發(fā)布時間：2021-05-06所屬分類：教育論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要本文以分泌蛋白的合成和運輸一節(jié)為例，分析了在指導(dǎo)高中生參加全國高中生物學(xué)學(xué)科競賽過程中，如何培養(yǎng)和提升參加競賽學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)。 關(guān)鍵詞全國競賽生物學(xué)學(xué)科科學(xué)思維培養(yǎng) 全國高中生物學(xué)學(xué)科競賽是面向高中生的五大學(xué)科競賽之一。縱觀近年來的
摘要本文以“分泌蛋白的合成和運輸”一節(jié)為例，分析了在指導(dǎo)高中生參加全國高中生物學(xué)學(xué)科競賽過程中，如何培養(yǎng)和提升參加競賽學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)。
關(guān)鍵詞全國競賽生物學(xué)學(xué)科科學(xué)思維培養(yǎng)
全國高中生物學(xué)學(xué)科競賽是面向高中生的五大學(xué)科競賽之一。縱觀近年來的生物學(xué)聯(lián)賽，發(fā)現(xiàn)學(xué)科競賽試題中對科學(xué)思維能力的考查要求越來越高[1]。科學(xué)思維是指通過運用比較、分析、概括、綜合、推理和判斷等方法來探討生命現(xiàn)象及規(guī)律，提高思維的深刻性、嚴謹性和廣闊性等[2]。本文以“分泌蛋白的合成和運輸”一節(jié)為例，分析了在競賽輔導(dǎo)學(xué)習(xí)中，如何培養(yǎng)高中學(xué)生的科學(xué)思維，提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。
1對照高中新舊教材的相關(guān)表述、分析相關(guān)問題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的深刻性
思維的深刻性是一切思維品質(zhì)的基礎(chǔ)。當(dāng)基礎(chǔ)知識形成后，需要創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，通過教師連續(xù)追問讓學(xué)生的思維外顯，使學(xué)生的認識更深刻、思維品質(zhì)得到提升[2]。
例如，“分泌蛋白的合成和運輸”一節(jié)的表述，在人教版高中生物學(xué)教材2019年版與2007年版中有所不同。引導(dǎo)學(xué)生對比閱讀相關(guān)內(nèi)容，提出問題:①分泌蛋白合成的最初場所在哪里?據(jù)此推測，3H標記的亮氨酸在標記的0—3min應(yīng)該在哪里?②分泌蛋白合成的后續(xù)過程是怎樣的?新教材和老教材的表述是否一致?引導(dǎo)學(xué)生得出分泌蛋白合成的最初場所是細胞質(zhì)中游離的核糖體，結(jié)合教材中同位素標記的實驗，讓學(xué)生領(lǐng)悟到3H標記的亮氨酸在0—3min時游離在細胞質(zhì)中，作為原料在游離的核糖體合成多肽。經(jīng)過對比閱讀后，學(xué)生可得出分泌蛋白后續(xù)依次經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體，然后以囊泡轉(zhuǎn)運到細胞膜、分泌到細胞外。進一步提出問題:分泌蛋白在游離核糖體合成一段多肽后，如何被識別并能轉(zhuǎn)運到粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上?進而點燃學(xué)生思維的火花。
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再以丁孝明等編著的《細胞生物學(xué)》第5版為參考教材，引導(dǎo)學(xué)生閱讀參考教材第100—103頁中“信號假說與蛋白質(zhì)分選”一節(jié)相關(guān)內(nèi)容。提出問題串:①什么是信號識別顆粒?位于哪個部位，生理作用是什么?②什么是信號識別顆粒受體?位于哪個部位，生理作用是什么?學(xué)生小組討論后得出，信號識別顆粒(signalrecognitionparticle，SRP)是位于細胞質(zhì)基質(zhì)中、與游離核糖體合成的一段新生肽N端的信號序列結(jié)合、使這段新生肽合成終止、由RNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的一個核糖核蛋白復(fù)合物。信號識別顆粒受體(又稱:停泊蛋白，dockingprotein，DP)是位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，能與SRP結(jié)合使被中止的這段新生肽的合成過程得以繼續(xù)的蛋白復(fù)合物。通過上述師生互動、生生互動，讓學(xué)生理解了分泌蛋白如何從游離的核糖體轉(zhuǎn)運到粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。繼續(xù)展示分泌蛋白合成的示意圖[3](參考教材圖)，引導(dǎo)學(xué)生概括具體的合成過程，形成完整的知識體系。結(jié)合示意圖，引導(dǎo)學(xué)生概括、理順知識:①分泌蛋白合成起始于游離的核糖體;②起始合成一段多肽鏈含信號序列，可與細胞質(zhì)基質(zhì)中的信號識別顆粒“SRP”結(jié)合，導(dǎo)致分泌蛋白的翻譯過程被暫時中止;③內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的信號識別顆粒受體“DP”與“SRP”結(jié)合。使被中止的分泌蛋白的合成過程得以繼續(xù);④內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的移位子，使多肽鏈進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)，其N段的信號序列被切除，完成分泌蛋白的合成。
教師引導(dǎo)學(xué)科競賽生在學(xué)習(xí)相關(guān)競賽知識時，應(yīng)以高中的基礎(chǔ)知識為起點，結(jié)合大學(xué)教材內(nèi)容和相關(guān)示意圖，通過設(shè)置問題串，引發(fā)學(xué)生的深度思考，再引導(dǎo)學(xué)生概括這個復(fù)雜的生理過程，培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性。2綜合、推理相關(guān)實驗結(jié)論，養(yǎng)成學(xué)生科學(xué)思維的嚴謹性《普通高中生物學(xué)課程標準(2017年版)》指出，科學(xué)思維需要尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴謹和務(wù)實的求知態(tài)度。嚴謹性是學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)思維所必備的思維習(xí)慣。科學(xué)家為了探究上述細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運機制，花費了20多年的時間，嚴謹?shù)卦O(shè)計了一系列實驗，逐步揭示出其生理過程[3]。綜合上述分析，引導(dǎo)學(xué)生得出分泌蛋白合成的關(guān)鍵組分是4個:核糖體、“SRP”、“DP”、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(非細胞體系中是微粒體)。如何在體外無細胞系統(tǒng)中證實各個組分在分泌蛋白的合成中的作用?引導(dǎo)學(xué)生分組探討，設(shè)計實驗(表1)。表中“+”表示含有該成分，“-”表示不含有該成分。引導(dǎo)學(xué)生思考、推理實驗結(jié)果A、B、C和D分別是什么，并解釋原因。
參考答案:A是合成含信號序列的完整的多肽鏈，B是只合成70—100個氨基酸殘基的多肽，C是合成含信號肽完整的多肽，D是信號序列切除，多肽鏈進入微粒體。
巧用分泌蛋白合成和運輸過程的實驗探究過程，創(chuàng)設(shè)相應(yīng)情境，引導(dǎo)學(xué)生體驗科學(xué)探究的方法和探究精神。喚醒學(xué)生“言必有據(jù)”的科學(xué)意識，養(yǎng)成學(xué)生科學(xué)思維的嚴謹性。
3分析、判斷相關(guān)生物學(xué)聯(lián)賽試題，提升學(xué)生科學(xué)思維的廣闊性
思維的廣闊性是指思維的廣度，從不同的方面去思考問題，從不同的角度去分析問題，避免出現(xiàn)對問題本質(zhì)認識的片面性和狹隘性[2]。
分泌蛋白形成過程及相關(guān)知識，在近年的生物學(xué)聯(lián)賽試題中多次出現(xiàn)。如2017年第26題和2018年第8題以及2020年(B卷)第21題。筆者歸類相似試題，引導(dǎo)學(xué)生在不同題目情境下思考，提高科學(xué)思維的廣闊性。現(xiàn)以2020年第21題為例進行分析。
例:下列有關(guān)蛋白質(zhì)合成和分選的論述中，正確的是:(單選)A.膠原蛋白在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔后進行羥基化修飾，形成三股螺旋，并切除N-端和C端之后經(jīng)高爾基體分泌到細胞外，然后組裝成膠原纖維B.線粒體膜上的跨膜蛋白是在細胞質(zhì)基質(zhì)中合成之后轉(zhuǎn)運并組裝到膜上的C.所有進入細胞核的蛋白質(zhì)都具有核定位序列D.跨質(zhì)膜的蛋白所帶的糖基大多在細胞外解析:
A選項錯誤，膠原蛋白的合成和大多數(shù)分泌蛋白合成和修飾類似，每一條膠原肽鏈以前α鏈的形式在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合的核糖體上合成，前α鏈含有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號肽，N端和C端含有前肽序列。前α鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔后信號肽被切除，脯氨酸、賴氨酸被羥基化，自裝配為三股螺旋的原膠原分子，通過高爾基體分泌到細胞外后才被切除N端和C端的前肽。
B選項錯誤，線粒體內(nèi)膜上存在內(nèi)膜蛋白Oxa1，該蛋白是由線粒體基因組編碼，在線粒體基質(zhì)核糖體上合成的[3]。
C選項錯誤，有些小分子的蛋白質(zhì)本身并沒有信號序列，它們通過與其他有信號序列的成分結(jié)合，一起通過核孔復(fù)合體主動運輸?shù)胶藘?nèi)。
D選項正確。本題以膠原蛋白、線粒體膜蛋白、細胞核內(nèi)的蛋白質(zhì)和跨膜蛋白等不同類型蛋白質(zhì)的具體形成過程為情境，考查學(xué)生對該過程全面的理解。2018年的試題則以分泌蛋白抗體的產(chǎn)生過程、重組質(zhì)粒的表達、SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳等相關(guān)知識為背景，考查學(xué)生通過不同角度分析、解決問題。這些試題的訓(xùn)練，都有助于提升學(xué)科競賽生廣闊性的科學(xué)思維品質(zhì)。——論文作者：肖逸群
