基于复杂分子结构模型建构的项目教学案例——探秘血红素
发布时间：2021-01-03 05:51
本研究基于可视化软件VESTA和生物大分子空间结构数据库（PDB）将血红蛋白的结构模型可视化,切割出其功能单元"血红素"并将其晶胞内分数坐标转化为可供学生搭建的三维直角坐标。在课堂上尽可能还原了科学家破解复杂分子结构的一般方法及步骤,学生在项目实施过程中动手搭建血红素原子位置模型,利用键长数据判断原子间的成键关系,并利用模型解释血红蛋白载氧和中毒的机理,发展了证据推理与模型认知等学科核心素养。
【文章来源】：化学教育(中英文). 2020年17期 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
通过VESTA软件重现的血红蛋白(左)和血红素(右)
项目实施需要约1小时,共分为6个环节。环节1为项目引入,学生回忆与蛋白质有关的知识及生物功能等,以科学家视角研究蛋白质,引出“结构”为研究大分子的入手点;环节2为初探结构,学生用化学用语简述研究分子结构的方法,教师总结学生提出的方法,并利用胰岛素、血红蛋白的结构示意图制造认知冲突,使学生感受到破解大分子结构的难度,进而认识到晶体X射线衍射技术的必要性并了解该技术;环节3为搭建模型,学生利用资料中提供的坐标数据,初步搭建血红素分子模型;环节4为完善模型,学生利用化学键数据,完善血红素模型;环节5为功能解密,学生利用模型解释血红素载氧、中毒过程,环节6为思路概括,学生总结研究有机物大分子的思路及方法,建立研究复杂分子结构的思维模型,并以诺贝尔奖和中国科学家的贡献为素材,进一步体验探索未知、崇尚真理的科学精神。环节3到环节5是项目的核心任务,其具体的学生活动、教师支持及设计意图见图2。4 项目实施过程
【展示模型,组间互评,提出问题】小组代表展示初步搭建的模型(图3)。小组之间互相评价,主要汇报内容为组内搭建的过程和组间的区别:如是否标号、是否染色、竹签插得是否直。有部分学生发现问题:结构模型当中缺少化学键,但在面对追问时,不知该如何补充。【教师点评、追问】各组之间的模型搭建得各有特色,整体效果出色,都将微观的分子坐标转化成了宏观的小球位置,将难以想象的复杂分子微观空间结构宏观化。但你搭建完成后,得到血红素分子的确切“结构”了吗?
【参考文献】：
期刊论文
[1]外显学科核心素养促进知识向能力和素养的转化——北京师范大学“新世纪”鲁科版高中化学新教材的特点[J]. 王磊,陈光巨. 化学教育(中英文). 2019(17)
[2]促进高中学生有机化学素养发展的复习课教学活动设计——以“合成高分子化合物”为例[J]. 邢苗苗,王春,李君. 化学教育(中英文). 2019(09)
[3]学科核心素养发展导向的高中化学课程内容和学业要求——《普通高中化学课程标准（2017年版）》解读[J]. 王磊,魏锐. 化学教育(中英文). 2018(09)
[4]一氧化氮、一氧化碳与血红素的配位化学及其生理作用[J]. 赵慧卿,汪显阳. 化学教育. 2004(03)
[5]关于血红蛋白中血红素的化学结构及其载氧功能的一些问题的探讨[J]. 涂丽云,邹永炘. 广西农学院学报. 1985(02)
硕士论文
[1]2017年版课标下《物质结构与性质》教学研究[D]. 公孙国超.云南师范大学 2019
本文编号：2954442
【文章来源】：化学教育(中英文). 2020年17期 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
通过VESTA软件重现的血红蛋白(左)和血红素(右)
项目实施需要约1小时,共分为6个环节。环节1为项目引入,学生回忆与蛋白质有关的知识及生物功能等,以科学家视角研究蛋白质,引出“结构”为研究大分子的入手点;环节2为初探结构,学生用化学用语简述研究分子结构的方法,教师总结学生提出的方法,并利用胰岛素、血红蛋白的结构示意图制造认知冲突,使学生感受到破解大分子结构的难度,进而认识到晶体X射线衍射技术的必要性并了解该技术;环节3为搭建模型,学生利用资料中提供的坐标数据,初步搭建血红素分子模型;环节4为完善模型,学生利用化学键数据,完善血红素模型;环节5为功能解密,学生利用模型解释血红素载氧、中毒过程,环节6为思路概括,学生总结研究有机物大分子的思路及方法,建立研究复杂分子结构的思维模型,并以诺贝尔奖和中国科学家的贡献为素材,进一步体验探索未知、崇尚真理的科学精神。环节3到环节5是项目的核心任务,其具体的学生活动、教师支持及设计意图见图2。4 项目实施过程
【展示模型,组间互评,提出问题】小组代表展示初步搭建的模型(图3)。小组之间互相评价,主要汇报内容为组内搭建的过程和组间的区别:如是否标号、是否染色、竹签插得是否直。有部分学生发现问题:结构模型当中缺少化学键,但在面对追问时,不知该如何补充。【教师点评、追问】各组之间的模型搭建得各有特色,整体效果出色,都将微观的分子坐标转化成了宏观的小球位置,将难以想象的复杂分子微观空间结构宏观化。但你搭建完成后,得到血红素分子的确切“结构”了吗?
【参考文献】：
期刊论文
[1]外显学科核心素养促进知识向能力和素养的转化——北京师范大学“新世纪”鲁科版高中化学新教材的特点[J]. 王磊,陈光巨. 化学教育(中英文). 2019(17)
[2]促进高中学生有机化学素养发展的复习课教学活动设计——以“合成高分子化合物”为例[J]. 邢苗苗,王春,李君. 化学教育(中英文). 2019(09)
[3]学科核心素养发展导向的高中化学课程内容和学业要求——《普通高中化学课程标准（2017年版）》解读[J]. 王磊,魏锐. 化学教育(中英文). 2018(09)
[4]一氧化氮、一氧化碳与血红素的配位化学及其生理作用[J]. 赵慧卿,汪显阳. 化学教育. 2004(03)
[5]关于血红蛋白中血红素的化学结构及其载氧功能的一些问题的探讨[J]. 涂丽云,邹永炘. 广西农学院学报. 1985(02)
硕士论文
[1]2017年版课标下《物质结构与性质》教学研究[D]. 公孙国超.云南师范大学 2019
本文编号：2954442
本文链接：https://www.wllwen.com/zhongdengjiaoyulunwen/2954442.html
