杜小杰

一、背景

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》對(duì)高中化學(xué)教學(xué)提出了新的要求和挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，教師需要不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)的教育理念，嘗試不同的教學(xué)方法，變革學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)方式，其中項(xiàng)目式教學(xué)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值備受關(guān)注。通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)生可以分析問(wèn)題、自主探究和合理決策，從而提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。這種教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與和自主探究，使學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)。“蛋白質(zhì)”一課選自人教版高中化學(xué)選擇性必修三《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》第四章第二節(jié)，該課程重點(diǎn)介紹蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)等。為達(dá)成良好的教學(xué)實(shí)效，教師應(yīng)該以培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，以項(xiàng)目化學(xué)習(xí)為切入點(diǎn)，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，為高中化學(xué)課堂注入更多新鮮的“血液”，引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)廣闊、絢麗、多彩的化學(xué)世界。

二、案例描述

（一）項(xiàng)目啟動(dòng)：揭開(kāi)蛋白質(zhì)的神秘面紗

問(wèn)題導(dǎo)入：

教師：同學(xué)們，今天我們要來(lái)探討一種我們身體中至關(guān)重要的物質(zhì)，它就是蛋白質(zhì)。在開(kāi)始之前，大家想想我們吃過(guò)哪些富含蛋白質(zhì)的食物呢？

學(xué)生：雞蛋、牛奶等。

教師：沒(méi)錯(cuò)，這些食物中都富含蛋白質(zhì)。那大家知道蛋白質(zhì)對(duì)我們的身體有什么作用嗎？

學(xué)生：我知道，蛋白質(zhì)能幫助我們成長(zhǎng)，還有修復(fù)身體組織。

教師：很好，蛋白質(zhì)的確是我們成長(zhǎng)和身體機(jī)能正常運(yùn)作的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。今天我們就來(lái)揭開(kāi)蛋白質(zhì)的神秘面紗，開(kāi)始這個(gè)有趣的旅程吧！

（二）項(xiàng)目實(shí)施：探索蛋白質(zhì)的多元魅力

1.氨基酸

教師：同學(xué)們，今天我們來(lái)學(xué)習(xí)一下氨基酸，它是構(gòu)成蛋白質(zhì)的重要基礎(chǔ)。誰(shuí)能告訴我，什么是氨基酸呢？

學(xué)生A：氨基酸是羧酸分子烴基上的氫原子被氨基取代得到的化合物，含有的官能團(tuán)有羧基（-COOH）和氨基（-NH2）。

教師：非常好，看來(lái)你預(yù)習(xí)過(guò)這部分內(nèi)容。接下來(lái)，我們來(lái)看看常見(jiàn)的氨基酸有哪些吧！

（展示常見(jiàn)的氨基酸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，見(jiàn)表1）

教師：大家看到這些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，可以知道常見(jiàn)的氨基酸種類非常多。那么，同學(xué)們知道氨基酸有哪些物理性質(zhì)嗎？

學(xué)生D：氨基酸均為無(wú)色晶體，熔點(diǎn)較高，一般能溶于水而難溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑。

教師：非常好，看來(lái)大家已經(jīng)掌握了氨基酸的物理性質(zhì)。接下來(lái)，我們來(lái)看看氨基酸的化學(xué)性質(zhì)。

（展示氨基酸的兩性及成肽反應(yīng)）

①氨基酸的兩性

②成肽反應(yīng)（取代反應(yīng)）

教師：氨基酸具有兩性，既能與酸反應(yīng)生成鹽，又能跟堿反應(yīng)生成鹽。同時(shí)，氨基酸還能通過(guò)成肽反應(yīng)形成含有肽鍵的化合物。

教師：通過(guò)今天的學(xué)習(xí)，大家對(duì)氨基酸有了更深入的了解。接下來(lái)，我們要學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，請(qǐng)大家做好準(zhǔn)備。

2.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

教師：蛋白質(zhì)是生物體的重要組成部分，它對(duì)我們身體的正常運(yùn)轉(zhuǎn)起著至關(guān)重要的作用。誰(shuí)能告訴我，什么是蛋白質(zhì)呢？

學(xué)生A：蛋白質(zhì)是由多種氨基酸通過(guò)肽鍵等相互連接形成的一類生物大分子，蛋白質(zhì)屬于天然有機(jī)高分子化合物。

教師：那么，大家知道蛋白質(zhì)是由哪些元素組成的嗎？

學(xué)生B：蛋白質(zhì)主要由C、H、O、N、S等元素組成，有些蛋白質(zhì)還含有P、Fe、Cu、Zn、Mn等。

教師：完全正確。接下來(lái)，我們來(lái)看看蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。（借助多媒體展示蛋白質(zhì)的一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)結(jié)構(gòu)）

教師：從多媒體展示的結(jié)構(gòu)圖可以看到，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)不僅取決于多肽鏈的氨基酸種類、數(shù)目及排列順序，還與其特定的空間結(jié)構(gòu)有關(guān)。結(jié)構(gòu)對(duì)性質(zhì)具有決定性作用，結(jié)合蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)，同學(xué)們知道蛋白質(zhì)可能具有哪些化學(xué)性質(zhì)嗎？接下來(lái)就讓我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)一起探究吧！

項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)一：水解

教師：接下來(lái)，我們一起探索蛋白質(zhì)的水解實(shí)驗(yàn)。

（學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師巡視）

實(shí)驗(yàn)步驟：（1）準(zhǔn)備兩支試管標(biāo)記為“酸溶液”和“堿溶液”。（2）在“酸溶液”試管中加入蛋白質(zhì)溶液和鹽酸，混合并置于37℃的環(huán)境中。（3）在“堿溶液”試管中加入蛋白質(zhì)溶液和氫氧化鈉，同樣混合并置于37℃的環(huán)境中。（4）每隔一段時(shí)間，觀察兩支試管中的反應(yīng)，記錄沉淀物情況。（5）當(dāng)反應(yīng)液中不再出現(xiàn)沉淀物時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

教師：同學(xué)們觀察到了哪些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？

學(xué)生：在酸溶液和堿溶液試管中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液逐漸變得渾濁。這是由于蛋白在水解過(guò)程中生成了相對(duì)分子質(zhì)量較小的多肽化合物，使溶液渾濁度增加。

學(xué)生：在酶溶液試管中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液逐漸變得澄清。這是由于酶的作用加速了蛋白質(zhì)的水解，使蛋白質(zhì)迅速水解為氨基酸，溶液變得澄清。

項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)二：鹽析

教師：接下來(lái)，我們一起探索蛋白質(zhì)的鹽析實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)步驟：（1）準(zhǔn)備材料：2 mL飽和（NH4）2SO4溶液、雞蛋清溶液、蒸餾水、試管、滴管。（2）在試管中加入2 mL飽和（NH4）2SO4溶液。（3）用滴管吸取幾滴雞蛋清溶液，緩慢加入試管中，邊加入邊振蕩試管，使雞蛋清溶液與飽和（NH4）2SO4溶液充分混合。

教師：通過(guò)剛才的實(shí)驗(yàn)，你們觀察到什么現(xiàn)象？

學(xué)生：加入雞蛋清溶液后，飽和（NH4）2SO4溶液變渾濁了，但是加入蒸餾水后，渾濁度又降低了。

教師：很好，你們觀察到的現(xiàn)象說(shuō)明了什么？

學(xué)生：這說(shuō)明蛋白質(zhì)在飽和（NH4）2SO4溶液中變性沉淀，但這種沉淀是可逆的。加入蒸餾水后，蛋白質(zhì)又重新溶解了。

教師：是的，這種現(xiàn)象被稱為蛋白質(zhì)的鹽析。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液中加入某些可溶性鹽（如硫酸銨、硫酸鈉等）時(shí)，蛋白質(zhì)分子上的極性基團(tuán)與鹽離子結(jié)合，使蛋白質(zhì)溶解度降低而從溶液中析出。但這種沉淀是可逆的，當(dāng)鹽離子被去除后，蛋白質(zhì)仍然可以溶解。

學(xué)生：那鹽析有什么用呢？

教師：鹽析是一個(gè)可逆過(guò)程，它不會(huì)破壞蛋白質(zhì)分子的活性。通過(guò)多次鹽析和溶解，我們可以從混合物中分離和提純蛋白質(zhì)。在實(shí)際應(yīng)用中，鹽析法常用于蛋白質(zhì)的初步分離和純化。

項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)三：變性

教師：接下來(lái)，我們一起探索蛋白質(zhì)的變性實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)步驟：（1）準(zhǔn)備三支試管，各加入2 mL雞蛋清溶液，并編號(hào)1、2、3號(hào)試管。（2）將1號(hào)試管放入沸水中加熱，持續(xù)一段時(shí)間，觀察試管中溶液的變化。（3）向2號(hào)試管中加入幾滴硝酸銀溶液，觀察試管中溶液的變化。（4）向3號(hào)試管中加入幾滴乙醇，觀察試管中溶液的變化。（5）分別向1、2、3號(hào)試管中加入幾滴蒸餾水，觀察試管中溶液的變化，并觀察產(chǎn)生的沉淀能否溶解。

教師：同學(xué)們觀察到什么現(xiàn)象？

學(xué)生A：1號(hào)試管加熱后的雞蛋清溶液變得渾濁，出現(xiàn)沉淀。

學(xué)生B：2號(hào)試管加入硝酸銀溶液后，雞蛋清溶液中產(chǎn)生白色沉淀。

學(xué)生C：3號(hào)試管加入乙醇后，雞蛋清溶液無(wú)明顯變化。

學(xué)生D：加入蒸餾水后，1號(hào)試管中的沉淀不能溶解，而2、3號(hào)試管中的沉淀能溶解。

教師：同學(xué)們得出了什么樣的結(jié)論呢？

學(xué)生：蛋白質(zhì)在熱、酸、醇等作用下會(huì)發(fā)生變性。

學(xué)生：變性后的蛋白質(zhì)在水中不能重新溶解，同時(shí)也會(huì)失去原有的生理活性，發(fā)生了不可逆的變化。

（三）項(xiàng)目拓展：蛋白質(zhì)的應(yīng)用與人類生活

教師：同學(xué)們，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步了解了蛋白質(zhì)的性質(zhì)。其實(shí)，蛋白質(zhì)在我們生活中有著廣泛的應(yīng)用，你們知道有哪些應(yīng)用領(lǐng)域嗎？

學(xué)生A：蛋白質(zhì)可以作為營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑，為人體提供所需的氨基酸，使人體增強(qiáng)免疫力。

學(xué)生B：蛋白質(zhì)可以用于生物燃料的生產(chǎn)，如乙醇、生物柴油等。

學(xué)生C：隨著生物技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)蛋白質(zhì)可能會(huì)被用于開(kāi)發(fā)更多的新型藥物，如針對(duì)癌癥、艾滋病等疾病的藥物。

教師：非常好，蛋白質(zhì)在未來(lái)健康領(lǐng)域的應(yīng)用前景非常廣闊。那么同學(xué)們覺(jué)得蛋白質(zhì)在解決環(huán)境與能源問(wèn)題方面有什么樣的前景呢？

學(xué)生D：我們可以利用蛋白質(zhì)開(kāi)發(fā)高效的生物燃料，減少對(duì)化石燃料的依賴，減輕環(huán)境污染。

教師：很棒，這是非常有創(chuàng)意的想法。蛋白質(zhì)在解決環(huán)境與能源問(wèn)題方面也有巨大的潛力。通過(guò)今天的學(xué)習(xí)，大家對(duì)蛋白質(zhì)的應(yīng)用有了更深入的了解。希望大家在以后的學(xué)習(xí)中能夠?qū)⒔裉鞂W(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，不斷探索生命的奧秘。

三、案例反思

在教學(xué)內(nèi)容方面，本案例以蛋白質(zhì)相關(guān)知識(shí)為切入點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，掌握了氨基酸的基本概念、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、鹽析、變性等知識(shí)，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和科學(xué)探究能力；在教學(xué)方法方面，本案例采用項(xiàng)目式教學(xué)法，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)深入實(shí)踐、有效探索、多維合作等，順利地完成項(xiàng)目任務(wù)，以此有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，強(qiáng)化學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和問(wèn)題解決能力；在教學(xué)效果方面，通過(guò)本案例的教學(xué)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力、科學(xué)探究等能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等得到了鍛煉，學(xué)生的創(chuàng)新精神、環(huán)保意識(shí)和責(zé)任感也得到了提高。

總體來(lái)說(shuō)，本案例的教學(xué)效果較好，但是不可忽視的是，本案例也存在一些問(wèn)題，有待改進(jìn)。首先，部分學(xué)生對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)理解得不夠深入。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我應(yīng)該在講解知識(shí)點(diǎn)時(shí)加大力度，通過(guò)生動(dòng)的比喻、直觀的圖像等方式幫助學(xué)生理解。其次，部分實(shí)驗(yàn)操作較為復(fù)雜，學(xué)生可能難以短時(shí)間內(nèi)掌握。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)課之前進(jìn)行演示和指導(dǎo)，確保學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)操作流程。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我應(yīng)該及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正學(xué)生的錯(cuò)誤，保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。在將來(lái)的教學(xué)中，我將繼續(xù)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，靈活調(diào)整教學(xué)方法，以達(dá)到更好的教學(xué)目的。

（作者單位：陜西省安康市漢濱區(qū)漢濱高級(jí)中學(xué)）

編輯：陳鮮艷