視頻標簽：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能

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視頻課題：福建省高中生物優(yōu)質(zhì)課比賽《蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能》師大附中

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福建省高中生物優(yōu)質(zhì)課比賽《蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能》教學設(shè)計師大附中林霞

《生命活動的主要承擔者——蛋白質(zhì)》教學設(shè)計
福建師大附中 生物組  林霞
1 教材分析
1.1 本節(jié)課地位
“生命活動的主要承擔者—蛋白質(zhì)”是人教版普通高中生物學教材《分子與細胞》（必修1）第2章第2節(jié)的教學內(nèi)容。它是構(gòu)成細胞和生物體的重要有機物，在細胞及生物體生命活動中起著至關(guān)重要的作用。
從知識體系看，本節(jié)課是對整個高中生物的學習都很重要的，是承上啟下的。本章第一節(jié)的學習，明確了細胞中含量最多的有機物是蛋白質(zhì)，而生命活動的主要承擔者——蛋白質(zhì)的學習，是后續(xù)的很多知識的基礎(chǔ)，如載體蛋白、酶、抗體等。
1.2 內(nèi)容分析
本節(jié)內(nèi)容由氨基酸及其種類（基礎(chǔ)知識）、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性（是教學的核心和關(guān)鍵點）、蛋白質(zhì)的功能三個知識塊組成。從內(nèi)容設(shè)置上看，教材通過問題探究、思考討論、與生活的聯(lián)系等環(huán)節(jié)結(jié)合圖文形式來展現(xiàn)，符合學生的認知規(guī)律和思維發(fā)展過程。充分貫徹了“倡導(dǎo)探究性學習”和“注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系”一大課程理念。
1.3 教學重點和難點
1.3.1教學重點:
氨基酸的結(jié)構(gòu)特點；氨基酸形成蛋白質(zhì)的過程； 蛋白質(zhì)的功能。
1.3.2教學難點
 氨基酸形成蛋白質(zhì)的過程；蛋白質(zhì)多樣性的原因
 
2 教學目標
2.1 知識目標
說明氨基酸的結(jié)構(gòu)特點，以及氨基酸形成蛋白質(zhì)的過程；概述蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。
2.2 能力目標
能通過觀察、分析、比較等方式處理信息，并得出結(jié)論；通過動手操作將活動中的體驗與思考遷移到理論的知識上。
2.3 情感目標
2.3.1認同蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者；
2.3.2認同生命是由物質(zhì)組成的
 
3 學情分析
學生在上一節(jié)課里了解了蛋白質(zhì)，在初中也學習了有關(guān)食物中蛋白質(zhì)消化吸收的內(nèi)容，對蛋白質(zhì)和氨基酸的關(guān)系有一定認識，化學還學習了甲烷、乙酸、氨氣等化合物。這對本節(jié)內(nèi)容的教學來說，具備了相應(yīng)的知識基礎(chǔ)。但是對氨基酸的脫水縮合過程、對蛋白質(zhì)多樣性的原因、肽鏈形成時的氨基酸數(shù)、肽鍵、脫去的水分子數(shù)三者的關(guān)系，等知識點較難理解掌握。
     對于高二的學生來說，經(jīng)過高一一年的訓(xùn)練，已經(jīng)有一定的抽象思維能力。這為學生學習生物學的微觀知識奠定了基礎(chǔ)。
 
4 教學策略
模型作為一種認識手段和思維方式, 是科學認識過程中抽象化與具體化的辯證統(tǒng)一；小組合作學習模式是通過讓學生組成小組，對知識進行合作學習，交流討論，進而總結(jié)獲取知識的一種方法。
本案例運用類比模型構(gòu)建和小組合作性學習相結(jié)合的教學策略來突破教學的重、難點，學生通過嘗試建立類比模型, 體驗建立模型中的思維過程, 領(lǐng)悟模型方法, 并獲得或鞏固有關(guān)生物學概念。在氨基酸分子通式的模型建構(gòu)過程中, 學生通過觀察、歸納、演繹、運用已有知識將復(fù)雜的事物進行簡化、抽象出其本質(zhì)屬性。“蛋白質(zhì)分子多樣性的原因”這一難點，運用小組合作建立類比模型的方式，并通過小組內(nèi)的分工合作，課堂更加開放，氛圍更為輕松，學生將頭腦中抽象的概念具體化，積極主動的參與到課堂中，在探索思考中, 體會到模型建構(gòu)的方法，獲得成功的喜悅，并將模型方法內(nèi)化為認知圖式，獲得認知水平上的提升。
 
 
 
5 教學過程
 

教學流 程	教學內(nèi)容及教學互動	教學意圖
（一）創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課	上節(jié)課的學習，我們知道了細胞是由元素和化合物組成的，其中，含量最多的有機物是什么？對了，是蛋白質(zhì)，它占細胞干重的50%，生物離開了蛋白質(zhì)就不能生存。 蛋白質(zhì)于1838年被發(fā)現(xiàn)，并被正式命名(protein)，意思為“最原初的”“第一重要的”，從發(fā)現(xiàn)至今的一百多年來，人們對它的研究一直在繼續(xù)，諾貝爾獎從1901年首次頒獎至2015年，共有43次，總計87位科學家在有關(guān)蛋白質(zhì)研究方面，獲得諾貝爾科學獎。蛋白質(zhì)有怎樣的結(jié)構(gòu)和功能呢？我們今天就來詳細的學習這個對生命而言至關(guān)重要的，讓眾多科學家為之著迷的，復(fù)雜而神奇的生命大分子——蛋白質(zhì) 引出課題：生命活動的主要承擔者──蛋白質(zhì)。	通過諾貝爾獎的詳細資料，激起學生了解蛋白質(zhì)相關(guān)知識的興趣，激發(fā)學習的熱情。
（二）引出新知	問：哪些食品中富含蛋白質(zhì)呢？ 學生回答：魚類，蛋，肉，奶制品，豆制品，都富含蛋白質(zhì)。 食物中的蛋白質(zhì)是如何被利用的呢？ 共同分析討論后得到，根據(jù)初中所學的知識，我們知道，食物中的蛋白質(zhì)，需要經(jīng)過消化，分解為各種氨基酸，才能被人體吸收、利用。所以氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位。	引出氨基酸，使學生得知氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位，從而接下來進一步學習。
提出問題                           模型構(gòu)建：氨基酸的結(jié)構(gòu)特點	教學內(nèi)容：氨基酸的結(jié)構(gòu) 生物體中組成蛋白質(zhì)的氨基酸，約有二十種，氨基酸的結(jié)構(gòu)有什么樣的特點呢？請大家認真觀察、比較以下5種氨基酸的結(jié)構(gòu)式,回答學案的問題。 請用準確的語言表述氨基酸的元素組成 它們的結(jié)構(gòu)具有什么共同特點？用筆圈出結(jié)構(gòu)中相同的部分。不同氨基酸分子的區(qū)別在哪里？ 模型構(gòu)建活動一：如果用字母Ｒ表示氨基酸中不同的部分，請兩人一組，用泡沫球牙簽等材料拼出氨基酸的結(jié)構(gòu)通式。并用最簡潔的語言總結(jié)該通式的特點。   學生展示模型，交流，描述結(jié)構(gòu)特點。 在學生回答的基礎(chǔ)上，教師板書氨基酸分子的結(jié)構(gòu)通式以及結(jié)構(gòu)特點。   ①  每種氨基酸分子中至少都含有一個氨基和一個羧基，且都有一個氨基和一個羧基連在同一個碳原子上. ②  R基的不同，決定氨基酸的不同種類。   介紹“必需氨基酸”和“非必需氨基酸” 在這20種氨基酸中，有8種氨基酸是人體細胞不能合成的，嬰兒多一種組氨酸，9種。必須從食物中獲取，叫必需氨基酸。還有12種是人體細胞可以合成的，叫非必需氨基酸。   因為人體中的蛋白質(zhì)每天都要更新，而蛋白質(zhì)是不能儲存的，所以我們每天必需攝入一定量的蛋白質(zhì)來補充這8種必需氨基酸。營養(yǎng)學上，也會根據(jù)含有幾種必需氨基酸以及必需氨基酸含量的多少，來衡量食品營養(yǎng)價值的高低。	通過觀察分析，引導(dǎo)得出氨基酸的元素組成、                 通過小組活動進行模型構(gòu)建，讓學生動手自己得出 氨基酸分子結(jié)構(gòu)通式。并描述結(jié)構(gòu)特點。                           通過“必需氨基酸”和“非必需氨基酸”的介紹，讓知識與實際生活聯(lián)系起來。
③提出問題                       模型構(gòu)建：氨基酸的連接方式                                                     理解蛋白質(zhì)復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)如何形成	投影以上表格請同學們計算這三種化合物的原子個數(shù)與相對分子質(zhì)量。 有些蛋白質(zhì)的分子質(zhì)量甚至達到幾百萬。氨基酸是蛋白質(zhì)的基本單位，其平均分子量僅為128，而蛋白質(zhì)的分子量卻從幾千到幾百萬，那么，氨基酸是怎樣組成分子量巨大的蛋白質(zhì)呢？   模型構(gòu)建活動二：氨基酸連接的方式 請大家閱讀書本第22頁，第一段以及圖2-5，并以前后四人為一小組，模擬氨基酸連接的方式。    請一組的兩位同學為代表，用黑板上的兩個氨基酸模型來演示下你們小組認為氨基酸是如何連接的？并用語言描述。   教師進一步補充講解氨基酸脫水縮合的過程：     講解多肽和肽鏈的概念。每形成一個肽鍵就失去一分子水， 兩個氨基酸脫水縮合的化合物叫二肽，三個氨基酸脫水縮合的化合物叫三肽，以此類推，三個及3個以上的氨基酸脫水縮合的化合物叫多肽，因為常成鏈狀，所以叫肽鏈。     教師再結(jié)合課件的圖講解氨基酸形成蛋白質(zhì)的過程。 研究表明，蛋白質(zhì)有很復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，比如，大屏上是血紅蛋白的空間結(jié)構(gòu)模式圖。鏈狀的多肽怎么形成這樣復(fù)雜的結(jié)構(gòu)呢？ 氨基酸脫水縮合形成多肽，因為R基團的不同，使得有些氨基酸呈酸性，有些呈堿性，另些則為中性。這些特性使氨基酸之間互相吸引或排斥，因此，肽鏈就會因為氨基酸之間的相互作用而形成這樣的結(jié)構(gòu)，甚至會扭曲、再進一步折疊，形成更復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，另外，還有許多蛋白質(zhì)由2條或2條以上的肽鏈組成，比如血紅蛋白就有4條肽鏈組成。	明確蛋白質(zhì)是大分子。       引出氨基酸是如何形成蛋白質(zhì)的？         利用模型的構(gòu)建模擬氨基酸脫水縮合的過程，來幫助學生進行學習。                     進一步加深學生對氨基酸形成肽鏈過程的理解，清楚知道氨基酸通過脫水縮合反應(yīng)的過程。                       梳理和整合，分析后歸納:氦基酸→多肽→蛋白質(zhì)  讀圖后理解:脫水縮合反應(yīng)、肽鏈、二肽和多肽       觀察理解肽鏈的折疊盤曲等變化  理解蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的原因。
④模型構(gòu)建：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性的原因	教學內(nèi)容：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性的原因    組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，但是據(jù)估計，生物界的蛋白質(zhì)種類多達1010～1012種，不同種的蛋白質(zhì)，其結(jié)構(gòu)就不同，那么蛋白質(zhì)為何具有結(jié)構(gòu)的多樣性？   模型構(gòu)建活動三：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因 教師說明：請大家拿出另一盒材料，以及請前后四人為一組，按照記錄表的分工來認領(lǐng)任務(wù)。串幾條、每條串多長，小組商量后決定，別忘記填活動記錄表。 給學生發(fā)不同顏色的塑料珠，材料:6種顏色的穿孔塑料珠(每種50粒)，幾根細鐵絲 ①隨意穿幾條珠鏈； ②將幾條珠鏈隨意挽成不同的造型； ③各組的作品進行比較   表達交流  邀請兩組，介紹小組成員的分工、介紹作品（串的珠鏈數(shù)，每條珠鏈中，每種串珠的數(shù)目）并展示。   請學生思考以下問題： 如果給大家提供足夠時間、鐵絲和20種數(shù)量不限的串珠，能穿出幾種作品？導(dǎo)致這些作品各不相同的原因是什么？ 2. 若每種顏色的串珠相當一種氨基酸，則每條珠鏈相當于什么？ 3. 通過這個活動，你認為，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性和什么有關(guān)？   通過學生的回答，歸出蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因：氨基酸種類、數(shù)目、排列順序以及肽鏈的數(shù)目、空間結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)的多樣性。	引發(fā)學生思考               借助模型建構(gòu)來增加學生的空間感，認識氨基酸是一種空間結(jié)構(gòu)，了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因。  運用小組合作學習來提高學生的參與度                           同過類比模型的構(gòu)建，學生能夠明確的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因。
⑤自主學習蛋白質(zhì)的功能	教學內(nèi)容：蛋白質(zhì)的功能    生物學的重要原理之一就是結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性決定了蛋白質(zhì)具有多種功能，而這些功能又能支持它的結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)具有怎樣的功能呢？ 請觀察書P23圖片、閱讀蛋白質(zhì)主要功能示例，找出體現(xiàn)蛋白質(zhì)功能的關(guān)鍵詞， 教師總結(jié)歸納。 結(jié)構(gòu)蛋白 運輸?shù)鞍?br /> 催化蛋白 調(diào)節(jié)蛋白 免疫蛋白   蛋白質(zhì)的功能還有許多，可以說一切生命活動都離不開蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者。	通過自主學習，歸納出蛋白質(zhì)的功能，理解“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者。”的含義
（三）小結(jié)全課	本節(jié)課，我們通過一系列的活動，學習了氨基酸的結(jié)構(gòu)特點，模擬了氨基酸脫水縮合形成多肽的過程，知道了多肽會形成有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，探究了蛋白質(zhì)多樣性的原因，明確了蛋白質(zhì)的功能。 那么，細胞內(nèi)的其他化合物具有哪些結(jié)構(gòu)和功能，我們將會陸續(xù)學習。	總結(jié)回顧

 
 

 
6.板書設(shè)計
 

 
7.教學反思
高中生物學課程的核心任務(wù)，毫無疑問就是提高學生的生物學科素養(yǎng)，而核心素養(yǎng)的培養(yǎng)更是高中教學的一個重要任務(wù)。生物學科的核心素養(yǎng)的培養(yǎng)包含了四個層面，分別是：核心觀念培養(yǎng)、核心能力（對生物信息提取、整合、運用的能力）的培養(yǎng)、理性思維（邏輯思維、形象思維、數(shù)學方法、模型方法）的培養(yǎng)以及核心知識（包含了組成生物體的元素和化合物）的培養(yǎng)。
蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的知識，屬于核心知識（組成生物體的化合物），在教學過程中應(yīng)該引起教師的重視，若按常規(guī)的講授法為主的教學方式來進行教學，盡管也能講得很清楚，但學生對知識的吸收率不高。
本課圍繞“結(jié)構(gòu)決定功能”這一生物學基本觀點展開教學，先介紹了蛋白質(zhì)的各級結(jié)構(gòu)，再介紹蛋白質(zhì)的功能。因教學內(nèi)容的信息量大，但只有1 課時，所以筆者將有關(guān)蛋白質(zhì)和氨基酸的各種計算大膽刪除，作為習題課的內(nèi)容，而重點講解了對氨基酸的結(jié)構(gòu)、連接方式、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)多樣性的原因，以及蛋白質(zhì)的功能這幾個方面。
模型方法在中學生物學中應(yīng)用廣泛，且是生物學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)中理性思維的一種。在眾多模型中，類比模型是教學中將新舊知識有效連接的一種方法。類比模型就是基于相似屬性，用熟悉的事物類比和表征不熟悉的事物，這樣對于新事物的學習就會更容易進行，比如，本節(jié)課中關(guān)于“蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因”，就設(shè)計了一個學生的小組建模的活動，用不同種的串珠類比為不同的氨基酸，通過學生自己的操作、比較，得出：珠鏈可類比為多肽鏈，珠鏈彎曲的形狀類比肽鏈的空間結(jié)構(gòu)，通過這樣的類比模型的構(gòu)建，學生快速的總結(jié)出了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因，此外，在教學過程中，筆者還將“氨基酸的結(jié)構(gòu)通式”、“氨基酸的連接方式”也設(shè)計為類比模型的構(gòu)建活動，通過這三個建模的活動，著重培養(yǎng)學生的模型方法這一理性思維。通過小組自主合作探究建模、教師精講相結(jié)合，激發(fā)學生的學習興趣和積極性，最大限度地發(fā)揮學生的主體作用。此外學生在閱讀、觀察、分析、推理、整合和語言表達等能力方面也得到了鍛煉，從而有效實現(xiàn)本課的教學目標。
 
 
 
附錄一：
第2節(jié) 生命活動的主要承擔者——蛋白質(zhì) 學案
福建師大附中 
認真觀察、比較以下5種氨基酸的結(jié)構(gòu)式，回答問題。

 

3. 請用準確的語言表述氨基酸的元素組成

 
 
 
 

4. 它們的結(jié)構(gòu)具有什么共同特點？用筆圈出結(jié)構(gòu)中相同的部分。不同氨基酸分子的區(qū)別在哪里？

 
 
 
 
 
3. 如果用字母Ｒ表示氨基酸中不同的部分，請兩人一組，用泡沫球牙簽等材料拼出氨基酸的結(jié)構(gòu)通式。并用最簡潔的語言總結(jié)該通式的特點。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
附錄二：
 
福建師大附中  小組活動記錄單
第2節(jié) 生命活動的主要承擔者——蛋白質(zhì)
材料：6種顏色的穿孔串珠(每種50粒)，幾根細鐵絲
步驟：①隨意穿幾條珠鏈；
②將幾條珠鏈隨意挽成不同的造型；
        ③各組的作品進行比較
小組分工(每個成員可認領(lǐng)多項任務(wù))
操作：                 記錄：                 計數(shù)：                 發(fā)言：                 
 
結(jié)果記錄

珠鏈編號		串珠種類						每條珠鏈的串珠總數(shù)
		綠色	黃色	紫色	粉色	棕色	藍色
珠鏈1	各種串珠數(shù)目
珠鏈2	各種串珠數(shù)目
珠鏈3	各種串珠數(shù)目

交流討論：

2. 如果給大家提供足夠時間、鐵絲和串珠，能穿出幾種作品？導(dǎo)致這些作品各不相同的原因是什么？

 
 
2. 若每種顏色的串珠相當一種氨基酸，則每條珠鏈相當于什么？
 
 
2. 通過這個活動，你認為，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性和什么有關(guān)？

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