生物實踐基地助力學科核心素養的提升

閔倫仔

1 實踐基地建設背景

1.1 應普通高中生物課程標準要求

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》指出“面向全體學生、提高學生生物科學素養、倡導探究性學習、注重與現實生活的聯系”。生物學教學是提高學生科學素養的重要途徑之一。現今的生物學教學理應以生物科學知識為基礎，以提高生物技能為目標，以探究式學習、研究性學習為主要載體，精心設計并組織學生參加形式多樣的科學實踐活動，以此教育和引導學生愛科學、學科學、用科學，讓學生掌握科學研究的一般方法，逐步養成嚴謹求實的科學態度并提升學科核心素養。

1.2結合學校特點

學校地處廣州北部山區——派潭鎮。該鎮是一個農業大鎮，土地資源豐富。因此，教師可結合生物學科特點，充分利用農村的資源優勢，為學生的發展創造更廣闊的空間，開發農村生物課程資源，追求和諧有效的生物學課堂，加強生物教學的有效性勢在必行。

2實踐基地概況

實踐基地是指以種植蔬菜、花卉等實驗農作物為主。它是現有生物實驗室的拓展和延伸，也是一個有效補充。我校于2012年起，與一墻之隔的高村村委簽訂農田租賃合同，將圍墻外的5畝農田和1畝池塘租賃下來，有菜地、魚池、水田等設施，依托生物科組、實驗室以及科研機構提供強大的學科指導，為實踐基地的教學實踐研究以及各種社團活動提供了廣闊的實驗場地以及各種實驗對象。

2018年經生物科組研究規劃，將其中1畝菜地翻地為7行，每行約40m，進行各種瓜菜和中藥類植物種植試驗研究，筆者主要負責玉米實驗地。在實驗開始前，發現：學生平時雖然常吃玉米，但由于初中生物不是中考科目，他們對玉米的生物學知識基本可以說一無所知。很多學生甚至都不知道什么是單子葉植物和雙子葉植物。于是，筆者以玉米為研究對象，帶領學生進行玉米自交與雜交實驗的初探，具體實驗如下。

3實驗題目：玉米的種植與研究

3.1實驗原理

玉米是單子葉植物，一年生雌雄同株異花植物，雄穗著生于植株項部，雄穗的主軸和側枝上著生小穗。每個小穗有兩朵小花，每朵花有兩個花藥。雌穗由葉腋內的腋芽發育而成。一般品種只有植株上部往下大約5-6節處的腋芽才能發育成1或2個果穗。雌穗上著生許多縱行排列的成對小穗。小穗上有小花兩朵，其中一朵可育，一朵退化，可孕小花有內外穎和雌蕊組成。抽出的花絲為柱頭的延長物，各部分都可以授粉。在同一植株上，雄穗抽出時間一般比雌穗早3-5 d，抽穗后2-5 d開始散粉。雌穗花絲一經抽出，就有授粉能力，但吐絲后2-4 d授粉能力最強。在一日內，玉米開花最盛是上午8-12時，散粉最盛是9-10時，這是授粉的最好時機。花粉壽命可長達24 h。授粉后20-26 h，即可受精。玉米是典型的異花授粉作物，所以自然雜交率高達95%以上。

3.2實驗目的

掌握玉米授粉方法與步驟;學會統計發芽率與株高的測量;對3個品種的玉米進行自交和雜交;觀察自交與雜交后玉米果實的情況。

3.3實驗材料與用具

粵甜28（黃色）、白糯3號、黑糯4號玉米種子（前兩個品種來自廣東省作物研究所、后一品種購于種子公司）、復合肥、鋤頭、鐵鏟、灑水壺、毛筆、紙袋、回形針、吊牌、體積分數為70%的酒精棉球、剪刀、大頭針、實驗記錄本、鉛筆、橡皮。

3.4方法步驟

3.4.1 播種前準備

學校基地管理的工人提前將長20 m、寬1.5 m的實驗地進行翻土、除草、起壟、施底肥，在播種前將3種玉米種子在水里浸泡2h，讓種子吸足水分，利于種子萌發。

3.4.2播種

2018年3月16日，生物農場社團的成員分成了四組：第一組負責挖一個4-5 cm深的小坑;第二組負責每個坑里放3粒玉米種子;第三組負責用土把玉米種子蓋上土;第四組負責在坑上噴灑少量水。

3.4.3發芽率統計

一個星期后玉米種子長出了2或3片真葉，學生根據以下公式計算各個玉米品種的發芽率：發芽率=（發芽種子粒數/供試種子粒數）×100%。

3.4.4株高統計

社團成員分成3組，每組負責一個玉米品種，以每周一次的頻率測量玉米的株高。學生在此過程中學會了自己設計表格記錄實驗結果，利用重復實驗、隨機取樣，減少實驗誤差。學生設計的表格見表1。

3.4.5授粉

自交：第二天9點左右，用右手輕輕拉下套袋的雄穗，左手輕拍紙袋，使花粉落入袋內，然后取下紙袋扎緊袋口。用毛筆把紙袋內的花粉均勻的涂抹花絲上，立即將雌穗紙袋套回。整個授粉過程動作必須迅速和輕便，切忌觸動周圍植株，以免串粉造成雜交。授粉后，立即在自交果穗上掛上吊牌。牌上用鉛筆注明品種名稱、授粉方式、授粉日期、實驗者姓名。

雜交;關于玉米雜交過程中的套袋、授粉和管理工作等與自交基本相同，只是所套的雄穗是作為雜交父本，而雌穗應該選用其他品種的玉米。實驗的雜交有六種方式：三種正交方式♀黑×♂黃、♀黑×♂白、♀白×♂黃;三種反交方式：♂黑×♀黃、♂黑×♀白、♂白×♀黃。授粉后的紙牌上應注明雜交組合名稱。

3.4.6授粉后的管理

授粉一周后，要經常注意紙袋和吊牌是否完好無損，因為隨著果穗的生長，容易將其紙袋頂破，要注意并及時套好。另外，需進行正常的水肥管理和除雜草。

4實驗結果與分析

授粉后30d左右玉米基本成熟，生物農場社團成員和非社團成員利用社團課將成熟的玉米采摘。但是，結果并沒有像預期的那樣有6個品種的玉米，只有有黑白雜交、黃黑雜交、黃白雜交、白色自交、黃色自交，但是黑色自交系沒有出現。可能是學生授粉時串粉。實驗結果不像預期，學生基本掌握了玉米的自交與雜交技術，并且能通過玉米的表現型初步判斷出其父母本的表現型。

5核心素養的提升

5.1生命觀念

生殖與發育觀：通過從播種到收獲的4個月，學生能直觀地感受到從一顆種子到一棵植物的衰老與死亡的過程，從中需要經歷細胞的分裂與分化、生長與發育、成熟與衰老的的各個生命環節。

遺傳與變異觀：通過玉米品種間的雜交實驗，學生能很好地理解雜交育種可以將兩個植物的性狀集中到一個植物上，如果白糯3號與黑糯4號雜交，子代在同一個玉米上同時有白的和黑色。雜交育種的基本原理是基因重組，屬于可遺傳變異的一種。

5.2科學思維

在沒有進行實驗時，學生認為有的玉米上有黃色、黑色、白色，這種玉米就是轉基因玉米，所以平時都不敢吃。通過此實驗，學生對轉基因玉米這個社會熱點議題，能夠正確地審視并作出選擇。

5.3科學探究

學生通過自交與雜交實驗的進行，學會了人工授粉以及套袋技術并理解了原理，體驗到了科學家的思維過程、科學定律的產生過程，在整個實踐階段養成了耐心、細致、嚴謹的科學態度和精神，提升了發現問題并解決問題的能力，學會探究的方法、培養了探究的精神。學生還結合以往所學的孟德爾雜交實驗，提出了一些有科學依據的假設。例如，如何判斷該玉米是純合體還是雜合體？哪種方法最簡便？用自交法或是雜交法來驗證？通過這樣的探究，學生對科學探究的每個環節都留下深刻印象，在潛移默化中提升了科學探究能力。

5.4社會責任

學生看到自己辛苦種植的玉米有了收獲，都非常得開心。社團成員每人帶了6根玉米回家與家人分享，讓家長也體驗到收獲的喜悅。當然除了與家長分享喜悅，社團也組織了玉米義賣，并用義賣所得采購了一批保溫杯，送給學校優秀且貧困的學生。通過實踐基地的科學實踐，學生能利用高一所學的植物細胞的吸水和失水知識，對玉米合理的施肥與澆水。通過雜交實驗的進行，學生也能理解平時生活中買的黑玉米或者白玉米總是會有點花，而并不是全黑和全白。

總之，生物實踐基地為各種類型的學生探究活動提供了沃土，加深了學生對科學態度、科學精神的認識，對學生的生物學學科核心素養以及創新潛能的發展都起到積極的促進作用，幫助他們提升社會責任感與人生規劃能力，對學生個人終身的發展都有重要意義。