Как показывает опыт, один из самых сложных в методическом плане этапов учебно-исследовательской работы с учащимися – момент их первичного включения в собственную исследовательскую деятельность. Детям, конечно, всегда интересно наблюдать за протеканием любой химической реакции. Они с удовольствием проводят на уроках химические эксперименты, радуются, когда у них все получается, но не всегда вникают в смысл происходящего. Задача любого учителя научить детей процессу исследования: выявлению проблемы, разработке гипотезы, наблюдению, умению использовать информацию, проведению эксперимента и т.д. Уроки, организованные в исследовательском режиме, открывают перед школьниками новые горизонты, для самостоятельных научных исследований.
Главная дидактическая цель: создать условия для осознания и осмысления блока новой учебной информации по теме «Свойства белков и их практическое применение» в логической взаимосвязи «строение–свойства–применение» через организацию исследовательской деятельности на уроке.
Задачи урока:
- Обучающая – способствовать пониманию закономерности свойств, строения и практической значимости белков в жизни человека.
- Развивающая – продолжить формирование исследовательских умений учащихся, умений планировать свою деятельность, умений использовать свои предметные знания в повседневной жизни.
- Воспитательная – способствовать развитию представлений о познаваемости мира, пониманию собственных интеллектуальных достижений как целостной характеристики современного человека.
Тип урока: урок изучения нового материала и первичного закрепления.
Технология обучения: Компетентностно-ориентированная технология.
Методы обучения: проблемный-исследовательский,частично-поисковый,объяснительно-иллюстративный.
Средства обучения: ИКТ, реактивы, приборы, средства наглядности (таблицы), учебная информация (учебник и дополнительная литература).
ФОПД: фронтальная, групповая и индивидуальная.
Ожидаемый результат:
После проведения урока учащиеся должны:
| Знать | Уметь |
|
|
Внутрипредметные и межпредметные связи:
- внутрипредметные: взаимосвязь строения и свойства
- межпредметные: физика, биология, медицина, пищевая промышленность.
Оборудование: проектор, экран, наборы для проведения химического эксперимента, спиртовки, держатели.
Реактивы: молоко, растворы белков, растворы солей хлорид натрия, ацетата свинца, сульфата меди, сульфата аммония, концентрированная азотная кислота, раствор гидроскида натрия, таблетка «Фестала», кубик «Галина бланка».
Опережающее домашнее задание:
1. Повторить сведения о полипептидах, пептидной
связи, реакции поликонденсации, видах структуры
белка.
2. Учащимися, интересующиеся химией. перед уроком
ставиться эксперимент по гидролизу альбумина
куриного белка под воздействием таблетки
«Фестал».
2. Иметь таблицу «Состав, структура и названия
природных аминокислот».
3. Сообщения (по желанию) о значении некоторых
белков для человека.
Готовность кабинета к уроку:
1. Из числа учащихся сформированы три
рабочие группы.
2. На столах у школьников краткая учебная
информация о свойствах белков, оборудование,
реактивы и инструкции по выполнению химического
эксперимента,рабочие тетради и лист форматом
А3 для итоговой схемы.
Эпиграф: «Жизнь – способ существования белковых тел». Ф.Энгельс
ХОД УРОКА
1. Организационный момент
Проверяется готовность учащихся к уроку, готовность рабочего места, их настрой, создается доброжелательная атмосфера урока.
2. Целеполагание и мотивация
На экране слайд со словами В.Гете «Настоящий ученик учится открывать неизвестное с помощью известного и тем самым приближается к учителю».
Ребята в процессе короткой беседы с учителем
расшифровывают данное высказывание и приходят к
выводу, что на уроке предстоит узнать что-то
новое, используя свои знания, которые уже у
них имеются. Провести между ними взаимосвязь.
Школьники читают тему урока на слайде и вместе с
учителем формулируют цель своей работы :
рассмотреть свойства белков, выяснить а каким
образом строение белка влияет на данные свойства
и как таковые используются человеком и самой
природой.
Учитель настраивает десятиклассников на
самостоятельное получение знаний и напоминает,
что сегодняшний урок пройдет в процессе их
собственных исследований. В результате ваших
исследований в конце урока должен появиться
проект в виде схемы.
Напоминает школьникам о необходимости
соблюдения техники безопасности при работе с
химическими реактивами и оборудованием.
3. Актуализация знаний
В ходе пятиминутной беседы учитель и ученики выясняют какие сведения, понятия, термины, закономерности им сегодня потребуются на уроке. В итоге на экране: пептиды, полипептиды, пептидная связь, природные аминокислоты,1-4 структуры белков, молекулярная масса белков, функции белков, группы белков.
4. Изучение нового материала
Учащиеся приступают к работе в группах.
Исследуйте растворимость белка казеина молока, клейковины пшеницы и альбумина куриного яйца (соответственно по трем группам).Что вы наблюдаете?
Школьники согласно наблюдениям делают
предварительные заключения.
Учитель предлагает подумать о растворе желатина
и тесте для выпечки.
В ходе дискуссии дети подразделяют схематично
белки по отношению их растворимости в воде на
следующие группы:
Белки
1. Хорошо растворимые
2. Недостаточно растворимые (полунасыщенные
растворы)
3. Плохо растворимые (концентрированные растворы)
Учитель задает школьникам вопрос: Как вы
думаете, так ли уж плохо то, что белки в природе
недостаточно растворяются в воде? Давайте
возьмем несколько примеров.
Итак, полунасыщенными растворами белков
являются: тело медузы, кровь, лимфа, межтканевая
жидкость, цитоплазма, пищеварительные соки,
гормональные соки. Концентрированными
растворами являются: желатин, тесто.
Дети предполагают, что недостаточная
растворимость белков оказывает огромную роль на
жизнедеятельность организма, такие растворы
можно использовать в качестве питания.
Возникает проблема: Какие факторы
определяют устойчивость водного раствора белка?
Школьники в своих группах изучают краткую
учебную информацию.
Выводы:
- Растворение большинства белков – это процесс набухания, увеличения в объеме.
- Раствор белка – это коллоидная система.
- Наличие заряда и гидратной (водной оболочки), окружающая белковые молекулы препятствует осаждению, а, следовательно, способствует устойчивости растворов белков.
Результаты схематично оформляются в рабочих
тетрадях.
Вопрос учителя: Можно ли такое состояние белка
нарушить?
Учащиеся высказывают свои предположения? Все
высказывания принимаются и предполагается их
проверить в ходе дальнейших исследований.
- Исследуйте влияние на растворы белка альбумина куриного яйца ненасыщенным раствором поваренной соли, раствором этилового спирта и раствором сульфата меди (соответственно по группам).
Свои наблюдения школьники каждой группы
озвучивают, все приходят единогласно к мнению,
что произошло осаждение белка.
Учитель предлагает добавить в каждую из пробирок
воду до видимых изменеий, происходящих с
раствором белка.
Группы, работавшие с хлоридом натрия и спиртом
замечают восстановление белка,а в третьем случае
этого не происходит?
Возникает проблема: Почему разные вещества
по-разному влияют на состояние белков?
Учащиеся в своих группах изучают краткую учебную
информацию.
В ходе беседы учащихся с учителем они приходят к
следующим выводам:
- Высаливание – это процесс выделения белка из раствора при действии слабых растворов солей и спирта как водоотнимающих средств. При этом функции белков сохраняются. Данный процесс обратимый.
- Денатурация – это процесс разрушения структуры белка. Сохраняется только первичная структура. Причинами являются соли тяжелых металлов, нагревание, излучение, механическое воздействие. Функции белка нарушаются. Данный процесс необратимый. (Слайд на экране).
Учитель просит одного из учеников выступить с
информацией о значении процесса высаливания в
медицине. Из краткого доклада десятиклассники
узнают об использовании проведения высаливания
белков крови альбуминов и глобулинов для
постановки диагноза больному.
Учитель задает вопрос: Существует ли у такого
явления как денатурация, влияние на белок,
который вы видели, положительная сторона?
Приведем пример, отравление человека солями
тяжелых металлов. Здесь денатурация спешит на
помощь.
Выступление школьника «Первая помощь при
отравлениях».
Другой пример, человек готовит пищу. В ходе
рассуждения выясняется, что кулинарная
обработка пищи (обработка мяса, варка бульона и
др.) готовит денатурированный белок к
воздействию пищеварительных ферментов,
содержащихся в желудочном и кишечном соке.
Результаты схематично оформляются в тетрадях.
Учитель уделяет внимание следующему моменту
урока:
Итак, денатурированный белок готов к воздействию
на него пищеварительных соков (ферментов).
Возникает проблема:
А что далее происходит с белком в
желудочно-кишечном тракте?
Для начала вспомните еще раз, что из себя
представляет денатурированный белок?
Предположите, какой процесс жизнедеятельности
организма способствует разрушению всей
полипептидной цепочки молекулы белка на
отдельные аминокислоты?
Работа в группах, обсуждение, высказывание
своего мнения всему классу.
В ходе дискуссии школьники приходят к единому
мнению – это переваривание белка пищи
(расщепление до мономерных звеньев белка –
аминокислот).
Учитель объявляет классу о заранее проведенной
работе группы школьников по изучению данного
процесса.
- Исследование по изучению модели процесса переваривания пищи выполнялось до урока группой учащихся, т.к опыт требует определенного времени, т.е.не менее 30 минут.
Один из учащихся данной группы комментирует ход и результаты опыта, делает вывод о процессе, который происходит в желудочно-кишечной тракте.
Выводы:
- Гидролиз – это разрушение полипептидной цепочки белка в процессе разрушения пептидных связей и образование отдельных аминокислот.
- Факторы, приводящие к процессу гидролиза – это действие кислотной или щелочной среды, а также ферментов – биологических катализаторов.
Далее предстоит работа в группах по изучению
краткой учебной информации.
Учитель предлагает уделить внимание
- на факторы, способствующие процессу гидролиза;
- на общее уравнение гидролиза;
- этапы гидролиза (предложить).
Результаты схематично оформляются в тетради.
Учитель предлагает детям еще раз обратить
внимание на состав аминокислот, как структурные
единицы белков. На столах у школьников имеется
таблица молекулярных и структурных формул
основных природных аминокислот.
Дети говорят о разнообразии атомов в составе
аминокислот. Обязательными элементами
являются углерод, водород, азот, кислород.
Вопрос учителя: Какие продукты сгорания белков
можно предположить?
Дети записывают уравнение реакции горения
аминокислоты в общем виде, обращают внимание на
появление в качестве продукта молекул азота, тем
самым, проведя различие реакций горения белков
от других органических веществ.
- Исследуйте процесс горения шерстяной и искусственной нити.
Школьники обращают внимание на специфический
запах при горении шерстяной нити.
Если предположить, то продуктами горения
являются углекислый газ, вода и азот –вещества
которые не имеют запаха, то
Возникает проблема:
Какие атомы в составе аминокислот, а значит и
белков образуют при горении вещества с запахом
жженых перьев?
Учитель вновь просит детей внимательно
посмотреть на состав аминокислот и в процессе
беседы десятиклассники приходят к мнению о
том, что именно атомы серы в значительной
степени обеспечивают этот запах (цистеин,
метионин, цистин).
Вопрос учителя: Можно ли эту реакцию
использовать как качественную реакцию на белки?
Ответ: Можно.
Учитель сообщает, что определить атомы в составе
белка можно и с помощью химических реакций. Это и
будет следующий этап нашего урока.
Но мы будем проводить качественные реакции по
обнаружению не только атомов серы.
- Исследуйте химическим путем раствор белка альбумина куриного яйца:
1. На содержание пептидной группы (1-я группа
ребят) строго по инструкции.
2. На присутствие бензольных ядер в составе
радикалов молекул белка (2-я группа ребят) строго
по инструкции.
3. На доказательство атомов серы (3-я группа ребят)
строго по инструкции.
О своих наблюдениях и результатах школьники
рассказывают всему классу.
Называют данные реакции по признаку – изменение
окраски – цветными.
Читают текст учебной информации. Называют их.
Оформляют результаты в своей тетради.
Учитель задает вопрос: Какая из данных
качественных реакций является универсальной на
все белки?
Ответ: Биуретовая реакция.
Учитель предлагает одному из учеников
- Исследовать раствор «Галина бланка»,который продают в магазине и рекламируют как белковосодержащий продукт при помощи биуретовой реакции.
Реакция и наблюдения показывают, что это продукт не содержит белок.
Учитель возвращает школьников на начало их
исследовательской деятельности.
Итак, с основными свойствами, которыми обладают
белки, вы ознакомились. Предлагает пройтись по
каждому из этапов исследования с использованием
схем, приведенных в рабочих тетрадях (время 3
минуты). Далее 1-я группа на листе А3 схематично
оформляет как они представляют процессы
растворения и высаливания, 2-я группа – процессы
гидролиза и денатурации, а 3-я группа – процесс
горения и качественные реакции на белки (для
этого обязательно использовать маркеры разных
цветов).
Собрав листы, на доске учитель крупно пишет по
центру слово белки, от него 6 стрелок и на магниты
крепятся согласно стрелкам по кругу схемы,
созданные детьми.
5. Первичное закрепление изученного материала
В ходе размещения листов со схемами ученики отвечают по каждому из этапов на вопросы учителя. Ведется беседа.
6. Рефлексия. Подведение итогов.
Учитель выдает листы для опроса школьников.
- Какую цель каждый из вас сегодня ставил на начало урока.
- Какими методами, способами и приемами вы добивались своей цели?
- Какой основной вид деятельности на уроке вас заинтересовал?
- Использовали ли вы ранее полученные теоретические знания в ходе исследования?
- Какие знания и умения, которые вы получили на уроке, потребуются вам в жизни?
Учитель обращает внимание школьников на то, что итогом их собственной и совместной исследовательской деятельности на уроке является мини проект по теме «Свойства белков и их практическое применение». Об этом можно судит по схеме, которая появилась в результате вашего труда.