世界上第一个人工合成蛋白质的诞生教学设计一、学情分析1、学生通过前面的学习，可以说明氨基酸的结构特点、氨基酸形成蛋白质的过程且能概 述蛋白质的结构和功能。但这仅限于理论水平层次。2、现实中对科学家人工合成蛋白质的过程并不十分了解，未能达到学以致用。通过对世 界上第一个人工合成蛋白质的诞生的学习，既可以复习巩固氨基酸形成蛋白质的相关内容， 又可以了解该过程中使用的科学方法，体会科学发展的曲折历程。3、高中学生虽已具备一定的材料阅读能力，但因地域或教育背景等差异，仍有部分学生 缺乏通过上网查询、收集资料能力。而且学生的分析与推理能力普遍有待提高。4、高中是学生价值观初步形成阶段，需加强科学探索精神教育和爱国主义精神教育。二、教学目标1、知识与能力：（1）说明氨基酸形成蛋白质的过程。（2）查找有关人工合成蛋白质的资料，进行收集和分析。（3）应用“结构决定功能”生物学观点分析问题。（4）进行学生的观察能力和分析推理能力的培养。2、过程与方法：（1）运用逻辑思维能力和口头表达能力，进行人工合成蛋白质探索历程的阐述。（2）对人工合成蛋白质探索历程进行分析，加深理解氨基酸形成蛋白质的过程。（3）通过我国合成牛胰岛素结晶这个实例及我国结构蛋白研究新进展的微课展示，增强 民族自信心和自豪感3、情感、态度与价值观：（1）认同蛋白质是生命活动的主要承担者。（2）关注蛋白质研究的新进展。（3）通过了解科学家人工合成蛋白质的过程和关注蛋白质研究新进展，培养学生热爱科学和爱国主义精神。三、教学重点和难点1、教学重点：（1）分析世界上第一个人工合成蛋白质的诞生探索历程。 （2）加深理解氨基酸形成蛋白质的过程。2、教学难点：（1）对人工合成蛋白质探索历程进行分析和推理。（2）应用“结构决定功能”生物学观点分析问题。四、教学过程活动 1 【导入】世界上第一个人工合成蛋白质的诞生展开蛋白质化学史的画卷，人们对蛋白质的探索经历了漫长过程，最终认同蛋白质是生 命活动的主要承担者，其参与生命的几乎所有过程，如遗传、发育、繁殖、物质和能量代谢 以及应激等（PPT展示）。早期，由于一些肽和蛋白质的化学结构的陆续阐明，通过人工方法 来合成具有生物活性的肽和蛋白质的任务就提到了科学工作者面前。这节课，就让我们跟随 科学家的脚步，一同了解世界上第一个人工合成蛋白质的诞生（PPT展示并板书题目）。活动 2 【讲授】活动一：自主学习、合作探究（PPT 展示要求）老师：各小组认真阅读教材P24内容，了解世界上第一个人工合成蛋白质的诞生历程； 结合课前收集的相关资料，合作探究后，每组选择一个历程作展示。时间：5min 学生：自主学习后，小组交流。（意图：通过生物科学史话的阅读培养学生提取信息和概括的能力。通过对世界上第一 个人工合成蛋白质的探索历程的讨论分析培养学生分析综合能力和协作能力。）活动二：小组展示 （意图：通过展示培养学生口头表达能力和逻辑思维能力。） 1、1886 年 俄国老师：哪个小组首先带领我们走进人工合成蛋白质的探索历程呢？（选择一组，其小组 代表展示）学生：在讲台前进行展示。其余同学认真听讲，稍后质疑。 关于这部分知识的疑问，学生若能解答更好。若答不完全，老师负责引导解决。 教师问题设置： 浅层疑问：俄国科学家做该实验，试管里出现了乳白色的沉淀物，这沉淀物肯定是蛋白 质吗？ （答：后经证实，该沉淀物为多肽）深度质疑：重新形成的多肽中氨基酸的排列顺序与原蛋白质中的氨基酸排列顺序是否相 同呢？（答：蛋白质中氨基酸的排列顺序是由一种模板（mRNA ）决定的，至于这种模板是什 么，详细知识等我们在必修二第四章第二节再来详细学习。）老师总结：一百多年前，人们开始关于蛋白质的化学研究。在早期研究中，水解作用提供了关于蛋 白质组成和结构的极有价值的资料，蛋白质被水解过程中，逐渐降解成相对分子质量越来越 小的肽段，直至最后成为氨基酸的混合物（PPT动态展示）。引导语： 那么我们通过对刚才问题的思考，我们要利用氨基酸合成蛋白质，首先要弄清什么问 题？（学生：蛋白质中氨基酸的排列顺序）哪个小组可以向我们介绍一下，在世界上关于蛋 白质中氨基酸的排列顺序问题，科学家又做了哪些工作呢？（选择一组，其小组代表展示）2、1953 年 英国 sanger 等人 学生：在讲台前进行展示。其余同学认真听讲，稍后质疑。 关于这部分知识的疑问，学生若能解答更好。若答不完全，老师负责引导解决。老师总结：英国sanger （桑格）等人经过10年努力，终于在1953年首次完成了牛胰岛 素的全部化学结构的测定工作。这是蛋白质化学研究史上的一项重大成就。牛胰岛素分子含 有两条多肽链，一条称A链（含21个氨基酸），另一条称B链（含30个氨基酸）；这两条 多肽链通过两个链间二硫键连接起来，其中多肽链（A链）上还有一个链内二硫键（PPT动 态即时展示）。桑格小组测定了牛胰岛素的全部氨基酸序列，开辟了人类认识蛋白质分子化 学结构的道路。于是在1958年,桑格因此获得诺贝尔化学奖。组委会给出的评价是“for his work on the structure of proteins, especially that of insulin （胰岛素）。（PPT 动态即时展示）引导语：insulin即胰岛素，这是我们很常见的一个名词（PPT展示胰岛素注射液图片），那么什么是胰岛素？胰岛素有什么作用？哪位同学向我们介绍一下胰岛素？3、胰岛素简介 学生：在讲台前进行展示。其余同学认真听讲，稍后质疑。 关于这部分知识的疑问，学生若能解答更好。若答不完全，老师负责引导解决 教师问题设置：深层质疑：由于胰岛素在牛、羊等动物体内含量很少，很难通过提取来大量制备，除此之外，请思考还会有哪些原因呢？给大家2min时间思考，并小组交流。（答：取材受限、环境因素。意图：引导学生认同结构决定功能这一生物观点；为第5 章 酶的特性教学作铺垫）引导语：所以人工合成胰岛素将具有非常重要的意义，而这项伟大成就正是由我国科学 家完成的，那么我国科学家是怎样创造这项奇迹呢？下面请一个小组向我们介绍我国科学家 是如何完成这项巨大成就的。4、1965 年， 中国学生：在讲台前进行展示。其余同学认真听讲，稍后质疑。 关于这部分知识的疑问，学生若能解答更好。若答不完全，老师负责引导解决 教师问题设置： 深层质疑：科研人员为什么先把天然两条链拆开，摸索将两条链合在一起的方法，而不是直接合成胰岛素？给大家2min时间思考，并小组交流。（意图：应用该实例使同学加深理解氨基酸形成蛋白质的过程；加深认同结构决定功能 的生物学观点）老师总结： 19 世纪人工合成尿素的成功，曾被认为打破了生命物质与非生命物质之间的 界限。但是尿素并没有生命活性。 1958 年，北京大学生物系在国内首次合成了具有生物活性 的八肽催产素。在 1958 年，我国科学家提出人工合成胰岛素的设想。经过漫长的努力，终于在1965 年完成了结晶牛胰岛素的全部合成，更为重要的是，合成的胰岛素具有与天然胰 岛素一样的生物活性（PPT即时展示）。胰岛素的人工合成，才能真正算上打破生命物质与非生命物质的界限，是人工改造生命 的一个重要里程碑。在一定意义上讲，这一成就对科学发展的影响是超前的。所以当年人民 日报刊登了这则喜讯，对科研工作者的研究成果给予了高度赞扬，同时鼓励我们“我们一定 要有无产阶级的雄心壮志，敢于走前人没有走过的道路，敢于攀登前人没有攀登过的高峰” （PPT 展示当年的人民日报原版）活动 3 【微课展示】 蛋白质研究新进展引导语：当然现在对蛋白质结构与功能关系的研究已经进展的非常快了。下面让我们通 过一则短片，了解我国科学家对结构蛋白研究的新进展（微课展示：清华大学施一公团队与 颜宁团队对结构蛋白的最新研究成果，进一步阐明结构决定功能。同时施一公团队主攻的剪 接体结构课题中，涉及中心法则，正好为学生理解氨基酸的排列顺序是由mRNA决定的，提 供很好素材；为将来学习基因的表达做铺垫）。老师总结：好的，这是我国清华大学对结构蛋白研究的最新进展。尤其近几年，清华大 学对结构蛋白质的研究接连在生命科学领域取得世界级突破，快速进军世界科学的最前沿。 这节课我们主要学习了世界上第一个人工合成蛋白质的探索历程，下面请一位同学为我们做 课堂小结（学生思考整理，意图：培养学生归纳与表达能力）活动 4 【课堂小结】选一个小组作课堂小结老师总结：在科学的研究道路上，我们站在前人的肩膀上，要有大无畏的精神，勇于开 拓进取、攀登高峰。最后让我们引用 1965 年人民日报鼓励我们的话语：（展示 1965 年的人 民日报。意图：激发学生科学探索精神和爱国主义情怀）“我们一定要有无产阶级的雄心壮 志，敢于走前人没有走过的道路，敢于攀登前人没有攀登过的高峰”（全班齐声朗读）。五、板书设计世界上第一个人工合成蛋白质的诞生一、历程：1、1886年2、1953年3、1965年二、意义：六、教学反思生物新课标提出需面向全体学生，培养和提高学生的生物科学素养和倡导探究性学习。 培养全体学生具有良好的科学素养很有必要，而要提高科学素养，需要有自主、合作、探究 理念。探究式学习不仅可以提高学生的科学素养，又可以锻炼学生的认知、灵活应用知识的 能力。生物学科的知识较抽象需要与日常实际联系起来。在本节课的教学中，所应用的实例 是蛋白质研究史上的一个个小故事，内容学生易理解，让他们走进科学家的世界，进行身份 带入，将学过的理论知识与实际相联系，真正做到学以致用，真正理解氨基酸形成蛋白质的 过程，真正认同结构决定功能的生物学观点。将理论知识在本节教学上做了探究式学习的设 计。既可以暴露知识弊端，又可以自主合作地解决问题，提高发现问题、解决问题的能力。 在教学中，教师要将知识多面化呈现给学生，既掌握了知识，理解知识体系，又达到提升能 力的效果。