Тема: «Моделирование некоторых особенностей состава, строения, свойств белков с использованием компьютерной графики»

Эпиграф: «..Ум хорошо, а два лучше..»

Цель: на основе экспериментальных опытов и использования информационных компьютерных технологий закрепить ЗУН учащихся о белках - природных полимерах нерегулярного строения.

Задачи:
-сформировать представление о некоторых особенностях состава, строения, свойствах белков с использованием компьютерной графики
-создать условия для межпредметной интеграции, для осмысления и осознания блока учебной информации через исследовательскую ученическую деятельность
-развивать аналитико-синтетические умения и навыки, самостоятельное творческое мышление
- способствовать формированию личностных качеств учащихся: коммуникативность, ответственность, рационализм, активность
Оборудование: компьютер, проектор, электронная презентация - слайды, химическое оборудование, реактивы.
Методы обучения:
-объяснительно-иллюстративный
-информационно-компьютерные технологии
-частично-поисковый
- эксперимент-наблюдение

Ход урока:
1 этап- ориентировочно-мотивационный ( учитель химии, учитель информатики)
Из числа учащихся выбираются победители, участники областных, городских олимпиад по биологии, химии, информатики. Данным учащимся предоставляется роль экспертов- консультантов. В ходе урока они могут оценивать ответы, работу ребят в учебно-познавательном исследовании в специальных оценочных листах.
Оценочный лист

оценка

№ фамилия имя ученика Правильный ответ Ответ правильный на половину Ошибочный ответ
1
2

1) Оргмомент
2) Актуализация «опорных» знаний. Учащиеся выполняют задание «Коллаж» : соотнести функции, выполняемые белками в организме человека.

Функциональное деление функции примеры
1.структурная 1.Упорядочивает обмен веществ 1.Коллаген. Оболочка клеток
2.транспортная 2.обеспечивает все виды движения 2.перенос газов, питательных веществ
3.защитная 3.увеличивает скорость биохимических реакций 3. гамма-глобулины крови
4.энергетическая 4.оеспечивает организм энергией 4. разложение 1г белка выделяется 17,6 Кдж
5.каталитическая 5.обезвреживает посторонние вещества 5. ферменты
6.сократительная 6. перенос веществ 6. миозин –мышечный белок
7.регуляторная 7. строительный материал 7. гормоны

Правильные ответы: 1-7-1, 2-6-2, 3-53, 4-4-4, 5-3-5 ,6-2-6, 7-1-7.

Вывод : Белки – сложные органические вещества, обладающие специфическими свойствами. Данный вывод послужит гипотезой для экспериментальных исследований.

2- этап- проблемно-поисковый

Проблемный вопрос : Почему у белков такие разнообразные функции?
Какие физико-химические свойства известны у белков ?

1)Экспериментальная проверка предположений ( учитель химии)
Учащиеся выполняют практическую работу №9 «Свойства белков». Учащиеся делятся на группы, каждая группа получает задания (А,Б,В,Г ) для эксперимента. Группа экспертов выполняет эксперименты по качественным реакциям белков. Ученики в ходе практической работы заполняют в тетрадях таблицу.

№ Описание опыта наблюдение Объяснение экспериментальных данных
А
Б
В
Г
Д Качественные реакции на белки

После завершения групповой работы следует «афиширование»- презентация результатов эксперимента представителями каждой группы, учащиеся –эксперты оценивают выступления учащихся. Общие выводы к работе ученики формулируют самостоятельно.

Вывод : Разнообразные функции белков в живых организмах обусловлены свойствами белков. Свойства белков зависят от их состава и строения

2) «Визуальная» лекция- исследование «Состав, строение белков» (учитель химии, информатики)

С опережающими заданиями-презентациями выступают учащиеся – эксперты по вопросам :
А) Химический состав белков
Б) Структуры белка
В) Проблемы синтеза белков
Установка для учащихся класса ! Вести записи в тетрадях главных , «опорных» моментов. После завершения презентаций учащиеся класса оценивают выступления учащихся – экспертов по критериям : доказательность, научность выступлений, наглядность, ораторское мастерство.

3) Выполнение учащимися индивидуальной работы «Конструктор молекул белков»
с использованием компьютерной графики (учитель информатики)

Основные задачи:
• Научить объединять несколько объемных фигур в одну
• Научиться строить химическую модель белка, используя операции объединения
• Закрепить навыки поворота и копирования

Какие исходные объекты нужны для моделирования?

Как расположить их друг относительно друга?

Мы с вами уже научились создавать одиночные фигуры и выполнять основные действия над ними, такие как анимация одной фигуры и рендеринг. Сегодня нам предстоит изучить новые способы соединений фигур, вычитание и объединение, закрепить анимацию и рендеринг познакомиться с объединением трех и более фигур.

Представьте, что атом – это трехмерный шар, а группа атомов образующая аминокислоты – это сферы, объединенные между собой, элементы которые могут проходить друг сквозь друга, образуя цепи высокомолекулярных соединений. В один момент эти атомы остановились и превратились в сложное органическое соединение. Теперь они уже объединились, но могут вскоре и распасться.

Работа производится в группах по два человека.

Учащимся раздаются карточки с группой аминокислот для создания первичной структуры белка.

Глицин Аланин Валин
Глицин Лейцин Серин
Серин Аланин Валин
Лизин Лейцин Серин
Треонин Серин Глицин
Изолейцин Аланин Серин
Аланин Изолейцин Валин
Серин Лейцин Треонин

За одним компьютером занимаются два человека одновременно выполняя задание. Выполнение опытной работы связей аминокислот для создания первичной структуры белков производится путем моделирования с использованием технологии трехмерного моделирования в 3D Max 7.0 (сфера, цилиндр, сплайн, геометрические деформации).
Группа экспертов следит за качественным моделированием химических связей путем компьютерного и визуального мониторинга с использованием программы администрирования локальной сети.

Для обозначения атомов в связях аминокислот при моделировании условно применяются четыре цвета:
Атом кислорода (О) – белый
Атом азота (N) – желтый
Атом водорода (Н) – синий
Атом углерода (С) – красный

На выполнение задания отводится – 20 минут. После выполнения задания от каждой группы один ученик демонстрирует с места полученную структуру белка путем проекции ее с использованием интерактивного оборудования (проектор, экран). Учителем информатики проверяется степень правильного графического исполнения. Учителем химии правильность химического строения белка.

Установка: После демонстрации от каждой группы осуществляется сохранение моделей в формате *.avi (для последующего использования на уроках химии для демонстрации химических связей).

Вывод: Белки (протеины)- ВМС биополимеры, образованные из остатков альфа -аминокислот, имеют сложный состав и строение. Для белков характерны 4 структуры, при разрушении которых происходит их денатурация и белки лишаются способности выполнять свои функции. Белки – высшая форма организации органических веществ.

4)Первичный контроль изучаемой темы - выполнение учащимися индивидуального мини-тестирования (15 вопросов по химии и информатики).

Контроль осуществляется путем компьютерного тестирования по 2 варианта. Один человек из группы отвечает с использованием компьютерного тестирования, второй письменно на листе бумаги. Результаты теста будут отображены на экране монитора. По выполнении компьютерного теста первый ученик получает оценку в зависимости от процента правильных ответов. На выполнение теста дается не более 5-7 минут.

3 этап- рефлексия
1) Итоги урока, выводы
2) Оценивание учащихся, обмен мнениями
3) Цветорефлексия