构建模型在“生命活动的主要承担者―蛋白质”教学中的应用

在人教版实验教材《生物・(必修1)分子与细胞》的第二章中安排了“生命活动的主要承担者――蛋白质”的教学内容，是第二章《组成细胞的分子》中极为重要的教学内容之一，通过教学实践和课题研究工作，本文点击其教学思路，提供给广大读者。

一、教材编排分析

本节内容安排于第一节《细胞中的元素和化合物》之后，又在第一节内容中通过表格分析，蛋白质是在细胞中含量最多的有机化合物，再通过实验“蛋白质+双缩脲试剂紫色反应”，证明了在细胞中的确有这一类化合物的存在。本章对细胞中全部化合物的教学安排，先从蛋白质开始，可见这一内容的地位和作用是不言而喻的，将为今后学习基因控制蛋白质的合成奠定基础。教材这种的编排，是值得研究和关注的。

二、教学目标及重点难点

在知识目标方面，课程标准规定：说明氨基酸的结构特点以及氨基酸形成蛋白质的过程，概述(理解水平)蛋白质的结构和功能以及蛋白质多样性的原因，都是教学的重点内容。其中，氨基酸形成蛋白质的过程及蛋白质的多样性，都是教学的难点。在情感目标方面：认同生命是物质的，本节内容又恰好说明生物的生命活动离不开蛋白质，从蛋白质的5种功能上得以验证，从而达到“认同蛋白质是生命活动的主要承担者”这一目标。

三、教学内容及教法分析

1.教学内容

本节内容由氨基酸及其种类(基础知识)、蛋白质的结构及其多样性(是教学的核心和关键点)、蛋白质的功能三个知识块组成，不同大小的生物图片共计13幅。

2.教法流程

在教学中，从蛋白质的分子结构层次中的四个层次来组织教学：元素组成基本单位化学结构空间结构。即C，H，O，N等元素氨基酸(约20种)多肽链蛋白质分子。归纳总结出：蛋白质是生物大分子，具有相对分子质量大、结构复杂、种类多样、功能重要等典型特征。教学中要注意理顺关系，从问题探讨思考与讨论总结规律(氨基酸的结构特点)，层层递进，呈现这些知识时由浅入深，前2个知识块是整个教学的核心。指导学生识图第21页图24归纳：氨基酸二肽三肽……多肽蛋白质(并强调指出：有的蛋白质分子含有1条或多条多肽链，如胰岛素2条，人的血红蛋白有4条)第22页的思考与讨论蛋白质脱水缩合的过程蛋白质多样性的4个原因(组成蛋白质的氨基酸数目不同、氨基酸种类不同、盘曲和折叠方式不同、空间结构千差万别)。

3.学生学法指导

由20页“思考与讨论”观察4种氨基酸得出元素组成分析共性和个性区别合作、探究、尝试拟定氨基酸的通式观察自己制作氨基酸通式的模型师生互动归纳氨基酸的结构特点，指导学生用同排同桌的氨基酸模型进行氨基酸间脱水缩合，找出规律：水分子数目=肽键数目=氨基酸总数－肽链数目，再指导学生识图，分析并归纳蛋白质的形成过程及蛋白质的功能。

四、突破重点、难点的对策

由于教材内容涉及与高中化学的学习不同步的有机化学的知识，高一学生缺乏有关氨基酸和蛋白质的化学知识，特别是对连接各原子之间的化学键(共价键)感到困惑，而细胞中的分子又是微观内容，十分抽象，看不到，又摸不着。要注意加强直观教学(模型直观)，适当补充一些相对应的化学知识，使学生对化学键等微观知识有一个感性认识。同时，应向学生说明，本节内容在教学中有一定的难度，是化学原因造成的，缓解课堂教学的紧张气氛，营造一个较为宽松的学习环境，稳定学生的学习情绪，鼓励学生提出个人想法，发表个人意见和提出需要解决的问题。

1.对策一：指导学生构建氨基酸模型

由于球棍模型中原子有杂化轨道，不在同一平面上，不利于观察，利用课外科技活动时间，在废品收购站购买泡沫塑料作为材料，准备刀片、剪刀、牙签(代替化学键，用于各种原子间连接)、5种颜色的染料、铅笔等。先制作同样大小的C，H，O，N，R的模型，用铅笔勾画在白色泡沫塑料上，再用刀片整齐划下白色泡沫塑料“C”“H”“O”“N”“R”原子，并将五种“原子”分别染上不同颜色，基团─COOH，─NH2及原子间用牙签连接，按课本上制作20页“思考与讨论”中的4种氨基酸的平面模型，也可以根据需要变成空间结构。

2.对策二：原子间的化学键介绍

碳原子的核外电子总数为6，有2个电子层，最外层为4个电子，恰好能与H原子、O原子，以及自身的C原子之间形成共用电子对，从而到达8个电子对的稳定结构。这样，在有机化合物中，C原子就成了中心原子。在─COOH羧基中，C与O之间共用了3个电子，还与H原子共用一个电子，C的外层本身有4个电子，故C的周围为8个电子的稳定结构。─COOH在有机化合物中被称作羧基，都能电离出H+，如初中已经学过食用醋酸CH3COOH羧基电离出H+而使其显酸性，以这个例子来理解羧基显酸性最为贴切，故羧基只能写作“―COOH”，不能写作“COOH”。而在―NH2中，N原子除了与2个H原子形成共用电子对外，还与其他原子共用一个电子，N的外层有5个电子，在N的周围就形成了8个电子的稳定结构。“―”在有机化合物中表示共价键，故氨基只能写作“―NH2”，不能写作NH2，在初中化学课上学到的尿素中也含有―NH2，这样就加深了学生对―NH2和―COOH的理解，再通过―NH2和―COOH模型，使学生的理解更加透彻，有利于学生加深对氨基酸结构特点和名称的理解，并可以此为基础，提炼出氨基酸的元素组成。

3.对策三：课本后习题改为课堂练习题

对24页第二小题选择题，找出氨基酸，对氨基酸的认识起到巩固作用(新课之后，要求学生只改动一处，本题将答案B，C，D都变成氨基酸)。

4.对策四：加强通式的理解和记忆

教师站立模仿氨基酸的通式，问学生：“我像一个氨基酸的通式吗？”头部代表R基，左手代表NH2，右手代表COOH，躯干为中心C原子，两腿张开为H原子。通过这种方式，既使教学形象生动，又缓解了课堂紧张的气氛，活跃课堂。

5.对策五：用模型解决蛋白质结构中脱水缩合的问题

指导学生观察22页中的图25：氨基酸脱水缩合的示意图，构造二肽的模型，教师交代清楚，脱水缩合原则必须是一个氨基酸的中心原子上与另一个氨基酸的中心C原子上的羧基，不是R基，并与同排的二肽再构成四肽模型，合作探究，体验形成过程中失去水分子的数目和形成的肽键数目(教师是指导者角色)。找出规律，再尝试4种氨基酸不同排列形成的四肽有多少种，每种氨基酸只用一次，4×3×2×1＝24种，教师板书：氨基酸总数－肽链数＝失去水分子数＝肽键数，具体巩固“氨基酸的排列不同，形成的多肽不同，说明蛋白质分子结构多样性的原因之一”的知识点。再用模型制作的四肽(连接的原子间用牙签按一定角度打开)来理解蛋白质的空间结构(整个教学过程由浅入深)。

6.对策六：图文转换处理蛋白质的功能

共有8幅图，指导识图，用谐音法速记五大功能(构成细胞或生物体结构物质、催化作用、运输作用、免疫作用、调节作用)“狗催运面条”。

7.对策七：突破主题“生命活动的主要承担者―蛋白质”

从功能上来说，生命活动离不开蛋白质，除了课本中讲到的5种功能外，还有其他重要的作用，因此，我们说生命活动的主要承担者是蛋白质，事实上，细胞中还有其他物质，也在生命活动中发挥重大作用，如核酸在生命活动中与遗传和变异有关，无机盐能调节细胞的渗透压、维持细胞的酸碱平衡等。