張棟彬

“展探練”是對高中生物課堂教學(xué)活動的高度凝練，凸顯三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：闖關(guān)“展”示、互動“探”究、訓(xùn)“練”提升。

“展”是在一節(jié)課的起始，立足教學(xué)實(shí)際，通過讓學(xué)生“闖關(guān)展示”的形式復(fù)習(xí)鞏固上一節(jié)課所探討的知識點(diǎn)的過程。主要以“探究問題、解答習(xí)題”的形式，并通過“學(xué)生展示問題、質(zhì)疑評價(jià)、教師總結(jié)指導(dǎo)”的方式，厘清上一節(jié)課所學(xué)知識結(jié)構(gòu)與本節(jié)課堂知識的內(nèi)在聯(lián)系，從而建構(gòu)重要概念和知識結(jié)構(gòu)、提升生物學(xué)知識應(yīng)用能力的過程。

“探”是教師引導(dǎo)學(xué)生通過小組合作，使學(xué)生通過自主探究的方式“發(fā)現(xiàn)問題、質(zhì)疑問題”。教師以靈活多變的方式幫助學(xué)生建構(gòu)重要概念、厘清學(xué)習(xí)思路。引導(dǎo)幫助學(xué)生自探、自學(xué)、自我歸納總結(jié)，深化提高。最后再通過“師生共探”“生生互探”來解決問題，深化遷移，從而實(shí)現(xiàn)共同提高。

“練”是在完成本節(jié)課主要學(xué)習(xí)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生有針對性地對本節(jié)課的重難點(diǎn)理解強(qiáng)化訓(xùn)練，達(dá)到新舊知識結(jié)構(gòu)有效銜接、鞏固、同化和順應(yīng)的目的，形成知識的拓展延伸，使能力得以提升。教師主要通過訓(xùn)練精編的母題以及教師編制的原創(chuàng)題，使學(xué)生達(dá)到學(xué)以致用的目的，實(shí)現(xiàn)由知識向能力的轉(zhuǎn)化。

“展探練”教學(xué)模式注重“問題教學(xué)”和“探究教學(xué)”，有利于促進(jìn)學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)、改善學(xué)習(xí)過程體驗(yàn)、提升學(xué)習(xí)品質(zhì)，凸顯高中生物學(xué)的育人價(jià)值。

一、教學(xué)分析

（一）教材分析

在普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）中，本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生理解“蛋白質(zhì)是細(xì)胞的一種重要結(jié)構(gòu)組分，其功能多種多樣，它幾乎參與執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動，而其功能取決于氨基酸的排列順序及其形成的空間結(jié)構(gòu)”。本節(jié)的重點(diǎn)講解是從理解蛋白質(zhì)的功能開始的，指導(dǎo)學(xué)生通過資料分析并結(jié)合人體組成切實(shí)感受蛋白質(zhì)功能的多樣性，再帶著疑問進(jìn)一步探究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。教材中安排了一組思考，列舉了幾種構(gòu)成生物體氨基酸的結(jié)構(gòu)式，通過客觀事實(shí)的觀察、分析、歸納，引導(dǎo)學(xué)生對“氨基酸的結(jié)構(gòu)”進(jìn)行理解建構(gòu)并自然而然地總結(jié)出其特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合脫水縮合過程的探究學(xué)習(xí)，進(jìn)一步幫助學(xué)生理解建構(gòu)“蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其功能的多樣性”。教材內(nèi)容層層遞進(jìn)，按照“功能→結(jié)構(gòu)→功能”的順序，即從生理現(xiàn)象到微觀分子的重要組成，再到生物體生命活動中出現(xiàn)的生理現(xiàn)象，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)重要概念和知識結(jié)構(gòu)，理解并形成相應(yīng)的生命觀念（結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)）。掌握本節(jié)內(nèi)容對整個(gè)高中生物的學(xué)習(xí)很重要，為后續(xù)許多知識做好了鋪墊，如載體蛋白、酶、抗體等。同時(shí)也為深刻理解本節(jié)所屬的大概念“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動的基本單位”奠基物質(zhì)基礎(chǔ)，進(jìn)而深刻理解結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的生命觀念。

（二）學(xué)情分析

學(xué)生在初中階段的生物學(xué)習(xí)中已經(jīng)對蛋白質(zhì)和氨基酸有了一定的了解。比如，在學(xué)習(xí)食物中蛋白質(zhì)的消化吸收時(shí)，學(xué)生已經(jīng)知道蛋白質(zhì)可以水解為氨基酸。但此時(shí)學(xué)生的有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識尚不具備，加之本節(jié)知識內(nèi)容多且又較為抽象，這些因素都增加了學(xué)習(xí)難度。學(xué)生在本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，有機(jī)化學(xué)的知識儲備不足，導(dǎo)致學(xué)生不確定氨基、羧基放在不同的方向時(shí)氨基酸是否有差異，一些基團(tuán)的書寫規(guī)則不明白，只能硬記。由于不知道氨基酸的不對稱性，導(dǎo)致在氨基酸排序時(shí)的先后不太能理解等等，需要教師邏輯清晰的引導(dǎo)學(xué)生步步深入，達(dá)成課標(biāo)要求。

（三）教學(xué)目標(biāo)

第一，基于對材料信息的提取、分析、整合與歸納，概述蛋白質(zhì)功能（科學(xué)思維、科學(xué)探究）。

第二，基于探究活動對幾種氨基酸進(jìn)行比較分析，總結(jié)構(gòu)建氨基酸結(jié)構(gòu)模型特點(diǎn)，理解建構(gòu)蛋白質(zhì)的形成過程與復(fù)雜結(jié)構(gòu)（科學(xué)探究、科學(xué)思維）。

第三，理解蛋白質(zhì)的生命性及其在細(xì)胞生命活動中的重要性——生命活動的主要承擔(dān)者，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)（科學(xué)思維、生命觀念）。

第四，聯(lián)系生活實(shí)際，體會理解蛋白質(zhì)在生命活動中的重要作用，嘗試用所學(xué)知識來解決實(shí)際問題，并指導(dǎo)人類合理飲食、健康生活（科學(xué)思維、社會責(zé)任）。

二、教學(xué)過程

本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)圍繞概念的生成過程展開，在蛋白質(zhì)相關(guān)資料分析中，體會蛋白質(zhì)功能的多樣性，認(rèn)同蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者。對于難點(diǎn)，通過類比觀察、歸納等構(gòu)建氨基酸的結(jié)構(gòu)通式，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生突破難點(diǎn)，了解蛋白質(zhì)的形成過程，通過小組合作、生生互探、師生共探等方式突破難點(diǎn)。將科學(xué)思維貫穿整個(gè)教學(xué)過程，從而達(dá)成本節(jié)課教學(xué)的目標(biāo)。

（一）闖關(guān)“展”示

配套“‘展探練特色課堂·生物必修2”P33“闖關(guān)展示”（5分鐘）。

（二）互動“探”究（25分鐘）

創(chuàng)設(shè)情境：在對艾滋病的研究過程中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)有1%～2%的HIV 感染者雖然體內(nèi)含有HIV 病毒，但不會發(fā)病。華裔科學(xué)家張林琦博士及其同事研究發(fā)現(xiàn)，在HIV感染者體內(nèi)存在3種特殊的小分子蛋白質(zhì)（α-防御素），它就是令HIV感染者健康存活的關(guān)鍵物質(zhì)。

提出問題： HIV感染者體內(nèi)的α-防御素有什么作用？蛋白質(zhì)除此功能外還有什么作用？

【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生在情境資料中提取主要信息，并結(jié)合內(nèi)容進(jìn)行分析，培養(yǎng)科學(xué)思維。

互動探究一：分析與思考相關(guān)生物學(xué)事實(shí)，概述蛋白質(zhì)功能并初步理解蛋白質(zhì)的生命性及其在生命活動中的重要性。

生物學(xué)事實(shí)1：蛋白質(zhì)作為機(jī)體的重要組分，在人體中，約占總質(zhì)量的1/5。人體的肌肉、毛發(fā)、骨骼、血液等都是由蛋白質(zhì)組成。在中國，80 %的老年人都可能缺乏蛋白質(zhì)，一旦缺乏蛋白質(zhì)，就會出現(xiàn)掉頭發(fā)、指甲斷裂、肌肉減少、免疫力低下、水腫甚至臟器功能受損等情況。

生物學(xué)事實(shí)2：人體的消化系統(tǒng)中各類消化腺可以分泌各種消化酶，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等蛋白質(zhì)，他們可以催化相應(yīng)的物質(zhì)水解成單體。如淀粉被淀粉酶水解成葡萄糖，脂肪被脂肪酶水解成甘油和脂肪酸，蛋白酶水解蛋白質(zhì)生成氨基酸。凝血酶被激活后，參與凝血的催化作用。如果體內(nèi)缺少這種酶類，會造成身體出血時(shí)血液無法凝固而流血不止。

生物學(xué)事實(shí)3：脊椎動物的紅細(xì)胞主要由血紅蛋白組成，血液的紅色是由血紅蛋白中血紅素鐵離子的光譜特性引起的。血紅蛋白是一種含有血紅素基團(tuán)的復(fù)合金屬蛋白，它負(fù)責(zé)體內(nèi)超過98 %的氧氣輸送（剩余的氧氣被溶解在血漿當(dāng)中）。除此之外，還有些蛋白質(zhì)也具有運(yùn)輸?shù)墓δ?。例如?xì)胞膜上的載體蛋白、通道蛋白可以運(yùn)輸相應(yīng)的小分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。

生物學(xué)事實(shí)4：胰島素作為一種蛋白質(zhì)，能夠降低餐后血糖濃度、維持血糖平衡。包括胰島素在內(nèi)的蛋白質(zhì)類激素存在于機(jī)體內(nèi)，參與生命活動的調(diào)節(jié)過程。

生物學(xué)事實(shí)5：細(xì)胞膜上有許多糖蛋白，他們可以識別自己和非己成分，在細(xì)胞的通信和信息傳遞中起重要作用，如卵子受精時(shí)精子需識別卵子細(xì)胞膜上相應(yīng)的糖蛋白。

活動：基于以上材料事實(shí)，嘗試概述蛋白質(zhì)的主要功能有哪些？能否列舉其他例子簡單闡釋蛋白質(zhì)的相關(guān)功能？

【設(shè)計(jì)意圖】引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析，培養(yǎng)其歸納和遷移能力，初步理解蛋白質(zhì)的生命性及其在生命活動中的重要性。

互動探究二：探究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本組成單位——氨基酸的特點(diǎn)。

活動1：某同學(xué)今天中午吃了一份宮保雞丁，那么其中的蛋白質(zhì)是否直接變成了他自己身體內(nèi)的蛋白質(zhì)呢？如果不是，那這些蛋白質(zhì)最終以什么形式被他吸收呢？

共同分析討論后得出：蛋白質(zhì)要在胃蛋白酶、胰蛋白酶、腸肽酶等酶的作用下水解成氨基酸，才被人體小腸吸收，進(jìn)而被細(xì)胞利用合成相應(yīng)的人體蛋白質(zhì)。故氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位。

【設(shè)計(jì)意圖】通過創(chuàng)設(shè)貼近生活實(shí)際的教學(xué)情境，降低學(xué)習(xí)難度，為下一步教學(xué)打下基礎(chǔ)。

活動2：嘗試分析建構(gòu)：氨基酸的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。

基于教材P29“思考·討論”中的四種氨基酸結(jié)構(gòu)（如圖1所示），討論并回答以下問題：

第一，圖1中氨基酸分子由哪些元素組成？其結(jié)構(gòu)有何共性？它們的區(qū)別在哪里？

第二，如果分別用人體的軀干、頭部、下肢表示氨基酸的中心碳原子、氫原子、R基，兩手表示氨基和羧基，你可否展示氨基酸的結(jié)構(gòu)？頭部、下肢、兩手所表示的氨基酸組分可以變化嗎？若可以，變化后，氨基酸結(jié)構(gòu)改變嗎？

第三，若各種氨基酸的差異部分用R代表，能否在“展臺”上寫出氨基酸結(jié)構(gòu)通式，并簡要概括其特點(diǎn)？

學(xué)生觀察、分析，相互討論并展示成果（模型），最終理解建構(gòu)：氨基酸的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。

【設(shè)計(jì)意圖】基于具體的探究分析活動，使學(xué)生在親身建構(gòu)“氨基酸結(jié)構(gòu)通式”模型實(shí)踐中，培養(yǎng)其科學(xué)探究與科學(xué)思維素養(yǎng)。

互動探究三：氨基酸→蛋白質(zhì)。

活動：結(jié)合教材，請?jiān)凇罢古_”上獨(dú)立畫出“2個(gè)氨基酸→二肽”的過程，并簡要概括表述（學(xué)生相互演示，相互糾正，并闡述）。

【設(shè)計(jì)意圖】基于學(xué)生自主建?；顒樱龑?dǎo)幫助其理解建構(gòu)相關(guān)概念：①氨基酸→多肽→蛋白質(zhì)；②脫水縮合反應(yīng)、肽鏈、二肽、多肽等。

互動探究四：呈現(xiàn)“血紅蛋白形成的示意圖”（如圖2所示），深入觀察分析氨基酸→血紅蛋白的過程，闡釋蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性。

活動：①請6位同學(xué)上臺手拉手（彼此間腳不相接），通過調(diào)換位置，模擬氨基酸的排序。

②替換或增減同學(xué)，重新模擬氨基酸的排序。

③（同學(xué)們手拉手）人數(shù)和位置固定后，任意兩位同學(xué)之間腳與腳相接（表示形成氫鍵），感受體驗(yàn)蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象變化。

【設(shè)計(jì)意圖】基于簡單的游戲體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主建模，理解與掌握蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性，于潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

互動探究五：蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)對其維持功能的重要性。

提問：當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，其功能會改變嗎？

【展示資料】當(dāng)正常血紅蛋白（HbA）的β鏈第6位氨基酸谷氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)槔i氨酸，于是就形成了非同尋常的血紅蛋白S（HbS）。當(dāng)氧分壓下降時(shí)，血紅蛋白S分子之間相互作用，聚合成為螺旋形多聚體，紅細(xì)胞嚴(yán)重扭曲成鐮刀狀細(xì)胞（即又長又扁），導(dǎo)致紅細(xì)胞運(yùn)輸氧的能力大為降低。

活動：你如何理解這種自然現(xiàn)象？

【與社會的聯(lián)系】蛋白質(zhì)的變性：指的是蛋白質(zhì)受物理或化學(xué)因素的影響，其分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的改變。一般認(rèn)為蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)的改變都是變性的結(jié)果。

變性的應(yīng)用：雞蛋、肉類等經(jīng)高溫后會使蛋白質(zhì)變性，更易消化。細(xì)菌、病毒經(jīng)過加熱、酸、重金屬處理后因蛋白質(zhì)變性而滅活。

【設(shè)計(jì)意圖】基于生活實(shí)例分析，使學(xué)生理解認(rèn)同“蛋白質(zhì)的功能取決于其結(jié)構(gòu)”，最終形成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能觀，深化生命觀念。

（三）訓(xùn)“練”提升

配套“‘展探練特色課堂·生物必修2”P36～P37“課時(shí)作業(yè)”（10分鐘）。

三、概念圖構(gòu)建

在以上教學(xué)的基礎(chǔ)上，教師可先引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建蛋白質(zhì)的概念圖，對知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新組織和表征，幫助學(xué)生思考理解概念的內(nèi)涵以及概念之間的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而指導(dǎo)學(xué)生對蛋白質(zhì)概念圖進(jìn)行修正完善，師生共同構(gòu)建次序恰當(dāng)、架構(gòu)合理的蛋白質(zhì)概念圖（如圖3所示），從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識體系的建構(gòu)完善和認(rèn)知結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以及學(xué)科核心素養(yǎng)的有效提升。

四、結(jié)語

本文緊緊圍繞著“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的基本觀點(diǎn)展開教學(xué)。以“蛋白質(zhì)的功能→蛋白質(zhì)的基本單位→蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)多樣性”為邏輯主線，采用自主探究的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生層層深入地了解問題的本質(zhì)。本文關(guān)于蛋白質(zhì)多樣性的原因采用了學(xué)生模擬活動，通過學(xué)生自主參與構(gòu)建、比較得出結(jié)論。氨基酸結(jié)構(gòu)通式采用歸納概括的方法，由學(xué)生在教師設(shè)問的引導(dǎo)下，著重培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析、概括的科學(xué)思維素養(yǎng)。設(shè)計(jì)一系列的學(xué)生探究活動，課堂教學(xué)以學(xué)生為探究主體，激發(fā)他們學(xué)習(xí)研究生物學(xué)的熱情與積極性，學(xué)生在活動、閱讀教材、分析推理、語言表達(dá)等方面都得到了鍛煉，很好地實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)，課堂中積極滲透生物學(xué)核心素養(yǎng)，教學(xué)效果良好，課堂氛圍活躍，面向全體學(xué)生，學(xué)生參與度很高。

注：本文系河南省教育科學(xué)規(guī)劃課題“基于生物學(xué)核心素養(yǎng)的‘展探練教學(xué)模式研究”（項(xiàng)目編號：2022YB1040）的研究成果。