基于課程基本理念的植物組織培養選修課

薛 玲 張國海

(福建省泉州第五中學 泉州 362000)

植物組織培養課程是《普通高中生物學課程標準(2017年版)》(簡稱： 新課標)選修課程體系中在學業發展基礎方向的一個模塊[1]。它是以實驗操作為重心，能為學生提供大量動手實踐的活動。植物組織培養實驗并不是簡單的一個探究實驗，而是涉及生物學及其他學科知識的綜合性強、操作復雜和持續時間長的科學實踐，符合高中生物學課程的基本理念： 核心素養為宗旨、內容聚焦大概念、教學過程重實踐和學業評價促發展。我?；诟咧猩飳W課程基本理念，開發了植物組織培養選修課程。

1 以發展學科核心素養為課程目標

本課程從生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任等方面發展學生的生物學學科核心素養，著重培養學生的批判性思維和創造性思維等素養，充分體現本課程的學科特點和育人價值，通過學習本課程，為學生今后從事相關的研究和工作打下良好的基礎。課程目標是：

(1) 能運用結構與功能觀、物質與能量觀、穩態與平衡觀等生命觀念，說明植物組織培養的基本原理和過程，了解影響植物組織培養的各種因素，能夠將科學、技術、工程學和數學(STEM)知識和能力綜合運用在實踐活動中。

(2) 能基于事實和證據，采用歸納與概括等思維方法理解植物組織培養技術在生產中的應用，在面對生產、生活中與植物組織培養相關的新問題情境時，能運用科學思維方法展開探討、審視或論證，養成科學思維的習慣。

(3) 掌握無菌操作的要領，學會培養基和藥品的配制、外植體消毒、接種、培養、移栽以及栽培等基本操作技術，利用植物組織培養技術培育金線蓮或其他植物幼苗。能夠提出探究的問題、查閱相關資料、設計并實施合理可行的方案，運用數學方法如實記錄、分析實驗結果，形成合作精神，發展學生的科學探究能力。

(4) 體會科學研究的艱辛與成功的樂趣，初步養成求實、創新及勇于探究的科學精神和態度，增強社會責任感。

2 圍繞生命觀念構建課程內容

生命觀念是以概念性知識的學習為基礎，是貫穿課程內容的主線。本課程的核心概念是： 植物組織培養技術是通過細胞、組織或器官水平上的操作，獲得有用的生物體或其產品。重要概念是： 闡明植物組織培養是在一定條件下，將離體植物器官、組織和細胞在適宜的培養條件下誘導形成愈傷組織，并重新分化，最終形成完整植株的過程?；趯诵母拍詈椭匾拍畹姆治?，本課程圍繞生命觀念構建課程內容(表1)，主要包括概念知識的學習和實踐活動的實施。

表1 “植物組織培養”選修課程內容

3 課程實施過程重視科學探究和實踐

現以“金線蓮植物組織培養”內容為例，介紹課程具體的實施過程。

3.1 創設真實情境，明確研究課題 探究性學習需要創設情境，創設帶有具體問題和情感氛圍的學習環境，從而使學生形成良好的求知心理，在情境中感受學習的樂趣，領悟并活用所學知識，激發和培養創新思維以及綜合解決問題的能力。

應選擇什么樣的植物材料來進行組織培養呢？課堂上教師引導學生思考： 閩南當地有哪些重要的經濟作物？哪些經濟作物出現數量不斷減少、產量持續降低的現象？能不能對這些經濟作物進行組織培養從而提高其產量？有位學生提到閩南有用金線蓮燉雞湯滋補身體的習慣，但現在野生的金線蓮產量較少，價格昂貴。如能夠通過植物組織培養的人工方法培育金線蓮，不僅可保護野生金線蓮的資源，又可增加農民的經濟收入。于是，學生通過上網查閱資料，了解到金線蓮是一種珍稀中草藥，具有涼血祛風、除濕解毒的功效，但其種子小，種胚發育不全，自然繁衍能力低下，自然生長產量極為稀少。又加上長期人工過度采挖，使野生金線蓮資源日趨枯竭，我國現已將金線蓮列為瀕危珍稀藥用植物。所以，對金線蓮進行組織培養技術的研究具有一定的實際應用價值。于是，就確定研究課題為“金線蓮的組織培養”。

3.2 查閱相關資料，設計實驗方案 學生在提出課題的基礎上，需要搜集資料來進行探究活動方案的設計。確立以金線蓮的莖段作為外植體培養成完整植株，需要探究外植體的消毒劑的種類、處理時間，初代、繼代及生根培養所用培養基的配方，煉苗的方案以及關于植物組織培養中最關鍵的兩個環節： 外植體的消毒和培養基中激素的比例。教師首先向學生介紹科學研究中常用的參考文獻的方法，傳授參考文獻的搜集方法，以及如何從參考文獻中獲取有用的信息，并推薦了植物組織培養常用的參考資料來源，如《組培苗論壇》《植物生理學學報》等。組織學生根據《植物組織培養實驗教程》查到的相關資料，確定具體的實驗步驟。學生以小組合作的方式提出金線蓮組織培養的實驗方案，師生共同探討，對實驗方案進行修改、補充和完善。學生通過體驗實驗設計、優化實驗方案的過程，提高科學探究能力。

3.3 實施具體方案，完成探究實驗 教師先告知學生使用相關儀器及使用時需注意的安全事項，再讓學生以小組合作的形式按設計的實驗方案開始操作，在學生操作的過程中教師要有針對性的指導。

3.3.1 培養基配置 找到適合金線蓮組織培養的培養基配方是實驗成功的關鍵之一。學生根據所查文獻制定了金線蓮初代、繼代和生根的培養基配方，分別于初代、繼代和生根培養前一節課配制，培養基的高壓蒸汽滅菌都由學生在課間完成。

3.3.2 初代培養 學生先確定初代培養中消毒劑、消毒時間等實驗條件，再觀看教師事先制作好的初代培養操作步驟的微視頻，這樣可提高操作的規范性。再利用教師提供的金線蓮組培苗莖段進行初代培養的操作，一段時間后觀察并統計初代培養的污染率。

3.3.3 繼代培養及生根培養 由于金線蓮組培周期較長，繼代及生根培養的無菌叢芽由教師在課外事先培養好，課堂上學生可直接進行金線蓮繼代培養的操作。一段時間后學生統計繼代培養的污染率和成活率。學生在培養時發現，參考文獻中提供的生根培養基中香蕉泥含量為200 g/L，但實際發現香蕉泥用量大且培養基難配制。學生在實踐中發現香蕉泥含量為50 g/L的效果與200 g/L的效果相近，不僅易配制又可省材料。通過該過程訓練了學生的操作能力，為繼續探究打下基礎。

3.3.4 煉苗和移栽 教師引導學生分析煉苗的原理，得出組培苗長期處于弱光、高濕環境中生長，其氣孔完全張開，無法直接適應野外生長的環境，需要進行過渡性煉苗。煉苗的關鍵是逐步降低生長環境中的濕度，直至組培苗能完全適應野外生長環境。教師引導學生找出煉苗和移栽的適宜的條件，如溫度、濕度和煉苗的天數等。學生設計用于煉苗的培養裝置在課外完成，上課時各組按照設計的裝置進行煉苗培養，并統計各組金線蓮的成活率。在25℃下煉苗7 d左右后移栽，成活率可達到95%以上。

3.4 匯報展示，交流分享 指導學生通過文字、數學表格等方式完成報告，以小組為單位交流探究的過程和結果，展示實驗照片、視頻及培育的金線蓮幼苗。小組間可相互提問、反思改進，并進行適當的評價。這樣，可培養學生的表達能力。

3.5 課題延伸探究 教師又介紹了市場上有一種被稱作“手指植物”的工藝品很受歡迎，這些植物培育在裝有彩色固體培養基的小瓶中，只要給予充足的陽光和適宜的溫度就可放置很長一段時間。引導學生思考怎樣應用本課程的技術，能否自己制作這樣的工藝品？課后由學生自己查找相關文獻，并在教師指導下進行進一步的探究。

4 課程評價促發展

本課程的評價標準有自我評價、相互評價和教師評價，并貫穿于完成課題的全過程。本課程重視以評價促進學生的學習與發展，重視評價的診斷作用、激勵作用和促進作用。在評價中關注學生的個體差異和發展需求，增強學生的自信心,激發學生的研究熱情，改進學生的學習方式，促進生物學學科核心素養的形成。