模型構(gòu)建在“蛋白質(zhì)”專題復(fù)習(xí)的應(yīng)用

沈錫顏

摘 要：“蛋白質(zhì)”專題是高考生物學(xué)科復(fù)習(xí)過(guò)程中的重點(diǎn)模塊，也是廣大考生普遍覺得比較難掌握的內(nèi)容。實(shí)際上，只要借助模型構(gòu)建的相關(guān)思維和方法來(lái)對(duì)蛋白質(zhì)專題內(nèi)容進(jìn)行梳理、強(qiáng)化，就可以在短時(shí)間內(nèi)把握相關(guān)的高考知識(shí)點(diǎn)，提升復(fù)習(xí)的效果。文章主要圍繞模型構(gòu)建在蛋白質(zhì)專題復(fù)習(xí)中的應(yīng)用這一主題進(jìn)行探討，以深化模型的復(fù)習(xí)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：模型構(gòu)建;蛋白質(zhì)專題;高考生物;復(fù)習(xí)

前言：模型構(gòu)建作為高中階段學(xué)生重點(diǎn)掌握理性思維素養(yǎng)，除了能夠提升學(xué)生生物學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)的方法和效率以外，還在高考第二輪專題復(fù)習(xí)中有著十分積極的應(yīng)用價(jià)值。將模型構(gòu)建的思維和方法引入到專題復(fù)習(xí)之中一方面可以節(jié)省學(xué)生擁有知識(shí)梳理的時(shí)間，另一方面也能夠明確專題復(fù)習(xí)的目標(biāo)，使復(fù)習(xí)變得更加科學(xué)有效。然而明確模型構(gòu)建在專題復(fù)習(xí)中的重要性僅僅是第一步，如何將其真正運(yùn)用到高考復(fù)習(xí)中，提升學(xué)生復(fù)習(xí)的效率和效果是解決問題的關(guān)鍵所在。本文擬以高考第二輪復(fù)習(xí)中的蛋白質(zhì)專題為例來(lái)對(duì)如何借助模型來(lái)進(jìn)行專題復(fù)習(xí)進(jìn)行分析，以促進(jìn)該方法在高考復(fù)習(xí)中的應(yīng)用。

1.模型構(gòu)建的具體方法

模型構(gòu)建所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是以簡(jiǎn)化的形式呈現(xiàn)出事物原本復(fù)雜的結(jié)構(gòu)與功能，直觀地展示事物的本質(zhì)與規(guī)律。在模型應(yīng)用過(guò)程中，掌握模型構(gòu)建的具體方法和流程是實(shí)現(xiàn)科學(xué)利用的前提和基礎(chǔ)。就生物學(xué)科中的模型構(gòu)建來(lái)說(shuō)，主要涉及概念模型、數(shù)學(xué)模型和物理模型，其中數(shù)學(xué)模型應(yīng)用比較普遍，下面就以數(shù)學(xué)模式為例來(lái)對(duì)模型構(gòu)建的具體方法進(jìn)行分析。

1.1理清概念之間的關(guān)系

對(duì)于蛋白質(zhì)專題的復(fù)習(xí)來(lái)說(shuō)，主要是為了梳理高考考察范圍內(nèi)的與蛋白質(zhì)相關(guān)的基本概念和知識(shí)。因此，在對(duì)相關(guān)概念進(jìn)行梳理時(shí)，宜以全國(guó)統(tǒng)一考試大綱的要求為基礎(chǔ)來(lái)開展。

在高考生物大綱中，與蛋白質(zhì)相關(guān)的考點(diǎn)主要有蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能（要求為“Ⅱ”）。對(duì)于該考點(diǎn)而言，主要可以細(xì)化為兩個(gè)：能夠在題目所描述的情境中識(shí)別相應(yīng)的概念知識(shí)點(diǎn);理解所列知識(shí)點(diǎn)與其他相關(guān)知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)，并進(jìn)行綜合性的分析、判斷、推理和評(píng)價(jià)。

根據(jù)教學(xué)大綱中所明確的關(guān)于蛋白質(zhì)的相關(guān)考點(diǎn)，結(jié)合相應(yīng)的課程教學(xué)內(nèi)容，可以梳理出來(lái)高考生物學(xué)科考察的蛋白質(zhì)模塊的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)主要有：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)的功能、蛋白質(zhì)的性質(zhì)及鑒定，以及蛋白質(zhì)與生物技術(shù)的關(guān)系、蛋白朱與多樣和進(jìn)化、蛋白質(zhì)生物合成等三個(gè)概念、三種關(guān)系。

1.2繪制初步的概念關(guān)系圖

在細(xì)化、把握考試大綱中關(guān)于蛋白質(zhì)這一專題的相關(guān)基本概念和關(guān)系以后，就可以借助一定的圖形來(lái)直觀地展示相關(guān)概念的基本情況，從而簡(jiǎn)化專題復(fù)習(xí)的知識(shí)復(fù)雜性和難度。通過(guò)圖1可以直接看出在專題復(fù)習(xí)過(guò)程中需要掌握的基礎(chǔ)概念、關(guān)系等知識(shí)，該圖借助思維導(dǎo)圖來(lái)畫概念模式，可以清晰標(biāo)注出了兩類基本的內(nèi)容，即相關(guān)的概念和相關(guān)的關(guān)系。

1.3深化對(duì)概念、關(guān)系的分析

在初步構(gòu)建完與蛋白質(zhì)相關(guān)的概念和關(guān)系的相關(guān)考點(diǎn)以后，可以以此為基礎(chǔ)進(jìn)行專題知識(shí)點(diǎn)的細(xì)化分析，以現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)圖為基礎(chǔ)進(jìn)行知識(shí)的進(jìn)一步拓展，例如對(duì)于蛋白質(zhì)的功能這一概念，可以將其進(jìn)一步明確為結(jié)構(gòu)蛋白和功能蛋白，其中結(jié)構(gòu)蛋白的主要功能在于構(gòu)成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì);功能蛋白的作用為：催化作用、運(yùn)輸載體的功能、信息傳遞和調(diào)節(jié)作用、免疫功能。此環(huán)節(jié)的概念、關(guān)系深化是專題復(fù)習(xí)中的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，需要投入大量的時(shí)間和精力來(lái)圍繞概念模塊的內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)的梳理、歸類。

1.4完善概念關(guān)系圖

在對(duì)概念、關(guān)系進(jìn)行二次深化加工以后，就可以根據(jù)所掌握的主要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行概念關(guān)系圖的進(jìn)一步明確，使蛋白質(zhì)專題復(fù)習(xí)的主要考點(diǎn)內(nèi)容通過(guò)圖形更加全面、直觀地表現(xiàn)出來(lái)。

圖1 是基于概念、關(guān)系深化后對(duì)蛋白質(zhì)與生物合成的關(guān)系所進(jìn)行的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的完善與細(xì)化。

當(dāng)然，在圖1的基礎(chǔ)上還可以對(duì)生物合成細(xì)化的內(nèi)容進(jìn)行再次的完善（如圖2），使知識(shí)點(diǎn)通過(guò)一定的關(guān)系串聯(lián)起來(lái)，形成一個(gè)圍繞蛋白質(zhì)這一主題的網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)可以掌握與蛋白質(zhì)相關(guān)的大部分概念、關(guān)系的位置和意義，從而在學(xué)生的大腦中嵌入一張網(wǎng)絡(luò)。

2.數(shù)學(xué)模型構(gòu)建在蛋白質(zhì)專題復(fù)習(xí)中的具體應(yīng)用

在蛋白質(zhì)專題復(fù)習(xí)中，除了要借助概念模型對(duì)高考考察的基本概念及關(guān)系進(jìn)行把握以外，還可以通過(guò)構(gòu)建一定的數(shù)學(xué)模型來(lái)強(qiáng)化考生對(duì)一些計(jì)算類知識(shí)和技巧的掌握。下面以氨基酸脫水縮合形成蛋白質(zhì)這一計(jì)算內(nèi)容為例對(duì)數(shù)學(xué)模型構(gòu)建在蛋白質(zhì)專題復(fù)習(xí)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

由圖3所展示的結(jié)構(gòu)模式圖，可以提出若不考慮R基團(tuán)上的氨基和羧基，未發(fā)生脫水縮合時(shí)n個(gè)氨基酸應(yīng)用n個(gè)氨基和n個(gè)羧基，所提出的問題是：脫水縮合后該蛋白質(zhì)分別有幾個(gè)游離的氨基和羧基。

根據(jù)圖3可以得出m個(gè)游離的氨基和m個(gè)游離的羧基。而對(duì)于剩余的n-m個(gè)氨基和羧基，可以提出其主要用于脫水縮合后形成了肽鍵和水這樣的假設(shè)。然后就可以得出氨基酸脫水縮合形成蛋白質(zhì)的過(guò)程中所脫去的水分子數(shù)即為肽鍵數(shù)，其數(shù)值上為n-m（氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)）。

由上述的數(shù)學(xué)模型可以看出，其能夠幫助學(xué)生更好地掌握與蛋白質(zhì)相關(guān)的計(jì)算題的原理和方法，使學(xué)生知道計(jì)算題如何解答。

3.模型構(gòu)建在蛋白質(zhì)專題復(fù)習(xí)中的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值

3.1構(gòu)建清晰的專題復(fù)習(xí)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

專題復(fù)習(xí)過(guò)程中面臨的主要問題在于時(shí)間緊、任務(wù)重，如何通過(guò)有效的方法來(lái)簡(jiǎn)化知識(shí)的復(fù)雜性，使專題復(fù)習(xí)更加科學(xué)、有效是師生共同關(guān)注的問題。通過(guò)構(gòu)建簡(jiǎn)單的模型，可以將與蛋白質(zhì)相關(guān)的考點(diǎn)通過(guò)簡(jiǎn)單的圖形展示出來(lái)，使學(xué)生對(duì)知識(shí)的了解更直接和有效。可以清晰地把握氨基酸的分子結(jié)構(gòu)，避免考生大量知識(shí)梳理與記憶的時(shí)間和精力，提升專題復(fù)習(xí)的效果。

3.2模型構(gòu)建強(qiáng)化了學(xué)生建模的學(xué)科核心素養(yǎng)

構(gòu)建模型是高中生物課程教學(xué)和考試大綱中明確的學(xué)生需要掌握的學(xué)科核心素養(yǎng)。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，使用文字、圖標(biāo)及數(shù)學(xué)公式等多種表達(dá)形式來(lái)準(zhǔn)確地描述生物學(xué)方面的內(nèi)容是高中階段學(xué)生需要重點(diǎn)掌握的核心素養(yǎng)，也是塑造學(xué)生理性思維的重要方式。通過(guò)構(gòu)建相應(yīng)的模型，學(xué)生不僅能夠掌握專題復(fù)習(xí)中的相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，同時(shí)也可以根據(jù)知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)性來(lái)提出相關(guān)的命題假設(shè)，然后根據(jù)相關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證假設(shè)，最終得出結(jié)論。由此可以看出，模型構(gòu)建是強(qiáng)化學(xué)生知識(shí)內(nèi)容與核心素養(yǎng)之間關(guān)系轉(zhuǎn)化的有效方式，是提升學(xué)生理性思維能力水平的有效方式。

3.3模型構(gòu)建豐富了學(xué)生的科學(xué)思維

對(duì)于高中階段的學(xué)生來(lái)說(shuō)，需要重點(diǎn)掌握的是問題思維和能力，即能夠獨(dú)立地提出問題、分析問題和解決問題，將學(xué)習(xí)中所掌握的內(nèi)容和技能充分應(yīng)用到自己的生活和學(xué)習(xí)中。通過(guò)構(gòu)建相關(guān)的模型，學(xué)生不僅掌握了理性的思維，還具備了相應(yīng)的模型分析思維，能夠根據(jù)需要來(lái)構(gòu)建模型、解決問題，從而豐富了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

結(jié)語(yǔ)：模型構(gòu)建作為高中生物學(xué)教學(xué)中的理性思維方式之一，是考生高考復(fù)習(xí)備考過(guò)程可以重點(diǎn)使用的技巧。通過(guò)對(duì)模型構(gòu)建在蛋白質(zhì)專題復(fù)習(xí)中的應(yīng)用的分析可以看出，考生主要對(duì)該方法有深入的理解，把握模型構(gòu)建的主要方法，就可以在專題復(fù)習(xí)中圍繞相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)構(gòu)建相應(yīng)的內(nèi)容模型，深化對(duì)概念、關(guān)系以及計(jì)算方法等規(guī)律的認(rèn)識(shí)和把握，提升備考的有效性。

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基金項(xiàng)目：2017年福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目（基礎(chǔ)教育研究專項(xiàng)）課題“模型建構(gòu)在高中生物復(fù)習(xí)教學(xué)中的案例研究”，No.JZ170400，福建教育學(xué)院資助。