“蛋白質的結構和功能”教學設計

【摘 要】在“蛋白質的結構和功能”一節的教學中，教師利用課前自制教具，采用問題驅動教學法以及假說演繹的方法引導學生主動探索，能使學生通過小組合作交流、觀察發現、邏輯推理、動手操作輕松愉快地自主構建知識體系，有效實現本節課的教學目標。

【關鍵詞】高中階段;蛋白質的結構和功能;教學設計

“蛋白質的結構和功能”一節是學習后續內容的基礎，也是學習必修二基因的表達、必修三有關激素等知識的必要前提，因此學好本節課至關重要[1]。高一學生掌握的化學知識，尤其是有機化學知識不足，而理解氨基酸形成蛋白質的過程建立在有機化學的基礎上，理解蛋白質的結構多樣性需要較強的抽象思維，這些對學生理解氨基酸的結構特點造成了很大困難[2]。為了化微觀為直觀，筆者在課前用硬紙板等自制氨基酸的各個基團、化學鍵、二肽模型及水分子模型，并用問題驅動教學法以及假說演繹的方法引導學生主動探索，獲取新知，落實生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任等學科核心素養的培養。

1? ?教學目標

根據新課標的要求和教材的特點，結合高一學生的認知能力，圍繞培養學生核心素養的要求，制定如下教學目標。

（1）說明氨基酸的結構特點以及氨基酸形成蛋白質的過程。

（2）概述蛋白質的結構和功能。通過各種實踐活動，培養學生的觀察能力、動手操作能力和創新思維能力。

（3）認同蛋白質是生命活動的主要承擔者，認同結構與功能的統一性;形成健康的飲食觀念。

2? ?教學過程

為體現學生的主體性，筆者以學生的“學”為立足點，設計了如下教學過程。

2.1? 創設情境，激發興趣，導入新課

請學生幫忙出主意：如果教師想去探望剛做完手術的朋友，選擇幾大營養物質中的哪一種更好呢？”大多數學生選擇蛋白質粉。教師繼續問：“為什么要選擇蛋白質呢？它有什么樣的獨特結構和功能呢？”從而引出課題“蛋白質的結構和功能”。

設計意圖：以生活為切入點，使學生更熟悉親切，通過問題引領，充分激發學生的學習興趣，營造活躍的課堂氣氛。

2.2? 主動參與探索新知

通過情境的創設，學生對蛋白質的功能更感興趣，因此教師將蛋白質的功能提到前面來講。對于生物體內哪些部位含有蛋白質學生是有所了解的，所以教師可先讓學生大膽舉例，然后教師補充歸納。這樣的設計能使學生充分參與課堂，使學生的思維高度興奮。然后設問：“蛋白質為什么會有這么多功能呢？”使學生明白這與蛋白質的結構密不可分。

設計意圖：引出蛋白質的結構的學習，同時向學生滲透結構與功能的統一性的認知。

2.2.1? 蛋白質的基本單位

先向學生展示蛋白質水解過程及幾種氨基酸的結構簡式，讓其認識到蛋白質的基本結構單位是氨基酸，構成蛋白質的元素是C、H、O、N，還可能含有硫、磷、鐵等。

設計意圖：遵循學生的認知規律，幫助學生建立解決問題的思路。

教師問：“那么氨基酸的結構又是怎樣的呢？”出示四種氨基酸的結構簡式，請學生小組討論其共同點和不同點，氨基、羧基連接位置的規律，引導學生得出結構簡式。再結合對R基的觀察總結出氨基酸的結構特點。

設計意圖：促使學生主動探索，培養學生的觀察能力和分析歸納能力。高一學生由于沒有學過氨基和羧基，對這些基團的性質一無所知，因此筆者在學生小組討論前介紹氨基和羧基的結構及其化學性質，為學生學習氨基酸的結構打下基礎。為了進一步加深學生對氨基酸結構簡式的理解，排除模糊點，筆者出示了幾個結構讓學生判斷，并說出理由。

2.2.2? 氨基酸和多肽形成蛋白質的過程

在掌握氨基酸結構的基礎上，學生需要了解氨基酸和多肽是如何形成蛋白質的。對于多肽形成蛋白質的過程，學生通過觀看圖片就可以很好地理解。但氨基酸形成蛋白質的過程這部分內容不但是重點而且是難點，為了突破重難點，筆者采用逆向思維、假說演繹的教學方法，引導學生拆分二肽模型，進行主動探究。

用多媒體展示二肽的結構簡式。提問：氨基酸是怎么連接形成這樣的結構的？請學生以小組為單位共同分析討論以下這些問題：兩個氨基酸是通過哪個化學鍵連接起來的？你用什么來證明自己的猜想？拆開的兩部分是不是完整的氨基酸？如果不是，它們分別又應該加上什么結構？需要加上的兩個結構又來自什么物質？學生對第一個問題進行激烈討論后產生了多種答案，提出了各種假設。再引導學生思考這些假設對不對，并通過第二個問題引導學生進行驗證。經過剛才的學習，學生已經對氨基酸的結構有深刻的理解，很容易就會想到驗證的方法：斷開后應該重新形成兩個氨基酸。

設計意圖：前兩個問題向學生滲透了假說演繹的推理方法，培養了學生的邏輯思維能力并且為必修二正式學習這種重要的科學研究方法做了鋪墊。第三、四個問題的目的是讓學生明確兩個氨基酸縮合時分別脫掉了什么基團。學生通過對最后一個問題的思考可以知道兩個氨基酸連接時脫掉了一分子水。通過問題串的形式引導學生，可培養學生的科學思維能力，通過討論及合作，讓學生體驗質疑、合作學習。

為了加深學生對這一過程的理解，筆者接下來設計了一個動手操作環節。將課前做好的二肽模型發給學生，讓學生試著將其分解成單個的完整的氨基酸。

設計意圖：通過直觀感知，讓學生體會氨基酸數、肽鍵數以及脫水數之間的關系。然后鼓勵學生到黑板上演示，同組學生補充訂正，其他小組則做裁判進行質疑。在調動每一個學生積極性的過程中，培養學生的合作精神和競爭意識。

學生通過以上探索過程對氨基酸形成蛋白質的過程有了初步的了解，但還不夠系統連貫，缺乏概念基礎。筆者接下來請學生結合動畫閱讀課本，明確肽鍵、二肽、多肽等概念。學生通過閱讀未必能真正理解并記住這些概念。所以筆者請各小組學生到講臺上分別補充縮合反應式，標出肽鍵，注明這是幾肽，提示學生兩條肽鏈之間并不脫水形成肽鍵，從而引導學生進一步夯實對知識的理解，總結出氨基酸數、肽鍵數、脫水數、肽鏈數之間的關系。

設計意圖：使學生從感性認識上升到理性認識，培養學生的推理歸納能力。學生通過動腦思考、動手操作、動眼觀察、動口歸納，充分調動自身的感官參與學習。

2.2.3? 蛋白質結構的多樣性

若請學生思考造成蛋白質結構多樣性的原因，學生很快會答出因為不同氨基酸的個數和種類是不同的，但比較難感知到氨基酸的排列順序和蛋白質的空間結構的不同。因此筆者讓學生動手探究：發給每組學生兩種顏色的玻璃珠各五個，一根鐵絲，讓學生將所有珠子都穿在鐵絲上，模擬蛋白質的結構。學生模擬的結果是不同的，各小組將鐵絲挽成的造型是不同的。接下來，教師請各小組相互比較，詢問學生你發現了什么？如果將其拉直，再比較，你又發現了什么？學生通過比較很容易得出蛋白質結構多樣性的另兩個原因。

動手操作環節的設計變抽象為直觀，有效地突破了學生理解上的難點。這時筆者并不急于結束這節課，而是請學生思考：如果飲食上攝入氨基酸的種類和數量長期處于嚴重不足的狀態，會危害身體健康嗎？怎么樣避免呢？學生會想到不能偏食、要多吃含蛋白質的食物等。

設計意圖：教師的點撥使學生將課本知識與飲食、健康聯系起來，有利于學生形成健康的飲食觀念，并初步了解生物學習的意義。

2.3? 課堂小節

學生回顧本節課內容，師生共同構建知識網絡。

設計意圖：大膽放手，把課堂交給學生，讓學生把新接收到的信息充分整合，進行思想的碰撞，這樣學生的知識可以系統化、網絡化，其思維和表達能力都能得到提高。

2.4? 形成性評價

通過課堂練習，讓學生鞏固氨基酸形成肽鏈的過程這一重要知識點，并通過數量計算鞏固蛋白質的形成過程，使課堂內容得以深化。

2.5? 布置作業

第一個作業：利用網絡和書籍查找信息，思考蛋白質是不是越多越好，避免學生因為本節課的學習走入另一個誤區。

第二個作業：制訂一個科學的膳食方案。

設計意圖：學習課本知識是為了服務生活，培養學生的生命觀念。

本節課的教學設計以問題為載體，學生活動為主線，充分體現了學生的主體地位;采用啟發誘導、自主探究的教學方法，讓學生親歷知識的形成過程，激發學生的學習興趣，培養學生的動手觀察能力，落實學科核心素養;將教師、課堂、學生融為一體，讓學生體驗成功的喜悅，有效實現教學目標。

【參考文獻】

[1]中國人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]徐作英，趙廣宇.高中生物新課程的理論與實踐[M].北京：高等教育出版社，2008.

【作者簡介】

陳嵐（1981～），女，漢族，山東濟南人，本科，山東省濟南第三中學中學一級教師。研究方向：高中生物教學。