蛋白質的分子設計說課

仝 艷，李曉飛，張景亞，李朋偉

（河南中醫學院藥學院，河南 鄭州 450008）

1 說教材

蛋白質的分子設計是化學工業出版社出版，陶興無主編的《生物工程概論》[1]第五章第四節的內容，是蛋白質工程課程的重要內容之一，在教學中起著承前啟后的作用。一方面，這是在學習了第三節內容的基礎上，對蛋白質工程主要研究內容的進一步深入和拓展；另一方面，又為學習蛋白質分子改造等知識奠定了基礎。

2 說學情

生物工程概論課程是我校中藥專升本學生的必修課。中藥專升本班學生來源較復雜，學生的生化知識基礎不同，給教學帶來一定的困難，但是專升本學生普遍學習熱情很高，這又是一個非常有利的條件，所以在教學中要充分利用這些特點。一方面及時與學生溝通，在課堂上補充相關基礎知識；另一方面在講課時，運用直觀生動的教學手段引發學生興趣。此外，要有目的地進行課堂互動，讓學生回答問題并提出問題，充分調動學生學習的積極性。

3 說教學目標

結合教學大綱和本次課內容的特點，筆者制定了本節課的教學目標。包括知識目標、能力目標和情感目標3 方面。

3.1 知識目標

（1）了解蛋白質分子設計的基本概念和蛋白質分子設計的現狀；（2）熟悉蛋白質的結構和功能；（3）理解、掌握蛋白質分子設計的原理、程序和種類。

3.2 能力目標

（1）初步掌握蛋白質分子設計的基本方法；（2）學會獲取和顯示蛋白質的三維結構；（3）培養理解能力和空間想象能力。

3.3 情感目標

通過合作交流，教師引導，使學生養成積極思考、獨立思考的習慣，同時培養學生的團隊合作精神。

4 說教學重點、難點

根據本節課的教學目標和教學大綱要求，確定本節課的重點：蛋白質分子設計的原理、流程，蛋白質的結構與功能。由于學生生化知識基礎薄弱，蛋白質結構復雜抽象，將本節課的難點確定為：蛋白質結構與功能。

5 說教法、學法

5.1 說教法

“授人以魚不如授人以漁?！睂W生是學習的主體，教師是學習的組織者，教學的一切活動都必須以強調學生的主動性、積極性為出發點。根據這一教學理念，結合本節課內容的特點和學生的年齡特征，采用多媒體和板書結合教學法、類比教學法、討論式教學法、講演練結合教學法以及實例教學法，以獨立思考和相互交流的形式，讓學生在教師的指導下提出問題、解決問題。

（1）多媒體和板書結合教學法：多媒體展示圖片、動畫、模型，板書突出教學重點、難點。

（2）類比教學法：可以將蛋白質的分子設計和服裝設計、建筑設計進行類比講解；可以把蛋白質的全新設計比喻為建筑房屋，小改比喻為住在房屋里，中改比喻為房屋裝飾。

（3）講演練結合教學法：教師邊講解邊演示、學生邊練習的方法。蛋白質具有三維結構，在平面很難表示清楚，因此最好通過圖形軟件觀察其分子圖像。本節課采用圖形軟件展示各種氨基酸殘基，蛋白質的一級結構、二級結構、三級結構、四級結構以及蛋白質改造部位。

（4）討論式教學法：在課堂上，有目的地提出問題，讓學生獨立思考，分組討論，進而解決問題。例如，提出問題：①螺旋是蛋白質的二級結構嗎？②在進行蛋白質分子設計的時候，如何獲得初始蛋白質的三維結構？

（5）實例教學法：用形象的實例，把本節課內容融會貫通，使學生形成一個完整的知識體系，并初步具備解決實際問題的能力。如根據蛋白質工程的3 類內容，即小改、中改和大改，分別舉例說明蛋白質分子設計的原理和過程。

5.2 說學法

（1）在啟發式教學的基礎上，學生進行獨立思考和相互交流，發現、分析、解決問題并提出問題。

（2）要求學生做好課前預習和課后復習，把握知識脈絡，將新舊知識融合吸收。避免陷入“只見樹木，不見森林”[2]的誤區。

6 說教學過程

教學過程是教師引導學生進行學習活動的過程，是教師和學生互動的過程，是師生共同發展的過程。為有序、有效地進行教學，本節課主要安排以下教學環節。

6.1 溫故知新，導入新課

復習蛋白質工程的研究內容和程序部分的知識；利用圖片和動畫引出蛋白質工程的主要研究內容之一——蛋白質分子設計。使學生對蛋白質分子設計有一個簡要的了解，同時激發起學生的好奇心——蛋白質分子設計是什么？它是怎么進行的？學生產生了濃厚的學習興趣，學習積極性也會高漲。

6.2 創設情境，提出問題

采用適當的教具，提出幾個問題，從而激發學生的學習興趣和求知欲望。

例如，課前在蛋白質晶體數據庫中下載胰島素的三維結構，使用大分子動力學圖形軟件VMD，顯示胰島素的三維結構，提出問題：（1）如何獲取蛋白質分子的結構。（2）胰島素的二級結構有哪些？什么是蛋白質的一級、二級、三級、四級結構？（3）如何對天然胰島素進行改造，提高其生物活性。（4）蛋白質結構與功能關系的研究在蛋白質分子設計中的地位。

6.3 討論問題，回答問題

學生按照教師創設的情境，通過觀察分析、獨立思考、小組交流等活動進行歸納總結。例如，回答問題“什么是蛋白質的一級、二級、三級、四級結構？”學生解答之后，教師用一個蛋白質折疊的動畫進行演示，邊播放動畫邊講解?？赡苡械膶W生會在深入思考后提出問題：“蛋白質的一級、二級、三級、四級結構之間有什么關系呢？”教師可以把蛋白質折疊過程的動畫重新播放一遍，并給學生詳細講解蛋白質由一級結構到高級結構的轉化過程。

6.4 舉例分析，加深理解

通過對實例（核糖核酸酶、抗體、四螺旋束結構分子設計）的詳細闡述，使學生對蛋白質分子設計的大改、中改和小改的理解更加完整、深刻。

6.5 小結鞏固知識，課后作業提高升華

在課堂的最后5分鐘，教師要對所講新課內容進行總結，引導學生回顧本節課的重點、難點，以利于學生理清知識脈絡，使記憶更加深刻。

此外，教師還要給學生布置一些思考題。思考題不僅可使學生復習所學內容，也可誘導學生預習新課內容，提高學生的自主學習能力，如綜合比較蛋白質各級結構的特點、蛋白質結構與功能之間的關系以及蛋白質分子設計的原理等。

[1]陶興無.生物工程概論[M].北京：化學工業出版社，2007.

[2]彭代銀，馬鳳余，王鍵.蛋白質的分子組成與分子結構說課設計[J].衛生職業教育，2009，27（2）：69-70.■