教学设计方案最新4篇

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教学设计教案【第一篇】

[关键词]教学改革；分子对接；AutoDockvina软件；虚拟筛选；药物化学

药物设计是药物化学的重要研究内容，药物设计主要基于经典的药物化学原理、生物大分子的结构信息和已知化合物的结构信息，构建具有药理活性的小分子化合物，旨在提供候选药物，为创新药物的研究提供物质基础。药物设计学课程的目标是让药学本科生掌握药物分子设计的基本原理、研究内容和研究方法，建立药物分子设计的思路和理念[1]。分子对接(MolecularDocking)是两个或多个分子之间通过几何匹配和能量匹配而相互识别的过程[2-3]。分子对接在药物分子设计中具有十分重要的意义。分子对接也是药物虚拟筛选的一种常用方法，通过分子对接可以从化合物库中筛选出潜在的活性先导化合物，也可以揭示药物小分子和生物靶点之间的相互作用方式，预测化合物的亲和力及活性，也可以用于先导化合物的结构优化等[4]。目前，多重耐药菌以及耐药菌感染引发的死亡等问题已成为全球关注的医学与社会问题，严重地威胁着感染性疾病的治疗，为此迫切需要能够抵抗多重耐药菌的具有新结构与新作用机制的抗菌药物[5-6]。而细菌RNA聚合酶已成为最热门的一类抗菌药物靶标，开发其相应的抑制剂克服已有抗生素的耐药性具有重要的意义[7]。分子对接作为药物设计学课程中主要内容，既是学习的重点也是难点。笔者根据多年从事新型抗菌药物的研究经历，结合科研工作实践，在桂林医学院药学专业的药物设计学课程的教学案例中，以“虚拟筛选细菌RNA聚合酶抑制剂”作为教学切入点，以AutoDockvina、PyMOL和LigPlot等药物设计软件来进行虚拟筛选，通过自建的小型化合物库，虚拟筛选细菌RNA聚合酶抑制剂。本案例的设计目的是让学生熟悉如何从数据库选择合适的靶点作为研究对象，化合物库的构建，蛋白及小分子的预处理，以及AutoDockvina的对接流程，PyMOL和LigPlot的作图方法等，激发学生的学习兴趣，了解和熟练掌握通过虚拟筛选的手段从化合物库中发现新型活性先导化合物的方法。

1教学案例的设计

软件介绍

AutoDock是由美国Scripps研究所的OIson小组开发的分子对接软件包[8-9]。AutoDock程序目前最新的版本为。AutoDockvina是一个开源的分子对接程序[10]，最初由OlegTrott博士在Scripps研究所的分子图形实验室设计和开发的。AutoDockvina与AutoDock相比，前者大大提高了准确性，而且AutoDockvina可以利用系统上的多个CPU或CPU内核来显著缩短运行时间。AutoDockvina是目前最为广泛使用的虚拟筛选软件之一。PyMOL是一款经典的三维分子结构显示软件[11-12]。PyMOL已广泛应用于正式发表的科学研究文献中的三维分子结构显示。本教学案例使用的PyMOL版本为。LigPlot是一款针对学术用户的软件[13]，是免费、开源二维的结构显示软件，可自动生成二维配体-蛋白质相互作用图，最新版本是LigPlot+，能够链接到PyMOL软件。

分子对接方法的建立

小分子化合物库的建立在本次教学案例中，首先安排学生在课前进行化合物库的建立。从文献中收集具有抗菌活性的中药单体化合物，先使用ChemDraw软件绘制出单体化合物的结构，再用Caculations-MM2-MinimizeEnergy模块对小分子化合物进行能量优化，并保存成mol2格式。用raccoon软件将mol2格式批量转换为pdbqt格式，创建一个包含5个化合物(化合物1-5)的小型数据库。蛋白的预处理从PDB数据库获取细菌RNA聚合酶三维结构(PDBID：3DXJ)。利用软件，保留蛋白的C和D链，除去其他链，除去水分子(保留D链的H2O1539)，除去金属离子，将处理好的蛋白保存为。在软件中，将添加氢原子，计算电荷，设置原子类型为AssignAD4type，并保存为格式。配体小分子的预处理利用PyMOL软件，从蛋白晶体复合物中提取出共晶配体NE6，并保存为格式。将在中使用MM2力场进行构象优化，保存为pdb格式。在AutoDockTools中的Ligand模块打开此配体，在Ligand模块中选择ChooseTorsions弹出的TorsionCount对话框，并保存为文件。设置Grid参数打开和，设置Grid参数，以蛋白的活性位点(centerx=-，centery=，centerz=)为中心；设置x=50，y=50，z=50，xyz分别表示在各方向上的格点的数量；Spacing设置为Å，设置完成后保存为文件。设置Docking参数在AutoDockTools中的Docking模块打开保存好的两个pdbqt文件，SearchParameters选择遗传算法(GeneticAlgorithm)，NumberofGARuns设置为10，MaximumNumberofevals设置为250000，其他参数为默认，输出文件保存为文件。执行运算在键盘运行win+R，输入cmd命令，使用cd命令进入工作文件夹。输入运行程序，输出文件。再输入，输出文件。在AutoDockTools的Analyze板块中对dlg格式文件进行分析，保存最优构象。为检查参数设置的合理性，将共晶配体NE6与蛋白3DXJ按上述参数设置进行分子对接，然后把对接前后的NE6的结构相比较。在软件中，对NE6和保存的最优构象计算均方根偏差(RMSD)值，如果RMSD值＜2Å，说明建立的分子对接模型可靠性较高。也可以利用PyMOL软件比较对接前后的共晶配体的构象(图1)，如果叠合度很高，也能说明对接模型的可靠性较高。

虚拟筛选

根据以上建立的分子对接模型，将对接参数写进AutoDockvina的配置文件，这个文件里面写上用于对接的详细参数。然后通过win+R进入运行窗口，输入“cmd”进入命令行窗口，进入AutoDockvina工作文件夹。输入“”，回车，运行该程序完成对接的虚拟筛选。所得对接结果如表1所示。对接结果显示Ser1084、Gln1019、Gly620、Leu618等关键氨基酸分别与化合物4上与氮原子直接相连的羰基、羟基及六元环上氧原子存在氢键相互作用；而其他氨基酸如Val1466、Trp1038、Val1037、Glu1034、Leu619、Asn617、Lys621、Ile1467等与该化合物有疏水作用。

2教学效果及学生反馈

在实际的教学中，学生对受体蛋白的预处理和对接过程会遇到一些困难，老师会重点解答同学们的以下几个疑问：(1)为什么要对受体蛋白进行加氢处理？蛋白晶体复合物结构中通常会缺少氢原子的坐标，而氢原子尤其是极性氢原子对计算静电作用是必须的。因此，在利用AutoDock进行对接时，需要给蛋白加上氢原子，也可以利用PyMOL软件来快速完成这个操作，依次点选Edit-Hydrogen-Add-Polaronly，加上的氢原子会以白色短线形式出现。(2)可以通过几种途径来准备配体小分子？①利用ChemDraw软件准备配体小分子。如果是未有文献报道的小分子化合物，先在ChemDraw2D画好结构式，然后复制到ChemDraw3D做能量优化。能量优化步骤：Caculations-MM2-minimizeenergy-Run，然后File-Saveas-SYBYL2(*.mol2)，留待在AutoDock中进一步处理备用。②利用PubChem数据库下载复杂分子。如果是已知的化合物，尤其一些结构比较复杂的分子，例如细菌RNA聚合酶抑制剂利福霉素(Rifamycin)，如果我们还是用ChemDraw2D来画结构式，会很容易画错，所以建议大家直接登录PubChem数据库下载2D或者3D结构。那么怎样选择一个合适的蛋白作为研究对象呢？在实际的课堂教学中，我们一般会建议学生基于如下条件选取晶体结构：解析度尽可能高、尽可能未有氨基酸残基缺失或突变、优先选择人源、有文献报道的且带有共晶配体的复合物晶体等。总之，我们建议同学们在不知道怎么选蛋白作为研究对象的情况下，就多看文献找思路。(3)如何在分子模拟水平上验证分子对接结果的可靠性？如果已经有明确的共晶配体分子的晶体复合物作为研究对象，我们在建立分子对接模型用于虚拟筛选之前，必须进行晶体复合物重现性研究，即Re-dock研究。也就是要用复合物中的共晶配体作为配体小分子，在AutoDock中设置相关参数，对接以后得到的构象，再与对接前的原配体的构象进行比较，以RMSD值来评价两者之间相似度的差距。一般认为RMSD＜2Å，才能说明对接后得到的构象与原配体差别较小，如果分子对接可以很好重现了复合物中蛋白与配体小分子的结合情况，即侧面证明了分子对接方法可靠性较高。本课程的授课对象为药学三年级的本科生，学生已学习过药物化学、生物化学、药理学等专业课程，具备一定的药学专业知识基础，也具有一定药学实验基础。但是，部分同学初次接触计算机辅助药物设计软件，专业外语的基础薄弱，导致在学习药物分子设计的软件过程中会遇到许多困难。通过对以上学情的分析，笔者在本案例的教学过程中，首先通过雨课堂的方式把相关药物分子设计的软件操作教程提前发送给学生，并录制软件的操作视频，让学生课前充分地熟悉软件的使用方法。在实际的课堂教学中，老师从小分子化合物库的构建及预处理，蛋白大分子的下载以及优化等最简单的步骤开始演示，对学生的疑问进行现场解答。鼓励学生自主学习与探索，采用小组交流讨论，鼓励同学之间互相帮助。通过这些举措，学生可快速学会软件的用法，显著提高了学生的积极性和学习兴趣。该教学案例的设计也融入药物设计学课程考核中，是重要的考核内容。药物设计学课程的成绩组成为：期评成绩=教学案例的课程作业+文献报告+课堂表现+PPT制作及讲解。我们要求学生在实施这个教学案例后，把分子对接的结果发送给老师，以及通过PyMOL和LigPLot软件制作小分子与蛋白靶标的相互作用图，通过PPT制作与讲解，鼓励和引导学生走上讲台，加深对知识点理解的同时，培养了学生分析解决问题能力、团队协作能力以及表达能力。在课后调研过程中，学生均表示了对药物设计软件的欢迎，也有同学表示在老师课堂演示之后，分子对接实践由学生自行开展，对软件的安装、熟悉和使用需要花费一定的时间精力，部分学生由于计算机基础较弱，学习具体操作存在一定困难，而被卡在某操作环节，这个时候更加需要老师和同学帮助其解决技术难关。调研结果同时表明，学生很喜欢这种极具实战性的药物分子虚拟筛选的案例课程，也希望学校多配置高性能计算机，多开展专门的药物设计软件的系统培训，从而帮助我校药学专业学生更好地熟悉软件的使用，提高学生药物分子设计和虚拟筛选的能力。

3结语

个性化教学设计【第二篇】

作者简介：陈凯亮 （1994―），男，福建福清人，西北师范大学教育技术学院在读本科生，研究方向：信息化教学设计；

陆岩 （1994―），男，黑龙江鹤岗人，西北师范大学教育技术学院在读本科生，研究方向：信息化教学设计。

随着信息技术的飞速发展，人类社会发生了方方面面的变化，随着大数据、云计算、网联网、虚拟现实技术的日益普及，教育工作面临着在信息时代变革背景下如何教学的深刻问题，其中网络环境下个性化教学的设计与实现便是其中的重要热点。在网络环境下，教师不再是教育的核心，教学方法不再以灌输为主，学生获取知识的渠道大幅度扩展，学生学习时的时空限制也越来越少，这一系列变化的出现都可以促进教育工作者“因材施教”理想的实现。进入21世纪以后，我国信息技术基础建设突飞猛进，网络教育方兴未艾，因此如何利用好网络教学的独特优势、弥补传统教学的不足是当代教育工作者不可逾越的命题，而本文通过对核心概念的剖析，挖掘各种学习风格的不同，探讨网络教育环境下教学的技术实现问题，具有非常重要的现实与理论意义。

一、个性化教学的核心及其必要性

个性化学习是指学习者根据自己的个性特征和需求，挑选适合自己的学习途径、学习适合自己的学习内容、完成适合自己的学习活动。在学习过程中，教师占据主导地位，具有学习环境创设者的地位，可以说个性化教学是教师根据学习者的个性特征及需求，提供合适的教学环境、教学策略的教学模式。需要说明的是个性化教学与个别化教学不同，前者主要强调教师对学习者的了解及采取的相应策略，后者主要强调师生人数的多少。

个性化教学是“因材施教”教学观念在现代教学中的实现方式，是提高教学效率、达成教学目的的重要教学方法，其实现有以下几方面的必要性。一是适应学习者的学习能力差异，避免学得慢的跟不上、学得快的不耐烦而造成学习效率低下的问题；二是适应学习者的习惯媒介差异，有些学生更容易接受文字方面的知识，有些学生更容易接受视频、音频方面的知识，针对这些差异，个性化教学可以采用特别的教学媒介；三是适应学生生活经验的差异，不同的生活经验对知识的理解有不同的影响；四是适应学生兴趣及性格的差异，兴趣与性格的不同对学习的影响非常重要，针对其性格与兴趣设计的个性化学习方案对教学效率有重要作用。

二、基于学习风格的网络教育环境设计

个性化网络教学环境不同于传统的教学环境，在基于学习风格的教学环境需要检测学生的学习风格，然后进行提取，提取之后根据不同的学习风格设计教学方案。具体网络教育环境见下图：

学习风格是最初属于心理学的范畴，后来逐渐扩展到教育心理学、职业

基于学习风格的个性化网络教育环境框架图

心理学等学科，其内容包含知识、情感、心理、社会等各个层面。在学习方面，学习风格与认知风格不同，认知风格仅限于直觉、认知过程、认知控制等方面，而学习风格具有更大的范畴，可以说认知风格是学习风格的一个部分。关于学习风格，英国学习与技术研究中心将学习风格确定为71种，并重点研究了其中13种；我国学者在研究学习风格时一般将学习风格分为四大类，分别是行动者、反思者、理论者以及实践者。

（1）行动者。行动者喜欢活动具有刺激性，喜欢做中学，因此在课程设计时，必须安排做什么。例如成立学习小组，让行动者担任组长，完成竞争性的团队任务。行动者表现欲强烈，喜欢与他人交流，因此可以建立微信群，让行动者担任群主，老师甚至可以在群内向行动者匿名请教。行动者的缺点是喜欢冲动，所以在学习环境设计时可以提醒行动者先思考再行动。

（2）反思者。反思者喜欢行动之前对学习内容做充分的考察，喜欢观察与思考，不乐意做无背景的事情，他们经常说的一句话是我得好好想想。在对反思者设计学习环境时，可以给要学习的内容加上充分的背景资料，满足其热爱思考的特点。反思者与行动者不同，不喜欢抛头露面，更喜欢默默无闻，但是他们做事细致，因此在小组学习中可以担任收集资料的工作。

（3）理论者。理论者对文字、图片的敏感度不高，更喜欢有逻辑性的学习资料；理论者对学习资料中的含有逻辑性的字眼非常敏感。理论者逻辑敏感度高，喜欢有难度的学习内容，在小组学习中，理论者可以担任小组任务中与关键技术相关的角色。理论者的缺点是对动手活动的积极性差，因此需要适当培训。

（4）实用者。实用者喜欢能够学以致用的学习材料，他们希望所学知识能够与实际生活相联系，实用者最常见的问题是这东西有什么用。实用者喜欢将所学知识与实际生活联系起来，因此针对他们的学习环境应该设计成能够支持人们生活的事物。实用者的缺点是过于注重现实，对长远发展有利的知识和能力缺乏兴趣，因此在培养时需要提供这方面的提示。

三、个性化教学的相关技术及实现

新课标下的教学设计【第三篇】

一、坚持教学目标多元化是前提

教学目标是衡量教学质量的尺度。明确具体的教学目标对教师教的方式，以及学生学的方式起着决定和制约作用。因此，制订教学目标时要考虑以下问题：（1）使学生学到哪些知识？学到什么程度？（2）巩固哪些知识？为学习哪些知识做准备？（3）要结合哪些生产和生活的实际内容？（4）要培养学生哪方面的技能？并达到什么程度？（5）使学生受到哪些思想教育？纠正哪些错误的观点？（6）要培养学生哪些能力？结合哪些知识、技能的教学来培养？等等。教学目标要定得恰如其分，提法过高、过低或模糊不清，都不便于执行和落实。

当然，并非每节课的教学目标都要包括上述的各个方面，但必须有所依据，例如《电能转化为化学能》这节教材的教学目标可确定为：（1）掌握电解的基本原理，了解其应用，记住电解池的电极名称及电极反应方程式的书写（而离子在电极上放电顺序不做要求）。（2）引导学生通过实验、练习、思考、分析、比较、归纳、概括，调动学生参与教学活动的积极性和主动性，从而培养他们的观察能力、思维能力、实验能力和自学能力等。（3）本节内容中关于电池反应中的氧化―还原反应，可以作为对立统一规律的实例，让学生认识化学学科的价值，增强学习化学的动机。

目前，受“应试教育”的影响，许多教师对教学的认知目标突出了，但对教学的非认知目标比较忽视。如在教学的知识运用和发展阶段，把练习内容一步到位与高考“接轨”等，而较少考虑教学内容联系社会和生产生活的实际问题，较少考虑对学生科学态度和科学方法的指导及创造精神的培养等。在全面推行新课标的今日，我们应该自觉地坚持教学目标的多元化，让化学教学围绕提高公民素质的总体目标运作。

二、坚持教学过程的科学化是根本

教学过程的科学化是指以最少时间和精力，求得课堂教学的最佳效果。达到这一点，要求教师精心搞好以下四个设计。

（一）课堂教学结构设计。一般认为，按把化学课划分为课的开始、课的中心和课的结尾。课的开始，应向学生明确一节课的学习目标和学习要求，使他们做好知识和心理上的准备。课的中心部分是一节课的核心，课的教学目标的完成、教学质量的关键所在，所以课的开始和结尾都要紧密围绕课的中心来进行。在课的结尾部分，要使学生对所学到的知识得以归纳、概括，重点强化，加深理解和记忆，便于使本节课和下节课更好地衔接起来。

（二）问题设计。一个有意义的问题将对教学效果起到事半功倍的作用。创设多种问题情境，可以极大地调动学生的学习积极性，使课堂教学高潮迭起。如在《物质的聚集状态》这节课中，必须明确决定气体微粒间距的因素是什么，设疑：（1）夏天，自行车车胎的气为什么不能打得太足？（温度）（2）节假日放飞的气球最后到哪儿去了？（压强）由于学生带着问题去学习，必然对所学内容产生一股强大的吸引力，效果不言而喻。

（三）课堂练习和作业设计。新的课程标准明确指出：“在教学中，教师要重视知识的基础性和应用性，把激发和发展学习化学的兴趣放在第一位，减轻学生负担。”认真实施这一要求，加强化学课堂练习和作业的设计是极为必要的。对于课堂练习的设计，主要是起到及时反馈、巩固所学知识的作用。所以教师要紧密配合上课内容，适时地穿插安排，多选用难度不大，绝大多数学生都可以答对的习题。课外作业题的综合性、题型的多样性、例题的灵活性及答案的隐蔽性等都要比课堂练习高一些。这样经过一段时间的培养、训练，学生的解题能力就会伴随教学进程的发展得到提高。

（四）板书设计要体现以下原则。1.体现教学目标性，能揭示一堂课的重点、难点和关键，是一堂课的精髓；2.体现教授的系统性，能形成完整的知识链；3.体现教学的全过程，成为上课的注意中心。

三、坚持教学方法的多样化是关键

“教学有法，教无定法，教要得法”。目前的化学教学方法有探索法、自学辅导法、发现法、程序教学法、单元结构教学法、“读读、议议、练练、讲讲”教学法、“边实验、边观察、边讨论”教学法……一堂课究竟采用什么样的教学方法，要视课型、内容及教师、学生的实际而定。只要“省时、启智、轻负、高效”就是好方法。在化学教学实践中教师要重视掌握好化学教学中的基本方法，如启发性讲授法、演示法、实验法、练习法等，针对高中学生的认识水平，还可着重运用探索法、讨论法、自学法等，并注意多种教学方法的相互配合，保证教学过程的最优化。

特别要注意的是，“实验在化学教学中的地位无论怎么强调都不会过分”。化学教师必须认真开展实验设计，让学生动手实验，在实验中发展问题、研究问题，这样往往可以收到事半功倍的效果。如《原电池》一节可设计以下实验来突破：①观察锌板和稀硫酸的反应；②在锌板和稀硫酸的反应中用铜板接触锌板，有何现象？③在锌板和铜板在稀硫酸中不接触，用导线在外电路通过电流计连结，观察现象；④将稀硫酸换成蒸馏水重复上述实验，发现什么问题？学生在完成一系列实验的进程中，经教师点拨，不但掌握了知识，更重要的是操作能力、观察能力、分析能力都得到了训练和提高。

四、教后反思是教学设计的有益部分

我对《二氧化硫的性质和作用》一节有以下反思：

（一）教材处理方面。新课程强调“用教材”而不是“教教材”，课程包含教材、教师、各种资源，因此本节作以下调整：

1.从生产、生活事例引入新课，增加二氧化硫污染的3个图画和污染来源的视频，加强学生的情感体验。

2.改两个演示实验为学生探究实验，师生合作设计了二氧化硫与溴水、高锰酸钾溶液的实验方案，对课本漂白实验作了改进。因二氧化硫是有毒气体，实验设计应简单、易行、环保。

3.结合所学的知识，增加让学生讨论二氧化硫的污染现象及防治方法。

（二）在师生关系处理方面。新课程强调教师要树立“以生为本”的意识，是引导者、促进者、合作者。在教学设计上教师应力求从学生学习活动的角度进行教学设计，而不是从知识结构角度去讲授。具体处理如下：

1.讲授SO2的性质力求提要求，让学生设计可行性实验。

2.整个过程设计多次合作实验和问题探讨，力求使不同程度的学生通过合作互动都有不同程度的提高。

（三）在情感、态度方面。在教学中努力体现STS教育，培养学生参与意识和学习的兴趣，养成用化学的视角去认识生活、认识社会、认识自然，提高解决问题的能力和养成终身学习化学的习惯。为了让学生辩证看待二氧化硫，本节除了讲授二氧化硫的危害，还讨论了几种变害为利的做法。

该节课最终顺利完成了教学目标，突破了重点难点，调动了课堂气氛，取得了较好的教学效果。但我感到今后的教学有待优化：如何更好组织学生讨论、学生汇报和学生评价方面。教师是教学过程的组织者，应有一定的策略，如四人一组还是三人一组，谁是小组负责人，谁是小组代表发言人，等等，应事先安排好。

由上可知，化学教学设计是一项复杂的工作，其中每一个环节都值得去探讨，我们在这方面下的功夫越多，教学效果就会越好。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部。普通高中化学课程标准（实验）.北京人民教育出版社，

教学设计的标准范文模板【第四篇】

教材分析：

《池上》描绘了乡村儿童偷采白莲的可爱的形象，体会诗中优美的意境。

设计理念：

设计本课时，以朗读为主，读中感悟，培养学生的想象力，让学生从合作、探究的过程中领悟诗的意境。

教学目标：

读出诗的节奏与韵味，理解诗意，想象古诗描绘的情景，感受乡村儿童鲜明的形象。

重点：

感受诗中儿童天真无邪的形象和朴素的美感。

重点解决：

通过反复诵读，体会诗中儿童的形象和诗的意境。

教具：挂图等

过程：

一、激趣导入。揭示课题

激趣。同学们已经学过不少古诗，有的是从课文中学来的，有的是课后自己学习的，大家愿意把自己知道的，会背的古诗背给同学们吗？一句两句也行，只要你愿意，就可以把自己的学习成果与大家分享。导入。今天老师也带来了一首诗，那就是：(板书)池上。

这首诗歌是唐代诗人白居易创作的，诗人常常临池而立，观察池上独特的风景。本诗就是描写的他在池边看到动人的画面。

二、感知的诗歌，了解大意。