石景山区教育委员会学术委员会简介
石景山区教育委员会学术委员会成立于2018年9月,是石景山区委教工委、教委落实市、区“十三五”时期教育改革和发展规划的重要举措,是“形成师德高尚、业务精湛、充满活力的教育人才保障体系”的区域教师队伍建设目标的重要手段。
学术委员会目前有正高级和特级教师21人,主要职责是为石景山区教育高端、绿色发展提供专业引领与专业咨询,为区域教育工作的教育教学改革、学科建设、教育教学评价、教育科研及成果等重要事务提供学术指导与学术评定,对较大型学术活动提出建议并推动与促进各级学术交流。从学术角度对区域教育发展提出可行性意见,为决策提供依据。
此外,每位学术委员会成员,还通过成立特级教师工作室的方式,传播先进的教育教学理念和方法,以学习为主导,以研究为主体,以工作为主线,选拔、培养青年骨干教师,提升其教育教学、教育研究能力,促进其专业成长,从而形成一个个研修共同体,带动石景山区教师队伍的整体提高,进而促进石景山教育高标准、高质量均衡发展。
CONTENTS
目 录
基于地理核心素养的“区域可持续发展”的教学策略——以“黄土高原水土流失的治理”为例 /杨威...............8
探究开花生热现象的复习课教学设计
/ 邱阳................22
讲好统编高中思想政治必修4《哲学与文化》的策略思考——以第五课“寻觅社会的真谛”为例 /赵娜................34
指向大观念落实的语言学习活动设计与实施——以《“白单车”在路上》为例 /陈鹏 .............46
构建框架,揭示实质——以《中华文明的起源与早期国家》为例浅谈历史概念教学 / 付建河 ................63
对《普通高中化学课程标准》氨基与亚硝酸法检测蛋白质含量的商榷
/ 王永森 叶长军 金从武 桑寿德........82
特级教师工作室大事记
(上接封底)..........102
【刊首语】
【“肖伟华特级教师工作室”刊】
肖伟华特级教师工作室简介
特级教师 肖伟华
北京九中肖伟华特级教师工作室于2020年10月30日正式成立,是学校教师专业发展的高端平台。工作室以“搭建平台,打造学校名师队伍,发挥名师的示范、引领、辐射作用,促进学校可持续发展”为工作目标,以“致于道、据于德、依于仁、游于艺”为工作宗旨。
工作室聘请北京市知名专家作为指导教师对学员进行一对一专业指导,涉及语文、数学、英语、物理、化学、生、历史、地理、政治、体育、美术11个学科。
工作室在教师自主申报、学校审核同意的基础上,从市、区级骨干教师中选拔师德高尚、主动发展愿望强烈、专业素养强的中青年教师,组成工作室学员团队。已历三期,共招收24名学员。
学员以自主学习研究+专家指导+团队研讨的方
式,以学科问题解决为重点,通过教学研一体化的途径开展研修,学员每期至少阅读一本专业书籍,上一节高级别的示范课,发表一篇高质量的论文,三年内独立主持一项课题。
工作室通过搭建平台,为教师实现专业化发展助力。三年共培正高级教师6人,特级教师2人。
工作室导师:
导师 | 单位 | 称号 | 职称 |
陶昌宏 | 北京教科院基础教育教学研究中心物理教研室主任 | 特级教师 | 高级教师 |
张彬福 | 国务院督导办特聘“国家中小学教育督导评估专家” | 教授 | 教授 |
张鹤 | 海淀区教师进修学校数学教研员 | 特级教师 | 正高级教师 |
张素娟 | 北京教育学院数科学院地理系教授 | 教授 | 教授 |
陶涛 | 北京教育科学研究院基础教育教学研究中心美术教研室主任 | 特级教师 | 正高级教师 |
周业虹 | 人民教育出版社编审(正高) | 特级教师 | 正高级教师 |
黄虹 | 八一中学体育教研组长 | 特级教师 | 正高级教师 |
乔文军 | 北京市生物教研员 | 特级教师 | 高级 |
王礼新 | 原北京市政治教研员 | 特级教师 | 高级 |
郭井生 | 北京市历史教研员 | 北京市骨干 | 高级 |
谭松柏 | 人大附中教师 | 北京市骨干 | 高级 |
肖伟华 | 九中副校长 | 特级教师 | 正高级教师 |
工作室学员:
基于地理核心素养的“区域可持续发展”的教学策略
—以“黄土高原水土流失的治理”为例
摘要:本文以“黄土高原水土流失的治理”为案例,基于地理核心素养,再结合区域的一般分析方法、地理环境整体性等学科思想及其从一般性到特殊性的学习认知规律,学生实际操作了水土流失的模拟实验、构建了水土流失成因的一般模型,再以小组合作学习为主的方式探究了黄土高原地区水土流失的成因、危害和治理措施,树立正确的人地观和可持续发展观。
关键词:地理核心素养 区域可持续发展 黄土高原 水土流失
教育部2014年颁布的《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中指出,将“发展学生核心素养”作为深化课程改革的关键。地理学科核心素养主要表现在四个方面:人地协调观、综合思维、区域认
北京市第九中学 杨威
知和地理实践力。人地协调观是地理学科和地理教育的基本价值观念,综合思维与区域认知是地理学科基本思想和方法,地理实践力是地理学习的基本活动经验。
地理选择性必修2“区域发展”,运用“区域认知”的地理学习方法、“地理环境整体性”的地理学科思想以及“人地关系”的地理学科理念,对区域发展问题进行分析和探究,很好的诠释了地理核心素养的内涵和本质。本文以“黄土高原水土流失的治理”为案例,谈谈在区域可持续发展教学中,培养学生地理核心素养的教学策略。
一、通过模拟实验建立水土流失成因的一般模型,培养学生的地理实践力
学生们生活在城市中,对水土流失这一自然界出现的生态环境问题比较陌生,为了使学生对水土流失的产生具有更直观、形象的认识,在课前地理兴趣小组的同学通过自制模具进行了水土流失的模拟实验,实验共分为四组:每组同学将两个矿泉水瓶的某一侧面剪掉,装入土壤,在另外两个瓶子的瓶盖上扎几个孔眼,用力挤压瓶子模拟降水,进而完成水土流失的演示实验。从前
期模具的制作,到取土、装土,再到实验操作,都是学生们亲自动手完成的,在这个过程中既能使学生更直观、形象的了解水土流失的发生过程,也培养了学生的地理实践力,增强学生学习地理的兴趣,感受到学习地理的快乐。四组实验通过采取控制变量的方法,保证其它因素不变的情况下,分别比较植被覆盖率(图1)、土质松紧(图2)、降水强度(图3)、地形坡度(图4)的差异对水土流失的影响。上课时再由每组的代表通过录制的视频带领同学们一起了解实验过程,观察实验现象,得出实验结论。
学生通过观察实验不难总结出:植被越稀疏、土质越疏松、降水强度越大、地形坡度越大时水土流失越严重,并且也能分析出由于人类破坏植被、破坏地表物质或结构也会加剧水土流失的发生。由此,通过实验建立出水土流失发生的一般成因模型(图5),适用于任何地区水土流失形成原因的分析。从实验的地理表象,到概括出实验模型,再到后面的黄土高原的演绎应用,符合地理学习的一般认知规律:直观(建立地理表象)——概括(抽象出本质)——应用(运用)。
二、从黄土高原到韭园沟小流域空间尺度的变化,增强学生的区域认知
上课之初,播放了一段黄土高原某地区农民生活现状的视频,使学生从感观上了解了什么是水土流失,以及水土流失对当地人们生活的影响,既为后面的学习做好铺垫,同时也使学生对陌生的黄土高原有了初步的认识。
再结合区域问题的一般分析方法(图6),分析黄土高原水土流失的案例。首先,从黄土高原的位置出发,学生读图说出黄土高原的范围和位置,在此基础上判读出黄土高原位于温带季风气候向温带大陆性气候的过渡区,地处地势的第二阶梯,海拔较高,地势起伏较大。对地理位置的认识和描述是培养学生区域认知的基础,只有了解区域的纬度位置、海陆位置、相对位置等分布特征,才能在此基础上分析该区域的气温、降水、地形等自然环境特征,以及交通、城市、农业等人类活动特点。
本节课选取了黄土高原一个典型小流域——韭园沟小流域(图7)作为案例研究对象,既是将黄土高原的空间尺度缩小,关注区域不同空间尺度的变化,也是对学生区域认知培养的重要方面。认识较大尺度区域时,要把握区域的整体性特征,总结一般规律;对于小尺度区域,引导学生关注细节特征,同时以大尺度为背景和依据,对其特征进行细致描述和特殊性分析。选择韭园沟小流域作为案例的研究对象也是与黄土高原水土流失的实际治理情况相符合,在现实中,黄土高原治理水土流失时,就是以小流域为单元进行综合治理的,而韭园沟小流域是黄土高原水土流失发生及其治理的典型代表。在真实的案例情景中进行教学,联系了实际,使学生对区域认识更加深刻,也体现了地理教学的实践力。
图6
图7
图8
分析韭园沟小流域水土流失成因时,学生依据之前建立的一般成因模型,再结合材料中所给的小流域的自然环境特征和人类活动特点,总结概括出小流域水土流
三、运用地理环境整体性原理分析水土流失的成因、危害、措施,培养学生综合思维
在对韭园沟小流域水土流失成因、危害、治理措施进行分析时,通过小组合作学习的方式,结合了文字、图片材料(图8),运用地理环境整体性的学科思想以及地理学的相关原理进行探究学习,培养学生的综合思维和合作探究精神。
失的形成是自然原因(图9)和人为原因(图10)共同作用的结果,培养了学生分析地理问题的综合思维。教师再及时总结:强度大、多暴雨的降水对地形陡峭的、裸露的疏松的黄土产生剧烈的侵蚀形成了千沟万壑的地表形态(图11),体现了地理环境的整体性和水土流失发生的一般规律。教师还引导学生关注黄土高原小流域水土流失的发生的特殊性,例如黄土多垂直节理易受侵蚀,当地地处农牧交错带导致农民过度开垦、过度放牧、过度樵采而破坏了植被,以及当地利用黄土不易倒塌的特性修窑洞、开采矿产资源等破坏地表加剧了水土流失的发生,都体现了黄土高原地区水土流失发生的特殊性。
图9
图10
图11
分析韭园沟小流域水土流失产生的危害时,采用小组合作学习方式,引导学生运用地理环境整体性原理进行思考并写出思路(图12):水土流失会对自然环境和社会经济活动产生不利影响,自然环境从气、地、水、生、土等要素进行分析,社会经济活动从城市、农业、工业、交通等发面思考,还要建立自然环境和人类活动的相互影响、相互联系的思想,并且运用水循环对地表形态塑造的原理,分析在河流中上游地区流水侵蚀了大量的泥沙,再通过流水的搬运作用,使泥沙堆积到下游的河道,进而分析水土流失对下游地区的危害——产生了黄河地上河和洪涝灾害等问题。使学生关注到水土流失不仅对当地会带来危害,也会危害到下游地区,培养学生运用综合思维分析地理事物的分布及发展变化。
为韭园沟小流域的水土流失制定解决措施时,选择韭园沟小流域的典型横剖面(图13)作为治理对象,依据地理环境整体原理,引导学生思考如何改善当地的气、地、水、生、土等自然要素恢复生态环境,进而促进当地的社会经济与生态环境的协调发展。通过小作合作学习学生们能够想到并且在地形剖面上画出相应的治理措施(图13):在陡坡和山顶上通过植树种草、退耕还林还草增加植被覆盖率保持水土资源,同时也能改善气候、减少极端天气;通过修建大坝拦截河流和泥沙,使泥沙沉积在沟壑中,使地形变平坦,并且在肥沃的土壤上可以发展种植业;在缓坡上改造地形修建梯田,减缓水流速度,既防治了水土流失,又发展了农业生产。老师再补充:通过科学施肥、喷灌滴管等农业技术的提高,可以保水保肥,提高粮食产量。最后老师再
图12
加以总结:对黄土高原韭园沟小流域的水土流失采用了生物措施、工程措施、农业技术措施等多种措施相结合的方式进行了小流域的综合治理,体现了解决地理问题的综合性思维。
图13
四、从水土流失引发的人地矛盾到被治理后的人地协调,使学生树立正确的人地观念
在对黄土高原韭园沟小流域进行水土流失分析时,有一条线索贯穿其中:人地关系思想随着时间尺度的演变而发生变化。几千年以前,当黄土高原人口较少时,植被生长较好,水土流失并不严重,生态环境相对良好。但随着人口的增多,特别是近几十年来黄土高原人口的激增,导致人类产生了对自然环境的错误认识和行
为,过度索取自然资源而破坏了生态环境:毁林开荒,过度开垦、过度放牧、过度樵采,使水土流失愈加严重,体现出人地关系的不协调。
生态环境的破坏也会反作用于人类社会:水土流失不仅会使生态环境恶化、自然灾害加剧,也会制约工农业生产和交通等基础设施的建设,最终会威胁人类的生存和发展,这也体现了了人地关系的不协调。进而引发学生思考:如何改变这一现状,实现人类社会的可持续发展?人类只有转变思想、调整行为,树立保护自然环境的正确思想,并采取积极有效的措施修复、改善生态环境,谋求人地协调发展,才能实现人类社会的可持续发展。
从人类破坏自然环境加剧水土流失,和水土流失威胁人类的生存发展所体现的人地矛盾,到人类恢复、保护自然环境对水土流失的治理(图14、图15)进而实现人地关系的协调,学生了解了从人地矛盾到人地协调发展对人类生存和发展的不同影响,在学习过程中潜移默化的树立了正确的人地观念。
图14
图15
五、小结
本节课基于地理核心素养进行教学设计,主要有以下几点尝试:(一)通过水土流失的演示实验增强了学生的地理实践力。(二)结合实验构建了水土流失成因的一般模型,再应用于黄土高原进行具体的案例分析,从一般性到特殊性,符合学生的认知规律。(三)结合区域问题的一般分析方法,选择黄土高原的典型小流域进行案例分析,注重空间尺度的变化,从大尺度区域的一般规律的应用,到小尺度区域的特殊性描述,增强学生的区域认知能力。(四)运用地理学整体性的学科思想分析水土流失的成因、危害和措施,培养学生的综合思维。(五)从水土流失的成因和危害中所体现的人地矛盾,到水土流失被治理后所体现的人地协调,反映了
人地关系思想随着时间演变而发生的变化,培养学生树立正确的人地观念;并且通过视频、图片等真实案例情境的引入,引发学生共鸣,树立环境保护意识和可持续发展思想,实现地理教学的育人目标。
【注】本文荣获2020年北京市基础教育科学研究论文一等奖。
作者简介:
杨威,硕士研究生学历,中学地理高级教师 ,九中地理教研组长,石景山区骨干教师,参与多项市区级科研课题的研究,多篇论文荣获国家、市、区级一、二等奖。
探究开花生热现象的复习课教学设计
北京市第九中学 邱阳
摘要:以植物的开花生热现象创设情境,引导学生通过提出问题、分析问题、解决问题的科学探究过程,利用给出的真实科学研究素材,逐步探索开花生热的原因、实质及机制。在此过程中复习细胞呼吸相关知识,巩固生命观念中的物质和能量观、信息观,提高科学思维与科学探究能力,逐步形成主动探索未知事物的科学态度。
关键词:开花生热 细胞呼吸 臭菘
《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》要求完成课程内容的同时,提高学生的生物学核心素养。复习是温故而知新的过程,复习课的教学不但要帮助学生加深对教学内容中重要概念的理解,还需要通过对所学知识和技能的运用,达到课程标准中学科核心素养水平三及水平四的要求。在复习课的教学过程中,依据真实的科研素材为学生创设情境,引导学生不
断地发现问题,并利用已有知识对问题进行深入分析和探索,能够在解决问题的过程中逐步达成复习课的教学目标。
开花生热现象最早由法国的Lamarck在天南星科海芋属(Arum)植物中发现,由于其可以在短时间内释放大量的热量引起科学家的关注。后来,人们陆续在槟榔科、睡莲科、木兰科等11科植物中发现这一现象[1]。目前研究表明,开花生热是一种以有氧呼吸为基础的自主生热过程,主要通过交替氧化酶实现热能的释放,与植物适应环境、完成自身生命活动密切相关[2]。科研人员探究开花生热现象的系列实验与高中生物课程中的细胞呼吸和植物激素调节有关,可以作为高三复习课的素材。
1教学内容分析
本节课主要复习人教版普通高中教材必修1“分子与细胞”第5章《细胞的能量供应和利用》中第3节《细胞呼吸的原理和应用》。对应课标中概念2.2.4“说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活
动可以利用的能量”。此外还涉及选择性必修1概念1.6“植物生命活动受到多种因素调节,其中最重要的是植物激素的调节。”
必修1第5章通过细胞呼吸、光合作用等代谢过程的学习,建立生命观念中的物质和能量观。使学生体会到生命活动离不开物质和能量,物质是能量的载体,能量是物质变化的动力。同时,通过对开花生热现象调控因素的探究,形成植物生命活动受到植物激素调节的概念。
2学情分析
学生已经复习过细胞的物质组成与结构两个单元,能够运用生命观念中的结构与功能观、物质和能量观认识生命现象。学生高一已经学过细胞呼吸的概念以及有氧呼吸的过程,需要通过复习唤醒学生的记忆,加深对细胞呼吸实质的理解。学生具备科学探究的基本思路方法,能够根据现象提出生物学问题,并且能够在教师的引导下,利用给出的生物学事实和证据,尝试解决实际问题。本节课先请学生针对植物开花生热现象提出研究
问题,再给出相关研究证据,引导学生进行深入探究,复习细胞呼吸过程的同时,体会细胞呼吸的实质和意义,在探索开花生热相关问题的过程中,逐步加深对细胞呼吸概念的认识,提升生物学核心素养的水平。
3教学目标
(1)能够从物质和能量的角度认识开花生热现象,并运用细胞呼吸的知识,结合材料阐述开花生热时的产热机制——生命观念
(2)运用归纳与概括、演绎与推理、创造性思维等科学思维方法,在复杂情境下探究开花生热的原因、热量的来源——科学思维
(3)能够针对开花生热这一生物学现象提出研究问题,并给出解决问题的基本思路和方法;针对开花生热现象的调控信号进行实验设计——科学探究
4教学过程
4.1创设情境,提出问题
教师展示臭菘(Symplocarpus foetidus)在积雪中开花的照片,介绍这种植物在开花时,花苞内的温度
结合图1分析昆虫长时间在花室内活动原因。设计问题串如下:(1)说出该实验期间,环境温度的日变化规律?(2)夜晚花室温度与环境温度有何差异?(3)昆虫细胞呼吸速率与环境温度有何关系?(4)昆虫选择在花内活动的好处?学生通过分析得出,夜晚环境温度较低,而花室内温度较高,昆虫在花室内完成同样的活动,细胞呼吸速率较低,只需消耗较少的有机物,从而帮助昆虫节约了能量,有利于昆虫生存。此环节的设计体现了生命观念中的物质与能量观、进化与适应观。
比环境高出15-35℃,能够将周围积雪融化,同时花苞还会散发出阵阵臭味[3]。科研人员对大量植物进行研究发现,还有许多天南星科植物以及荷花、玉兰等都会在开花时释放大量热量。后来,人们把在开花过程中花部器官通过自主生热使自身温度明显高于环境温度并保持在较高范围内的现象称作开花生热现象[1]。
请学生根据上述事实,提出想要研究的科学问题。学生的问题大致可归纳为:植物为什么要产热?热量从哪里来?植物如何调控产热过程?将这三个问题作为本节课探究的主要内容。
4.2探究开花生热现象的生理作用
根据臭菘发出臭味、开花时有昆虫活动的现象,学生容易提出假说:产热有利于释放气味,吸引昆虫访花传粉。教师指出,现在已经有许多证据支持上述假说,如开花生热时可闻到浓郁的香味或臭味,花序散发香气的时段和昆虫访花时段高度一致,有昆虫活动的花传粉率较高等。
但是随着研究深入,科研人员又有新发现。请学生
图1 探究昆虫长时间在花室内活动的原因[4]
4.3探究热量的来源
引导学生利用细胞呼吸的知识分析开花生热时热量
的来源。学生联想到有氧呼吸产生的能量大部分以热能形式散失,可以得出植物开花生热时,通过将自身有机物大量氧化分解而产热。此时进一步复习细胞呼吸概念和有氧呼吸的过程,初步落实课标的要求。
通常有氧呼吸所释放的能量约35%可以储存在ATP中,但植物开花期间并不需要这么多ATP,植物是如何解决这一矛盾的呢?请学生阅读以下材料,结合图2,回答问题。
有机物中的电子经UQ(泛醌,脂溶性化合物)、蛋白复合体(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)的作用,传递至氧气生成水,电子传递过程中释放的能量用于建立膜两侧H+浓度差,使能量转换成H+电化学势能,此过程称为细胞色素途径。最终,H+经ATP合成酶运回线粒体基质时释放能量。此能量用于ATP合成酶催化ADP和Pi形成ATP。
(1)上述过程描述的是有氧呼吸的第几阶段?(2)根据材料信息,概括该阶段能量转化的过程。(3)已知氰化物是复合体Ⅳ的特异性抑制剂,可阻断电子通过复合体Ⅳ的传递。在植物开花生热期间,使用氰化物处理生热组织,发现该组织产热过程并未受到显著影响,请解释其原因。
根据上述过程发生的场所和生成物,可以推测出该过程是有氧呼吸的第三阶段。阅读文字并结合图示,可以得出在电子传递过程中,有机物中的化学能先转化成H+电化学势能,再转化成ATP中的化学能。如果开花生热完全依赖上述途径,则氰化物造成复合体Ⅳ失活后,产热过程一定会受到抑制。因此推测极有可能存在其他途径,可以绕过复合体Ⅳ,而将能量直接以热能形式释放。
科研人员根据上述推测,从某天南星科植物的线粒体内膜上成功分离到一种AOX蛋白(交替氧化酶),可以使电子不通过蛋白复合体Ⅲ和Ⅳ,而是直接传递给氧气生成水,同时将大量能量以热能的形式释放。后来
图2 植物线粒体中的电子传递链及能量转化[2]
发现AOX蛋白在植物细胞中广泛存在,这一途径被称作AOX途径。此外,科研人员还在动物棕色脂肪细胞的线粒体中发现UCP蛋白,可以让H+渗漏到线粒体基质中,从而降低膜两侧的H+电化学势能,使能量以热能形式释放。后来发现UCP蛋白同样存在于某些植物的线粒体中(图3)。
由图4可知,荷花开花生热期间AOX蛋白含量显著增加,说明荷花主要通过AOX蛋白途径产热。科研人员又分别阻断了AOX途径和细胞色素途径,进一步证明AOX途径是荷花开花生热期间电子传递的主要方式,生热组织通过该途径将有机物中的能量几乎全部以热能形式释放。
4.4寻找开花生热的信号
植物生命活动常常受到信息分子的调控,科研人员为了寻找开花生热的调控信号,测定了开花生热期间植物体内多种物质的含量变化,发现在开花生热之前水杨酸(SA)含量显著升高。上述事实能否说明水杨酸就是开花生热的信息分子?多数学生认为上述证据不充
图3 补充AOX蛋白和UCP蛋白途径的电子传递链[2]
开花生热究竟是通过哪种方式实现放热的呢?我国科研人员以荷花作为研究对象,首先使用红外相机证明了荷花开花生热部位主要在花托,然后以荷花花托和内侧花瓣作为实验材料,提取其中的蛋白质进行检测,得到以下结果(图4)。
图4 荷花开花期间AOX蛋白和UCP蛋白的表达量[5]
分。请学生设计实验,补充证据。学生提出可利用加法原则或者减法原则,通过添加或去除SA,观察对敏感组织的作用效果。教师提供科研人员用SA处理植物组织的实验过程与结果,发现SA可引起植物特定组织细胞呼吸速率显著升高,最终证明SA就是开花生热的信号。而由于植物体内SA含量甚微,当时无法去除SA或阻断SA的作用,因此科研人员没有使用减法原则。后来,SA被证明是一种植物激素,可调控某些抗逆性基因的表达,与植物耐寒性、耐盐性及对病虫害的抗性有关。
本教学设计以开花生热现象为线索,运用一系列科学研究素材设计探究活动,实现了细胞呼吸基本概念的复习,同时认识到植物生命活动受到植物激素的调节。这些材料的运用旨在达成本节课的教学目标,而非记住素材本身。教学过程中不断引导学生进行观察、质疑、实验设计以及交流讨论等活动,提高了学生的科学探究能力。在分析科学问题环节中,渗透生命科学的思维方5.教学反思
法,指导学生运用归纳与概况、演绎与推理、批判性思维等思维方法解决实际问题。以上环节能够更好的落实课程标准对核心素养的要求。
教学实践中发现,将科学研究素材引入高三复习课,还能够提高学生学习兴趣,课堂气氛活跃。很多学生课后还乐于观察自然现象并提出问题,甚至有人表示未来想成为一名科研工作者,从事生命科学领域的研究。
参考文献:(略)
【注】本文发表在《生物学通报》2024年第3期。
作者简介:
邱阳,北京九中生物教师,教研组长,肖伟华特级教师工作室成员。
摘 要:“不断增强思政课的思想性、理论性和亲和力、针对性”,是习近平总书记明确提出的推动思政课改革创新的重大要求。在统编高中思想政治必修4《哲学与文化》的教学中,优化教学策略,需要从引领政治方向、澄清理论逻辑、开展综合教学以及外显思维过程等方面来思考和探索。
关键词:高中思想政治;《哲学与文化》;教学策略
习近平总书记在《思政课是落实立德树人根本任务的关键课程》一文中指出,推动思政课改革创新,要做到以下几个“统一”。坚持政治性和学理性相统一;坚持价值性和知识性相统一;等等。“以上这些,说的是只有打好组合拳,才能讲好思政课但无论组合拳怎么打,
最终要落到把思政课讲得更有亲和力和感染力、更有针对性和实效性上来,实现知、情、意、行的统一,叫人口服心服。”[1]讲好思政课,高中阶段教学与评价的具体建议包括“活动型学科课程的教学设计,辨析式学习过程的价值引领,综合性教学形式的有效倡导……。”[2]
笔者在“寻觅社会的真谛”一课教学中,尝试通过优化教学策略讲好统编高中思想政治必修4《哲学与文化》,培育学生的政治认同、科学精神等学科核心素养,从引领政治方向、澄清理论逻辑、开展综合教学以及外显思维过程等方面进行了思考和探索。
策略一:坚持价值目的,引领政治方向
《普通高中思想政治课程标准(2017年版2020年修订)》指出,本课程用习近平新时代中国特色社会主义思想铸魂育人,培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。引领学生拥护中国共产党的领导,坚持和发展中国特色社会主义,认同中华人民共和国、中华民族、中华文化,弘扬和践行社会主义核心价值观。高
讲好统编高中思想政治必修4《哲学与文化》的策略思考——以第五课“寻觅社会的真谛”为例
北京市第九中学 赵娜
中思想政治必修课程以发展中国特色社会主义为主线,包括四个模块。模块1“中国特色社会主义”,依循历史进程,讲述为何开创和发展中国特色社会主义;模块2“经济与社会”、模块3“政治与法治”、模块4“哲学与文化”,依托模块1的基本原理,讲述如何坚持和发展中国特色社会主义。
通过课前调研和访谈,笔者从已知点、困惑点和发展点三个方面作了学情分析。
基于课标和学情,处理统编高中思想政治必修4《哲学与文化》教材,一方面要考虑到教材的理论逻辑,同时还要关注到教学内容的育人要求,即用习近平新时代中国特色社会主义思想铸魂育人,引导学生坚定中国特色社会主义道路自信、理论自信、制度自信、文化自信,拥护党的领导,自觉践行社会主义核心价值观,树立共产主义远大理想和中国特色社会主义共同理想,实现课堂教学政治性和学理性的统一、价值性和知识性的统一。
《寻觅社会的真谛》是统编高中思想政治必修4
《哲学与文化》第二单元中的第五课,包括三课时,所以笔者将其作为一个主题来研究。在本主题教学中,笔者围绕“社会历史是如何发展的”议题,从社会历史的本质、社会历史的发展、社会历史的主体三个不同的视角,引导学生回顾新中国成立以来,中国共产党领导人民探索、开创、坚持和发展中国特色社会主义的伟大实践,分析中华民族从站起来、富起来到强起来的历史进程,深化对历史唯物主义的理解,树立唯物主义历史观和群众观点,树立中国特色社会主义道路自信、理论自信、制度自信、文化自信,坚定理想信念。在本主题学习结束之际,在透彻的学理分析、完整的知识传授的基础上,笔者鼓励学生自觉遵循社会发展基本规律,接好时代的“接力棒”,在实现中华民族伟大复兴的征程上跑出这一代人的好成绩。
策略二:统整学科知识,澄清理论逻辑
习近平总书记在《思政课是落实立德树人根本任务的关键课程》一文中指出,要坚持政治性和学理性相统一,以透彻的学理分析回应学生,以彻底的思想理论说
服学生,用真理的强大力量引导学生。
透彻的学理分析、彻底的思想理论并不见于孤立的、碎片式的学科知识的习得,而是见之于能否综合地、系统地运用学科知识分析和解决来自真实生活的问题。统编高中思想政治必修4《哲学与文化》具有理论性强、高度抽象和概括的特点,讲好这本教材就需要根据教材内容之间的内在关联,按照课程内容要求与学业质量标准,梳理该模块的基本概念、基本原理等,明确它们之间的内在结构,在此基础上,理论联系实际,引导学生综合运用学科知识分析和解决问题。
《寻觅社会的真谛》这一主题的内容属于马克思主义历史观的基本观点,包括三课时。三课时从不同角度阐述了马克思主义唯物史观的主要观点,阐明了人民群众在社会生活的实践中遵循社会历史发展规律,在创造物质财富和精神财富、变革社会中推动人类社会历史发展。
简言之,本主题围绕“社会历史的发展”这一核心,阐释“社会历史的本质、社会历史发展的规律和总趋
势,社会历史的主体”等观点,主题的整体架构如下图所示。
图1 “寻觅社会的真谛”知识结构
在这一主题的三课时中,社会历史发展的基本规律是本质、核心,是《寻觅社会的真谛》这一主题学习的重点。笔者将第二课时“社会历史的发展”整体架构进行梳理,如下图所示。
图2 “社会历史的发展”知识结构
策略三:优化情境案例,开展综合教学
《普通高中思想政治课程标准(2017年版2020年修订)》指出,教学与评价既要体现内容的广泛性,又要关注问题的复杂性;既要多维度观察对象,又要多途径进行探究。应力求凭借相关情境的创设,提供综合的视点,提升综合能力。以案例为载体进行综合性教学,既要着眼于同一课程模块的内容,综合不同的学科核心素养,又要着眼于同一学科核心素养要素,综合不同课程模块的内容。
统编教材必修1、必修2、必修3的内容同必修4是有密切关系的。统编高中思想政治必修4《哲学与文化》的教学设计要打通必修1、2、3、4的相关内容,将必修1中国特色社会主义的形成和发展、必修2我国的基本经济制度等、必修3中国共产党领导人民站起来、富起来、强起来和人民代表大会制度等转化为情境素材,引导学生运用哲学观点分析中国特色社会主义的创立、发展和完善,从理论层面上真学真懂,从理论、历史和实践层面上真信真用马克思主义,进一步坚定
“四个自信”。
在第五课《寻觅社会的真谛》第二课时“社会历史的发展”教学中,笔者设计了两个活动环节。第一环节为“回顾历史进程 体悟社会发展的基本规律”,本环节按照纵向的历史逻辑,设计了三个问题情境。在回顾新中国70多年来波澜壮阔的历史发展进程的基础上,进入本课时第二个环节“总览历史发展进程,认识社会发展的总趋势”。例如,环节一创设的第二个问题情境和模块综合的体现如下表所示。
教学环节 | 问题情境 | 设计意图 |
第一环节
回顾历史进程,体悟社会发展的基本规律
|
第二个问题情境聚焦改革开放时期。
笔者为学生提供了一个改革时间、事件轴,指出改革开放的进程中,党和国家在改革方面做出的一些重大决定。请同学们辨析这些改革的具体内容属于什么方面的改革?为什么要改革这些方面?
在分析问题之后播放反映我国改革开放伟大成就的视频。
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促使学生深入思考、准确判断党和国家对生产关系、上层建筑等方面的内容进行改革,其根本目的就是遵循社会发展的基本规律,使生产关系适应生产力的发展,使上层建筑适应经济基础的发展。
引导学生深刻认识到改革开放以来,中国共产党遵循社会发展的基本规律,不断推进理论创新、实践创新、制度创新,成功开创、坚持和发展了中国特色社会主义,引导学生坚定“四个自信”。
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策略四:呈现思维过程,提升分析能力
讲好统编高中思想政治必修4《哲学与文化》,可以用思维结构图来阐释抽象的理论问题。通过呈现可视化的思维过程,澄清设问指向,引导学生完成归纳或演绎推理、分析论证的过程,帮助学生透过现象揭示事物的本质、理清理论和问题之间的内在逻辑关系。有效提升学生分析问题和解决问题的能力,帮助学生更好地理解和运用唯物史观的基本观点分析解决现实问题,提升政治认同、科学精神等学科核心素养。
《寻觅社会的真谛》这一主题的教学实施运用了思维可视化的教学策略,帮助学生理解抽象的理论和宏大的史实。例如,在引导学生理解邓小平同志“革命是解放生产力,改革也是解放生产力”的科学论断时,笔者引导学生首先思考人类社会如何发展,再去比较革命和改革的差异,尽管两种社会实践活动具体方式不同,但其本质上具有一致性,即都是为了改变社会的生产关系,解放和发展生产力,促进社会的发展和进步。
表1 “社会历史的发展”环节一的情境创设和模块综合的表现
在引导学生思考为什么“新生的社会主义制度,能够极大地激发广大人民群众的建设热情,将人民群众凝聚成一支一往无前的建设大军?”时,引导学生分析问题的逻辑起点和终点,即“通过看视频,看学习资料,关于新生的社会主义制度,你看到了哪些制度?”以及“这支建设大军指什么?”。在此基础上,以思维结构图引领、辅助学生完成科学推理、分析论证过程,即 “这些新生的社会主义制度为什么能够凝聚起劳动者大军”,进而引导学生认识到:新生的社会主义制度是社会主义的生产关系和上层建筑,改变了广大人民的社会地位,在生产力中起主导作用的劳动者——人的因素被调动起来,带来了生产力的解放和发展。这就是历史唯物主义所讲的,生产关系对生产力具有反作用。上层建筑对经济基础具有反作用。当上层建筑为先进的经济基础服务时,它就促进生产力的发展,推动社会进步。
图3 理解“革命是解放生产力,改革也是解放生产力”的思维结构图
物主义所讲的,生产关系对生产力具有反作用。上层建筑对经济基础具有反作用。当上层建筑为先进的经济基础服务时,它就促进生产力的发展,推动社会进步。
标准(2017年版2020年修订)[M].北京:人民教育出版社,2020:5.
【注】本文发表在《中华活页文选(高中版)》2021年第18期。
作者简介:
赵娜,高级教师,北京市骨干教师,石景山区高中思政学科兼职研修员,九中政治组教研组长。教学设计及课例在北京市“优秀课堂教学设计评选”“京教杯”“基本功培训与展示”等活动中获一等奖。积极承担人教社全国录播课和“北京市中小学空中课堂”授课、人教社出版的教师用书的编写、区考试命题等任务。6届高三毕业班教学,学生成绩优异,取得赋分满分等。曾获石景山区师德优秀教师、石景山区优秀班主任、石景山区先进教育工作者、石景山区骨干教师等荣誉称号。
图4 理解“新生的社会主义制度将人民群众凝聚成一支一往无前的建设大军”的思维结构图
总之,我们应立足教学实践深入探索,通过优化教学策略,讲好统编高中思想政治必修4《哲学与文化》,切实增强课堂教学的思想性、理论性和亲和力、针对性,让学生在教学中有更多的实际获得感。
参考文献:
[1]习近平.思政课是落实立德树人根本任务的关键课程[J].求是,2020(17).
[2]中华人民共和国教育部.普通高中思想政治课程
本课尝试在理论指导下进行教学活动设计。按照高中《英语课程标准》教学建议:关注主题意义,制定指向核心素养发展的单元整体教学目标;深入研读语篇,把握核心教学内容;践行英语学习活动观,促进核心素养有效形成;结合六要素整合的英语课程内容,依托语篇对主题意义进行探究,在以意义探究为目的进行语言学习中形成能力。
二、教学分析
1.文本分析
(1)单元整体分析
本单元是高中英语教材北师大新版(2019)第三模块第八单元(整体分析如表1)。围绕“绿色生活”,本单元以听力、阅读、视频等多模态语篇形式呈现全球面临的环境问题,人们为了环境保护而做出的努力,如Jane Goodall建立“根与芽”组织、易解放建立“绿色生命”组织、阿姆斯特丹称谓“自行车之城”并对全球产生影响、垃圾分类、废弃物品循环利用等。整个单元学习以学生为主体,依托语篇,将语言和文化学习融入对主题
摘要:本文介绍了北师大版《英语》必修三“White Bikes on the Road”阅读教学的设计构思、实施过程以及课后评议和反思,希望通过实践案例展示如何以大单元为背景分析单元主题和内容,在意义建构的基础上,对知识本质开展问题情境下的创新迁移,达到深度学习的目的,完成基于理解的学习。
关键词:大观念 单元整体分析 阅读教学
一、课例背景
本课例是中国教师研修网、中国教研网“基于核心素养的高中英语新课程教学理念与方法”联研项目中的公开课,由本文作者执教,指导老师是北师大王蔷教授、王琦教授及石景山教研员钟淑梅老师。本节阅读课时长为90分钟。
指向大观念落实的语言学习活动设计与实施
——以《“白单车”在路上》为例
北京市第九中学 陈鹏
意义的探究中。
1960s, in 1999, now/nowadays);突出影响,尤其对中国影响 (最后三段);两次设问(段二,末段);用数据说明自行车使用量增加大(段一)。
在具体文本分析中,强调了每课与单元主题的关系、全面的语篇分析等,并形成整体分析。根据王琦老师的提议,加入“人类命运共同体”主题概念,并明确在问题中不断解决问题。同时,运用倒推法进行分文本分析,假设输出任务为让中国学生介绍中国共享单车的运行情况,如发展状况、好的地方和不好的地方,怎么解决?然后决定用文本中的哪些语言(时态语态、词汇)、结构(说明文时间顺序)、思维(全球性、历史性、科技发展、社会进步、素质提升)进行设计,搭建台阶做支撑。
what--语篇的基本信息,对文本主题与内容的分析,是教师引导学生开展意义探究,形成结构化知识的前提;how—如何陈述的,对文体结构和修辞的分析,是引导学生学会运用语言和语篇知识,加深对语篇深层理解的前提;why—主题意义探究,对文本育人价值的分析,
表1 Unit 8单元整体分析
(2)本阅读课文本分析
首先将新旧教材进行对比,发现新版本多加了两段,强调了对世界的影响和白单车在中国的发展状况。对比旧教材,新教材的特点:时间顺序明显(in the
是引导学生批判性地认识自我、认识他人、认识社会、认识世界、生成新的认知态度和价值观的前提。
2.学情分析
以往学情分析往往是泛泛而谈、流于表面,在王琦老师的指导下,本课尝试从主题相关的知识储备和文化意识品质等方面进行分析,如下面图2。
“白单车”不同阶段的功能。
(2)分析文章标题和关键句,激励学生思考如何为环保贡献力量、解决北京“白单车”存在的问题。
(3)结合本课所学语言知识及语篇特征,向外国来访学生介绍过去的发展(产生背景、如何不断解决问题)、北京共享单车的现状(作用和问题)、未来发展(从哪些方面解决共享单车的问题)。
三、教学过程
从导入到作业布置,本课设计10个教学活动。
表2 学情分析
3.教学目标
结合教材分析和学情分析,制定本节课教学目标。本节课结束时,学生能够:
(1)按时间顺序梳理和介绍阿姆斯特丹发展“白单车”的目的、行动和影响,感知与理解时态语态对表达
表3 教学过程简介
Step 1: 身边白单车使用状况谈话导入
请学生说出目前身边共享单车的使用情况。揭示本课主题,激活背景知识。
活动层次:学习理解--感知与注意。
Step 2: 获取先决条件
阅读第一段,找到共享单车在阿姆斯特丹得以发展的前提条件。
活动层次:学习理解--获取信息。
Step 3: 回答五个问题
(1) How did the white bikes appear?
(2) Why did it disappear?
(3) How did it come back?
(4) What effects does “white bikes” have on Amsterdam?
(5) How has the idea of “white bikes” developed?
细读全文,梳理概括主要事件的相关信息。为任务输出提供内容支撑。活动层次:学习理解--获取梳理、总结概括。
Step 4: 借助图表进行复述
学生绘制白单车发展过程图表(形式不限),然后向全班同学进行汇报。
表4 学生绘制的阿姆斯特丹的白单车发展结构图
运用简单图示,学生自主梳理整个语篇结构,形成对语篇的整体概念。活动层次:学习理解--获取梳理、总结概括。
Step 5: 追问问题
通过追问,帮助学生建立语篇的逻辑语意关联,同时帮助学生理解语篇的暗线:人们一直在致力于解决问题,保护环境,并在这个过程中积极发挥创造性。活动层次:应用实践—分析与判断。
Step 6: 找到时态语态与本文意义的关联
时态语态对表达“白单车”不同阶段的功能,体现语法的语用价值。为任务输出提供语法支撑。活动层次:应用实践--分析与判断。
Step 7: 标题和关键句的隐含意义
理解文章标题深层含义:白单车理念在路上,问题解决在路上,环境保护在路上。结合末句,白单车发展并非一蹴而就,“你”决定中国共享单车发展,鼓励学生增强环保意识。在促进新生事物发展的路上,每一个人都不可缺少。活动层次:应用实践--分析与判断。
Step 8: 汇报北京共享单车的发展
运用本课知识,向外国来访学生介绍北京共享单车:过去的发展、目前的使用状况、对未来的期待。在了解阿姆斯特丹白单车发展、问题不断解决、对其他地区产生影响的基础上,学生对该类说明文章的结构、语言都有了一定掌握,因此也能够整体输出背景共享单车的发展现状,并对北京共享单车的进一步发展献计献策,锻炼了学生描述和解释事物、创造性地解决问题的能力。活动层次:迁移创新—描述与阐释、想象与创造。
Step 9: 教师总结。
总结本课,接纳共享单车这一新事物并竭力促进它的发展;回归“绿色生活”单元主题,保护环境、人人有责。活动层次:总结提升。
Step 10: 根据学生的不同水平和兴趣,布置分层作业。
Option 1: Write down and enrich your introduction about shared bikes in Beijing.
Option 2: Make a survey report about shared
表5 学生课上生成内容
bikes in your neighborhood.
Option 3: Make a brochure to propagandize the benefits and protection of “white bikes”.
四、课后评析与反思
回顾本课整体环节后,我结合专家的点评进行如下反思,并期待从专家和各位其他老师那里学到更多,并在日后教学中不断摸索,形成新的认知。
1.教学目标的制定:
根据王蔷教授,教学目标设定的标准包括五个方面:
(1)是否体现了学生为主体的主题意义的探究?
(2)学习活动之间是否逻辑连贯?
(3)是否体现了主题意义探究中的语言知识的整合性学习?
(4)是否体现了学生从“知-用-思-做”的认知建构、技能运用和素养的发展过程?
(5)是否实现了育人目标的自然生成?是否可操作、课观测、可检测?
对照目标设定标准,对本节课的教学目标进行反思如下:
(1)最初产出任务(介绍北京共享单车的发展)不能够完全体现主题意义:环境保护、问题解决。
(2)主体错位:目标二中,学生为主体,激励学生主体为教师,应该去掉。
(3)目标要具有可测量性:“感知与理解”、“思考”不可测量,应换成可测量的目标。
(4)目标中的点都要在具体步骤中得以贯彻执行,但目标一中的“目的、行动和影响”体现不明显。
(5)运用本节课所学知识,我认为可以在课前补充相关原因或措施等方面内容,结合本课内容,进行展示,如可以用到to reduce the pollution,也可以用到reduce the traffic congestion.
2. 设计问题链
充分阅读是必要的,但是在这个环节,如何合理设计问题形成问题链?如何实现低阶思维和高阶思维问题的平衡?通过思考得出如下结论:
根据陈新忠老师所说:“学习语法不只是了解规则,要学会语法在不同语境中的意义表达。”本语篇具有典型的说明文语篇特点,时态语态表达白单车不同阶段的功能。从板书(如图)中可以看出,过去代表了白单车的发展过程,现在时(一般现在时/现在进行时/现在完成时体现白单车发展现状及存在的影响,一般将来时代表白单车未来的发展趋势。
(1)减少答题式阅读。
(2)设置问题链,发展学生的高阶思维。
(3)不同思维阶段的问题设置比率。
本课中,在低阶思维阶段提出了五个问题,一定程度上会限制学生的思维,根据王蔷教授,该阶段的问题设置尽量不要多于三个;高阶思维阶段的问题也不宜过多,因为此类问题需要花费学生较长的思考时间。
3.思维导图的作用
思维导图需要在有准备、有铺垫的前提下进行,这在本课得以实现;思维导图的作用贯穿整个教学活动环节。思维导图起到梳理和内化两方面作用。
4. 结构化知识的应用
本课尝试用整入整出的方式让学生梳理和获取信息,然后在新的情境中尝试运用所学内容、语言和结构。整体输入阿姆斯特丹白单车发展的背景、过程、遇到的困难及如何解决问题,整体输出北京共享单车发展的过去、现在与将来。
5.语言表意
表6 板书
6.小步子内化
如何分步骤内化?如何在理解中内化?语境中分层呈现理解,内化和应用与词汇,增加词汇的循环复现。按照王琦老师所说分解内化,我的教学设计调整如下:
(1)产出目标的顺序调整为过去、现在和将来,
(2)步骤二加入阅读第一段,获取白单车在阿姆斯特丹发展的原因,
(3)步骤四加入学生用简单图示整理语篇并描述,
(4)步骤五紧承学生的过程描述,追加问题,思考人们一直在发挥创造性致力于解决环境问题(等于把之前探讨白单车在阿姆斯特丹成功的原因前移在了这里),
(5)步骤六依旧使用学生的图示,并再读课文,探讨了时态与意义的关系,
(6)步骤八和后面产出部分有重复,考虑删除。
北京市教研员陈新忠老师曾在讲座中提到,“在意义的基础上,对知识本质开展问题情境下的创新迁移,培养学生高阶思维能力,达到深度学习的目的,完成基
于理解的学习,最终实现人的发展。”希望自己在今后的教学中,不断进步,促进得意与得语双重发展、实现教学育人的双重目的。
参考文献
北京师范大学出版社.2019.普通高中教科书·英语3(必修)[T].北京:北京师范大学出版社.
教育部.2017.普通高中英语课程标准[M].北京:人民教育出版社.
【注】本文获北京市2022年“落实全教会精神,提升基础教育质量”主题正文活动特等奖。
作者简介:
陈鹏,北京市第九中学高级教师。课例获教育部一师一优课一等奖、被收录在国家中小学智慧教育平台,多篇论文获全国或北京市特等奖、一二等奖,参加“国培计划”中小学名师领航工程。被评为北京市“紫禁杯”优秀班主任、北京市骨干班主任,石景山区2018年和2021年
骨干教师、优秀教育工作者、师德好教师、优秀共产党员。
构建框架,揭示实质
——以《中华文明的起源与早期国家》为例浅谈历史概念教学
北京市第九中学 付建河
摘要: 历史概念是对历史现象和事实概括性、实质性的认识和表述,既是“描述”历史不可或缺的语言形式,更是“解释”历史的重要工具。在中学历史课堂教学过程中,历史概念的解读和运用是教师引领学生认识和阐释历史的基本的、方便的路径;是历史学科核心素养特别是其中“唯物史观”、“历史解释”素养的关键能力。高中历史教学应该是在义务阶段历史学习基础上的深化和提升,应该适应孩子们理性思维能力逐步提升的需要,概念教学是实现这一任务的不二法门。引导学生理解、辨析概念,运用概念构建知识框架,通过概念理解历史实质,能够起到以简驭繁,事半功倍的效果,可以大大提升课堂效率和教学成果。
关键词:历史概念教学 文明 国家 早期国家 方国
节 1.01引言
在部编普通高中历史教科书《中外历史纲要》教学实践反馈中,大家听到最多的意见就是教材课容量太大,根本完成不了教学任务,平时授课疲于奔命,根本无暇顾及课改新理念、核心素养培养等等。问题的症结在哪里?到底如何驾驭繁杂、深奥的教材内容?
我们认为:用好历史概念,让历史概念引领我们对教材内容的梳理,用历史概念揭示历史发展进程和实质,就能起到以简驭繁、事半功倍的效果。
《中外历史纲要》(上)第一课《中华文明的起源与早期国家》涉及一个宏大历史课题:文明/国家起源问题,既运用历史唯物主义的基本原理,采用较新考古发掘和研究成果,又引介了中国学者对此问题的较新学术观点,使用了一组较为新颖的历史概念;同时,课文时间跨度从远古史前时代到夏商西周,内容多、难度大,高中历史第一课成为历史教师的拦路虎。
具体来说,首先,本课标题就涉及一对概念:文明和国家;其次,在国家形成问题上提出“邦国”这一概念;
第三,在讲到商朝国家构成问题时引入了“方国”概念。第四,其实讲述夏商周历史还隐含了一个概念:发展层次和程度高于“邦国”、包含着若干“方国”、以“王”作为世袭首领、建立了日益完善的国家统治机器的“国”——“王国”。那么,什么是文明?何者是国家?二者有何关联?什么是邦国?邦国是否是早期国家?邦国与王国、王国与方国、邦国与方国之间的关系和区别是什么?只有弄清楚这一系列概念,才能真正理清中华文明的起源和早期国家发展脉络问题。
节 1.02(一)中华文明
“文明”这一概念内涵复杂,观点纷纭。中国学者王巍的观点值得重视:文明可以“分为或可称为文化意义的文明和社会意义的文明两个方面。前者是文化发展的高度阶段,一般包括:1、文字的使用;2、手工业技术的进步,通常以冶金术的出现为代表;3、精神世界的丰富;如原始宗教的发展以及与之相关的祭祀礼仪的程式化;以及伦理道德规范;也就是文明教化。后者包括社会的复杂化达到新的阶段——社会内部出现阶级、
等级制度强化并渗透到社会生活的各个方面、神权与军权结合构成王权并世袭化,作为王权统治工具的官僚机构、军队出现———国家的形成,进入文明社会”。
根据这种“文明观”理解教材内容,本课中的“中华文明”指的是在中国这片大地上的先民们所创造的物质、精神文化和社会、制度文化。“中华文明的起源”可以分解成两个层面:第一,中华原始文化发展到文明阶段,包括了自旧石器到新石器到金石并用时代的生产力发展,具体说包括了生产工具的革新、原始农业、畜牧业发展、原始手工业成就;还包括了原始宗教、祭祀、巫术、艺术、文字类表意符号等的产生和发达。第二,中华远古社会发展到文明阶段,包括了聚落中心的形成、阶级、等级制度的出现、世袭权力的产生、大型公共工程的兴建等等。
教材第一目“石器时代的古人类和文化遗存”共五个自然段,首先是按照时间顺序讲述:170万-20万年前的旧石器时代人类遗址—1万年前进入新石器时代—7000-5000年前仰韶文化和河姆渡文化—5000年前新石
器时代晚期龙山文化红山文化、良渚文化;但突然在最后一段又通盘讲述原始社会从原始人群到母系氏族到父系氏族社会,感觉不好构建知识结构。现在根据前引文明概念的理解,这五个自然段其实可以分为两个子目两个层次理解:第1、2、3、4段讲述的中华文明物质和精神层面文化的起源;第5段讲述的中华文明社会和制度层面文化的起源。结构图示如下:
如果按照教材叙述简单罗列古人类文化遗存,不仅耗费时间、与初中知识重复,学生还只能得到一些散的知识点,无益于历史认识和感知;如果我们在教学中采
用归纳法,在学生阅读本目教材内容的时候,引领其划分教材叙述的两个层次,得出文明的两个层面含义,知识堆砌的教材内容就有了骨架支撑,学生学到的就不仅仅是知识,而是一种观察思考问题的角度、方法和能力;同时也能节约课堂时间。
节 1.03(二)国家
“国家”的概念和定义同样言人人殊。总的说来,西方资产阶级政治学者和马克思主义者对国家概念的理解,大致相似的是都承认构成国家的人口、领土、主权、国家机器、法律制度等,但分歧和差异主要就是资产阶级学者一般不愿意坦承国家的阶级实质和属性;同时,在国家起源的动力问题上有些刻意忽略劳动生产及在此过程中形成的生产生活方式对人类自身、人类社会发展演进的主要、基本推动作用。判断是否进入国家状态的标准因此同样等等不齐。我们认为,否认国家的阶级本质,否认生产力和生产关系发展推动国家起源的基础动力作用而谈国家概念未免有避重就轻、隔靴搔痒的感觉。我们坚持历史唯物主义的国家观。
马克思主义经典作家曾提出国家形成的两个标志,即按地区来划分它的国民和凌驾于社会之上的公共权力的设立。[ 恩格斯《家庭、私有制和国家的起源》,人民出版社,1999年,第177-178页。]按地区来划分它的国民,是为了区别于原始社会的组织结构以血缘为特色而概括出的标志;凌驾于社会之上的公共权力的设立,说的是伴随着国家的出现而产生了强制性权力机构。
对于恩格斯提出的这两个标志,我国学术界长期以来一直是这样使用的。但随着研究的深入,学者们发现,按地区划分它的国民,并不适用于古代中国的历史实际,为此,提出:“国家形成的标志应修正为:一是阶级的存在;二是凌驾于社会之上的公共权力的设立。阶级或阶层的出现是国家这一管理机构得以建立的社会基础,凌驾于全社会之上的公共权力的设立则是国家的社会职能,是国家机器的本质特征。”
以此标准衡量,在夏代之前,相当于考古学上的龙山时代,我国大地上的某些文化遗址,特别是山西襄汾
陶寺遗址,不但发现有大规模的城址,城内成片的大型夯土建筑基址,而且还有大量的能说明贫富分化、等级、阶层存在的墓葬材料,以及朱书陶文、小件铜器,特别是发现显示统治权威和地位的龙盘、鼍鼓、特罄、玉钺等。这一切都显示出其背后有完善的社会协调和支配机制来为其作保障和进行运营。城址及其城内的大型建筑是为贵族中的上层及其附属人口的居住所营建,表明其有权调动和支配整个聚落群的劳动力,显然这种支配力具有某种程度的强制色彩。阶层、等级或阶级的存在以及强制性权力机构的设立,表明龙山时代已经进入早期国家状态。
将始于公元前2500年左右的陶寺文化判定为早期国家,是不同于传统观点的重大历史和考古学结论;是关乎“五千年中华文明”史的重大学术成果。教材吸纳这一观点是对旧有教材在史学结论上偏保守、滞后的一个重大突破。老师们在备课、授课的过程中不能轻描淡写地处理,更不应该无视、回避。
从部落状态到进入国家阶段是一个从量变到质变的
过程,判断发生质变的标准和依据是什么?传统的教材和学生已有的知识储备都说“夏朝是我国最早的国家”,如何向学生解释清楚这一判断的改变?这需要老师们准确理解的基础上向学生介绍“国家”概念及其判定标准,有理有据,才能说服别人,也才能启迪思考。
节 1.04(三)早期国家·邦国·王国
在跨入国家门槛后早期中国国家发展道路问题上,教材分成两目讲述:一、从部落到国家,可分为两个子目:(1)陶寺文化(五帝后期、龙山文化时代)进入“邦国”——国家的初始形态;(2)夏朝——最早的奴隶制国家。二、商和西周——国家机构和制度更加完善。结合课题“中华文明的起源与早期国家”,我们可以得出结论:中华早期国家指的是从“邦国”到夏朝和商朝西周的。
至此,教师在教学中应该向学生明确界定“早期国家”概念了。顾名思义,“早期国家”首先已经是进入国家状态,其次是国家发展的早期阶段、不成熟阶段,是从国家的初始状态发展到比较成熟状态的阶段。所以,早
期国家也有一个从低级到高级的逐步发展演进的过程,也有比较显明的阶段性。西方文化人类学家将早期国家发展演变分为三个阶段:初始阶段、典型阶段、转变阶段。至于判断三阶段的具体标准,我们不能胶柱鼓瑟地从中国历史资料中找证据来与之一一对应,但他山之石可以借鉴,中国上古历史大致也可以用这三个阶段来描述:龙山文化甚至更早一些高度分层的文化和聚落属于早期国家的初始阶段;夏商西周属于典型早期国家阶段,其中夏朝又带有浓厚的从初始阶段向典型阶段过渡色彩;春秋战国时期是从早期国家向成熟国家转变阶段。
具体到中国早期国家演进的模式和历程,比较有影响的理论假设有如下几种:日本学者每每用“城市国家-领土国家-帝国”或“邑制国家-领土国家-帝国”的模式来论述中国由先秦至秦汉的国家形态的演进。苏秉琦将中国文明和国家的起源、形成和发展划分为“古国—方国(王国)—帝国”三大阶段。“古国”阶段大体处在公元前3500年至公元前2500年,是社会复杂化发展的必然结
果。“古国”是“高于部落以上的、稳定的、独立的政治实体”,主要是指红山文化牛河梁的“坛、庙、冢”等遗迹反映出的社会结构。
但在中国社会科学院的王震中先生看来,上述两种假说存在概念界定模糊、与考古和文献记载不匹谐以及与传统文献使用的概念歧义等局限,从而提出中国古代进入文明社会以后的政治实体的演进应路径为:邦国-王国-帝国三个阶段和三种形态:
中国古代最早的国家(或可称为初始国家)是小国寡民式的邦国,邦国进一步发展是王国,王国以后,通过专制主义的中央集权走向了帝国。邦国较史前的“分层社会”,其最显著的区别是强制性权力机构的出现,而邦国与王国的区别则在于有无王权的存在。王权是邦国中强制性的权力经过一个发展过程后,进一步集中的体现,只有王权的出现才使得权力系统真正呈金字塔式结构。在王国中,君王位于权力的顶点,王与臣下的差别是结构性的、制度化的,是在家族或宗族的范围内世袭的。由于王权的世袭性、结构性和制度化,才形成了
别?
我们可以推想,“夏邦国”是在掌控了某种先进技术,或者垄断了某种必需的资源,或者突变出某种合理高效的制度,或者仅仅赢得了一系列战争等等原因,而从“万邦”之中脱颖而出,成为凌驾其他部族、邦国之上的“夏王国”的。在其崛起过程中,很大概率伴随着消灭、侵吞邻近邦国的可能性;但也可以毋庸置疑地认识到,夏王朝无力、也不必消灭所有周边的邦国,而只需赢得他们对夏王国的臣服、效忠、纳贡。这样,夏王国成为唯一最高主权国家,原来的邦国由于丧失了最高主权而沦为夏王国的附属政权、地方政权,而被称为“某方”等。也就是说,原来在夏朝建立之前业已存在的邦国,在夏朝建立后地位下降,沦为方国。古典文献中偶尔也会称夏商周时期的地方政权、二级政权为“邦国”,但现在我们用“方国”专指王国时代王权控制下的各类地方政权,不宜再用“邦国”来指称它们。这些方国本来早已进入初始国家状态,不宜再认定其为“血缘组织”。
总之,“方国”是指夏商周时期与中央王朝或中央王
王朝或王权的“正统”意识和“正统”观。 “这三个阶段(邦国-王国-帝国)属于已进入国家形态以后的阶段”。
很明显,教材采纳的正是王震中先生为代表的观点。
明确了这一组概念后,“早期国家”这两目知识的整体结构可以梳理如下:
节 1.05(四)方国
教材在讲述商朝国家结构和国家治理的时候说:“商朝的国家管理实行内外服制。内服指商王直接控制的王幾地区,外服指商王间接控制的方国和部族。”那么,何为“方国”?其与早已存在的“邦国”什么关联与区
国相对而言的各地方政权,商在尚未取代夏之前,就是夏的方国,但在灭夏之后,就成为取得正统地位的中央王朝或中央王国。周也是如此。
邦国、王国、方国的关系可以简单图示如下:
某一个邦国演进成为王国,其他邦国降级为王国的属国而称方国。这是在历史唯物主义史观指导下,借鉴西方文化人类学方法,化用、借用中国古典概念表述中国早期国家演变历程和途径的较为合适的方式。
节 1.06结论
通过明晰概念,本节课的主干知识可以总结归纳如下:
“中华文明”指的是在中国这片大地上的先民们所创造的物质、精神文化和社会、制度文化。“中华文明的起源”可以分解成两个层面:中华原始文化和中华远古社会发展到文明阶段。
龙山文化的陶寺文化已经见到文明曙光、跨入国家行列,属于中国早期国家的初始阶段,我们称之为“邦国”;夏商西周属于典型早期国家阶段,我们称之为“王国”;春秋战国时期是从早期国家向成熟国家转型阶段,也就是从王国向帝国的转型时期。
在进入王国阶段后,邦国降级为王国的地方政权——方国。王幾-方国及其他形式的部族一起构成夏、商、西周“复合型”国家形态。
通过本课备课和教学中概念的理解和运用,得到几点认识:
1.历史概念是对历史现象和事实概括性、实质性的认识和表述,既是“描述”历史不可或缺的语言形式,更是“解释”历史的重要工具。在中学历史课堂教学过程中,历史概念的解读和运用是教师引领学生认识和阐释
历史的基本的、方便的路径;是历史学科核心素养特别是其中“唯物史观”、“历史解释”素养的关键能力。高中历史教学应该是在义务阶段历史学习基础上的深化和提升,应该适应孩子们理性思维能力逐步提升的需要,概念教学是实现这一任务的不二法门。
2.面对时间跨度极大、内容包容太广的历史教材,老师们不能只发牢骚,而要冷静想一想为什么不能在既定教学时间内顺利、高效完成教学任务?高中历史教学是教知识还是教能力教素养?引导学生理解、辨析概念,运用概念构建知识框架,通过概念理解历史实质,能够起到以简驭繁,事半功倍的效果,可以大大提升课堂效率和教学成果。
3.有些概念因为太熟悉、已经成为老师们的知识和能力背景而难以引起老师们的思考,但有可能是学生思维认知的盲点,如“国家”概念。需要老师换位思考,从学生角度来审视教材中出现的概念。
4.有的概念是跨学科共用的,需要老师了解相关学科的基本论述和最新认识,需要老师在备课过程中广泛
地阅读,完善、拓展自己的知识结构。
5.教师备课过程中需要对相关概念全面、深入理解,能够精准表达,但在课堂中还要能够用尽可能浅显明白的语言表达出来,不一定死板引述学术性的定义,要以学生能够理解接受为前提。
参考文献:(参见尾注)
【备注】发表于《中学历史教学参考》,2020年第3期。
王巍:《谈谈文明与国家的异同》,中国社会科学院古代文明研究中心2001年8月举办的“中国古代文明的起源及其早期发展国际学术研讨会”上提交的论文提要。转引自王震中《从中原地区国家形态的演进看其文明化进程》,《东岳论丛》2005年第3期,第11-14页。
恩格斯《家庭、私有制和国家的起源》,人民出版社,1999年,第177-178页。
王震中《文明与国家——东夷民族的文明起源》,《中国史研究》1990年第3期,第31-37页;
王震中《中国文明起源的比较研究》,陕西人民出版社,1994年,第345页。
王震中《邦国、王国与帝国:先秦国家形态的演进》,《河南大学学报》,2003年第4期,第28-32页。
例如,广州市第十六中学赵娴老师《聚焦核心素养 优化教学内容——以高中部编新教材第1课<中华文明起源与早期国家>为例》,注意到了“方国”概念,且将其等同于“诸侯国”,但明确标注其为“血缘部落”,概念理解似有偏差。人民教育出版社历史编辑室 历史课程教材研究开发中心“统编高中历史教科书优秀教学设计案例”展示。 https://hd.pep.com.cn/web/index.php? /courselist/showDetail/3888/468039
作者简介:
付建河,北京市第九中学历史教师,石景山区骨干教师、优秀教育工作者。付建河老师多年如一日以校为家,将大量的时间和精力投入教学、辅导与自身专业知识学习。他坚守立德树人宗旨,注重发挥历史学科特
长,将历史教学和国家安全教育、禁毒教育相结合,加强学生家国情怀和人文素养教育。付建河老师专业功底与教科研能力突出,曾多次参与、主持市区级课题研究。同时,他承担了新疆维吾尔自治区和田地区教育扶贫协作与支援合作一对一帮扶指导工作,在民族团结教育过程中做出了自己的贡献。
摘要: 《普通高中化学课程标准》中检测蛋白质含量的方法是利用氨基与亚硝酸的反应,其原理是α-氨基与亚硝酸可定量生成氮气,但蛋白质侧链和辅基中的含氮基团难以进行上述反应或者无氮气生成,因此该法不能用于检测蛋白质的含量,但可用于测定蛋白质的水解度。笔者通过比较各种检测蛋白质含量的方法——凯氏定氮法、紫外吸收法、双缩脲法、BCA法、folin―酚试剂法、考马斯亮蓝结合法,建议高中化学教学中采用双缩脲法。
关键词 蛋白质含量测定 蛋白质水解度测定 双缩脲法
1 问题的缘起
《普通高中化学课程标准》在课程内容部分、有机化学基础模块、生物大分子及合成高分子主题中,在学习活动建议环节的实验及探究活动中提出:用氨基与亚硝酸的反应检测蛋白质含量[1]52。作为中学实验条件所能企及的实验及探究活动,上述反应具有原理简单、测定方法典型而过程不过于繁琐、能排除相关干扰的特点,但课程标准所指定的氨基与亚硝酸的反应真能用于蛋白质含量的检测吗?
2蛋白质的分类和化学组成
2.1蛋白质的分类
蛋白质是由20种氨基酸通过肽键相连形成的含氮天然高分子,是最主要的生命活动载体和功能执行者。仅由氨基酸组成而不含其他化学成分的蛋白质称为单纯蛋白质,如核糖核酸酶、肌动蛋白等;除氨基酸外还含有其他化学成分的蛋白质称为缀合蛋白质,其中非蛋白部分称为辅基或配体,包括有色化合物、寡糖、脂类、磷酸、金属离子和核酸[2]157。
对《普通高中化学课程标准》
氨基与亚硝酸法检测蛋白质含量的商榷
王永森1 叶长军2 金从武3 桑寿德4
(1. 北京市第九中学 北京 100041;2. 北京市第四中学 北京 100034;3. 北京师范大学附属实验中学 北京 100032;4. 北京市第八十中学 北京 100102)
2.2蛋白质的化学组成
蛋白质除含有碳、氢、氧、氮外,常含有硫和磷,有些还含有铁、铜、碘、锌和钼等元素。氮元素不仅存在于蛋白质的肽键部分,也存在于形成肽链的某些氨基酸[如组氨酸(His)、精氨酸(Arg)、赖氨酸(Lys)、天冬酰胺(Asn)、谷氨酰胺(Gln)和色氨酸(Trp)等]的R-基中,还存在于辅基中(如核酸碱基中的腺嘌呤基、胞嘧啶基等)。
3 α-氨基参与的化学反应
《普通高中化学课程标准》指定的氨基酸的检验为茚三酮法,“检测蛋白质含量”的方法为氨基与亚硝酸法,均是α-氨基参加的化学反应,这两个反应的特点是否支持“检验和检测蛋白质含量”呢?
3.1 与茚三酮反应
《普通高中化学课程标准》中用氨基酸与茚三酮的反应检验氨基酸,属于定性的范畴。具有游离氨基的氨基酸,其α-氨基与α-羧基共同参与水合茚三酮的反应,生成紫色物质,反应十分灵敏,是鉴定氨基酸的最简便
的方法[3]983。
紫色异构体混合物最大吸收峰在570nm波长处,因吸收峰的大小与氨基酸释放出的氨量成正比,所以可作为氨基酸的定量分析方法[4]8,检验氨基酸更是绰绰有余。反应过程中的氨来自α-氨基,而氨基酸侧链和辅基上的氮并未参与反应,故不能检测蛋白质含量。需要注意的是,亚氨基酸——脯氨酸、4-羟脯氨酸与茚三酮反应生成亮黄色化合物,最大吸收峰在440nm,且不释放出NH3。
GB 5009.124-2016食品安全国家标准食品中氨基酸的测定采用茚三酮比色法,适用于食品中酸水解氨基
酸的测定,包括天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸等16种氨基酸[5]1。
3.2与亚硝酸反应
α-氨基酸的氨基与亚硝酸的反应可类比伯胺与亚硝酸的反应,首先生成非常不稳定的重氮盐,再自发地分解并进行取代、重排、消除等一系列反应,最后得到氮气和醇、烯等复杂产物[3]766。
在室温下亚硝酸与含游离α-氨基的氨基酸反应放出氮气,氨基酸转化为羟基酸:
由上述反应可知,n(N2)= n(α-氨基酸)。通过测定生成氮气的体积,再运用理想气体方程求出氮气的物质的量,即可得到氨基酸的物质的量。而不同蛋白质水解得到的氨基酸的种类不同,不同氨基酸的摩尔质量也不相同,各种氨基酸的物质的量分数也不确定,故氨基酸的质量无法得出。
此法测定的是游离α-氨基氮,而蛋白质中绝大部分
氮都是以肽键(酰胺键)形式存在的,游离α-氨基很少。而氨基氮与其它含氮部分之间也没有固定的关联,所以该反应也不能测定蛋白质含量。
从类比的角度看,上述两反应均利用α-氨基来进行定量测定的,其中氨基酸与茚三酮的反应在GB 5009.124-2016食品安全国家标准食品中仅用于氨基酸的测定,而氨基与亚硝酸的反应也不能用于检测蛋白质含量,那该反应有何实际应用呢?
4应用α-氨基与亚硝酸的反应可测定蛋白质的水解度
既然α-氨基与亚硝酸的反应测定的是α-氨基氮,与蛋白质含量并无关联,而α-氨基酸来自蛋白质的水解,随着蛋白质水解的进行,游离氨基释放量增大,与亚硝酸反应生成的N2增多,故可用于蛋白质水解程度的测定[4]8。
4.1蛋白质水解度的定义
为了提高蛋白质的功效,往往将其水解,故蛋白质水解度的动态监测和控制至关重要。测定蛋白质水解度
的方法较多,有pH-stste法、三硝基苯磺酸法、邻苯二甲醛法、水合茚三酮法、甲醛滴定法等[6]。
蛋白质的水解度DH(Hydrolysis degree of protein)代表蛋白质在水解过程中肽键被裂解的程度或百分比,数学表达式为: 。
式中:h是被裂解的肽键数,htot是原蛋白质中的总肽键数,h和htot单位经常用 mmol/g 表示。对于特定的蛋白质,htot是一个常数,一般采用文献中的经验值,比如:大豆蛋白质的htot值为7.8mmol/g,酪蛋白质的htot值为8.2mmol/g,也可以根据蛋白质中氨基酸的组成成分计算得到[7]。
4.2高中应用氨基与亚硝酸反应检测蛋白质水解度的优势
在忽略脯氨酸的情况下,可以求出被裂解的肽键数h,htot采用文献中的经验值,即可求出蛋白质的水解度。相较于茚三酮法检测游离氨基酸的含量,高中应用氨基与亚硝酸反应进行定量测定氨基酸的优势体现在:
4.2.1产物氮气易于测量
由上述化学方程式可知:释放出的N2一半来自氨基酸中的α-氨基,一半来自于亚硝酸。N2在水中的溶解度仅为0.0019g(101325Pa,293K),可通过排水集气法测定一定条件下N2的体积,并结合实验时的温度和压强,通过理想气态方程pV=nRT来计算出N2的物质的量,进而求得氨基酸的物质的量。实验条件允许的情况下还可使用气体压力传感器测量,实验前容器内气体的物质的量n1通过理想气态方程pV=nRT求得,根据同温同体积的条件下 (p1、p2实验前后的气体的压强)求得n2,忽略N2在溶液中的溶解和后加入试剂的体积,n2-n1即为生成N2的物质的量,也可求得氨基酸的物质的量。该法是定量测定氨基酸的方法之一,也是Van slyke氨基酸测定法所依据的反应。
4.2.2可排除赖氨酸中ε-氨基的干扰
α-氨基与亚硝酸反应3-4min即可反应完全[2]135-136,而赖氨酸的ε-氨基尽管也能与亚硝酸反应,但反应速率较慢,据此可排除赖氨酸中ε-氨基的干扰。
4.2.3反应的选择性强
亚硝酸能与游离氨基(伯胺)作用放出氮气,也能与取代的氨基(仲胺)的亚氨基反应形成亚硝基取代衍生物,却不释放氮气,故通过该反应能测定试样中游离氨基的含量,不能测定试样中取代的氨基(如脯氨酸( ))氨基酸的含量。
4.2.4仪器和设备相对简单
亚硝酸法测定用到分液漏斗、烧瓶、水槽和量筒等简单仪器。GB 5009.124-2016食品安全国家标准食品中氨基酸的测定采用的茚三酮比色法,其仪器和设备包括:实验室用组织粉碎机或研磨机、匀浆机、分析天平、水解管、真空泵、酒精喷灯、电热鼓风恒温箱或水解炉、试管浓缩仪或平行蒸发仪和氨基酸分析仪等[5]2,高中化学实验条件难以企及。
5蛋白质含量测定的方法
蛋白质含量对于食品科学、营养学至关重要,蛋白质含量测定具有很强的社会应用价值。
5.1人教版教科书中的蛋白质含量测定
人教版教材[8]以资料卡片的形式介绍了蛋白质含量的测定:“由于生物组织中的绝大部分氮来自蛋白质,而且各种来源不同的蛋白质比较接近,平均为16%,因此生物样品中的1g氮元素大致相当于6.25g蛋白质,由此可以通过测定样品中氮元素的质量分数计算出其中蛋白质的含量。”这是凯氏定氮法测定蛋白含量的计算基础[2]157。
5.2常见的几种测定蛋白质含量的方法比较
查阅相关资料,参考目前实验室中常用检测试剂盒说明书提供的参数,现将常见的几种测定蛋白质含量的方法汇总比较如表1,以便于探讨在课程教学中的适用性:
表1 常见的几种测定蛋白质含量的方法比较
Table 1 Comparison of several common methods for protein determination
名称 | 灵敏度 | 测定原理 | 干扰物质 |
凯氏(kjeldahl)定氮法 | 灵敏度低,适用于0.2~1.0mg氮 | 蛋白质样品与浓硫酸共热,在催化剂(如CuSO4等)存在下含氮有机物经消化生成硫酸铵,再经强碱碱化逸出氨,借蒸汽将氨蒸至酸液中,根据此酸液被中和的程度可计算得样品的氮含量[9]56。 | 非蛋白氮(用三氯乙酸沉淀蛋白质而分离) |
紫外吸收法 | 灵敏度最高1~5ug | 蛋白质组成中常含有酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸等芳香族氨基酸,在紫外光280nm波长处有最大吸收峰,在一定浓度范围内其浓度与与吸光度成正比,可用紫外分光光度计通过比色来测定蛋白质的含量[9] 62。 | 强碱性缓冲液;TritonX-100;SDS |
双缩脲(biuret)法 | 灵敏度低1~10mg | 蛋白质分子中含有很多与双缩脲( )结构相似的肽键,在碱性溶液中蛋白质与Cu2+形成紫色配合物,在540nm处有最大吸收,在一定浓度范围内蛋白质浓度与双缩脲反应所呈颜色深浅成正比,可用比色法定量测定[9] 59。 | 硫酸铵;Tris 缓冲液;某些氨基酸 |
Bicinchoninic acid ( BCA)法 | 灵敏度高0.5~20ug | BCA即2,2’-联喹啉-4,4’-二甲酸二钠盐在碱性溶液中与Cu+结合形成稳定的紫蓝色复合物,在562nm处有高的光吸收值并与蛋白质浓度成正比[4]34。 | 还原剂(如-巯基乙醇);螯合剂;缓冲液 |
folin―酚试剂(lowry)法 | 灵敏度高~5ug | folin―酚试剂中的磷钼酸盐―磷钨酸盐被蛋白质(或多肽)中的酪氨酸和色氨酸还原,产生深蓝色复合物(钼兰和钨兰的混合物)。蓝色深度与蛋白质的含量成正比,通过参照已知含量的标准蛋白质的标准曲线确定样品的蛋白质含量[9] 60。 | 硫酸铵;Tris缓冲液;甘氨酸;各种硫醇等还原性试剂 |
考马斯亮蓝结合(bradford)法 | 较为灵敏50 ~100ug | 考马斯亮兰G-250染料的磷酸溶液呈棕红色,在酸性溶液中与蛋白质结合,使染料的最大吸收峰的位置,由465nm变为595nm,在一定的浓度范围内,测定的吸光度值A595与蛋白质浓度成正比。考马斯亮兰G-250蛋白质复合物的高消光效应导致了蛋白质定量测定的高敏感度[9]63。 | 各种嘌呤和嘧啶;各种核苷酸;酪氨酸和色氨酸含量;溶液pH。 |
除了上述实验室常用的测定方法外,还有胶体金法、凝胶过滤法、HPLC等方法,每一种方法都有各自的适用浓度范围,采用何种方法因实验需求而定。每种测定法各有利弊,如凯氏定氮法比较复杂且耗时长,但较准确,往往以该方法测定的蛋白质含量作为其他方法的标准,需要说明的是,该法所测为样品的总含氮量,而如果样品中含有非蛋白质的氮,测定结果就会有偏差,例如2008年“三鹿奶粉三聚氰胺事件”就是通过加入三聚氰胺提高奶粉的“蛋白质含量”[4]33。违法企业突破了诚信和良知的社会底线,可见加强社会责任感和诚信教育至关重要!
紫外吸收法根据Lambert-Beer定律,利用蛋白质的紫外吸收特征,采用标准曲线法测定蛋白质浓度。其余下的几种方法均是蛋白质与含重金属的物质反应生成某一特征颜色,产生特定波长范围的吸收峰,利用吸光光度值与蛋白质浓度成正比的关系测定,如BCA反应[4]34。
Fig.1 BCA reaction
图1 BCA反应
在选择何种方法时应考虑:溶液中存在的干扰物质;蛋白质的性质;实验对测定所要求的灵敏度和精确度;测定所要花费的时间和成本等。
6高中阶段采用双缩脲法测定蛋白质含量的优势
人教版教科书教师教学用书[10]166-167在介绍蛋白质的显色反应中提及双缩脲反应,并指出该反应的显色与蛋白质中所含肽键的数目有一定关系,肽键数目越多,颜色越深。该方法适用于蛋白质浓度高的样本,尤其是动物材料,双缩脲反应示意如下:
Fig. 2 biuret reaction
图2双缩脲反应
和其他测定方法相比,双缩脲法测定蛋白质含量从灵敏度上不占优势,但作为高中学生实验探究活动,笔者认为采用双缩脲法测定蛋白质含量具有明显优势,具体表现为:原理简单,试剂单一,操作简便,可快速测定蛋白质含量,虽然灵敏度稍低,但能够满足高中教学的需要;标准蛋白质溶液和双缩脲等
试剂盒方便购买,可以选择酶标仪法或分光光度计检测法,设备投入不高(如可见光分光光度价格千余元);双缩脲法对不同蛋白质产生的颜色反应深浅相近,不受温度影响;测定所需时间20~30分钟即可完成,适合课堂教学;所用方法是高中生物学的基本方法(只是限于定性角度),双缩脲试剂[胆矾、酒石酸钾钠(KNaC4H4O6•4H2O)和过量NaOH配制]与高中化学常见的新制Cu(OH)2相似,实现化学、生物跨学科思想方法的融合,有助于学生从科学本质进行学科理解;测定方法与考马斯亮蓝结合法等类似,有利于学生在后续学习中思想方法的迁移。
其他测定方法中,凯氏定氮法相当费时(8~10h);紫外吸收法灵敏度不高,紫外分光光度计价格较贵(数千元~数万元不等);BCA法试剂配制麻烦,购买的试剂盒价格不菲;folin―酚试剂(lowry)法,也需要购买folin―酚试剂,每次要做BSA标准曲线。
蛋白质含量/浓度测定是大学生物化学中基础实验,有条件的高中学校可以依据自身需要开展相关实
验和探究活动,如增加目前较为常用的BCA法和考马斯亮蓝结合法,优化探究方案,提高教学效果。
7结论
从氨基与亚硝酸的反应的特点和反应物的来源来看,可以测定氨基酸中α-氨基氮的物质的量,不能测定形成蛋白质侧链和辅基中的氮,蛋白质中氮元素的三种存在形式也无固定的关联,无法根据蛋白质中氮元素的含量≈ 来大概估算蛋白质含量。现行蛋白质含量的测定方法不包括氨基与亚硝酸反应的方法。用氨基与亚硝酸反应测定的是游离氨基酸的含量或是作为蛋白质水解度测定的方法更为确切。
高中阶段若需测定蛋白质含量,笔者建议:一般需求选择双缩脲法,尽管测定灵敏度较低,但成本和用时适合高中实际教学的需要;较高需求推荐选择BCA法和考马斯亮蓝结合法。无论选择何种方法测定蛋白质的含量,都能体现化学的实用价值,又能体现化学反应原理对工业设计和分析的指导作用,凸显化学推动社会进步的核心价值[11]。
致谢:本文承蒙北京师范大学生命科学学院张晓嫣教授的悉心指导,特此致谢!
参考文献
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[4]汪世龙等.蛋白质化学.上海:同济大学出版社,2012: 8~34
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研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书•有机化学基础.北京:人民教育出版社,2018:111
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[11]王永森.叶长军.金从武,化学教育(中英文)2021(23):26
Discussion on the determination of protein content by amino acid and nitrous acid method in thesenior high school chemistry curriculum standards
WANG Yong-Sen1* YE Chang-Jun2 JIN Cong-Wu3 SANGShou-De4
(1. Beijing No.9 High School, Beijing 100041 China; 2. Beijing No.4 High School,Beijing 100034
China;3. The Experimental High School Attached To Beijing Normal University,Beijing 100032, China; 4.Beijing No.80 High School, Beijing 100102 China;)
Abstract The method in the general high school chemistry curriculum standards to measure protein concentrations is based on the determination of free amino groups (as in amino acids or proteins) by measuring the volume or pressure of nitrogen gas formed by reaction with nitrous acid, which is not applicable to proteins with combined α-amino groups. Therefore, this method cannot be used to detect the protein content, but can be used to determine the hydrolysis degree of proteins. By comparing various methods to quantitatively determine protein content, such as the Kjeldahl method, UV absorbance method, biuret method, bicinchoninic acid (BCA) method, Folin-phenol reagent method, and Coomassie brilliant blue (CBB) binding method, the authors suggested
that the biuret method should be adopted in general high school chemistry teaching.
Keywords Determination of protein content Hydrolysis degree of protein Biuret method
【注】本文发表在《化学教育(中英文)》2023年第5期。
作者简介:
王永森,中学高级教师,北京师范大学教育硕士,北京市骨干教师,北京市学生科技节优秀辅导员,石景山区优秀教育工作者。
有20余篇论文发表,其中十余篇发表在国家级核心刊物《化学教育》、《化学教学》和《中学化学教学参考》等;主持北京市课题一项,参与教育部、北京市重点课题和区级课题各一项;参加北京市特级教师工作室,是北京九中“肖伟华特级教师工作室”成员。
特级教师工作室大事记
(上接封底)
第二十二期
2024年1月9日 周春红特级工作室集体研讨假期读书书目《如何在课堂中使用讨论》《哈佛大学教育学院思维训练课》做好集体充电的准备。
2024年1月17日 马炳霞特级教师工作室召开工作室成员座谈会,总结本学期工作收获分享成功的经验,北京市骨干主班教师王爽、郑玥分别介绍了在班级管理中的优秀经验与做法,赢得大家的充分认可和好评。
2024年1月19日 特级教师蔡吉组织高三英语测试工作。
2024年1月19日 肖伟华特级教师工作室举行学员分享活动,新晋正高级游宏老师以《做一名被需要的老师》与大家分享成长心得。
2024年1月22日 特级教师蔡吉组织高三英语阅卷与讲评工作。
2024年1月28日 特级教师蔡吉进行“高考方向分析与高三教学策略”讲座。
2024年2月,丁庆红特级教师工作室成员刘荣丹老师为北京市特级教师工作室成员讲授研究课《闭合电路
欧姆定律》。
2024年2月 历史特级教师工作室导师刘芳指导工作室学员臧家富老师撰写《中学历史教学参考》约稿文章《底蕴•理性•情怀——关于文化史教学的几点思考》。
2024年2月,张景芳特级教师工作室沈景娟老师,赴杨庄南区社区参加服务活动 ,主讲《我的生涯梦想》,获得一致好评。
2024年2月25日 唐翠萍特级教师工作室唐翠萍为北京市古城中学全体教职工做了“调整思维方式,努力做‘成长型’教师”的主题培训。
2024年2月26日 周春红特级 工作室成员苟梦瑶、闫晶在全校教师寒假培训中做读书分享。
2024年2月28日-3月27日,马炳霞特级教师工作室陈露竹老师到黄庄职业高中为学前专业的学生讲授家园共育课程,受到学生一致好评。
2024年3月 历史特级教师工作室导师刘芳老师参与并指导工作室学员臧家富、吴文涛、段长波老师区一模
历史命题。
2024年3月 丁庆红特级教师工作室成员王凌云老师参加北京市跨学科教学设计比赛活动,主题为《复合场的实际应用》。
2024年3月 丁庆红特级教师工作室成员闫冰老师参加北京市高中物理单元教学设计评比活动,主题是《机械振动》单元教学设计。
2024年3月 丁庆红特级教师工作室成员李学、王凌云、程健老师作为核心成员参与区高三试题命制工作。
2024年3月 唐翠萍特级教师工作室学员丁燕参与命制石景山区高三一模政治试卷。
2024年3月 张景芳老师邀请白玉萍老师参与工作室24年工作交流计划。
2024年3月 张景芳特级教师工作室成员王维老师撰写《2023年石景山区中学心理筛查干预情况调研报告》,并进行区级展示。
2024年3月 张景芳特级教师工作室成员李月老师为北师大主办的国培班——云南省小学心理教研员团队开展专题汇报《石景山区心理教师研训工作介绍》,受到培训班专家与老师们的一致好评。
2024年3月 张景芳特级教师工作室成员王燕老师为石景山区骨干紫禁杯班主任培训班学员开展“带班育人策略讲座稿梳理”的培训,受到学员们的一致好评。
2024年3月 张景芳特级教师工作室成员牛彦芳老师作为中国心理卫生协会妇女健康与发展专业委员会委员积极参与“三八”节科普征文活动,受到委员会主任委员好评。
2024年3月 张景芳特级教师工作室王欢欢老师为北师大主办的国培班——云南省小学心理教研员团队开展人际关系主题团体辅导《木头村的木头猫》,受到培训班专家与老师们的一致好评。
2024年3月4日 刘世彬特级教师工作室全体成员线上参加国家大剧院“维多利亚时期的艺术”直播讲座活动。聆听策展人李默老师关于美术史的精彩讲解。
2024年3月7日 特级教师蔡吉组织“高三英语计划交
流与实施”研讨。
2024年3月8日 刘世彬特级教师工作室部分成员在外语实验小学召开了“龙年文化艺术实践活动”研讨会,会上刘世彬就国家博物馆龙文化展览进行了介绍,老师们也对本学期学生主题创作方向进行了交流。
2024年3月12日 特级教师蔡吉参加北京市陈新忠主持的“高中英语新学期计划交流”研讨。
2024年3月15日 刘永江特级教师工作室开展研修活动,刘永江老师作了题为《从好课到好文章》的主题讲座。
2024年3月17日 特级教师蔡吉主持“高三中英语学生能力提升”讲座。
2024年3月18-24日 特级教师蔡吉组织教师参加北京市高考英语听说考试抽样、定标、阅卷工作。
2024年3月19日 赵研特级教师工作室核心成员研讨《大单元教学促进化学学科核心素养发展的区域实践研究》申报书,并设计展板初稿。
2024年3月19日 丁庆红特级教师工作室成员王凌云老师为全区高中物理教师作专题讲座《动量单元教材
分析》。
2024年3月21日 蔡吉特级教师工作室蔡吉、钟淑梅组织北大附中石景山学校“大观念下的语言学习活动设计”现场会。
2024年3月22日 刘世彬特级教师工作室部分成员在外语实验小学召开工作会,共同策划“京西传古韵 蝶变绘新篇”学校艺术实践成果展,会上明确了分工和创作进度,为展览做好前期准备。
2024年3月29日 特级教师蔡吉老师组织高三英语区一模测试、讲评与阅卷工作。
2024年3月20日 周春红特级工作室针对新入职五位教师参加北京市“启航杯”大赛做备课研讨,每位新教师进行说课,周春红老师一一做点评。
2024年3月22日 马炳霞特级教师工作室邀请北京市特级教师、特级校长、正高级朱继文园长,来园与工作室骨干教师座谈,深入分析理解《幼儿园保教评估指南》精神,为促进幼儿园创新发展奠定良好基础。
2024年3月29日 北京九中肖伟华特级教师工作室
开展以“心怀梦想·路致远方”为主题的活动,全体工作室成员进行了三年发展规划交流。