蛋白质的结构与功能.doc

高中新课程教学实施校本研修丛书生物分册蛋白质的结构与功能一、设计意图 设计理念细胞是生物体结构与生命活动的基本单位，构成细胞的元素和化合物是生命活动的物质基础，其中蛋白质是一切生命活动的体现者，可以反映出生命世界的多样性和复杂性。通过蛋白质结构的学习让学生理解蛋白质结构的多样性，从结构与功能相统一的理念出发理解生命世界多样性和复杂性，是本节课的线索。高中生物学新课程改革的重要理念之一就是通过对基本生物学知识、生物学观点、生物学情感的认知提升学生的生物科学素养。课堂教学是实施这一目的最主要的途径。因此在课堂教学中通过生活实力，情景教学激发学生的求知欲；通过探究活动培养学生培养学生合作学习，运用已知得出未知的能力；对于蛋白质、氨基酸结构这一分子水平的微观知识通过多媒体课件的动态展示和铁丝教具运用，借鉴最简单的有机化合物甲烷的结构模型，突破本节课的难点。设计目的导言部分，创设情境，激发兴趣，充分调动学生的探究蛋白质的结构与功能的积极性，只有唤起学生学习积极性的最佳经验和情境，才能激发学生学习的内在动机，使之转化为创新的动力。通过详实的资料、触目惊心实例、逼真的图片引入新课题，从一开始就唤起了学生的好奇心和求知欲，积极地参与到教学过程中。 采用探究式教学方法。教学过程的设计始终注重提问的艺术，注意了问题情境的设计，以问题贯穿始终。使学生能够始终保持认真、主动的学习态度和情绪，全身心地投入到学习中去。充分发挥学生的主体作用。教师要用激励性的语言和赞赏的眼神鼓励学生，打开学生的思维，激起学生畅所欲言的热情，激发学生的探究欲望，提高学生的阅读与动脑能力。在学生获取最大感性认识的基础上，实现由感性到理性的飞跃，使学生真正参与知识的形成和加工过程，使学生真正成为知识的发现者。 指导学生合作学习。学生在合作中，学会交流，学会参与，学会倾听，学会尊重他人。在相互交流的过程中，片面的理解和错误的观点得到纠正，思维受到他人闪光点的启迪而变得更加清晰，学生的潜能最终得到开发，在合作中实现信息的共享。 充分发挥教师的主导作用。教师要立足于导。在学生的思路受阻要导，学生缺乏创新意识也要导。本节由比较不同氨基酸的分子结构模型和结构简式，分析得出氨基酸结构的共同点，从而完善了由个性到共性的科学抽象。 注重课程资源的开发。如充分利用教材中的相关链接、课外阅读、网络以及与教材内容相关的图片等拓展知识视野。关注分子生物学研究的新进展。认同其重大科学价值和应用价值，提高学生学习兴趣和增强学习主动性。二、内容分析（一）课标分析 本节案例内容在普通高中生物课程标准的要求是：概述蛋白质的结构和功能。“概述”属于理解水平的动词，结合教学大纲的要求，可以从以下三个方面分析课标的要求：知识方面1简述氨基酸的基本结构。了解构成蛋白质的氨基酸种类，能够写出构成蛋白质的氨基酸的结构通式，明确氨基酸的结构特点。2阐述氨基酸是如何构成蛋白质的。氨基酸通过脱水缩合反应构成蛋白质的一级结构-多肽，进而一条或几条多肽盘曲折叠构成具有一定空间结构的蛋白质。3解释蛋白质分子结构多样性的原因以及结构多样性与功能复杂性的关系。4。概述蛋白质的功能，体会蛋白质是一切生命活动体现者的观点。能力方面1通过探究，培养学生观察、分析、创造思维能力，能够归纳出氨基酸的基本结构。2通过推导和感悟，能够解释蛋白分子结构多样性的原因。3举例说出蛋白质的相对分子质量大，阐明蛋白质是结构和功能最复杂的生物大分子，认识蛋白质分子的空间结构对其功能起决定性作用。4用纲要法归纳蛋白质的知识体系，培养学生学习的条理性和归纳综合能力。 情感态度与价值观方面1通过体验，能够简述蛋白质的化学结构和空间结构及其成因，培养学生动手动脑的能力和团结协作的团队精神。同时体验“生物分子是以碳链为骨架”的重要观点。2概述蛋白质的功能，明确结构与功能相适应的观点，深刻地认识生命的物质性及其生物界的物质统一。（二） 教材分析1.教材的地位及知识的前后联系蛋白质是细胞中最重要的一类有机化合物，占细胞干重的50%以上，同时，蛋白质还是一切生命活动的体现者。本节内容是今后学习细胞的新陈代谢、遗传的物质基础、激素调节机制等重要知识的前提。认识生命活动规律、探索生命本质，必须掌握蛋白质的结构和功能。2.教学难点、重点由于高一学生有机化学知识的欠缺，加之蛋白质结构微观、抽象，需要相当的空间想象力，因此这部分知识要让学生理解和掌握是有一定难度的。教学难点1、比较不同氨基酸分子结构模型和结构简式，分析得出氨基酸的结构特点。2、氨基酸形成蛋白质的过程。 由于蛋白质的结构与功能在全书中起着承前启后的作用，既是对前边细胞化学组成一节的深化，又是为后面学习细胞的新陈代谢、遗传的物质基础、激素调节机制等重要知识打基础的内容，是本课程的核心知识，对后续学习有广泛的影响。教学重点1、 氨基酸的基本结构。2、 蛋白质结构多样性与功能的复杂关系。（三）学情分析本节知识是学生在初中学习了“人体营养”、“新陈代谢”、“遗传变异”等有关知识的基础上，对蛋白质功能有了初步了解，但对蛋白质的结构还知之甚少的情况下学习的，本节知识是初中知识的扩展和延伸。同时由于学生有机化学知识的欠缺也给本节课教学带来了困难。高中学生有一定的抽象思维能力和综合思维能力。教学中可以在学生的原有知识基础上，根据学生的认知规律，通过适当的教学策略，使新知识有效地整合进学生原有的知识网络中，突出重点、突破难点，达到本节课的教学目标。（四）资源分析 学生分组进行本章课题研究为本节课的学习打下了基础；借助甲烷的结构模型帮助理解氨基酸的结构；铁丝和彩色珠子等教具的使用帮助学生理解蛋白质空间结构及结构的多样性；还可以制作多媒体课件辅助教学，给学生展示氨基酸结构以及氨基酸如何形成蛋白质的动态过程。三、设计亮点本案例的设计亮点之一是新课的导入设计了两种方式，可以根据学生的实际情况进行因材施教；其二是在学生有机化学知识欠缺的情况下，通过最简单的有机物甲烷的结构模型推导氨基酸的结构通式，有效地突破了本节课的难点，形象、直观；其三通过铁丝、彩色珠子等教具的使用，即探究活动中学生动手操作，把蛋白质空间结构的多样性及复杂性这种非常抽象的知识变得具体生动，既符合学生的认知规律又培养了学生探究及合作学习的能力。边讲边练的教学方式可以及时反映学生对知识的掌握程度，以便教师及时采取措施弥补。四、现场实录教学环节教学过程设计意图教师主导作用学生主体活动课前准备1 制作课件2 准备若干铁丝和彩色珠子3布置学生分组进行本章课题研究1做课题研究并根据研究结论向全班报告，进行交流2阅读课外资料鼓励学生自主学习，点燃学生的求知欲，培养研究学习的能力。同时为本节课的学习打下基础。导入新课方案1：大屏幕打出安徽阜阳大头娃娃和非洲难民儿童的彩色照片.提出问题：导致这种现象的原因是什么？引出课题方案2、结合课本蛋白质分子结构彩图，提供“人工合成结晶牛胰岛素”或“世界上第一个人工合成蛋白质的诞生”等生物学史资料。其内容要包括蛋白质的基本组成单位，蛋白质的形成过程。引出课题方案1：明确主题，激发好奇心和学习兴趣。方案2：通过生物学史的学习，体会蛋白质结构的复杂性，同时感受科学研究的艰辛。方案1：设疑导入唤起兴趣，最大限度调动学生学习积极性方案2：生物学史引入课题，创设问题情景，激发学习兴趣。为达到知识、能力、情感和价值观三个方面的教学目标做铺垫。新课探究蛋白质是细胞中最重要的一类有机化合物，占细胞干重的50%以上，请学生阅读课本31页表2-1-1，思考：四种蛋白质水解产物有什么共同点？有何区别？请同学数一下表中一共出现了几种氨基酸？ 实际上科学家经研究发现构成蛋白质的氨基酸约20种。小结：蛋白质的基本组成单位是氨基酸，只是不同蛋白质所含氨基酸种类和数量不同追问：构成蛋白质的氨基酸是什么样的化合物？它们又是如何形成蛋白质的呢？ 复习甲烷的结构式（通过课件或模型）请学生阅读课本32页“探究活动”并通过课件，以甘氨酸为例演示氨基酸的构成然后分析讨论：四种氨基酸有什么共同特点？区别是什么？练习1、判断构成蛋白质的氨基酸只含有一个氨基，一个羧基是否正确？练习2、下列结构中，属于组成生物体氨基酸的是A.NH2-CH2-COOH BNH2-CH2-CH2OH COOH C.HOOC-CH-CH2-COOH DNH2-CH-(CH2)2-COOHNH2学生如有疑问，可以提示构成蛋白质的氨基酸的结构特点。明确目标，阅读课本，思考问题，主动探索。学生讨论总结得出：四种蛋白质水解的产物都是氨基酸，不同蛋白质所包含的氨基酸种类数量不同。数并得出结论：17种也可让学生总结得出。观察，展开空间想象力观察课件氨基酸的结构，在教师指导下理解并掌握其结构特点和区别。答：否。应为至少含有一个氨基，一个羧基，因R基中可能含有氨基或羧基。答：A突出学生的主体地位，面向全体学生，提高每一个学生的主动参与意识，变“要我学”为“我要学”，尝试从从生物资料中获得相应的知识，使教师的教和学生的学更具有针对性。及时小结，可以帮助学生更好的落实和掌握知识。针对性地追问可以使学生更加深入探究蛋白质的结构学生有机化学知识欠缺，复习有助于氨基酸结构的认识。充分利用课本、模型等直观教学手段动态展示氨基酸的结构，发挥教师的主导作用，精讲点拨，引导学生观察、讨论、归纳、感性到理性，从抽象到形象，提高学生观察，分析、归纳能力。反馈练习可以及时反映学生对知识的掌握程度，以便教师及时采取措施弥补。根据构成蛋白质氨基酸的结构特点，请学生在黑板上归纳出氨基酸的结构通式。教师评价并总结。教师让学生以自身形态模仿氨基酸的结构。以左右上肢分别代表氨基酸的氨基和羧基。下肢代表氢，躯干代表中心碳原子，头则代表R基。启发诱导：借用数学上的概念，如果我们把蛋白质复杂的空间结构比做“体”，它的基本单位就相当于“点”，那么“点”是如何构成“体”的呢？ 用“角色扮演法”让一组学生代表不同的氨基酸，尝试怎样才能连接起来？之后动画演示氨基酸脱水缩合的过程。设问：氨基酸缩合形成的多肽链是如何形成蛋白质的呢？大屏幕动态显示蛋白质结构的形成，用一根铁丝演示蛋白质的一级结构、二级结构，与课前准备好的弯好的铁丝一起，演示三级、四级结构，课件展示胰岛素的空间结构师生共同探讨归纳：蛋白质的结构：1、点：氨基酸（约20种） 缩合2、线：多肽 1条或几条盘曲折叠3、体：蛋白质问题点拨：多肽与蛋白质的结构的区别？这样形成的蛋白质分子与水等无机物相比有何特点？点？1多媒体课件展示植物细胞有丝分裂的动态过程。2问题探索：有丝分裂中 染色体数目和DNA含量变化的规律。学生讨论，板书。学生认识到，每个人躯干和四肢是差不多的，人和人的特征不同，关键在于头部。学生很容易想到手拉手自学课本33页观察、讨论明确蛋白质的结构，在教师启发下总结、回答问题。真正体现学生学习的主体作用，培养学生学习的自主性，提高学生分析问题和解决问题的能力形象的比喻有助于学生理解记忆，为后面学习肽键的形成打下基础。“角色扮演法” 由结论式教学转变为过程式教学，符合人类的认知过程，实现了学习方式的根本转变。学生从模拟的过程中，体会到了生物界的奇妙，激发了学习兴趣。 动画的展示在于为学生的空间想象提供支持。培养学生自主学习能力。通过阅读获取知识，并进行归纳、综合，提高生物学素养。直观教学手段的使用可以帮助学生更好的掌握微观、抽象的知识同学生合作，加强交流，更好的了解他们对知识的掌握程度。用纲要法归纳蛋白质的知识体系，培养学生学习的条理性和归纳综合能力。 “比较”是牢固、明确掌握知识的手段之一。充分利用课本、模型等直观教学手段动态展示有丝分裂过程，发挥教师的主导作用，精讲点拨，引导学生观察、讨论、归纳、引导学生从从感性到理性，从抽象到形象，层层深入准确掌握知识要点，提高学生观察，分析、归纳能力。举例：血红蛋白的分子式是C3032H4816O872S8Fe4，分子量是64500道而顿。是生物大分子，高分子化合物。练习3.课本P35/2练习4.10个氨基酸形成一条肽链，脱掉 分子水，形成 个肽键。若形成2条肽链，脱掉 分子水，形成 个肽键。一个由n条肽链组成的蛋白质分子共有m个氨基酸，该蛋白质完全水解，共需 个水分子。小结：肽键数=脱下水分子数=氨基酸数-肽链条数练习5.课本P35/1通过练习引出蛋白质分子结构多样性的原因，并讲述生命现象的多姿多彩就是由于蛋白质的多样性体现出来的。据估计，生物界的蛋白质种类可以达到1010-1012种，生物体内组成蛋白质的20种氨基酸是怎样构成种类如此繁多的蛋白质呢？指导学生通过课本P34探究活动模拟蛋白质分子结构的多样性小结：蛋白质分子结构多样性的原因：1. 氨基酸种类不同；2. 氨基酸数目成百上千3. 氨基酸排列次序变化多端4. 多肽链盘曲折叠形成的蛋白质空间结构千差万别。思考并回答根据练习总结做题并从习题中提取信息。亲自动手操作，感悟蛋白质分子结构多样性的原因学会从特殊到一般的概括过程和方法。练习的设置针对性要强，难易要得当，促进学生进一步掌握知识，并学会灵活运用，还能及时纠正学生的认知误区。 通过习题，既巩固知识，又使学生在感性认识蛋白质多样性，自主分析综合，提取信息。培养能力，加深理解。根据初中知识，引导得出蛋白质结构的多样性是与其功能的多样性相适应的。请学生回忆初中学过有关蛋白质功能的知识，同时自学课本P34蛋白质的功能。师生共同探讨总结。联系实际：1.蛋白质丰富的食物，为什么加热煮熟了吃，更容易消化吸收？煮熟了的蛋白质还是原来的形态吗？2.为什么人在发烧的时候没有食欲？小结：只有当蛋白质具有一定的空间结构时，才能表现成特有的生物学活性。思考、讨论，应用已知得到未知注意引导形成结构与功能相统一的观点以学生为主体，培养他们的综合能力，提高生物学素养始终贯穿在教学过程中。培养学生学以至用，理论联系实际的能力课堂小结引导学生理顺思路，用纲要法总结本节课内容。强调：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。蛋白质分子结构的多样性决定了其功能的多样性，生物体结构与功能相统一。通过教师的引导，同学之间的讨论构建出本节课的知识体系。使学生所学知识系统化条理化，便于理解和记忆。布置作业练习册相关习题课下根据课堂所学知识解决相关习题促进学生进一步掌握知识，并学会灵活运用及搞清各知识点之间的联系，巩固提升学习成果，为将来的应试打下基础。五、自我反思在实际教学中，明确标准中有关知识的具体要求，尽量做到“用”教材而不是“教”教材，创造性地完成新课程教学任务。新课程理念下，教师不再是“传道、授业、解惑”者，而是学生学习过程的组织者、参与者和服务者。整个课堂是教师“搭建一个平台，让学生展示自己”的课堂。本课能够调动起学生的学习热情，学生带着强烈好奇心去探索生命的奥秘。新课程教材与原教材相比，已不再强调知识的系统性和完整性，而是强调对学生素质和能力的培养与提高。教学是对课程标准的一次再创造、再组织。本课设计了教学中边讲边练的教学程序，能够及时评价和反馈学生对本节课知识的理解和掌握程度，抓好知识的落实与能力提高。在获得知识的同时，体会从具体事例中提炼一般规律的思维方法。整个教学过程较好的体现了新课改的理念，从简单到复杂，从结构到功能，逻辑性强，符合学生的认知规律，衔接得当，达到了教学目的，较好地完成了课标的要求。六、 观点争鸣观点一：在课前，将学生分组，帮助老师进行课前（材料、实验等）准备，即学生根据自己的经验和能力，分工合作，搜集和查阅相关的信息资料，完成收集、调查或观察、实验准备等工作。这样学生通过合作，既完成了资料收集，又能锻炼获取信息的能力，并在此过程中通过对资料的理解分析加深了对课本知识的理解，这对于学生终身发展能力的培养是很重要的。教师课前准备一定要充分，包括教具、课件；提供给学生查询“蛋白质营养与健康的关系”的相关网站和网页；调查学生初中学过的相关知识掌握程度；这样才能保证课堂教学的有的放矢。观点二：新课程理念下，学生学习方式的基本要求是“自主学习、合作学习和探究学习”。探究活动中学生小组的活动，一定要确保每个学生都动手体验，通过学生表演、学生描述、师生换位等多种课堂活动形式，为学生创设展示自我的平台，真正让学生参与到学习过程中来，达到合作学习，培养创造性思维的作用，教师在整个过程中要对学生的结论多表扬、多鼓励，有肯定性的评价，使他们有成就感，充分调动学习的积极性。创设情境让学生发散，从而提高学生学习生物学的兴趣，培养发展学生的能力，高质量地完成教学任务。小组活动有效地激发了学生的积极性，学习的主动性，拓宽了学习视野，使课堂教学达到事半功倍的效果。观点三：对于本节内容的重点“氨基酸的基本结构和蛋白质结构多样性与功能的复杂关系”的处理，有的放矢。由于学生欠缺有机化学知