有趣的氨基酸“小人”

向阳

高中生物必修一第2章第2节“生命活动的承担者——蛋白质”，是高一学生面临的第一个知识难点。氨基酸的结构特点和氨基酸形成蛋白质的过程既是重点，又是难点。学生有机化学的知识比较肤浅，没有看过比较复杂的化学结构式、化学键，也没有学过有机物反应的过程，因此对本节课重点内容难以把握，给课堂教学带来比较大的障碍。很多教学设计建议将氨基酸结构通式化成氨基酸“小人”来帮助学生理解氨基酸的结构特点。在教学过程中，我发现氨基酸“小人”的设计可以贯穿《蛋白质》整节课，来帮助学生突破重难点，让课堂有趣起来。

一、“全副武装”的氨基酸——角色扮演与氨基酸的结构通式

如果如果按照教材的编排，直接让学生观察四种氨基酸结构，然后归纳氨基酸的结构通式，学生纯粹是被动的接受陌生难懂的知识，谈不上兴趣，更加不能激发学生主动探究。在比较四种氨基酸结构时，受知识基础的限制，学生首先关注的是元素组成，而不是与中心碳原子相连的各种基团。在各种提示下让学生发现纸面上的异同点，还不如把结构式“搬”上讲台。

课前准备好标有“-NH”、“-COOH”、“ ”、“-H”、“-CH”等的A4纸和若干长尾夹，每位同学发一张空白小人图，每组发几只不同颜色的彩笔。上课之前用长尾夹分别夹在2位同学校服右袖、左袖、胸前、腹部、头顶。在学习氨基酸结构时，“有请甘氨酸和丙氨酸！”，随后两位同学张开双臂，上台展示（如下）。让学生小组完成合作探究任务：1.比较甘氨酸和丙氨酸的异同点；2.为缬氨酸和亮氨酸制作“帽子”；3.归纳氨基酸结构通式，用彩笔将空白氨基酸“小人”补充完整（每位同学一种颜色）。学生反应很快，并且积极性很高。在完成探究任务1时，学生马上发现两位同学除了头上的“-H”、“-CH”不一样，其他部位都一样。将氨基和羧基写成整体板块，大大简化了学生对于几种氨基酸复杂结构式的认识。接下来的任务2——为缬氨酸和亮氨酸制作“帽子”，目的是让学生在区别异同点之后，找到缬氨酸和亮氨酸的R基团，并且能正确书写，在书写之后的展示中，发现学生的问题，加以补充说明。比如补充元素核外电子排列和中心碳原子球棍模型，让学生进一步理解“为什么R基前面的化学键不能少？”“中心碳原子上的基团可不可以换位置？”等问题。任务3——归纳氨基酸的结构通式在前面两个任务顺利完成之后，就非常顺利了。把结构通式仍然归纳到空白“小人”上面，一是可以巩固刚刚所学，而是能够为下一步氨基酸脱水缩合形成肽链做好知识和材料铺垫。需要注意的是，不同的同学用不同的颜色来写结构通式。

二、氨基酸“小人”手拉手——剪刀、胶水和“小人”与脱水缩合过程

氨基酸的脱水缩合过程，有很多学生难于理解，并且在此基础上的蛋白质相关计算更是让不少同学云里雾里。一是学生才接触氨基酸结构通式，还处于掌握不牢固的阶段，如果仅仅利用教材上脱水缩合反应式來学习，然后直接延伸拓展多个氨基酸的脱水缩合，归纳氨基酸数目、肽键数目，对于部分同学而言，思维过于跳跃，从而造成学习障碍。

在上一个环节中，每位同学，手中已经有一个归纳好结构通式的氨基酸“小人”，在此基础上，小组合作，利用剪刀和胶布，来模拟氨基酸脱水缩合过程。合作任务：1.自主学习氨基酸脱水缩合反应式；2.同桌二人尝试用剪刀和胶带模拟二肽的形成过程；3.整个小组的所有氨基酸脱水缩合成一条肽链；4.用数学表达式构建下列词语的关系：氨基酸数、肽键数、肽链数。

本环节的设计意图在于，通过学生用剪刀剪去两个氨基酸相邻羧基的“-OH”和氨基的“-H”，然后用胶带将相邻氨基酸连接起来的过程，加深对脱水缩合的理解。同时，从具体的氨基酸数量较少的的肽链来归纳相关数量关系的数学表达式，符合学生由简单到复杂，由具体到抽象的认知规律。这里不同颜色的氨基酸结构通式，对于学生理解水分子中H和O的来源有帮助，也为下一个环节理解蛋白质结构多样性原因做好准备。

三、氨基酸“小人”列队集合——彩色多肽链与蛋白质结构的多样性

课前给每一个小组准备的彩笔是一样的，4种颜色各一支，在书写氨基酸结构通式时，每组6～8同学，因而每个小组获得的氨基酸颜色和数目都不一样，在模拟氨基酸脱水缩合过程中，每组排列的顺序不一样，因而每个小组制作的彩色肽链却不一样。课堂上收集几个小组制作的多肽链，粘贴在黑板上，比较肽链的不同。

在制作完成之后再来分析，为什么每个组的肽链不同？学生更容易认同氨基酸种类、数目和排列顺序对肽链多样性的影响。在此基础上拓展肽链和蛋白质的不同，进而思考为什么氨基酸只有20种，而蛋白质具有多样性？

让氨基酸“小人”加入课堂，让课堂气氛非常活跃，学生学习的积极性很高。整节课课堂探究氛围浓厚，几乎所有学生都能集中注意力完成层层递进的小组合作任务，在后续补充的巩固练习也显示学习效果良好。

但是在实施过程中，有几个小细节可以进一步改进：一是同学扮演环节可以让学生课前自己准备，参演同学可以由2个变成4个，甚至更多，这样能更好的体现学生的主体性，也可以加深对氨基酸种类多样的直观理解。此外，如果有同学在准备的过程中出现误差，还可以在学完氨基酸结构特点之后，让其他同学来纠错，从而达到巩固效果；二是发给学生的氨基酸“小人”可以用A4纸直接打印，每张A4纸可以打印16个“小人”，全班大概用4张A4纸就够了。跟网上氨基酸立体球棍模型相比，这种方法来做氨基酸脱水缩合分组实验，既能跟前面学习环节相联系，也能更经济实惠。通过彩色笔补充氨基酸“小人”来区分不同的氨基酸，准备笔比较麻烦，成本较高，并且张贴在黑板上效果不好。如果能够跟实物投影仪相结合，或者直接选择不同颜色的卡纸来打印氨基酸小人，粘贴出来效果会更明显，操作也更简单。