本研究基于可視化軟件VESTA和生物大分子空間結構數(shù)據(jù)庫（PDB）將血紅蛋白的結構模型可視化,切割出其功能單元"血紅素"并將其晶胞內(nèi)分數(shù)坐標轉化為可供學生搭建的三維直角坐標。在課堂上盡可能還原了科學家破解復雜分子結構的一般方法及步驟,學生在項目實施過程中動手搭建血紅素原子位置模型,利用鍵長數(shù)據(jù)判斷原子間的成鍵關系,并利用模型解釋血紅蛋白載氧和中毒的機理,發(fā)展了證據(jù)推理與模型認知等學科核心素養(yǎng)。 

【文章來源】：化學教育(中英文). 2020年17期 北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

通過VESTA軟件重現(xiàn)的血紅蛋白(左)和血紅素(右)

項目實施需要約1小時,共分為6個環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)1為項目引入,學生回憶與蛋白質有關的知識及生物功能等,以科學家視角研究蛋白質,引出“結構”為研究大分子的入手點;環(huán)節(jié)2為初探結構,學生用化學用語簡述研究分子結構的方法,教師總結學生提出的方法,并利用胰島素、血紅蛋白的結構示意圖制造認知沖突,使學生感受到破解大分子結構的難度,進而認識到晶體X射線衍射技術的必要性并了解該技術;環(huán)節(jié)3為搭建模型,學生利用資料中提供的坐標數(shù)據(jù),初步搭建血紅素分子模型;環(huán)節(jié)4為完善模型,學生利用化學鍵數(shù)據(jù),完善血紅素模型;環(huán)節(jié)5為功能解密,學生利用模型解釋血紅素載氧、中毒過程,環(huán)節(jié)6為思路概括,學生總結研究有機物大分子的思路及方法,建立研究復雜分子結構的思維模型,并以諾貝爾獎和中國科學家的貢獻為素材,進一步體驗探索未知、崇尚真理的科學精神。環(huán)節(jié)3到環(huán)節(jié)5是項目的核心任務,其具體的學生活動、教師支持及設計意圖見圖2。4 項目實施過程

【展示模型,組間互評,提出問題】小組代表展示初步搭建的模型(圖3)。小組之間互相評價,主要匯報內(nèi)容為組內(nèi)搭建的過程和組間的區(qū)別:如是否標號、是否染色、竹簽插得是否直。有部分學生發(fā)現(xiàn)問題:結構模型當中缺少化學鍵,但在面對追問時,不知該如何補充。【教師點評、追問】各組之間的模型搭建得各有特色,整體效果出色,都將微觀的分子坐標轉化成了宏觀的小球位置,將難以想象的復雜分子微觀空間結構宏觀化。但你搭建完成后,得到血紅素分子的確切“結構”了嗎?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]外顯學科核心素養(yǎng)促進知識向能力和素養(yǎng)的轉化——北京師范大學“新世紀”魯科版高中化學新教材的特點[J]. 王磊,陳光巨.  化學教育(中英文). 2019(17)
[2]促進高中學生有機化學素養(yǎng)發(fā)展的復習課教學活動設計——以“合成高分子化合物”為例[J]. 邢苗苗,王春,李君.  化學教育(中英文). 2019(09)
[3]學科核心素養(yǎng)發(fā)展導向的高中化學課程內(nèi)容和學業(yè)要求——《普通高中化學課程標準（2017年版）》解讀[J]. 王磊,魏銳.  化學教育(中英文). 2018(09)
[4]一氧化氮、一氧化碳與血紅素的配位化學及其生理作用[J]. 趙慧卿,汪顯陽.  化學教育. 2004(03)
[5]關于血紅蛋白中血紅素的化學結構及其載氧功能的一些問題的探討[J]. 涂麗云,鄒永炘.  廣西農(nóng)學院學報. 1985(02)

碩士論文
[1]2017年版課標下《物質結構與性質》教學研究[D]. 公孫國超.云南師范大學 2019



本文編號：2954442