基于工作過程的模塊化“植物組織培養”實驗課程教學改革設計*

植物組織培養技術是以植物細胞全能性為基礎理論，在無菌和人工控制的環境條件下，利用適宜的培養基，對離體后的植物器官、組織、細胞等進行培養，使其再生為完成植株的技術。20世紀初開始，該技術在植物研究領域中發展迅速，現已成為植物生物學的重要研究技術與手段，廣泛地應用于植物細胞工程、遺傳學、植物生理學、植物分子生物學等多個研究領域。該技術在植物離體快繁、無病毒苗木的培育、種質資源的保存、次生代謝產物的生產等方面得到比較廣泛的應用。[1-2]

基于植物組織培養技術應用的廣泛性，哈爾濱師范大學生命科學與技術學院自上世紀80年代末開設“植物組織培養”課程以來，經過多年的學科建設與發展，現已成為生物科學、生物技術、園林等生物相關專業的專業基礎課程之一，同時該課程也是實踐性、技術性很強的應用型課程，是培養學生動手能力和創造性思維的有效載體。如何通過實驗課的教學讓學生們更直觀更廣泛地了解植物組織培養知識；怎樣才能讓學生真切地感受到植物組織培養的應用前景，并對植物組織培養產生更濃厚的興趣，本文將針對“植物組織培養實驗”提出教學改革方案，從工作過程化和模塊化兩方面對“植物組織培養實驗”教學環節進行探討，最終設計出適宜于師范類院校的“植物組織培養實驗”解決方案。

一 現有課程教學模式存在的問題和解決方案

1 存在的主要問題

“植物組織培養”是一門對動手能力要求較高的應用型課程，其實驗課更要求學生熟練掌握相應的實驗操作技術。“植物組織培養”教學一般都包括理論教學和實驗教學。大多數高校“植物組織培養”課程的設置采用傳統教學方法，即理論課與實驗課分開進行，在講授理論課的同時平行開設實驗課，實驗課學時安排見表1。在教學中，“植物組織培養實驗”課程設置11個相對獨立的實驗，一共36學時，這樣的教學安排雖在一定程度上保障了實驗課教學學時要求，但是在課程的教學中卻存在理論與實踐脫節；實驗課課時分散、延續性不強；學生無法在一個學期內課程授課周期結束前看到自己的實驗課成果，不利于提高學生學習興趣等一系列的弊端。

表1 傳統的植物組織培養實驗課學時安排表

2 解決主要問題的設計方案

通過對植物組織培養實驗課的教學改革，以具體的工作項目為載體，用基于工作過程化的實踐教學設計，讓學生在分組獨立完成各項目的過程中提出問題、發現問題、解決問題、提高技能，最終能夠深刻的掌握植物組織培養實驗知識。

教學改革通過選取難易程度合理的植物組織培養實驗項目，使其通過合理的組合和操作流程上的聯系成為具體的工作項目、將需要學生掌握的知識點進行模塊化設計，把植物組織培養關鍵實驗操作技術融入到具體的工作項目中，使抽象的知識點具象化、枯燥的實驗操作趣味化，使學生能夠看到自己的實驗成果，增強其成就感，從而調動學生學習知識、探索新方法的興趣和熱情，為學生將來的學習及科研工作打下基礎，達至事半功倍的效果。[3]

二 基于工作過程的模塊化“植物組織培養實驗課”教學改革設計

1 基于工作過程模式的教學設計

以工作過程為導向，設計實驗教學內容，針對植物組織培養實驗課要求掌握的技術細節較為繁雜，理論課與實驗課聯系緊密的特點，為了讓學生掌握基礎理論知識的同時熟練掌握規范的組培實驗操作技術，應增強實驗課內容的連貫性，使植物組織培養的理論知識與實踐技能有機融合，以植物組織培養的完整工作流程為主線，以要求學生掌握的實驗技術相關性為依據，以具體的實驗設計及實驗材料的組織培養工作過程為承載主體，按照工作過程模式設計實驗課的相關步驟，將重要的理論知識穿插融合到具體的工作過程當中。[4]

通過合理設計實驗教學內容，把實驗工作內容和相關的理論知識作為一個整體，力求建立一個科學合理的針對具體工作過程模式的植物組織培養實驗課教學體系，重點強化學生植物組織培養相關實驗操作技能的培養，及時融進相關科研前沿成果，并把“新知識、新觀念、新方法”，融入到課程內容的設計與編排中。基于此考慮，將“無菌體系的建立”、“外植體的脫分化培養”、“外植體的再分化培養”等幾部分在植物實驗材料的選取及實驗課時安排上進行整合，加強各知識點的連續性，這樣能夠為學生建立起對植物組織培養的宏觀認識。

2 教學內容模塊化的教學設計

以關鍵知識點為基礎，整合教學內容，按照“以知識為主線，以實驗設計操作為載體，以典型工作過程為體系”的課程設計思想，以培養學生熟練掌握相關植物組織培養實踐操作能力和相關的崗位能力為基本目標，緊密圍繞具體工作任務的需求來選擇和組織教學內容，凸顯工作任務和理論知識之間的關聯。將原來分散的植物組織培養實驗整合設計為3大模塊，分別是：①植物組織培養基本認知；②植物組織培養基本操作技術；③植物組織培養在科學研究中的應用專題。前兩個模塊是工作基礎和基本實驗操作，第三個模塊是前兩個模塊技術的升華、集成，與學生未來的求學深造以及參加工作相銜接。[5]

3 科研項目引入實踐教學項目

引入課程教學的實質不是為了完成項目，而是為了輔助教學，以期帶動課程專業理論知識的學習和理解。通過授課老師申報相關項目，分解成幾個部分，譬如培養基配制、啟動培養、繼代培養、增殖培養、生根培養、馴化移栽等進行實踐操作，目標明確，技術路線清晰，理論實踐有機結合。[6]

模塊下設有相應工作項目安排，項目與任務選用以學生實驗能力所要求技術為標準，突出其適用性、針對性、需求性。經過重新教學設計后的植物組織培養實驗課模塊化學時分配體系見表2。

從表2中可以看到，與傳統教學內容體系相比，模塊式教學內容體系在內容的安排上更緊湊，使理論知識與實踐技能更加有機的結合，以理論指導實踐，以實踐促進理論知識的掌握，同時也解決了傳統教學方法不能完成全部實驗流程的弊端，能夠更好地提高學生興趣及自我學習主動性。

4 鼓勵學生自主設計實踐教學項目

引入基于工作過程的項目化課程教學是為了更好地輔助教學，讓學生有機會參與到植物組織培養全工作流程當中，提高對課程學習的興趣。與此同時，鼓勵學生設計合理的，可行性強的，有應用前景的實驗方案申報大學生科技創新項目，在植物組織培養教學過程中，無論申報成功與否，學生們能夠通過項目申報學習申請書的撰寫過程，了解研究背景和實驗的目的意義，明白項目的研究背景和具體目標、項目進行中需要用的知識，而這些知識正是植物組織培養課程要求學生掌握的內容。[7]

表2 基于工作過程化的模塊化植物組織培養實驗課學時分配表

三 結語

基于工作過程的模塊化“植物組織培養實驗課”課程教學內容改革，把復雜、分散的知識點和專業技能進行了有機的整合，提出3個大模塊、8個工作項目、11個教學實驗。同時，理論知識貫穿于整個工作過程之中，以提高學生實踐能力、專業技能和分析綜合能力為首要目標，取得了初步成效。相信通過對課程的不斷探索，能夠為高等師范類院校植物組織培養實驗課尋求更好、更恰當的課程結構和教學模式，提高教學設計的有效性，提升課堂教學的理解性和科學性。

[1]王振龍.植物組織培養[M].北京:中國農業大學出版社,2011.

[2]王蒂,陳勁楓.植物組織培養（第二版）[M].北京:中國農業出版社,2013.

[3]邸娜.模塊式教學在《植物組織培養》課程中的應用[J].安徽農學通報,2017,23(19):128-129.

[4]尹立紅.基于工作過程系統化的《園林植物保護》課程開發與設計[J].新課程(教育學術),2011(07):109-111.

[5]江生泉,姜自紅,薛正帥.基于工作過程化的《植物組織培養》課程教學改革設計[J].天津農業科學,2017,23(06):107-109.

[6]馬躍,王豐.植物組織培養課程教學中培養大學生創造性思維的實踐探索[J].高等農業教育,2014(11):68-71.

[7]張彩玲,張娣,孫平平,王藝.植物組織培養教學科研相結合模式的應用[J].中國園藝文摘,2017,33(08):210-213.