行分析，以促進該方法在高考復習中的應用。

1.模型構建的具體方法

模型構建所要實現的目標是以簡化的形式呈現出事物原本復雜的結構與功能，直觀地展示事物的本質與規律。在模型應用過程中，掌握模型構建的具體方法和流程是實現科學利用的前提和基礎。就生物學科中的模型構建來說，主要涉及概念模型、數學模型和物理模型，其中數學模型應用比較普遍，下面就以數學模式為例來對模型構建的具體方法進行分析。

1.1理清概念之間的關系

對于蛋白質專題的復習來說，主要是為了梳理高考考察范圍內的與蛋白質相關的基本概念和知識。因此，在對相關概念進行梳理時，宜以全國統一考試大綱的要求為基礎來開展。

在高考生物大綱中，與蛋白質相關的考點主要有蛋白質的結構和功能（要求為“Ⅱ”）。對于該考點而言，主要可以細化為兩個：能夠在題目所描述的情境中識別相應的概念知識點;理解所列知識點與其他相關知識之間的關聯，并進行綜合性的分析、判斷、推理和評價。

根據教學大綱中所明確的關于蛋白質的相關考點，結合相應的課程教學內容，可以梳理出來高考生物學科考察的蛋白質模塊的相關知識點主要有：蛋白質的結構、蛋白質的功能、蛋白質的性質及鑒定，以及蛋白質與生物技術的關系、蛋白朱與多樣和進化、蛋白質生物合成等三個概念、三種關系。

1.2繪制初步的概念關系圖

在細化、把握考試大綱中關于蛋白質這一專題的相關基本概念和關系以后，就可以借助一定的圖形來直觀地展示相關概念的基本情況，從而簡化專題復習的知識復雜性和難度。通過圖1可以直接看出在專題復習過程中需要掌握的基礎概念、關系等知識，該圖借助思維導圖來畫概念模式，可以清晰標注出了兩類基本的內容，即相關的概念和相關的關系。

1.3深化對概念、關系的分析

在初步構建完與蛋白質相關的概念和關系的相關考點以后，可以以此為基礎進行專題知識點的細化分析，以現有的結構圖為基礎進行知識的進一步拓展，例如對于蛋白質的功能這一概念，可以將其進一步明確為結構蛋白和功能蛋白，其中結構蛋白的主要功能在于構成細胞和生物體結構的重要物質;功能蛋白的作用為：催化作用、運輸載體的功能、信息傳遞和調節作用、免疫功能。此環節的概念、關系深化是專題復習中的重點，也是難點，需要投入大量的時間和精力來圍繞概念模塊的內容進行知識的梳理、歸類。

1.4完善概念關系圖

在對概念、關系進行二次深化加工以后，就可以根據所掌握的主要知識點進行概念關系圖的進一步明確，使蛋白質專題復習的主要考點內容通過圖形更加全面、直觀地表現出來。

圖1 是基于概念、關系深化后對蛋白質與生物合成的關系所進行的知識網絡的完善與細化。

當然，在圖1的基礎上還可以對生物合成細化的內容進行再次的完善（如圖2），使知識點通過一定的關系串聯起來，形成一個圍繞蛋白質這一主題的網絡，通過該網絡可以掌握與蛋白質相關的大部分概念、關系的位置和意義，從而在學生的大腦中嵌入一張網絡。

2.數學模型構建在蛋白質專題復習中的具體應用

在蛋白質專題復習中，除了要借助概念模型對高考考察的基本概念及關系進行把握以外，還可以通過構建一定的數學模型來強化考生對一些計算類知識和技巧的掌握。下面以氨基酸脫水縮合形成蛋白質這一計算內容為例對數學模型構建在蛋白質專題復習中的應用進行分析。

由圖3所展示的結構模式圖，可以提出若不考慮R基團上的氨基和羧基，未發生脫水縮合時n個氨基酸應用n個氨基和n個羧基，所提出的問題是：脫水縮合后該蛋白質分別有幾個游離的氨基和羧基。

根據圖3可以得出m個游離的氨基和m個游離的羧基。而對于剩余的n-m個氨基和羧基，可以提出其主要用于脫水縮合后形成了肽鍵和水這樣的假設。然后就可以得出氨基酸脫水縮合形成蛋白質的過程中所脫去的水分子數即為肽鍵數，其數值上為n-m（氨基酸數-肽鏈數）。

由上述的數學模型可以看出，其能夠幫助學生更好地掌握與蛋白質相關的計算題的原理和方法，使學生知道計算題如何解答。

3.模型構建在蛋白質專題復習中的實際應用價值

3.1構建清晰的專題復習知識網絡

專題復習過程中面臨的主要問題在于時間緊、任務重，如何通過有效的方法來簡化知識的復雜性，使專題復習更加科學、有效是師生共同關注的問題。通過構建簡單的模型，可以將與蛋白質相關的考點通過簡單的圖形展示出來，使學生對知識的了解更直接和有效。可以清晰地把握氨基酸的分子結構，避免考生大量知識梳理與記憶的時間和精力，提升專題復習的效果。

3.2模型構建強化了學生建模的學科核心素養

構建模型是高中生物課程教學和考試大綱中明確的學生需要掌握的學科核心素養。對于學生來說，使用文字、圖標及數學公式等多種表達形式來準確地描述生物學方面的內容是高中階段學生需要重點掌握的核心素養，也是塑造學生理性思維的重要方式。通過構建相應的模型，學生不僅能夠掌握專題復習中的相關知識內容，同時也可以根據知識之間的關聯性來提出相關的命題假設，然后根據相關的理論和實驗數據來驗證假設，最終得出結論。由此可以看出，模型構建是強化學生知識內容與核心素養之間關系轉化的有效方式，是提升學生理性思維能力水平的有效方式。

3.3模型構建豐富了學生的科學思維

對于高中階段的學生來說，需要重點掌握的是問題思維和能力，即能夠獨立地提出問題、分析問題和解決問題，將學習中所掌握的內容和技能充分應用到自己的生活和學習中。通過構建相關的模型，學生不僅掌握了理性的思維，還具備了相應的模型分析思維，能夠根據需要來構建模型、解決問題，從而豐富了學生的科學素養。

結語：模型構建作為高中生物學教學中的理性思維方式之一，是考生高考復習備考過程可以重點使用的技巧。通過對模型構建在蛋白質專題復習中的應用的分析可以看出，考生主要對該方法有深入的理解，把握模型構建的主要方法，就可以在專題復習中圍繞相應的知識點構建相應的內容模型，深化對概念、關系以及計算方法等規律的認識和把握，提升備考的有效性。

參考文獻

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基金項目：2017年福建省中青年教師教育科研項目（基礎教育研究專項）課題“模型建構在高中生物復習教學中的案例研究”，No.JZ170400，福建教育學院資助。