“蛋白质”跨学科联席教学的实践探索

丁志锋 王怡陵 曾红艳

[摘要]以“蛋白质”为主题内容进行生物、化学跨学科联席教学实践。跨学科联席教学一般需要三个阶段：集体备课——表达各自的学科内容;重设课程——分享彼此的教学智慧;联席教学——实现跨学科的课程整合。

[关键词]跨学科;联席教学;蛋白质

[中图分类号]

G633.91

[文献标识码] A

[文章编号] 1674-6058（ 2020） 23-0084-03

自然现象变化复杂，仅从单一学科研究事物，必然有很大的局限性，很难揭示其科学本质。只有利用多学科，从多视角对课程内容进行跨学科教学[1]，才能使学生形成正确的认识。跨学科联席教学指的是多个学科教师集中在一起，在各自的学科领域中寻找共同的科学问题，打破各自学科的教学惯例，根据科学的逻辑顺序对课程进行重新设计，并在授课时以教师联席教学为主要形式的一种教学方法。现笔者以“蛋白质”为主题内容，谈谈如何进行生物、化学的跨学科联席教学。

一、集体备课——表达各自的学科内容

课前，生物教师和化学教师聚集在经过一起，就“蛋白质”的教学内容进行集体备课。经过3次跨学科集体备课，备课教师对“蛋白质”在高中生物和高中化学中的教学比较有了初步的认识（见表1）。

二、重设课程——分享彼此的教学智慧

跨学科教师在集体备课时，已经罗列出各自学科中知识内容的序列，下面通过比较找出重合的知识点，根据知识的重合程度对课程教学进行设计。如果遇到重合程度较高的章节，可以勇敢打破教材的知识框架，依据科学的逻辑顺序对课程内容进行重新设计。通过同一科学问题的联结，体现教师对跨学科知识之间关系的把握和协调;通过整合多学科知识之间的联系，促进学生从多维度加深对知识内容的理解。（见表2）

重设课程主要有以下考虑：

课程标准是上位概念，一般是固定的，因此教师仍依照各学科的课程标准进行教学，没有调整。

核心素养的确定主要依据本节课具体的教学内容。生物学学科核心素养仍表现为生命观念和科学思维;化学学科核心素养调整为微观探析和模型认知，而“宏观辨识”和“证据推理”这两方面，本节课很难体现，因此删除。

生物学科思想中结构与功能观必须很好地体现，而化学学科中“物质的结构决定性质”思想也能很好地体现，但对于“性质决定用途”，因课时的限制，这节课暂不体现。

教学内容中，生物和化学中共有的内容都保留了，而生物中蛋白质的相关计算因为教学时间较长，难度也大，留到第二课时进行教学。生物中的脱水缩合和化学中的成肽反应本质是相同的，保留脱水缩合的名称，成肽反应这个名称不予出现，避免形成干扰。化学中蛋白质的性质主讲与生物高度相关的两点性质（水解和变性），而“盐析”这個性质学生目前很难理解，不易接受，留给化学以后再讲。

三、联席教学——实现跨学科的课程整合

在传统的教学中，课堂上只出现一位教师，只讲授本学科的知识。这种教学形式很适应分科教学的体制，但在处理跨学科知识时就会显露出它的不足。授课教师由于对其他学科知识的不了解，很可能会“一带而过”，造成学生对跨学科知识点“一知半解”。针对这一现象，建议对旧有的教学形式进行大胆创新，采取多种形式，对跨学科知识点进行联席教学。

联席教学的课堂由A学科教师和B学科教师共同主持，两位教师相互配合，默契合作，不分主次，发言的顺序一般可以参照各学科知识出现的顺序。

【教学实录】

1.创设故事情境，导入课堂

课前请学习小组收集结晶牛胰岛素的资料，做成PPT，小组代表上讲台汇报3分钟。

设计意图：引导学生收集资料，了解“蛋白质”的生物科学史，激发学生的学习兴趣，增强学生的民族自豪感。

2.归纳法讲解氨基酸结构通式

生物教师讲清蛋白质的基本组成元素，PPT呈现出4个具体的氨基酸结构式，请学生寻找氨基酸的结构规律。

设计意图：发展学生的核心素养——科学思维，让学生学会用归纳法分析问题。

提出问题：将丙氨酸的四个基团的位置互换后，它是否还是同一个氨基酸？

过渡：这需要从化学结构进行分析，课堂交给化学教师。

设计意图：提出一个有深度的问题，让学生深度学习，这个问题也是高一学生初学蛋白质的一个难点。自然过渡，将课堂交给化学教师。

化学教师进行课堂教学：

（1）展示CH4球棍模型。CH4为空间正四面体结构，C原子位于正四面体的中心，H原子位于四个顶点上。四个碳氢键是等同的，即四个H原子地位相同。

（2）演示CH4动画视频，并提问：“如果CH4的4个H原子可以被不同的原子或原子团取代，那么CH2CI2可以写出几种不同的结构呢？”

（3）展示CH2CI2球棍模型。CH2C12只有一种结构，对比球棍模型：空间四面体结构与平面四边形结构。

（4）展示丙氨酸球棍模型，演示丙氨酸动画视频。

（5）回归问题，解决问题。氨基酸中心碳原子上所连的4个原子基团（羧基、氨基、烃基、氢原子）可以相互调换位置，都是同一种结构。

设计意图：引导学生从微观探析层面分析问题。从原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化，形成“结构决定性质”的观念，能从微观的视角分析与解决问题。让学生建立认知模型，并能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。

3.小组合作，体验缩合、水解与变性

将课堂交给生物教师，让每个学习小组利用卡纸物理模型摆出氨基酸脱水缩合的过程。

设计意图：小组合作建构模型，培养学生的“科学思维”核心素养。

通过分析讨论多个图形的排列组合现象，让学生了解蛋白质结构多样性的原因。

过渡：化学中认为“物质的结构决定性质”，那么蛋白质还有哪些性质呢？

学生前面已利用模型演示了脱水缩合的过程，可再让他们利用模型演示肽键断裂的过程，深刻理解蛋白质水解的过程。

在日常生活中有时需要将蛋白质变性。例如，食物中的蛋白质变性后，酶才能发挥作用将其消化，以利于人体吸收。

有时也要注意防止蛋白质变性。例如，疫苗等生物制剂要冷冻保藏;登高山时防晒护目是防止强紫外线引起的皮肤和眼睛蛋白质被灼伤变性。

设计意图：培养学生的“物质的结构决定性质”这一化学观念。

4.小组讨论，举例蛋白质的功能多样性（略）

高中生物与其他学科之间存在大量的知识交叉。各学科之间思维方式类同，研究对象部分一致，很多基本概念通用，所以教师应当充分重视各学科之间的交叉，尝试进行“分享与合作”。在教学实践中，笔者尝试采用了跨学科联席教学的方式，打破了学科之间的界限，加强了学科之间的沟通与联系，根据各学科知识点的逻辑关系对课程进行了重新设计，促进了跨学科教师之间的相互合作与智慧分享。

跨学科联席教学有助于避免分科教学中知识的重复和割裂，并促进学生跨学科分析问题，多角度思考问题，多手段解决问题，从而提高学生的学科核心素养。

[参考文献]

[1]林燕峰.在生命科学课程中开展跨学科教学的实践[J].生物学教学，2004（8）：23-24.

（责任编辑 黄春香）