□ 江蘇省蘇州市吳中區(qū)木瀆第二高級(jí)中學(xué)　王麗紅

用模型構(gòu)建法突破難點(diǎn)
——“生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者蛋白質(zhì)”一節(jié)的教學(xué)

□ 江蘇省蘇州市吳中區(qū)木瀆第二高級(jí)中學(xué)王麗紅

在生物教學(xué)中通過讓學(xué)生動(dòng)手構(gòu)建模型，邊做邊學(xué)，變微觀為宏觀，變抽象為具體，學(xué)生就能深入淺出，自然而然地在體驗(yàn)、分享與合作交流中突破教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

模型建構(gòu)氨基酸脫水縮合結(jié)構(gòu)多樣性

“生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者———蛋白質(zhì)”是人教版普通高中生物學(xué)新課程必修一《分子與細(xì)胞》第二章第二節(jié)的內(nèi)容。主要是讓學(xué)生了解蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和功能的多樣性，及其能夠成為生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者的原因。蛋白質(zhì)是構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要有機(jī)物，在細(xì)胞及生物體生命活動(dòng)中起著至關(guān)重要的作用。它不僅在必修一中講到，在必修二、必修三中也涉及。因此是一個(gè)十分重要的課題。但本節(jié)課內(nèi)容比較抽象，難點(diǎn)如下：（1）氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；（2）氨基酸的脫水縮合過程；（3）蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因。由于高一學(xué)生沒有學(xué)過有機(jī)化學(xué)，這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)顯然與學(xué)生的認(rèn)知水平跨度很大。例如，學(xué)生對于氨基酸結(jié)構(gòu)通式的理解較難，往往會(huì)出現(xiàn)把氨基的結(jié)構(gòu)通式認(rèn)為是一個(gè)平面結(jié)構(gòu)，只要氨基、羧基、R基和H的位置互換一下就難以辨認(rèn)的情況；對氨基酸的脫水縮合過程和肽鏈形成時(shí)的氨基酸數(shù)、肽鍵數(shù)、脫去的水分子數(shù)三者的關(guān)系，肽鏈中至少含有幾個(gè)羧基、幾個(gè)氨基的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)也很難理解掌握。為避免學(xué)生產(chǎn)生抽象、難理解、枯燥、無味的感覺，教師就要想方設(shè)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生主動(dòng)去探索。筆者對本節(jié)教學(xué)內(nèi)容構(gòu)想為：讓學(xué)生動(dòng)手構(gòu)建模型、在“做中學(xué)”，邊做邊學(xué)，把一些抽象難懂的知識(shí)點(diǎn)通過模型建構(gòu)，變抽象為具體，化繁為簡；在操作實(shí)踐中理解、領(lǐng)悟知識(shí)；在體驗(yàn)、分享與合作交流中突破教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)。

一、氨基酸結(jié)構(gòu)通式的模型構(gòu)建

氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，學(xué)生結(jié)合書本P20“思考與討論”中所給的 4種氨基酸的結(jié)構(gòu)式和討論的問題，找出 4種氨基酸結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)，很容易推出氨基酸的結(jié)構(gòu)通式。我們的教材上畫的是氨基酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)式，是根據(jù)氨基酸的組成結(jié)構(gòu)簡化而來的。書本上為了讓學(xué)生容易歸納出氨基酸分子結(jié)構(gòu)通式，把所有的氨基酸的氨基統(tǒng)一畫在中心C原子的左面，羧基在右面，R基在上面，H原子在下面。實(shí)際上氨基酸分子結(jié)構(gòu)通式中，和中心C原子的四根化學(xué)鍵相連的四個(gè)基團(tuán)是沒有固定順序的，是一個(gè)立體結(jié)構(gòu)，因?yàn)楦咭坏膶W(xué)生還沒有學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)，理解起來有一定的難度；而題目中經(jīng)常把氨基、羧基、R基和H原子的順序互換，因此學(xué)生常常會(huì)覺得很難辨別。如何在學(xué)生有機(jī)化學(xué)零基礎(chǔ)的前提下解決這個(gè)問題呢？筆者決定讓學(xué)生動(dòng)手構(gòu)建氨基酸分子結(jié)構(gòu)通式的模型。筆者給學(xué)生每人準(zhǔn)備了一個(gè)直徑3cm的泡沫小球作為中心C原子，用四根牙簽代表和中心C原子相連的四根化學(xué)鍵，每根牙簽的一端分別黏著用紙制作的氨基、羧基、R基（不同的R基用不用同顏色的紙來表示）、H原子，讓學(xué)生嘗試動(dòng)手組裝氨基酸的分子模型（把帶著不同基團(tuán)的四根牙簽戳到泡沫球上）。在組裝的過程中，教師可以一邊巡視學(xué)生一邊提示學(xué)生：和中心C碳原子連的四個(gè)基團(tuán)是否在一個(gè)平面上，有沒有一定的順序？讓學(xué)生通過親自組裝模型，在“做中學(xué)”，較好地理解氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；讓學(xué)生從不同角度觀察組裝好的R基相同的氨酸模型，其看到的是不同的側(cè)面，但都是同一個(gè)模型，這能進(jìn)一步理解氨基酸的立體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以避免“把四個(gè)基團(tuán)調(diào)換位置，一些學(xué)生認(rèn)為不是氨基酸”的常見錯(cuò)誤。（參考附圖1）

二、氨基酸脫水縮合的模型構(gòu)建

蛋白質(zhì)的形成過程很難理解。在以往的教學(xué)生中教師往往會(huì)在課堂上通過播放多媒體動(dòng)畫課件來演示兩個(gè)氨基酸脫水縮合的過程，讓學(xué)生先從感官上了解此過程，然后讓學(xué)生各代表一種氨基酸來表演兩個(gè)氨基酸連接的過程；接著創(chuàng)設(shè)情境由多名學(xué)生各代表一種氨基酸來模擬多肽的形成過程，讓學(xué)生從中理解脫水縮合、肽鍵等概念。這樣做固然可以讓學(xué)生對氨基酸的脫水縮合有一個(gè)比較形象的認(rèn)識(shí)，但無疑又把氨基、羧基、R基和H原子都固定在同一個(gè)平面上，甚至讓學(xué)生認(rèn)為整個(gè)肽鏈都在一個(gè)平面上，為后續(xù)學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性埋下了隱患。而且在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中氨基和羧基的結(jié)構(gòu)都沒有體現(xiàn)出來，所以學(xué)生往往對氨基酸的脫水縮合過程中一些常見的問題并沒有真正清楚：氨基脫去了什么，羧基脫去了什么，脫去的水分子中的H原子和O原子分別來自什么；為什么脫去的水分子數(shù)=形成的肽鍵數(shù)=氨基酸的數(shù)目-肽鏈的條數(shù)，肽鍵的化學(xué)結(jié)構(gòu)是怎樣表示的；為什么一條肽鏈至少含有一個(gè)游離的氨基和一個(gè)游離的羧基。那么怎樣解決這些問題呢？筆者讓學(xué)生按同桌單位先把前面做好的兩個(gè)氨基酸的立體結(jié)構(gòu)連起來，然后一整排學(xué)生再把所有的氨基酸連起來形成多肽鏈。學(xué)生在連的時(shí)候教師可以在一旁指導(dǎo)：氨基脫去了H原子，因此把H原子折進(jìn)去；羧基脫去了一個(gè)羥基，因此可以把羥基折進(jìn)去；然后把折進(jìn)去的兩部分用回形針別起來，正好是一個(gè)水分子。（參考附圖2）剩下的部分正好連成一個(gè)肽鍵。連好以后再讓學(xué)生自己討論前面的問題，并上講臺(tái)演示。還可以再讓學(xué)生上黑板自己寫出氨基酸的脫水縮合過程。

三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的模型構(gòu)建

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性是本節(jié)內(nèi)容的又一個(gè)難點(diǎn)。在以往的教學(xué)中教師往往讓學(xué)生在課本上找出來，然后歸納成四點(diǎn)：（1）氨基酸的數(shù)目不同；（2）氨基酸的種類不同；（3）氨基酸的排列順序不同；（4）肽鏈的數(shù)目和盤曲折疊方式及其形成的空間結(jié)構(gòu)不同。學(xué)生在不理解的情況下死記硬背下來，這樣不僅增加了學(xué)生的負(fù)擔(dān)，而且讓學(xué)生對生物的學(xué)習(xí)失去興趣。針對這樣的情況，筆者一開始講氨基酸的立體結(jié)構(gòu)的時(shí)候就把學(xué)生分為六組：第一、二組學(xué)生的氨基酸R基相同，兩組的學(xué)生人數(shù)不同（氨基酸數(shù)目不同）；第三、四組學(xué)生的氨基酸R基不同，兩組學(xué)生的人數(shù)相同（氨基酸的種類不同）；第五、六組學(xué)生的氨基酸的R基是隨機(jī)發(fā)的，兩組學(xué)生人數(shù)相同（氨基酸的排列順序相同）。上一個(gè)環(huán)節(jié)中已經(jīng)讓學(xué)生把一大組的氨基酸都連接起來了，因此在這個(gè)環(huán)節(jié)中，只需要讓一二組的學(xué)生各派一個(gè)代表上臺(tái)，比較他們兩組的多肽鏈，說出兩者的區(qū)別，然后一起歸納出氨基酸數(shù)目的不同導(dǎo)致形成的多肽連不同，其他幾組也用同樣的方法歸納出第（2）（3）點(diǎn)（參考附圖3）。最后讓各組學(xué)生都起立拖起自己組的多肽鏈盤曲，折疊成不同的空間結(jié)構(gòu)。

本節(jié)課，筆者緊扣“模型構(gòu)建”展開，先是分組讓學(xué)生自己組裝氨基酸的模型，強(qiáng)調(diào)氨基酸的立體結(jié)構(gòu)，然后讓學(xué)生動(dòng)手模擬氨基酸的脫水縮合過程，最后讓學(xué)生兩兩對比連好的多肽鏈及以不同的方式盤曲折疊多肽鏈，讓學(xué)生自己歸納出蛋白質(zhì)多樣性的原因。層層鋪墊，環(huán)環(huán)緊扣，一氣呵成，輕而易舉地突破了本課的難點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了新課程標(biāo)準(zhǔn)提倡學(xué)生“能自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)”的學(xué)習(xí)理念。

附圖1：氨基酸的立體結(jié)構(gòu)模型。

附圖2：

附圖3：氨基酸的數(shù)目不同模型。

附圖5：氨基酸的排列順序不同模型。