蛋白质教学设计第二课时

生命活动的主要承担者——蛋白质

【教学内容分析】

“生命活动的主要承担者——蛋白质”是构成细胞和生物体的重要有机物，在细胞及生物体生命活动中起着至关重要的作用。从知识体系看，本节课是课标中“细胞由多种多样的分子组成，包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸等，其中蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子”这一概念的重要部分，课标要求“阐明蛋白质通常由20种氨基酸分子组成，它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成”。学好这部分内容对整个高中生物的学习很重要，是后续的很多知识的基础，如载体蛋白、酶、抗体等。

【教学重点】

氨基酸的结构特点；氨基酸形成蛋白质的过程；蛋白质的功能。

【教学难点】

氨基酸形成蛋白质的过程；蛋白质结构多样性的原因。

【教学目标】

1.

生命观念方面的培养目标：认同生物体结构决定功能的观点；认同生命是由物质组成的；认同蛋白质是生命活动的主要承担者。

2.

科学研究方面的培养目标：对生物信息提取、整合、运用的能力——能通过观察、分析、比较等方式处理信息，并得出结论；通过动手操作将活动中的体验与思考迁移到理论知识的学习上。

3.

科学思维方面的培养目标：通过三个类比模型的构建，体验建立模型中的思维过程，领悟模型方法，获得或巩固有关概念。

4.

概念知识方面的培养目标：核心知识“组成生物体的元素和化合物”里有关蛋白质的部分——说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程；概述蛋白质的结构和功能。

【学情分析】

学生在上一节课里了解了蛋白质，在初中也学习了有关食物中蛋白质消化吸收的内容，对蛋白质和氨基酸的关系有一定认识，在化学课中还学习了甲烷、乙酸、氨气等化合物。对本节内容的教学来说，学生具备了相应的知识基础。但是，氨基酸的脱水缩合过程，对蛋白质多样性的原因，肽链形成时的氨基酸数、肽键、脱去的水分子数三者的关系等知识点较难理解掌握。

对于高二的学生来说，经过高一一年的训练，已经有一定的抽象思维能力。这为学生学习生物学的微观知识奠定了基础。

【教学策略】

模型作为一种认识手段和思维方式，是科学认识过程中抽象化与具体化的辩证统一。小组合作学习模式让学生组成小组，对知识进行合作学习，交流讨论，进而总结获取知识。

本案例运用类比模型构建和小组合作性学习相结合的教学策略来突破教学重点和难点。学生通过尝试建立类比模型，体验建立模型中的思维过程，领悟模

型方法，并获得或巩固有关生物学概念。在氨基酸分子通式的模型建构过程中，学生通过观察、归纳、演绎，运用已有知识将复杂的事物进行简化，抽象出其本质属性。对“蛋白质结构多样性的原因”这一难点，运用小组合作建立类比模型的方式处理。通过小组内的分工合作，课堂更加开放，氛围更为轻松，学生将头脑中抽象的概念具体化，积极主动地参与到课堂中，在探索思考中，体会到模型建构的方法，获得成功的喜悦，并将模型方法内化为认知图式，获得认知水平上的提升。

【教学过程】

教学流程

（一）

导入新课

教学内容及教学互动

通过上节课的学习，我们知道了细胞是由元素和化合物组成的，其中，含量最多的有机物是什么？对了，是蛋白质，它占

蛋白质于1838年被发现，并被正式命名为protein，意思为“最原初的”“第一重要的”。从发现至今，一百多年来，人们对它的研究一直在继续，诺贝尔奖从1901年首次颁奖至2015

续表

教学流程

教学内容及教学互动

教学意图

教学意图

通过诺贝尔奖的相关资料，激起学生了解蛋白质相关知识的兴趣。

创设情境，细胞干重的50%，生物离开了蛋白质就不能生存。

（一）

创设情境，导入新课

年，共有43次、总计87位科学家在有关蛋白质研究方面，获得诺贝尔科学奖。

蛋白质有怎样的结构和功能呢？我们今天就来详细学习这个对生命而言至关重要的，让众多科学家为之着迷的，复杂而神奇的生命大分子——蛋白质。

引出课题：生命活动的主要承担者——蛋白质

激发学习的热情

（二）

引出新知

问：哪些食品中富含蛋白质呢？

问：食物中的蛋白质是如何被利用的呢？

共同分析讨论后得出：食物中的蛋白质，需要经过消化，分解为各种氨基酸，才能被人体吸收、利用。所以氨基酸是蛋白质的基本组成单位

引出氨基得知氨基酸是蛋白质的基本组成单位，有利于进一步学习

通过观察得出氨基酸的元素组成、共同特点，为模型

学生问答：鱼类、蛋、肉、奶制品、豆制品，都富含蛋白质。

酸，使学生

（三）

提出问题

①

模型构建：氨基酸的结构特点

教学内容：氨基酸的结构

什么样的特点呢？请大家拿出学案，认真观察、比较以下5种氨基酸的结构式，回答学案的问题并完成模型构建活动二。

生物体中组成蛋白质的氨基酸，约有20种，氨基酸的结构有分析，引导构建打下铺垫

通过小组活动进行模型构建，让学生动手自己得出氨基酸分子结构通式，并描

述结构特点

1.请问准确的语言表达氨基酸的元素组成。

2.它们的结构具有什么共同特点？用笔圈出结构中相同的部分。不同氨基酸分子的区别在哪里？

3.如果用字母R表示氨基酸中不同的部分，请两人一组，用泡沫球牙签等材料拼出氨基酸的结构通式，并用最简洁的语言总结该通式的特点。

模型构建活动一：两人一组，给学生提供牙签、不同大小，颜色的泡沫球及泡沫块等自制的教具，要求学生拼出氨基酸的

通过“必需氨基酸”和“非必需氨基酸”的介绍，让知识与实际生活联系起来

续表

教学流程

（三）

提出问题

①

模型构建：氨基酸的结构特点

教学内容及教学互动

结构通式，并用最简洁的语言总结该通式的特点。

教学意图

学生观察、回答问题，构建模型。

学生展示模型，交流，描述氨基酸的结构特点。

在学生回答的基础上，教师总结氨基酸分子的结构通式以及结构特点，并板书。

①

每个氨基酸分子中至少都含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。

② R基的不同，决定氨基酸的不同种类。

介绍“必需氨基酸”和“非必需氨基酸”：在这20种氨基酸中，有8种氨基酸是人体细胞不能合成的（婴儿多一种组氨酸，9种）必须从食物中获取，叫必需氨基酸。还有12种（11种）是人体细胞可以合成的，叫非必需氨基酸。

因为人体中的蛋白质每天都要更新，而蛋白质是不能储存的，所以我们每天必需摄入一定量的蛋白质来补充这8种必需氨基酸。营养学上，也会根据含有几种必需氨基酸以及必需氨基酸含量的多少，来衡量食品营养价值的高低

明确蛋白质是大分子

引出氨基酸是如何形成蛋白质的

利用模型的构建模拟氨基酸脱水

（三）

提出问题

模型结构：

投影以下表格，请同学们计算这三种化合物的原子个数与相对分子质量。

生物大分子——蛋白质

氨基酸的连接方式

理解蛋白质复杂空间结构如何形成

水

硫酸

血红蛋白

化学式

H2O H2SO4

C3032H4816O872N780S8Fe4

原子个数

相对分子质量

教学流程

教学内容及教学互动

教学意图

(三)

提出问题

②

模型构建：氨

基

酸的连接方式

理解蛋白质复杂空间结构如何形成

氨基酸是蛋白质的基本单位，其平均相对分子质量仅为128，而蛋白质的相对分子质量却从几千到几百万。那么，氨基酸是怎样组成相对分子质量巨大的蛋白质呢？

模型构建活动二：氨基酸连接的方式

请大家阅读书本有关氨基酸连接方式的文字以及图片，并以前后四人为一小组，模拟氨基酸连接的方式。

缩合的过程，帮助学生理解氨基酸连接的方式

进一步加深学生对氨基酸形成肽

请一组的两位同学为代表，用黑板上的两个氨基酸模型（教师提供）来演示所在小组认为氨基酸是如何连接的，并用语言描述。

学生演示。

教师针对学生的演示部分，补充讲解氨基酸脱水缩合的过程：

链过程的理解，清楚知道氨基酸通过脱水缩合反应的过程

梳理和整合，分析后归纳：氨基酸→多肽→蛋白质读图后理解概

讲解多肽和肽链的概念。每形成一个肽键就失去一分子水，两个氨基酸脱水缩合的化合物叫二肽，三个氨基酸脱水缩合的化合物叫三肽，依次类推。三个及3个以上的氨基酸脱水缩合的化合物叫多肽，因为常成链状，所以叫肽链。

课件投影下图，教师结合图来讲解氨基酸形成蛋白质的大致过程。

念：脱水缩合反应、肽链、二肽和多肽

观察理解肽链的折叠盘曲等变化，理解蛋白质空间结构复杂的原因

续表

教学流程

（三）

提出问题

氨

基

酸的连接方式

理解蛋白质复杂空间结构如何形成

（四）

教学内容及教学互动

研究表明，蛋白质有很复杂的空间结构，比如，大屏上显示的是血红蛋白的空间结构模式图。链状的多肽怎么形成这样复杂的结构呢？

教学意图

②模型构建：

氨基酸脱水缩合形成多肽，因为R基团的不同，使得有些氨基酸呈酸性，有些呈碱性，另外一些则为中性。这些特性使氨基酸之间互相吸引或排斥，因此，肽链就会因为氨基酸之间的相互作用而形成这样的结构，甚至会扭曲，再进一步折叠，形成更复杂的空间结构。另外，还有许多蛋白质由两条或两条以上的肽链组成，比如血红蛋白就由四条肽链组成

教学内容：蛋白质结构多样性的原因

组成蛋白质的氨基酸有20种，但是据估计，生物界的蛋白12

引发学生

借助模型建构来增加学生的空间感，认识氨质种类多大1010～10种，不同种的蛋白质，其结构就不同，思考

那么蛋白质为何具有结构的多样性？

模型构建：

模型构建活动三：蛋白质结构多样性的原因

蛋白质结构的 教师说明：请大家拿出另一盒材料，每盒材料里有6种颜多样性的原因

色的穿孔塑料珠（每种50粒），几根细铁丝和一张活动记录表。请前后四人为一组，按照活动记录表的分工来认领任务。基酸是一种串几条、每条串多久，小组商量后决定，并填写记录表（活动记录表见附录）

表达交流：邀请两组，介绍小组成员的分工、介绍作品（串的珠链数，每条珠链中，每种串珠的数目）并展示。

请学生思考一下问题：

空间结构，了解蛋白质结构多样性的原因

运用小组提高学生的参与度

通过类比建，学生能够明确蛋白质结构多样性的原因

1.如果给大家提供足够时间、铁丝和20种数量不限的串珠，合作学习来能串出几种作品？导致这些作品各不相同的原因是什么？

2.若每种颜色的串珠相当一种氨基酸，则每条珠链相当于什么？

3.通过这个活动，你认为，蛋白质结构多样性和什么有关？

模型的构 学生通过对以上问题的思考，得出：用不同种的串珠类比为不同的氨基酸，珠链可类比为多肽链，珠链弯曲的形状类比肽链的空间结构，并总结出蛋白质结构多样性的原因：氨基酸种类、数目、排列顺序以及肽链的数目、空间结构决定蛋白质的多样性

续表

教学流程

（五）

自主学习教学内容及教学互动

教学内容：蛋白质的功能

生物学的重要原理之一就是结构和功能相适应，蛋白质结构的多样性决定了蛋白质具有多种功能，而这些功能又能支持它的结构。蛋白质具有怎样的功能呢、

请观察课本有关图片，阅读蛋白质主要功能示例，找出体

结构蛋白

运输蛋白

催化蛋白

调节蛋白

免疫蛋白

蛋白质的功能还有许多，可以说一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者

教学意图

通过自主学习，明确蛋白质的功能，理解“蛋白质是生命活动的主要承担者”的含义

蛋白质的功能

现蛋白质功能的关键词，几分钟后教师总结归纳。

（六）

小结全课

本节课，我们通过一系列活动，学习了氨基酸的结构特点，

模拟了氨基酸脱水缩合形成多肽的过程，知道了多肽会形成有一定空间结构的蛋白质，探究了蛋白质多样性的原因，明确了蛋白质的功能。

那么，细胞内的其他化合物具有哪些结构和功能？我们将会陆续学习

总结回顾

【板书设计】

【教学反思】

高中生物学课程的核心任务，毫无疑问就是提高学生的生物学学科核心素养。生物学学科核心素养的培养包含了四个层面，分别是：生命观念、科学思维、科学探究、社会责任。

蛋白质的结构和功能的知识，属于学科核心知识（组成生物体的化合物），在

教学过程中应该引起教师的重视，若按常规的讲授法为主的教学方式来进行教学，尽管也能讲的很清楚，但学生对知识的吸收率不高。

本课围绕“结构决定功能”这一生物学基本观点展开教学，先介绍了蛋白质的各级结构，再介绍蛋白质的功能。因教学内容信息量大，但只有1课时，所以教师将有关蛋白质和氨基酸的各种计算大胆删除，作为习题课的内容，而重点讲解了氨基酸的结构、连接方式、蛋白质的空间结构、蛋白质结构多样性的原因，以及蛋白质的功能这几个方面。

模型方法在中学生物学中应用广泛，且是生物学学科核心素养的培养中科学思维的一种。在众多模型中，类比模型是教学中将新旧知识有效连接的一种方法。类比模型就是基于相似属性，用熟悉的事物类比和表征不熟悉的事物，这样对于新事物的学习就会更容易。比如，本节课中关于“蛋白质结构多样性的原因”。就设计了一个学生的小组建模活动，用不同种的串珠类比不同的氨基酸，通过学生自己的操作、比较，得出：珠链可类比为多肽链，珠链弯曲的形状类比肽链的空间结构，通过这样的类比模型的构建，学生快速地总结出了蛋白质结构多样性的原因。此外，在教学过程中，教师还将“氨基酸的结构通式”“氨基酸的连接方式”也设计为类比模型的构建活动，通过这三个建模的活动，着重培养学生的模型方法这一科学思维方法。通过小组自主合作探究建模、教师精讲相结合，激发学生的学习兴趣和积极性，最大限度地发挥学生的主体作用。学生在阅读、观察、分析、推理、整合和语言表达等能力方面也得到了锻炼，从而有效实现本课的教学目标。

附录：小组活动记录单

第2节

生命活动的主要承担着——蛋白质

材料：6种颜色的穿孔串珠（每种50粒），几根细铁丝

步骤：①随意穿几条珠链；②将几条珠链随意挽成不同的造型；③各组的作品进行比较。

小组分工（每个成员可认领多项任务）：

操作： 记录： 计数： 发言：

结果记录

串珠种类

珠链编号

绿色

珠链1 各种串珠数目

珠链2 各种串珠数目

续表

黄色

紫色

粉色

棕色

蓝色

串珠总数

每条珠链的

串珠种类

珠链编号

绿色

珠链3 各种串珠数目

┊

黄色

紫色

粉色

棕色

蓝色

每条珠链的串珠总数

交流讨论：

1.

如果给大家提供足够时间、铁丝和串珠，能串出几种作品？导致这些作品各不相同的原因是什么？

2.

若每种颜色的串珠相当一种氨基酸，则每条珠链相当于什么？

3.

通过这个活动，你认为，蛋白质结构多样性和什么有关？

点评：

模型方法在中学生物学中应用广泛，是生物学科核心素养中科学思维的一种，在众多模型方法中，类比模型是教学中将新旧知识有效连接的一种方法。在“生命活动的主要承担者——蛋白质”一节的教学中，林霞老师设计了三个小组合作构建类比模型的学生活动，学生在类比模型的构建过程中，将已有的知识和经验为基础，通过类比，快速而准确地理解了新的概念，既在大脑中初步构建一个新的模型，又在实际的动手建模时，将头脑中抽象的概念具体化，将虚拟的模型转化成实物，同时，通过小组讨论以及自身的思考，不断修正，最终构建出新模型，学生不仅真正获得了新的知识，还在探索思考中体会到模型建构的方法，获得认知水平上的提升。

显然，这样的活动设计与单纯用语言或动画的“讲授”相比，“麻烦”了许多——在教具等课前准备上需要花费更多的时间，课堂容量也受到影响，课堂上需要留给学生更多的时间进行观察比较、联想迁移等思维活动，以及小组讨论和构建等实践活动，教师也不那么容易“控场”了。但是，教师的“麻烦”，却能激发学生的学习兴趣和积极性，使得课堂更加开发，氛围更为轻松，最大限度地发挥学生的主体作用，学生在阅读、观察、分析、推理、整合和语言表达等能力方面也得到了锻炼，从而顺利突破教学的重点难点，有效实现本课的教学目标。