淺談利用模型進行蛋白質分子結構教學的幾點思考

邵　蕾

蛋白質分子結構和功能的教學是新課標必修模塊一中的重中之重，是幫助學生初步了解結構和功能相統一思想的最佳切入點。在教學中，教師可利用各種模型，讓學生充分地理解蛋白質組成單位——氨基酸的分子結構，從而擴展到整個蛋白質的分子結構乃至蛋白質的功能。

構建模型是一種通過研究模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質的方法，是邏輯方法的一種特有形式。模型可以分為實物模型和抽象模型兩大類，抽象模型又分為概念模型、模擬模型和數字模型。教師利用各種模型，給學生提供直觀的觀念和印象，提供吸引學生主動學習的感性材料，以提高學生的學習興趣，有助于學生自己主動構建知識。

1巧借化學模型，重構課程教學

學生學起來比較困難的內容首先是構成蛋白質的基本單位——氨基酸的分子結構。綜合比較現行的高一生物和化學教材，學生的有機化學基礎幾乎為零，根本無法從三維空間的角度去理解氨基酸中心碳原子周圍的共價鍵，對四個共價鍵之間的角度和位置的轉換更加無從談起，跨學科內容的教學對于生物教師來講，已是亟需解決的一大難題。

霍華德·加德納就曾指出：“智力是一種生理及心理潛力，在影響認得經歷、文化和動機因素等的作用下，這種潛力能夠被擴大或者減少……相比之下，一個領域(學科、課程領域)是一種文化內在的有組織的系列活動……”。我進行了一些大膽的嘗試，使用了有機化學里的課剛開始時，酒精的分子結構模型。初見教師從講臺桌肚里取出一個形似小狗的模型，學生一個個興奮起來，似乎看到了每個人渴求知識的眼神。學生熟悉元素周期表，很容易找到碳原子的所在。

接著教師從中心碳原子出發(fā)，從碳元素的原子序數、最外層電子數、能夠成鍵的價電子數介入，講述碳原子要達到8電子穩(wěn)定結構需要和周圍的其他原子共用4個電子對，于是使學生初步了共價鍵概念。

教師再以模型中的4個共價鍵人手，介紹共價鍵之間的角度，由于特殊的角度導致了4個共價鍵在立體空間里其實是可以互換的，即數學概念里的中心對稱。所以在板書教學中，教師演示中心碳原子周圍的四個原子或者基團位置是可以任意互換的，強調只不過是為了二維平面書寫的習慣，把4個共價鍵畫成了90°，把氨基、羧基、氫原子和R基團的位置都固定下來。

2制作動畫模型，再現反應過程

學習氨基酸的結構比較耗時，但是對于學生理解氨基酸的空間結構有很好的效果，在接下來介紹兩個氨基酸分子是怎樣通過脫水縮合反應形成二肽的過程中，學生接收的速度就快了許多。至于怎樣形成三肽和多肽，中間穿插了“脫水縮合”、“二肽”、“三肽”、“多肽”等概念，學生能慢慢進入了蛋白質分子結構的多彩空間，漸漸意識到這些小小的基本單位可能會對復雜的蛋白質結構形成巨大的影響。

當然也有部分學生聽完課后，存在的疑問為什么氨基要和羧基反應，為什么不是羧基和單獨的反應，對氨基羧基脫水縮合的反應過程仍不太清楚。這是學生對氨基和羧基的化學性質不明白的原因所在。教師在利用直觀教具的基礎上制作了動畫模型，讓兩個氨基酸分子完成脫水縮合反應，這樣能比較直觀地再現反應過程，這樣就解決了第二個教學內容的重點和難點。

無論什么課程領域，如果可以通過教師將智力整合到教學和學習過程之中，就能為學生提供更全面的教育經驗，使他們在掌握課程知識的同時發(fā)展自己的智力和各方面的能力。

3利用學生的角色扮演，構建模擬模型，化解抽象難點

教師用學生主觀參與的方法——把每個學生都看做是一個氨基酸，軀干部就是中心碳原子，而兩個手臂和兩條腿就可以看做是4個共價鍵，分別連著不同的基團或原子，兩條手臂分別代表羧基和氨基。在介紹完氨基酸脫水縮合反應的原理和過程之后，教師讓學生自己思考用身體演示蛋白質的構成和多種不同的組合方式。

由于氨基酸具有多樣性，通過比較，學生形成多元化的思考技巧，通過親身體驗，可以思考并掌握為什么氨基酸具有多樣性、為什么是氨基和羧基脫水縮合、什么是縮水脫合后的肽鍵、氨基酸如何構成蛋白質、為什么蛋白質有多樣性……學生簡單直觀地理解了，抽象的教學難點也化解了。這一原本抽象難懂的內容能很容易的被學生掌握，學生也樂于接受這樣主動、和諧的課堂教學，教學效果也很好。

學生一旦把外來的學習動機轉化為內在的學習動機，對生物課程發(fā)生濃厚的興趣，就會愉快積極地學習、觀察，形成良好的學習和觀察習慣。因此，如果教師能在教學中注重通過各種模型引導學生學習，使得學生自己構建知識，培養(yǎng)學生的學習和觀察興趣，那么破解教學難點就不是難事了。