“蛋白質”跨學科聯席教學的實踐探索

丁志鋒 王怡陵 曾紅艷

[摘要]以“蛋白質”為主題內容進行生物、化學跨學科聯席教學實踐。跨學科聯席教學一般需要三個階段：集體備課——表達各自的學科內容;重設課程——分享彼此的教學智慧;聯席教學——實現跨學科的課程整合。

[關鍵詞]跨學科;聯席教學;蛋白質

[中圖分類號]

G633.91

[文獻標識碼] A

[文章編號] 1674-6058（ 2020） 23-0084-03

自然現象變化復雜，僅從單一學科研究事物，必然有很大的局限性，很難揭示其科學本質。只有利用多學科，從多視角對課程內容進行跨學科教學[1]，才能使學生形成正確的認識。跨學科聯席教學指的是多個學科教師集中在一起，在各自的學科領域中尋找共同的科學問題，打破各自學科的教學慣例，根據科學的邏輯順序對課程進行重新設計，并在授課時以教師聯席教學為主要形式的一種教學方法。現筆者以“蛋白質”為主題內容，談談如何進行生物、化學的跨學科聯席教學。

一、集體備課——表達各自的學科內容

課前，生物教師和化學教師聚集在經過一起，就“蛋白質”的教學內容進行集體備課。經過3次跨學科集體備課，備課教師對“蛋白質”在高中生物和高中化學中的教學比較有了初步的認識（見表1）。

二、重設課程——分享彼此的教學智慧

跨學科教師在集體備課時，已經羅列出各自學科中知識內容的序列，下面通過比較找出重合的知識點，根據知識的重合程度對課程教學進行設計。如果遇到重合程度較高的章節，可以勇敢打破教材的知識框架，依據科學的邏輯順序對課程內容進行重新設計。通過同一科學問題的聯結，體現教師對跨學科知識之間關系的把握和協調;通過整合多學科知識之間的聯系，促進學生從多維度加深對知識內容的理解。（見表2）

重設課程主要有以下考慮：

課程標準是上位概念，一般是固定的，因此教師仍依照各學科的課程標準進行教學，沒有調整。

核心素養的確定主要依據本節課具體的教學內容。生物學學科核心素養仍表現為生命觀念和科學思維;化學學科核心素養調整為微觀探析和模型認知，而“宏觀辨識”和“證據推理”這兩方面，本節課很難體現，因此刪除。

生物學科思想中結構與功能觀必須很好地體現，而化學學科中“物質的結構決定性質”思想也能很好地體現，但對于“性質決定用途”，因課時的限制，這節課暫不體現。

教學內容中，生物和化學中共有的內容都保留了，而生物中蛋白質的相關計算因為教學時間較長，難度也大，留到第二課時進行教學。生物中的脫水縮合和化學中的成肽反應本質是相同的，保留脫水縮合的名稱，成肽反應這個名稱不予出現，避免形成干擾。化學中蛋白質的性質主講與生物高度相關的兩點性質（水解和變性），而“鹽析”這個性質學生目前很難理解，不易接受，留給化學以后再講。

三、聯席教學——實現跨學科的課程整合

在傳統的教學中，課堂上只出現一位教師，只講授本學科的知識。這種教學形式很適應分科教學的體制，但在處理跨學科知識時就會顯露出它的不足。授課教師由于對其他學科知識的不了解，很可能會“一帶而過”，造成學生對跨學科知識點“一知半解”。針對這一現象，建議對舊有的教學形式進行大膽創新，采取多種形式，對跨學科知識點進行聯席教學。

聯席教學的課堂由A學科教師和B學科教師共同主持，兩位教師相互配合，默契合作，不分主次，發言的順序一般可以參照各學科知識出現的順序。

【教學實錄】

1.創設故事情境，導入課堂

課前請學習小組收集結晶牛胰島素的資料，做成PPT，小組代表上講臺匯報3分鐘。

設計意圖：引導學生收集資料，了解“蛋白質”的生物科學史，激發學生的學習興趣，增強學生的民族自豪感。

2.歸納法講解氨基酸結構通式

生物教師講清蛋白質的基本組成元素，PPT呈現出4個具體的氨基酸結構式，請學生尋找氨基酸的結構規律。

設計意圖：發展學生的核心素養——科學思維，讓學生學會用歸納法分析問題。

提出問題：將丙氨酸的四個基團的位置互換后，它是否還是同一個氨基酸？

過渡：這需要從化學結構進行分析，課堂交給化學教師。

設計意圖：提出一個有深度的問題，讓學生深度學習，這個問題也是高一學生初學蛋白質的一個難點。自然過渡，將課堂交給化學教師。

化學教師進行課堂教學：

（1）展示CH4球棍模型。CH4為空間正四面體結構，C原子位于正四面體的中心，H原子位于四個頂點上。四個碳氫鍵是等同的，即四個H原子地位相同。

（2）演示CH4動畫視頻，并提問：“如果CH4的4個H原子可以被不同的原子或原子團取代，那么CH2CI2可以寫出幾種不同的結構呢？”

（3）展示CH2CI2球棍模型。CH2C12只有一種結構，對比球棍模型：空間四面體結構與平面四邊形結構。

（4）展示丙氨酸球棍模型，演示丙氨酸動畫視頻。

（5）回歸問題，解決問題。氨基酸中心碳原子上所連的4個原子基團（羧基、氨基、烴基、氫原子）可以相互調換位置，都是同一種結構。

設計意圖：引導學生從微觀探析層面分析問題。從原子、分子水平認識物質的組成、結構、性質和變化，形成“結構決定性質”的觀念，能從微觀的視角分析與解決問題。讓學生建立認知模型，并能運用模型解釋化學現象，揭示現象的本質和規律。

3.小組合作，體驗縮合、水解與變性

將課堂交給生物教師，讓每個學習小組利用卡紙物理模型擺出氨基酸脫水縮合的過程。

設計意圖：小組合作建構模型，培養學生的“科學思維”核心素養。

通過分析討論多個圖形的排列組合現象，讓學生了解蛋白質結構多樣性的原因。

過渡：化學中認為“物質的結構決定性質”，那么蛋白質還有哪些性質呢？

學生前面已利用模型演示了脫水縮合的過程，可再讓他們利用模型演示肽鍵斷裂的過程，深刻理解蛋白質水解的過程。

在日常生活中有時需要將蛋白質變性。例如，食物中的蛋白質變性后，酶才能發揮作用將其消化，以利于人體吸收。

有時也要注意防止蛋白質變性。例如，疫苗等生物制劑要冷凍保藏;登高山時防曬護目是防止強紫外線引起的皮膚和眼睛蛋白質被灼傷變性。

設計意圖：培養學生的“物質的結構決定性質”這一化學觀念。

4.小組討論，舉例蛋白質的功能多樣性（略）

高中生物與其他學科之間存在大量的知識交叉。各學科之間思維方式類同，研究對象部分一致，很多基本概念通用，所以教師應當充分重視各學科之間的交叉，嘗試進行“分享與合作”。在教學實踐中，筆者嘗試采用了跨學科聯席教學的方式，打破了學科之間的界限，加強了學科之間的溝通與聯系，根據各學科知識點的邏輯關系對課程進行了重新設計，促進了跨學科教師之間的相互合作與智慧分享。

跨學科聯席教學有助于避免分科教學中知識的重復和割裂，并促進學生跨學科分析問題，多角度思考問題，多手段解決問題，從而提高學生的學科核心素養。

[參考文獻]

[1]林燕峰.在生命科學課程中開展跨學科教學的實踐[J].生物學教學，2004（8）：23-24.

（責任編輯 黃春香）