融“模型构建、角色扮演、任务驱动、情境设置”为一体的“氨基酸脱水缩合”的教学设计
2022-06-08
1 设计思路
教育期刊网http://www.jyqkw.com/
“氨基酸脱水缩合”是高中生物教学中发展学生探究能力、考查学生逻辑推理能力、训练学生思维发散能力的好素材。笔者以转变学生的学习方式、发挥学生在学习过程中的主体作用为前提，创新教学设计，优化教学过程，在模型构建、角色扮演、任务驱动、情境设置、逐层拓展、典例应用等教学环节中，融教师有意义的“教”和学生有意义的“学”为一体。这样不仅可帮助学生获取知识、发展能力、提升思维，而且引导学生在参与中学会、在拓展中学到、在应用中巩固，进而在构建高效课堂的基础上实现有效教学。
2 内容分析
本节内容主要包括：组成蛋白质的氨基酸的结构通式、氨基酸脱水缩合的过程、脱水缩合的规律等。其中，组成蛋白质的氨基酸的结构通式、氨基酸脱水缩合的过程和脱水缩合规律是教学重点，氨基酸脱水缩合规律的拓展和归纳是教学难点。在教学过程中，通过人体模型构建氨基酸的结构，以角色扮演的方式展示氨基酸脱水缩合的过程，并以情境设置、问题驱动引导学生逐层分析、归纳总结脱水缩合的规律，进而帮助学生把握重点、突破难点。
3 教学目标
3.1 知识目标
写出氨基酸的分子结构通式，并指出其特点；解释氨基酸脱水缩合的过程，并命名多肽化合物；得出氨基酸脱水缩合过程中，形成的肽键的数目、脱去的水分子数目、化合物中游离的氨基和羧基的数目及肽链肽环的相对分子量；阐明氨基酸脱水缩合的规律。
3.2 能力目标
通过模型构建氨基酸的结构通式；通过角色扮演氨基酸脱水缩合的过程，提升模拟探究能力；通过参与问题串的学习和讨论，提高分析问题、解决问题的能力；通过归纳总结脱水缩合的规律，发展逻辑推理能力、思维发散能力和语言表达能力。
3.3 情感目标
通过感悟知识的生成，体验学习的乐趣，收获成功的喜悦，自觉自信地参与教学活动的各个环节。
4 教学过程
4.1 构建模型，巧学氨基酸结构通式
理解氨基酸的脱水缩合是以了解组成蛋白质的氨基酸分子的结构通式为基础的，因此，学生对氨基酸分子结构通式的理解程度直接决定了对氨基酸脱水缩合过程及规律的掌握程度。教师要充分利用教室中的学生资源，以人体组成为模型，直观生动地展示氨基酸分子的结构特点：人体的左臂、右臂、下肢及头部连接在同一个躯干上，就像氨基酸分子的氨基、羧基、H原子、R基团共同连接在中心碳原子上；与躯干相连的左臂对应与中心碳原子相连的氨基；右臂对应羧基；下肢对应H原子；头部就是氨基酸分子的R基了。教师以自身为模型，一边引导学生比划，一边描述：中心碳原子左手拉着氨基，右手领着羧基，脚底下还踩着氢，头顶上顶着R基。教师通过各具特色的脸庞认识了每位学生，以此类比区分各种各样组成蛋白质的氨基酸是根据R基的不同。
设计意图：直观形象的肢体展示，再配上活泼生动的语言描述，在拉近师生距离的同时，也拉近了学生和知识点的距离，为后续的教学活动的组织创造自然轻松的环境。
活动方案设计：请甲、乙两位学生走上讲台面对黑板，听口令并用肢体演示出来。笔者站在讲台下也面对黑板，此时通过肢体语言向学生发出信息，示意他们说出其代表的氨基酸的结构。甲、乙两位学生听到指令后，也用身体的相应部位表示出来，根据两位学生的表演，其他学生再做评价。
设计意图：在这个轻松自然的活动中，表面上是在检测讲台上甲、乙两位学生对知识的理解情况，其实质是营造一个全体学生共同参与学习的氛围，让每位学生有机会融入教学设计的环节，提高学生学习的积极性和主动性。
4.2 角色扮演，模拟脱水缩合；任务驱动，实现高效构建
活动设计一：蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子，小分子的氨基酸是怎样结合成蛋白质的肽链呢？教师要求学生带着问题自学人教版生物必修1教材22页“氨基酸分子相互结合的方式”，并将与答案相关的知识点在教材上划出来。
活动设计二：教师要求学生一起放声朗读氨基酸脱水缩合的过程，动眼、动口、动脑、动耳多器官的共同参与，进一步熟悉“脱水缩合、肽键、二肽、多肽、肽链”等术语，为知识的理解、巩固和准确表达奠定基础。
活动设计三：扮演氨基酸的甲、乙两位学生通过自身的肢体变化，模拟氨基酸脱水缩合的过程。甲、乙两位学生走到一起，甲学生的右手握住乙学生的左手，同时保持双臂伸展的姿势。此时，笔者和其他学生利用这个模型，对新形成的“化合物”进行讨论分析：
① 观察新形成的“化合物”，说出各个部位的名称。
② 分析在脱水缩合前后，甲、乙两个氨基酸的哪些部位发生了变化，发生了怎样的变化？
③ 两个氨基酸“手拉手”的方式是什么？形成的新化学键叫什么名称，如何表示？在形成该结构的过程中还发生了什么变化？
④ 新形成的化合物如何命名？该化合物中还含有多少个游离的氨基和羧基？
⑤ 既然氨基酸分子相互结合的方式是脱水缩合，那么构建的这个模型怎样才能更形象更生动地展示脱水缩合呢？
话音刚落，丙学生大步走上讲台，若无其事地站在甲、乙两位学生的面前，一本正经地说：“不是脱水缩合吗？没有水的生成怎么能叫脱水缩合呢？”说完，从背后拿出准备好的瓶子，将水缓缓地倒在两位学生拉手的部位。顿时，雷鸣般的掌声在教室里响起。
活动设计四：那么3个氨基酸又是如何脱水缩合呢？教师邀请丁学生的热情加入，给其他学生展示3个氨基酸的脱水缩合。3位学生手拉手排成一排。教师提问：此时3个氨基酸手拉手脱水缩合形成的链状化合物叫什么？该化合物中含有多少个肽键，还有多少个游离的氨基和羧基？脱水缩合前后，物质的相对分子质量发生了怎样的变化？
4.3 情境设置，逐层拓展，归纳总结脱水规律
拓展1：如果每个人都是一个氨基酸的话，全班25位女生手拉手脱水缩合形成的一条链状化合物叫什么？该化合物含有多少个肽键，在形成肽键的过程中，脱去多少个水分子？假如其余的35位男生也手拉手脱水缩合形成一条肽链，该化合物又该如何命名？又合成多少个肽键，生成多少个水分子？脱水缩合前后，物质的相对分子质量又发生怎样的变化？
归纳小结一：
N个氨基酸脱水缩合形成具有一条肽链的N肽化合物，脱去了N-1个水分子，该化合物中含有N-1个肽键，至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基分布在该肽链的两端。
拓展2：当全班25位女生手拉手形成一条肽链，其余的35位男生也手拉手形成一条肽链，共同形成一个具有两条肽链的蛋白质，请问该蛋白质分子中含有多少个肽键，形成肽键的过程中脱去多少分子的水？胰岛素分子有A、B两条肽链，A链有21个氨基酸，B链有30个氨基酸，胰岛素分子中肽键的数目是多少？该胰岛素分子中至少含有多少个游离的氨基和羧基？
拓展3：N个氨基酸脱水缩合形成具有M条肽链的蛋白质，请问该蛋白质中含有多少个肽键，形成肽链时，又脱去多少分子的水？脱水缩合前后，物质的相对分子量又发生怎样的变化？该蛋白质分子中至少含有多少个游离的氨基和羧基？
归纳小结二：
氨基酸的数目-肽链的数目=脱去的水分子的数目=生成的肽键的数目；
蛋白质分子中至少含有的游离的氨基、羧基的数目=该蛋白质中肽链的数目。
拓展4：N个氨基酸脱水缩合时，若形成的多肽是环状蛋白质，请问该蛋白质分子中又含有多少个肽键，形成肽键时，又脱去多少个水分子？脱水缩合前后，物质的相对分子量又发生怎样变化？
归纳小结三：
N个氨基酸脱水缩合形成肽环时，脱去N个水分子，形成N个肽键。即氨基酸的数目=生成的肽键的数目=脱去的水分子的数目。
归纳小结四：
蛋白质相对分子质量=氨基酸总的相对平均分子质量-脱去水的分子量=氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量-脱去的水分子数目×18=氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量-（氨基酸数目-肽链数目）×18。
活动安排：教师以填空的形式引导学生复述或者朗读探究结论，在注重学生知识生成的同时，还要引导学生对学习成果的巩固。
教育期刊网http://www.jyqkw.com/
“氨基酸脱水缩合”是高中生物教学中发展学生探究能力、考查学生逻辑推理能力、训练学生思维发散能力的好素材。笔者以转变学生的学习方式、发挥学生在学习过程中的主体作用为前提，创新教学设计，优化教学过程，在模型构建、角色扮演、任务驱动、情境设置、逐层拓展、典例应用等教学环节中，融教师有意义的“教”和学生有意义的“学”为一体。这样不仅可帮助学生获取知识、发展能力、提升思维，而且引导学生在参与中学会、在拓展中学到、在应用中巩固，进而在构建高效课堂的基础上实现有效教学。
2 内容分析
本节内容主要包括：组成蛋白质的氨基酸的结构通式、氨基酸脱水缩合的过程、脱水缩合的规律等。其中，组成蛋白质的氨基酸的结构通式、氨基酸脱水缩合的过程和脱水缩合规律是教学重点，氨基酸脱水缩合规律的拓展和归纳是教学难点。在教学过程中，通过人体模型构建氨基酸的结构，以角色扮演的方式展示氨基酸脱水缩合的过程，并以情境设置、问题驱动引导学生逐层分析、归纳总结脱水缩合的规律，进而帮助学生把握重点、突破难点。
3 教学目标
3.1 知识目标
写出氨基酸的分子结构通式，并指出其特点；解释氨基酸脱水缩合的过程，并命名多肽化合物；得出氨基酸脱水缩合过程中，形成的肽键的数目、脱去的水分子数目、化合物中游离的氨基和羧基的数目及肽链肽环的相对分子量；阐明氨基酸脱水缩合的规律。
3.2 能力目标
通过模型构建氨基酸的结构通式；通过角色扮演氨基酸脱水缩合的过程，提升模拟探究能力；通过参与问题串的学习和讨论，提高分析问题、解决问题的能力；通过归纳总结脱水缩合的规律，发展逻辑推理能力、思维发散能力和语言表达能力。
3.3 情感目标
通过感悟知识的生成，体验学习的乐趣，收获成功的喜悦，自觉自信地参与教学活动的各个环节。
4 教学过程
4.1 构建模型，巧学氨基酸结构通式
理解氨基酸的脱水缩合是以了解组成蛋白质的氨基酸分子的结构通式为基础的，因此，学生对氨基酸分子结构通式的理解程度直接决定了对氨基酸脱水缩合过程及规律的掌握程度。教师要充分利用教室中的学生资源，以人体组成为模型，直观生动地展示氨基酸分子的结构特点：人体的左臂、右臂、下肢及头部连接在同一个躯干上，就像氨基酸分子的氨基、羧基、H原子、R基团共同连接在中心碳原子上；与躯干相连的左臂对应与中心碳原子相连的氨基；右臂对应羧基；下肢对应H原子；头部就是氨基酸分子的R基了。教师以自身为模型，一边引导学生比划，一边描述：中心碳原子左手拉着氨基，右手领着羧基，脚底下还踩着氢，头顶上顶着R基。教师通过各具特色的脸庞认识了每位学生，以此类比区分各种各样组成蛋白质的氨基酸是根据R基的不同。
设计意图：直观形象的肢体展示，再配上活泼生动的语言描述，在拉近师生距离的同时，也拉近了学生和知识点的距离，为后续的教学活动的组织创造自然轻松的环境。
活动方案设计：请甲、乙两位学生走上讲台面对黑板，听口令并用肢体演示出来。笔者站在讲台下也面对黑板，此时通过肢体语言向学生发出信息，示意他们说出其代表的氨基酸的结构。甲、乙两位学生听到指令后，也用身体的相应部位表示出来，根据两位学生的表演，其他学生再做评价。
设计意图：在这个轻松自然的活动中，表面上是在检测讲台上甲、乙两位学生对知识的理解情况，其实质是营造一个全体学生共同参与学习的氛围，让每位学生有机会融入教学设计的环节，提高学生学习的积极性和主动性。
4.2 角色扮演，模拟脱水缩合；任务驱动，实现高效构建
活动设计一：蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子，小分子的氨基酸是怎样结合成蛋白质的肽链呢？教师要求学生带着问题自学人教版生物必修1教材22页“氨基酸分子相互结合的方式”，并将与答案相关的知识点在教材上划出来。
活动设计二：教师要求学生一起放声朗读氨基酸脱水缩合的过程，动眼、动口、动脑、动耳多器官的共同参与，进一步熟悉“脱水缩合、肽键、二肽、多肽、肽链”等术语，为知识的理解、巩固和准确表达奠定基础。
活动设计三：扮演氨基酸的甲、乙两位学生通过自身的肢体变化，模拟氨基酸脱水缩合的过程。甲、乙两位学生走到一起，甲学生的右手握住乙学生的左手，同时保持双臂伸展的姿势。此时，笔者和其他学生利用这个模型，对新形成的“化合物”进行讨论分析：
① 观察新形成的“化合物”，说出各个部位的名称。
② 分析在脱水缩合前后，甲、乙两个氨基酸的哪些部位发生了变化，发生了怎样的变化？
③ 两个氨基酸“手拉手”的方式是什么？形成的新化学键叫什么名称，如何表示？在形成该结构的过程中还发生了什么变化？
④ 新形成的化合物如何命名？该化合物中还含有多少个游离的氨基和羧基？
⑤ 既然氨基酸分子相互结合的方式是脱水缩合，那么构建的这个模型怎样才能更形象更生动地展示脱水缩合呢？
话音刚落，丙学生大步走上讲台，若无其事地站在甲、乙两位学生的面前，一本正经地说：“不是脱水缩合吗？没有水的生成怎么能叫脱水缩合呢？”说完，从背后拿出准备好的瓶子，将水缓缓地倒在两位学生拉手的部位。顿时，雷鸣般的掌声在教室里响起。
活动设计四：那么3个氨基酸又是如何脱水缩合呢？教师邀请丁学生的热情加入，给其他学生展示3个氨基酸的脱水缩合。3位学生手拉手排成一排。教师提问：此时3个氨基酸手拉手脱水缩合形成的链状化合物叫什么？该化合物中含有多少个肽键，还有多少个游离的氨基和羧基？脱水缩合前后，物质的相对分子质量发生了怎样的变化？
4.3 情境设置，逐层拓展，归纳总结脱水规律
拓展1：如果每个人都是一个氨基酸的话，全班25位女生手拉手脱水缩合形成的一条链状化合物叫什么？该化合物含有多少个肽键，在形成肽键的过程中，脱去多少个水分子？假如其余的35位男生也手拉手脱水缩合形成一条肽链，该化合物又该如何命名？又合成多少个肽键，生成多少个水分子？脱水缩合前后，物质的相对分子质量又发生怎样的变化？
归纳小结一：
N个氨基酸脱水缩合形成具有一条肽链的N肽化合物，脱去了N-1个水分子，该化合物中含有N-1个肽键，至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基分布在该肽链的两端。
拓展2：当全班25位女生手拉手形成一条肽链，其余的35位男生也手拉手形成一条肽链，共同形成一个具有两条肽链的蛋白质，请问该蛋白质分子中含有多少个肽键，形成肽键的过程中脱去多少分子的水？胰岛素分子有A、B两条肽链，A链有21个氨基酸，B链有30个氨基酸，胰岛素分子中肽键的数目是多少？该胰岛素分子中至少含有多少个游离的氨基和羧基？
拓展3：N个氨基酸脱水缩合形成具有M条肽链的蛋白质，请问该蛋白质中含有多少个肽键，形成肽链时，又脱去多少分子的水？脱水缩合前后，物质的相对分子量又发生怎样的变化？该蛋白质分子中至少含有多少个游离的氨基和羧基？
归纳小结二：
氨基酸的数目-肽链的数目=脱去的水分子的数目=生成的肽键的数目；
蛋白质分子中至少含有的游离的氨基、羧基的数目=该蛋白质中肽链的数目。
拓展4：N个氨基酸脱水缩合时，若形成的多肽是环状蛋白质，请问该蛋白质分子中又含有多少个肽键，形成肽键时，又脱去多少个水分子？脱水缩合前后，物质的相对分子量又发生怎样变化？
归纳小结三：
N个氨基酸脱水缩合形成肽环时，脱去N个水分子，形成N个肽键。即氨基酸的数目=生成的肽键的数目=脱去的水分子的数目。
归纳小结四：
蛋白质相对分子质量=氨基酸总的相对平均分子质量-脱去水的分子量=氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量-脱去的水分子数目×18=氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量-（氨基酸数目-肽链数目）×18。
活动安排：教师以填空的形式引导学生复述或者朗读探究结论，在注重学生知识生成的同时，还要引导学生对学习成果的巩固。