發布時間：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為例，分析了在指導高中生參加全國高中生物學學科競賽過程中，如何培養和提升參加競賽學生的科學思維品質。 關鍵詞全國競賽生物學學科科學思維培養 全國高中生物學學科競賽是面向高中生的五大學科競賽之一。縱觀近年來的
摘要本文以“分泌蛋白的合成和運輸”一節為例，分析了在指導高中生參加全國高中生物學學科競賽過程中，如何培養和提升參加競賽學生的科學思維品質。
關鍵詞全國競賽生物學學科科學思維培養
全國高中生物學學科競賽是面向高中生的五大學科競賽之一。縱觀近年來的生物學聯賽，發現學科競賽試題中對科學思維能力的考查要求越來越高[1]。科學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象及規律，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”一節為例，分析了在競賽輔導學習中，如何培養高中學生的科學思維，提升學生的學科核心素養。
1對照高中新舊教材的相關表述、分析相關問題，培養學生科學思維的深刻性
思維的深刻性是一切思維品質的基礎。當基礎知識形成后，需要創設真實的問題情境，通過教師連續追問讓學生的思維外顯，使學生的認識更深刻、思維品質得到提升[2]。
例如，“分泌蛋白的合成和運輸”一節的表述，在人教版高中生物學教材2019年版與2007年版中有所不同。引導學生對比閱讀相關內容，提出問題:①分泌蛋白合成的最初場所在哪里?據此推測，3H標記的亮氨酸在標記的0—3min應該在哪里?②分泌蛋白合成的后續過程是怎樣的?新教材和老教材的表述是否一致?引導學生得出分泌蛋白合成的最初場所是細胞質中游離的核糖體，結合教材中同位素標記的實驗，讓學生領悟到3H標記的亮氨酸在0—3min時游離在細胞質中，作為原料在游離的核糖體合成多肽。經過對比閱讀后，學生可得出分泌蛋白后續依次經過內質網、高爾基體，然后以囊泡轉運到細胞膜、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，如何被識別并能轉運到粗面內質網上?進而點燃學生思維的火花。
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再以丁孝明等編著的《細胞生物學》第5版為參考教材，引導學生閱讀參考教材第100—103頁中“信號假說與蛋白質分選”一節相關內容。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?學生小組討論后得出，信號識別顆粒(signalrecognitionparticle，SRP)是位于細胞質基質中、與游離核糖體合成的一段新生肽N端的信號序列結合、使這段新生肽合成終止、由RNA和蛋白質構成的一個核糖核蛋白復合物。信號識別顆粒受體(又稱:停泊蛋白，dockingprotein，DP)是位于內質網膜上，能與SRP結合使被中止的這段新生肽的合成過程得以繼續的蛋白復合物。通過上述師生互動、生生互動，讓學生理解了分泌蛋白如何從游離的核糖體轉運到粗面內質網上。繼續展示分泌蛋白合成的示意圖[3](參考教材圖)，引導學生概括具體的合成過程，形成完整的知識體系。結合示意圖，引導學生概括、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，可與細胞質基質中的信號識別顆粒“SRP”結合，導致分泌蛋白的翻譯過程被暫時中止;③內質網膜上的信號識別顆粒受體“DP”與“SRP”結合。使被中止的分泌蛋白的合成過程得以繼續;④內質網膜上的移位子，使多肽鏈進入內質網腔內，其N段的信號序列被切除，完成分泌蛋白的合成。
教師引導學科競賽生在學習相關競賽知識時，應以高中的基礎知識為起點，結合大學教材內容和相關示意圖，通過設置問題串，引發學生的深度思考，再引導學生概括這個復雜的生理過程，培養學生思維的深刻性。2綜合、推理相關實驗結論，養成學生科學思維的嚴謹性《普通高中生物學課程標準(2017年版)》指出，科學思維需要尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度。嚴謹性是學生養成科學思維所必備的思維習慣。科學家為了探究上述細胞內蛋白質的轉運機制，花費了20多年的時間，嚴謹地設計了一系列實驗，逐步揭示出其生理過程[3]。綜合上述分析，引導學生得出分泌蛋白合成的關鍵組分是4個:核糖體、“SRP”、“DP”、內質網(非細胞體系中是微粒體)。如何在體外無細胞系統中證實各個組分在分泌蛋白的合成中的作用?引導學生分組探討，設計實驗(表1)。表中“+”表示含有該成分，“-”表示不含有該成分。引導學生思考、推理實驗結果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，創設相應情境，引導學生體驗科學探究的方法和探究精神。喚醒學生“言必有據”的科學意識，養成學生科學思維的嚴謹性。
3分析、判斷相關生物學聯賽試題，提升學生科學思維的廣闊性
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，避免出現對問題本質認識的片面性和狹隘性[2]。
分泌蛋白形成過程及相關知識，在近年的生物學聯賽試題中多次出現。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，引導學生在不同題目情境下思考，提高科學思維的廣闊性。現以2020年第21題為例進行分析。
例:下列有關蛋白質合成和分選的論述中，正確的是:(單選)A.膠原蛋白在粗面內質網上合成，進入內質網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基質中合成之后轉運并組裝到膜上的C.所有進入細胞核的蛋白質都具有核定位序列D.跨質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鏈的形式在粗面內質網結合的核糖體上合成，前α鏈含有內質網信號肽，N端和C端含有前肽序列。前α鏈在內質網腔后信號肽被切除，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，線粒體內膜上存在內膜蛋白Oxa1，該蛋白是由線粒體基因組編碼，在線粒體基質核糖體上合成的[3]。
C選項錯誤，有些小分子的蛋白質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合，一起通過核孔復合體主動運輸到核內。
D選項正確。本題以膠原蛋白、線粒體膜蛋白、細胞核內的蛋白質和跨膜蛋白等不同類型蛋白質的具體形成過程為情境，考查學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生過程、重組質粒的表達、SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳等相關知識為背景，考查學生通過不同角度分析、解決問題。這些試題的訓練，都有助于提升學科競賽生廣闊性的科學思維品質。——論文作者：肖逸群
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