在充分预设中追求灵动生成——《氨基酸和蛋白质》教学案例，本文主要内容关键词为：氨基酸论文,灵动论文,蛋白质论文,教学案例论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、设计思想
本案例以贴近中学生学习、生活为出发点，选择“味精”作为探究氨基酸性质的起点，通过学生分组实验，自主获得饱和味精水溶液，并从中制备谷氨酸晶体，进一步实验探究谷氨酸的两性。
引导学生根据蛋白质与氨基酸的关系，从官能团的角度预测蛋白质的性质。通过学生自主实验，探究鸡蛋清胶体的部分性质，并从中归纳提升蛋白质的盐析、变性及颜色反应等基本性质。通过介绍人工合成结晶牛胰岛素和南京一中校友饶子和院士在蛋白质领域的研究成果，加强学生对蛋白质研究重要意义的认识，进一步激发学生爱国、爱校的美好情感。
二、教学目标
认识氨基酸、蛋白质的结构及其主要物理、化学性质。引领学生体会科学探究中阅读、思考、实践、感悟的乐趣，培养学生独立思考、自主学习的习惯，感受互助、合作、交流的重要性。激发学生爱国、爱校的美好情感。认识蛋白质对生活、生命的重要意义。
三、教学过程
教师：一百多年前，恩格斯预言：“只要把蛋白质的化学成分弄清楚，化学家就能着手制造活的蛋白质。”氨基酸是构筑蛋白质的基石。
（预设与生成：引用恩格斯预言，意在启迪学生无尽的遐想，激活其探究欲望。指出：“氨基酸是构筑蛋白质的基石”，理清学习思路，简洁明快。）
【投影展示】以羧酸的结构式为基础，通过变换部分基团，得到氨基酸的结构式及α-氨基酸的通式。进而认识甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸的结构。
（预设与生成：通过部分基团变换，由熟悉的羧酸结构迁移至氨基酸，符合学生认知习惯。同时，突出了氨基和羧基作为氨基酸官能团的重要地位。）
【投影展示】资料1.味精的化学成分是谷氨酸的一元钠盐。资料2.见表1。资料3.在谷氨酸结构中，处在氨基α-位的羧基酸性更强。
学生：写出谷氨酸的结构简式；写出“味精”可能的结构简式。
【思考与交流】如何从饱和味精水溶液获得谷氨酸？
（预设与生成：查阅邢其毅《基础有机化学》，择其重要信息传递给学生，与学生共同体验阅读、思考的乐趣。如何从饱和味精水溶液获得谷氨酸？涉及反应原理、试剂的选择、现象的预测等。不仅让学生明晰探究思路，更侧重于引领学生自觉培养独立思考、自主学习的习惯，唤醒其亲历亲为、乐于实践的内驱力。）
【实验探究】谷氨酸的制备与两性。
学生：以小组为单位，配制饱和味精水溶液，备用。按步骤1、2、3进行探究（见下页表2）。
教师：指导学生按步骤1、2、3进行探究。提醒学生认真观察，填写实验报告。
【投影展示】2份学生实验报告。
（预设与生成：配制饱和味精水溶液，感受“味精”与谷氨酸的溶解度差异，深刻理解“酸化法”制备谷氨酸的反应原理。学生不仅获得了谷氨酸，而且更加关注谷氨酸生成的真实过程。“从溶液到胶体，继而生成白色悬浊液，最后生成白色沉淀。”学生见证谷氨酸生成的真实过程，并发现“美丽的谷氨酸结晶”，自然感受到化学的无穷魅力。）
教师：刚才，我们通过酸化，从饱和味精水溶液获得了谷氨酸。实验发现：谷氨酸既可以溶于盐酸，又可以溶于氢氧化钠。为什么呢？
【投影展示】氨基酸的两性。
教师：刚才，我们通过实验认识了氨基酸的两性。氨基酸更为重要的性质是成肽反应。
教师：两分子氨基酸在酸或碱的存在下加热，可脱去一分子水，缩合形成含肽键的化合物，称为成肽反应。
【投影展示】成肽反应（图1）
（预设与生成：从熟悉的酯化反应迁移至氨基酸成肽反应，由两分子氨基酸缩合形成二肽，过渡到氨基酸发生缩合聚合形成多肽，自然引入蛋白质。）
【投影展示】蛋白质的结构（图2）。
（预设与生成：简介蛋白质的结构，强调“蛋白质的一级结构对其性质尤其是化学性质发挥决定性作用。”突出肽键的重要地位。）
教师：人工合成结晶牛胰岛素是蛋白质研究历史上的一项伟大创举。
【投影展示】人工合成结晶牛胰岛素研究历史资料图片（图3）。
【投影展示】牛胰岛素的一级结构（图4）。
教师：1965年9月17日，由钮经义、龚岳亭、邹承鲁、邢其毅、汪猷等我国科学家组成的研究小组人工合成了结晶牛胰岛素，开人工合成活性蛋白之先河。
教师：现在大家看到的是牛胰岛素的一级结构。牛胰岛素的一级结构是由A、B两条肽链以二硫键连接，由51个氨基酸分子脱水缩合形成的。其每一条肽链两端分别连有羧基和氨基，我们分别称为C端或N端。
（预设与生成：简介人工合成结晶牛胰岛素历史，认识蛋白质对生命的重要意义，进一步激发学生挚爱化学、热爱祖国的美好情感。认识牛胰岛素的一级结构，为学生对比认识蛋白质与氨基酸，预测蛋白质的性质巧做铺垫。）
【思考与交流】根据蛋白质与氨基酸的关系，预测蛋白质的性质？
教师：请大家结合上述一级结构，根据蛋白质与氨基酸的关系，思考并相互交流，从官能团的角度预测蛋白质的性质？
学生：两性？水解？……
【投影展示】肽链水解断键位置（图5）。
教师：蛋白质分子中，其多肽链两端仍然具有氨基和羧基，与氨基酸相似，具有两性。
教师：能够发生水解是蛋白质的最重要的化学性质。我们首先认识蛋白质水解的机理。蛋白质在一定条件下可以水解成相对分子质量较小的多肽，最终水解得到各种氨基酸。蛋白质水解的机理：打开肽键，羰基碳重新结合-OH，亚氨基重新结合-H，生成多个氨基酸。蛋白质水解类似于酯的水解，是典型的取代反应。
（预设与生成：从熟悉的酯的水解迁移至蛋白质水解反应，关注官能团的变化。再次体会“类比、迁移”在学习中的重要性。）
【思考与交流】如何证明蛋白质完全水解？
教师：为此，我认真研读沈同、王镜岩《生物化学》，又获得以下资料。
【投影展示】
资料1.双缩脲反应是肽和蛋白质所特有的，而为氨基酸所没有的一个颜色反应。
资料2.一般含有两个或两个以上的肽键化合物与
碱性溶液都能发生双缩脲反应而生成紫红色或蓝紫色的复合物。
【思考与交流】蛋白质完全水解需要什么条件？
【投影展示】
资料1.酸催化水解：蛋白质与6mol/L盐酸或4mol/L硫酸煮沸20h，可使蛋白质完全水解。
资料2.碱催化水解：蛋白质与4mol/L氢氧化钠煮沸10～20h，可使蛋白质完全水解。
资料3.酶催化水解：往往需要几种酶较长时间协同作用，才能使蛋白质完全水解。
教师：看来，蛋白质水解往往条件苛刻，耗时长。本节课不好求证。我们期盼，课后有更多同学继续这样一项研究工作。
（预设与生成：设计实验初步探究蛋白质的水解，意在引导学生从反应速率、限度等多个角度思考，选择合适的反应条件。受客观条件的限制，学生只能完成初步实验探究。初步探究绝非浅尝辄止，而是为学生开辟了更为广阔的研究空间。教师在课前备份该实验录像资料，留给学生课后观赏、交流。同时，为学生开放实验室，方便其继续相关研究工作。这一设计更加关注学习方式的转变，力求倡导多元化，追求选择性，强调自主性。）
教师：蛋白质还有哪些性质？下面的实验由大家合作完成（见表3）。
【实验探究】鸡蛋清胶体的部分性质
备选用品：激光笔、胶头滴管、试管、试管夹、酒精灯、火柴等。
【投影展示】2份学生实验报告。
教师：展示实验报告，引导学生梳理、提升蛋白质的性质。
学生：某些蛋白质可溶于水形成胶体。当向蛋白质形成的胶体中加入少量轻金属盐（如
等），能促进蛋白质溶解。当盐溶液达到较高浓度时，反而使蛋白质溶解度降低而析出，称为盐析。蛋白质盐析是一个可逆过程，稀释后蛋白质仍能溶解。
教师：盐析有何应用？
学生：采用多次盐析和溶解，可以分离提纯蛋白质。
学生：在某些物理或化学因素的影响下，蛋白质的理化性质和生理功能发生改变，谓之变性。蛋白质变性是一个不可逆过程。
教师：除了实验中所涉及的变性过程，还有哪些物理或化学因素会导致蛋白质变性？生活中还有哪些应用或防止蛋白质变性的实例呢？
学生：物理或化学因素……豆腐、皮蛋……
学生：蛋白质还可以发生某些特征反应，可以用于检验某些蛋白质或某些典型结构。如某些含有苯基的蛋白质可与浓硝酸发生硝化而显色。再如双缩脲反应等。
（预设与生成：探究蛋白质的盐析、变性、颜色反应等性质，同样强调自主生成。“自主”并非“单枪匹马、孤军奋战”，而是在合作、交流中真正学会独立思考、用心实践。）
教师：以上我们认识了蛋白质的结构和主要性质。其实，研究蛋白质，我们才刚刚起步。
教师：我要向大家推出一位致力于促进我国蛋白质科学研究进入世界前沿的人，中国科学院院士、南开大学校长、南京一中著名校友——饶子和。2003年，SARS肆虐，饶子和“临危受命”，首次解析SARS冠状病毒蛋白酶的三维结构，在全世界引起轰动，让国内外同行震惊。饶子和说：“这是第一个被解析出来的SARS病毒蛋白质，而且这个蛋白质又是SARS病毒中最重要的蛋白质之一，是药物设计专家特别关注的靶标蛋白。”成功解析SARS病毒蛋白酶的三维结构，为研制抗SARS药物奠定了结构基础。
【投影展示】饶子和、南京一中建校百年庆典资料图片（图6）。
【结束语】伴随着人类的进步，SARS、流感……接踵而至。蛋白质是生命的基础。蛋白质研究任重道远……
（预设与生成：简介南京一中著名校友——饶子和，必将进一步丰富学生热爱母校的美好情感。引导学生关爱自然，关注生命，崇尚科学。引领并激励学生热爱生命科学，树立远大理想，致力科学研究，立志报效祖国。结束虽只言片语，却意味深长，意在启迪学生不懈思索，首尾呼应。）
四、教学反思
1.注重发现生活中的人物、素材
选择“味精”作为研究氨基酸的起点，源于生活，贴近学生，有利于唤醒其亲历亲为、乐于实践的内驱力。简介饶子和在蛋白质领域的研究成果，引领学生感悟科学家人生之美，进一步丰富爱国、爱校的美好情感。
2.在“充分预设”中追求“灵动生成”
只有做好“充分预设”，才能追求“灵动生成”。预设不仅仅是课前教师备课，而更为重要的是师生共享一段阅读、思考、实践、感悟的教学过程。在阅读中思考，在实践中感悟，在感悟中生成。生成发于自然，自主彰显灵动。
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