浅谈利用模型进行蛋白质分子结构教学的几点思考

邵　蕾

蛋白质分子结构和功能的教学是新课标必修模块一中的重中之重，是帮助学生初步了解结构和功能相统一思想的最佳切入点。在教学中，教师可利用各种模型，让学生充分地理解蛋白质组成单位——氨基酸的分子结构，从而扩展到整个蛋白质的分子结构乃至蛋白质的功能。

构建模型是一种通过研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式。模型可以分为实物模型和抽象模型两大类，抽象模型又分为概念模型、模拟模型和数字模型。教师利用各种模型，给学生提供直观的观念和印象，提供吸引学生主动学习的感性材料，以提高学生的学习兴趣，有助于学生自己主动构建知识。

1巧借化学模型，重构课程教学

学生学起来比较困难的内容首先是构成蛋白质的基本单位——氨基酸的分子结构。综合比较现行的高一生物和化学教材，学生的有机化学基础几乎为零，根本无法从三维空间的角度去理解氨基酸中心碳原子周围的共价键，对四个共价键之间的角度和位置的转换更加无从谈起，跨学科内容的教学对于生物教师来讲，已是亟需解决的一大难题。

霍华德·加德纳就曾指出：“智力是一种生理及心理潜力，在影响认得经历、文化和动机因素等的作用下，这种潜力能够被扩大或者减少……相比之下，一个领域(学科、课程领域)是一种文化内在的有组织的系列活动……”。我进行了一些大胆的尝试，使用了有机化学里的课刚开始时，酒精的分子结构模型。初见教师从讲台桌肚里取出一个形似小狗的模型，学生一个个兴奋起来，似乎看到了每个人渴求知识的眼神。学生熟悉元素周期表，很容易找到碳原子的所在。

接着教师从中心碳原子出发，从碳元素的原子序数、最外层电子数、能够成键的价电子数介入，讲述碳原子要达到8电子稳定结构需要和周围的其他原子共用4个电子对，于是使学生初步了共价键概念。

教师再以模型中的4个共价键人手，介绍共价键之间的角度，由于特殊的角度导致了4个共价键在立体空间里其实是可以互换的，即数学概念里的中心对称。所以在板书教学中，教师演示中心碳原子周围的四个原子或者基团位置是可以任意互换的，强调只不过是为了二维平面书写的习惯，把4个共价键画成了90°，把氨基、羧基、氢原子和R基团的位置都固定下来。

2制作动画模型，再现反应过程

学习氨基酸的结构比较耗时，但是对于学生理解氨基酸的空间结构有很好的效果，在接下来介绍两个氨基酸分子是怎样通过脱水缩合反应形成二肽的过程中，学生接收的速度就快了许多。至于怎样形成三肽和多肽，中间穿插了“脱水缩合”、“二肽”、“三肽”、“多肽”等概念，学生能慢慢进入了蛋白质分子结构的多彩空间，渐渐意识到这些小小的基本单位可能会对复杂的蛋白质结构形成巨大的影响。

当然也有部分学生听完课后，存在的疑问为什么氨基要和羧基反应，为什么不是羧基和单独的反应，对氨基羧基脱水缩合的反应过程仍不太清楚。这是学生对氨基和羧基的化学性质不明白的原因所在。教师在利用直观教具的基础上制作了动画模型，让两个氨基酸分子完成脱水缩合反应，这样能比较直观地再现反应过程，这样就解决了第二个教学内容的重点和难点。

无论什么课程领域，如果可以通过教师将智力整合到教学和学习过程之中，就能为学生提供更全面的教育经验，使他们在掌握课程知识的同时发展自己的智力和各方面的能力。

3利用学生的角色扮演，构建模拟模型，化解抽象难点

教师用学生主观参与的方法——把每个学生都看做是一个氨基酸，躯干部就是中心碳原子，而两个手臂和两条腿就可以看做是4个共价键，分别连着不同的基团或原子，两条手臂分别代表羧基和氨基。在介绍完氨基酸脱水缩合反应的原理和过程之后，教师让学生自己思考用身体演示蛋白质的构成和多种不同的组合方式。

由于氨基酸具有多样性，通过比较，学生形成多元化的思考技巧，通过亲身体验，可以思考并掌握为什么氨基酸具有多样性、为什么是氨基和羧基脱水缩合、什么是缩水脱合后的肽键、氨基酸如何构成蛋白质、为什么蛋白质有多样性……学生简单直观地理解了，抽象的教学难点也化解了。这一原本抽象难懂的内容能很容易的被学生掌握，学生也乐于接受这样主动、和谐的课堂教学，教学效果也很好。

学生一旦把外来的学习动机转化为内在的学习动机，对生物课程发生浓厚的兴趣，就会愉快积极地学习、观察，形成良好的学习和观察习惯。因此，如果教师能在教学中注重通过各种模型引导学生学习，使得学生自己构建知识，培养学生的学习和观察兴趣，那么破解教学难点就不是难事了。