基于“蛋白质的变性”信息化教学设计的实施与反思

(天津市第一轻工业学校，天津 300131)

“互联网+”时代的到来给传统的教育教学带来了巨大的变革，而用信息技术创新教育教学已然成为职业教育改革创新的必经之路。在信息技术环境下，以现代教学理念为指导，充分利用信息技术和资源，对教学过程的各个环节和要素进行科学安排即为信息化教学设计。信息化教学设计的目的是激励学生利用信息化环境进行探究、实践、思考、综合运用等高级思维活动，以此培养学生的信息素养、创新精神和解决问题的能力，从而完成教学任务，增强学生的学习应用能力。

有机化学，是工业分析与检测专业的核心专业课程，授课群体是该专业二年级的学生。自2012年以来，笔者在校内进行该课程信息化教学的改革与探索，从最初的有机化合物分子图片信息到Flash技术展示的3D分子模型，从有机化学实验的仿真模拟到AR技术呈现的人机互动模拟体验，逐步实现有机化学课程信息技术与信息资源的与时共进。借助教学平台系统开展线上线下混合式教学，拓展了学生学习的时间与空间，为培养兼具一定信息化能力的技术技能型人才的培养提供了可参考的典型案例，信息化教学改革初具成果。现将该课程中的教学单元——蛋白质的变性信息化教学过程的实施与反思总结如下，同时该课程设计也是2017年全国职业院校信息化教学大赛一等奖的参赛作品。

一、教学情况分析

有机化学是工业分析与检验专业的核心课程，我们参考了中等职业学校规划教材《有机化学》第十三章第二节蛋白质的变性，同时将教学内容与信息技术相整合，为学生创设全新互动模拟体验式教学课堂。

授课对象是工业分析与检验专业二年级的学生，他们具有一定的信息化基础，其未来的就业岗位是：食品、药品、化工产品的分析员，蛋白质分析是这个岗位的主要工作内容之一。

结合教学内容和岗位技能要求，确定了三维教学目标。知识目标为蛋白质变性的特征、条件及应用；能力目标为对蛋白质变性的实验操作以及对实验现象的正确观察；情感目标是培养学生的职业安全与防范意识。教学重点确立为蛋白质变性的特征，教学难点为蛋白质变性的条件及应用。

二、教学设计思路

依据中职学生形象思维优于逻辑思维的认知特点，充分利用信息化教学资源，开展“课前预习、课上学习、课后拓展”的教学活动，以问题导向，实践验证，互动体验，模拟演示的设计思路进行教学，努力做到学习内容丰富、学习体验良好、学习过程可控。教学时长共2课时90min，教学环节及时间分配如表1所示。

表1 《蛋白质的变性》教学设计环节

三、教学实施过程

(一)课前准备，新课导入

1.课前预习

课前，教师将《蛋白质变性》预习报告、实验操作微课等学习资料上传至学习通课程平台，并借助平台发布课前预习通知。学生接到预习通知后，下载电子资料，进行自主学习，完成预习报告。教师批阅预习报告，整理问题，更新问题库，并根据预习反馈对教学计划进行微调整。

2.课堂签到

课上，教师发布签到手势，学生通过手机端APP进行手势实时签到，教师记录病事假等缺勤学生并输入教学平台，教学平台的统计功能自动生成出勤成绩。

3.课程导入

为吸引学生的注意力，课程导入环节先让学生观看一个Flash动画故事：王奶奶家的淘气狗误食了水银球，王奶奶急中生智用鸡蛋给小狗解毒。

Flash动画情节生动、直观，学生易于接受，同时也会引发思考：原来鸡蛋可以挽救生命，那么这个鸡蛋里究竟藏着什么秘密呢？让学生带着疑问进入教学的下一个环节。

(二)任务实施，互动演示

1.任务剖析

由鸡蛋里隐藏的秘密作为问题导向，引入本次课的教学任务——完成蛋白质变性的实验操作，观察实验现象，理解蛋白质变性的特征、条件及应用。教师首先对照实验任务单帮助学生对实验任务进行剖析，强调实验安全操作注意事项，学生分组，为实验做准备。

表2 “蛋白质的变性”任务实施单

2.实践验证

为验证鸡蛋和水银在小狗体内发生的化学反应，我们将鸡蛋中的清蛋白，配制成溶液，取2～4ml清蛋白溶液置于试管中，并在试管中滴加硝酸汞试剂；教师提示学生安全操作，并引导学生观察实验现象，当观察到蛋白质凝结沉淀时，引出蛋白质变性的概念，进行概念解析。利用对比教学法，与蛋白质的盐析现象进行比较，盐析之后的蛋白质加水溶解，说明盐析过程可逆，是物理变化过程，但是变性后的蛋白质加入水后不溶解，过程不可逆，是化学变化过程。由此得出结论：水银致使鸡蛋的性质发生了变化，并且这个变化是一个不可逆的过程，而正是这个不可逆的变性过程，让蛋白质失去了生理活性。

3.互动体验

蛋白质在变性过程中生理活性消失的原因是蛋白质的结构发生了变化，变性前蛋白质的结构是指组成蛋白质的多肽链在空间的盘绕折叠，变性后，蛋白质的多肽链在三维空间的盘绕折叠现象消失，只剩下二维空间的多肽链。像蛋白质这种生物大分子的微观结构具有看不见、摸不着的特点，其抽象难懂，教师难教，学生难学，为传统的课堂教学带来了一定的困难。为了突破这一教学瓶颈，我们借助了增强现实AR(Augmented Reality)技术，让学生利用手机端ProteinAR App，扫描任务单上蛋白质变性前后的结构示意图，此时，蛋白质的三维立体结构跃然“手机屏幕”之上，学生通过对此结构的触摸、旋转、观察和理解蛋白质变性前后结构的变化。

图1 AR技术呈现出的蛋白质结构

AR技术通过全新互动体验吸引学生全面参与到课堂活动中来，让学生用眼看、用脑想、动手触摸，真正实现多元化教育。通过互动式体验，学生理解了蛋白质变性前后结构的变化，进而理解了蛋白质变性的实质特征，突出了教学重点。

至此，Flash动画再次显示王奶奶用鸡蛋给小狗解毒的画面，同时也以动画的形式巧妙的化解了鸡蛋清给小狗解毒的原理，做到课堂内容的前后呼应。

利用图片信息提示同学们，未来在从事重金属盐检验工作时，可以多喝牛奶，预防重金属中毒，以此来增强学生的职业安全防护意识。

4.模拟演示

水银属于重金属，是蛋白质变性的其中一个条件，而紫外光照、强酸、强碱、有机溶剂等因素也是蛋白质变性的条件，这些条件多而易混，学生不易记忆，而我们的课堂也不具备将这些变性因素一一验证的条件，为此我们用模拟演示实验代替实操，节约实验原料成本。同时也确保了有机化学课堂的绿色环保、安全可控。

为活跃课堂气氛，我们通过学习通教学平台的抢答功能，让学生借助电子白板进行拖曳式操作练习，拖曳正确则系统加分鼓励，拖曳错误减分，但给学生再次练习的机会。师生互动，集体参与，将个人记忆活动变为集体记忆互动，通过反复操作，观察理解，强化记忆，突破了教学难点。

5.实例应用

蛋白质的变性在实际生活中有非常多的应用，例如，用酒精棉球消毒、利用紫外光线的照射杀死棉被中的螨虫等。为了帮助学生对教学难点的理解，我们与学生一起展开“水果捞里捞蛋白”的实验活动。“水果捞”是当下人们餐桌上的一款美食，在牛奶中加入各类水果，营养丰富且美观健康。但是当把菠萝加入到牛奶中时牛奶凝结成固体析出，“水果捞”中捞出了固体蛋白质，其实这款水果捞也是制作失败了，但是学生也从中理解了菠萝中的有机酸也是蛋白质的一个变性因素。

(三)总结评价，拓展延伸

1.总结评价

最后进行课堂总结以及学生评价。学生将自评成绩与小组间的互评成绩填入任务单，并将填写完整的任务单上传至教学平台，教师在平台端接收任务单进行审阅批改并给出师评成绩，由自评、互评、师评组成的三方评价即为主观评价，与教学平台系统根据学生课前、课中、课后的表现给出的客观评价一并算入学生的总评成绩。

2.课后拓展

(1)单元测试。学生在课后的某个固定时间段完成《蛋白质的变性》的单元测试，以检验本次课的学习效果，系统自动判卷给出成绩，实现对学生的无纸化考核。(2)论坛发帖。学生还可利用课余时间，以论坛发帖的形式，完成老师或同学提出的问题，以此增加师生间的交流，拓展学习的时间和空间。(3)在线课堂。学生还可以在每周二和周四的晚7点借助学习通app参加老师的在线课堂，以此鼓励学生多思考多参与，提高学生学习的主动性和积极性。

四、教学效果反思

(一)教学效果及学生反馈

本教学设计是以鸡蛋里隐藏的秘密为线索，以学习平台为载体，利用多种信息化手段，让学生在虚实结合的学习情境中，自主学习、灵活学习。多维度的学习任务逐步推进了学生综合职业能力的养成，实现了教学内容的实用性、开放性和实践性。

工业分析16-1班全体同学的调查分析表明：100%的学生对信息技术整合后的教学课堂表示满意，并且认可AR技术在课堂教学中发挥的作用，同时借助信息技术学生们也掌握了蛋白质变性的重难点，达到了本次教学的预期效果，同时增加了教师利用信息技术进行改革的信心与决心。

(二)教学成果应用及推广

蛋白质的变性信息化教学设计取得的成效有效推动了有机化学课程线上线下混合式教学的改革，同时也为校内教师提供了可参考的信息化教学的典型案例，引领了全校师生信息素养的提升，推进了学校信息化建设的进程。 2017年比赛结束后，笔者多次在校内、天津市及全国进行信息化教学大赛以及课程改革的经验分享与交流，信息化课堂教学改革成果得到了进一步的巩固和深化，同时也为我国职业院校信息化教学的发展贡献了微薄的力量。