植物組織培養教學設計

洪森榮，管 盈，李盈萍

（上饒師范學院生命科學學院 江西，上饒 334001）

植物組織培養是20 世紀80年代發展起來的以植物生物技術為基礎的新興技術，目前已廣泛應用于農業、林業、園藝、醫藥等領域，取得了巨大的經濟效益和社會效益，為服務地方經濟發展做出了巨大的貢獻[1]。為順應社會對植物組織培養人才的需求，很多地方本科院校開設了植物組織培養課程，培養植物組織培養本科層次技術技能型人才。當前植物組織培養的教學設計都是以讓學生獲得“正確”結果為目的，并通過“正確”結果讓學生得出“適當”結論。盡管植物組織培養驗證式教學可以有效地向學生推薦不同的植物組織培養主題，但研究表明，這種讓學生獲得“正確”結果和得出“適當”結論的傳統教學模式可以實現高效教學，但不利于真正意義學習行為的形成，更不利于養成學生的批判性思維，也不利于高層次技術技能型人才的培養[2]。從觸發學生批判性思維的角度出發，美國大學科學教師協會倡導教師進行基于探究者角度和探究學習研究的教學。基于論據發展形成自己觀點并能與他人解釋與溝通，且能判斷并評價他人觀點的可靠性是高層次技術技能型人才培養的重要內容。作為一個新興的研究領域，“論證（argument）”已成為高層次技術技能型人才培養領域一個新的“研究熱點”。美國Victor Sampson 等人提出的ADI 教學模式，即論證探究式（argument-driven inquiry）教學模式，是近年來一種備受關注的“深度學習”和“論證教學”新模式[3]。典型的ADI 教學模式一般由8個環節組成，即“研究問題的提出”、“數據或資料的收集、分析”、“論據的構建”、“論證的展開”、“書面研究報告的創建”、“評價的交互實施”、“評價的修正并再次提交”、“討論與反思的組織”[4]。ADI教學模式重在學生利用證據進行論證能力的培養，將科學論證與探究式學習過程融為一體，并注意教學過程科學寫作和同伴互評等環節的實施，使學生能夠像科學家構建理論知識一樣，對資料進行評價、對提出的主張進行辯駁[5]。國內外已有的研究表明，ADI 教學模式強調學生“論證能力”和“批判性思維”在“論據收集與論證、研究報告撰寫、同伴互相評價、討論與反思”等教學環節的滲透培養，注意培養學生利用數據或資料構建合適數據、展開合理推理和實施縝密論證，旨在使學生理論與實踐相結合，在論證中提高學生科研素質，在探究中鍛煉學生創新能力，培養學生科學批判性思維方式，符合技術技能型人才培養理念[6]。本文根據當前植物組織培養技術技能型人才培養的趨勢和植物組織培養ADI 教學模式的特征，結合地方本科院校植物組織培養實驗設計了植物組織培養ADI教學模式，以期為地方本科院校植物組織培養教學提供可參考的教學模式。

1 植物組織培養ADI教學的可行性分析

《植物組織培養》是涉及生物類、農林類和中藥材類行業現代本科職業教育的核心課程，也是新農科人才培養引導性專業（“生物育種技術”等12 個專業）的主干課程。該課程是以植物形態建成為主線，明確實驗室組成及基本操作，探索植物離體快繁方式，闡明植物花粉和花藥培養和胚胎培養途徑，描繪植物細胞培養、原生質體培養以及細胞融合前景，發現植物種質資源離體保存重要性，最后論證植物脫毒培育的必要性。探索發現植物組織培養實施的過程往往是植物組織培養理論和實踐相互演繹推理的過程，植物組織培養課程每一章都有眾多的ADI 教學知識點，能為學生植物組織培養研究問題的提出、數據或資料的收集分析、論據的構建、論證的展開、書面研究報告的創建、評價的交互實施、評價的修正提交、討論與反思的組織提供支點和框架，非常適合地方本科院校植物組織培養課程ADI教學的論證。

2 植物組織培養ADI 教學內容的梳理

ADI 教學模式的本質是將“論據的構建”和“論證的展開”與科學探究活動融為一體，目前在生物類科學實驗中廣泛采用，因此植物組織培養ADI 教學內容梳理的原則是將植物組織培養教學內容確定為植物組織培養探究性實驗。《植物組織培養》中適合論證的課程教學內容及對應ADI 教學題目見表1。

表1 《植物組織培養》課程教學內容與ADI 教學模式對應表

3 植物組織培養ADI教學的設計與實施步驟

植物組織培養ADI 教學模式的8 個階段如圖1 所示。植物組織培養ADI 教學模式的教學設計與實施流程如圖2所示。

圖1 植物組織培養ADI教學模式的8個階段

圖2 植物組織培養ADI教學模式的教學設計與實施流程圖

3.1 教材分析

植物組織培養每一章節均包含一個或多個探究活動，同時借助相關圖片介紹了植物組織培養每項技術的具體操作過程，整個教學內容從理論到實踐，編排方式從宏觀到微觀再到宏觀。

3.2 學情分析

植物組織培養授課對象為大二或大三學生，通過2～4個學期的專業學習，學生在理論知識、實驗操作能力和科學探究能力方面已經具備了一定知識和能力的儲備。但學生在“論據的構建”和“論證的展開”方面有所欠缺，需要主講教師注意適時引導。

3.3 教學目標

在本科層次技術技能型人才培養視域下從知識、能力和情感3個目標來設計ADI 教學。

3.4 教學重難點

在本科層次技術技能型人才培養視域下理清植物組織培養教學重難點。重點是學生合作完成ADI 教學實驗的8 個階段。難點為在探究活動中，對照實驗的設計及實驗現象的分析。

3.5 教法學法

在本科層次技術技能型人才培養視域下選擇植物組織培養ADI 教學合理的教法和學法。植物組織培養ADI教學的教法可以為創設情境法、啟發提問法、分析歸納法；植物組織培養ADI 教學的學法可以采用反思探究法和自主學習法。

3.6 教學過程

在本科層次技術技能型人才培養視域下植物組織培養的教學過程實施ADI 教學模式。ADI 教學過程設計框架如表2。

表2 《植物組織培養》ADI 教學過程設計框架

續表2 《植物組織培養》ADI 教學過程設計框架

4 植物組織培養ADI教學的輔助工具

“ADI 教學”的輔助工具由Grooms 團隊開發而成，“ADI 教學”的輔助工具主要有研究報告模板、同伴互評表、研究報告建議模板等，這些輔助工具可以根據教學實際情況進行修訂，然后用于輔助開展植物組織培養ADI教學活動。研究報告建議模板可以采用魏芳兵等[7]的模板進行修改，主要用于植物組織培養ADI 教學活動的階段2，其功能是指導學生如何完成植物組織培養研究報告以及植物組織培養數據如何收集和分析，提示學生從哪些方面去收集植物組織培養數據、收集怎樣的植物組織培養數據才有效、植物組織培養數據如何分析等3個方面去探究。研究報告模板可以采用倪元媛[8]的模板進行改良，主要用于植物組織培養ADI 教學活動的第1～6 階段。教師可借助研究報告模板制定詳細具體的植物組織培養研究報告模板，研究報告模板一般包含“組培內容簡介”、“組培問題指導”、“組培研究任務”、“組培實驗材料”、“組培安全防護”、“組培研究開始”、“組培實驗方案設計”、“組培初步論證構建”、“組培論證會議實施”、“撰寫組培研究報告”等。植物組織培養ADI 教學的階段1，主要包含“組培內容簡介”、“組培問題指導”、“組培研究任務”、“組培實驗材料”。其中“組培內容簡介”主要是為學生提供植物組織培養相關研究的背景信息、理論支撐、原理方法，“組培研究任務”是提示學生植物組織培養研究的真實目的，“組培實驗材料”是植物組織培養實驗探究活動所需的實驗材料對象和實驗儀器設備。階段2包括“組培研究開始”、“組培實驗方案設計”、“組培安全防護”。其中“組培研究開始”和“組培實驗方案設計”是指導學生如何設計植物組織培養合理的研究方案、如何順利開展植物組織培養實驗以及如何收集有效的植物組織培養數據，并利用“組培安全防護”提醒學生在植物組織培養實驗實施過程中需要注意的關鍵事項。階段3 是“組培初步論證構建”，主要是為學生提供完整詳細的植物組織培養論證框架，指導學生初步構建組培論證。階段4 是“組培論證會議實施”，主要是提示學生植物組織培養論證開展的方法以及植物組織培養論證質疑的方法。階段6 是“撰寫組培研究報告”，主要是提示學生植物組織培養研究報告撰寫內容有哪些部分。由于學生剛開始對植物組織培養研究報告的撰寫缺乏正確的認識，或撰寫植物組織培養研究報告缺乏清晰的思路，可以根據Sampson[9]開發的同行評審表的每個項目自行設計一個研究報告模板，用于植物組織培養ADI 教學活動的階段6，其功能是可以指導學生正確完成植物組織培養研究報告。植物組織培養研究報告一般由探究植物組織培養問題的現實意義、收集和分析植物組織培養數據的方式方法、構建植物組織培養完整論證的組織形式3部分組成。同行評審表可采用Sampson 開發的同行評審表[9]，此表已經被很多研究者接納和采用，主要用于植物組織培養ADI 教學活動的階段7。植物組織培養ADI 教學活動的同行評審表可用于評審植物組織培養研究報告中的各類要素是否符合植物組織培養ADI 教學標準，評價單上應該要有植物組織培養ADI 教學對應各類要素的評價標準和提供植物組織培養ADI 教學反饋信息的空間。

5 植物組織培養ADI教學的建議

5.1 植物組織培養ADI 教學應以本科層次技術技能型人才培養為基點

植物組織培養ADI教學旨在通過植物組織培養科學理論知識和實踐知識的論證式探究學習在植物組織培養ADI教學的滲透，將植物組織培養科學論證與植物組織培養探究學習融為一體，根據學生實際切實發展學生植物組織培養推理歸納能力和植物組織培養批判性思維，培養植物組織培養論證構建能力，增強植物組織培養科學寫作能力。植物組織培養ADI教學符合目前教育改革的趨勢，有助于豐富地方本科院校植物組織培養教學的本土內容，優化地方本科院校植物組織培養教學的校本形式，滿足地方本科院校不同學生對植物組織培養教學的差異化需求，極大程度上可以促進植物組織培養技術技能型人才創新能力的提高。因此，植物組織培養ADI 教學應以本科層次技術技能型人才培養為基點。

5.2 植物組織培養ADI 教學應重視學生批判性思維的培養

批判性思維是通過對已有的思想或證據材料進行回顧、評價和修改。在教學中強調學生的批判性思維培養意味著需要進一步加強學生說明問題、質疑論證和批判辯論的權利，進一步增強學生進入理性傳統所支撐的態度、傾向和精神[10]，這與ADI 教學的內涵價值殊途同歸。諸多研究表明，植物組織培養ADI教學中的“組培實驗方案設計”、“組培初步論證構建”、“組培論證會議實施”、“撰寫組培研究報告”等環節可顯著培養學生植物組織培養自主學習能力和植物組織培養科學思維方式，學生在植物組織培養理論知識內化的同時，也潛移默化培養了植物組織培養批判性思維，掌握了植物組織培養技術創新方法。

5.3 植物組織培養ADI 教學應重視雙師型教師隊伍的建設

真正實現本科層次植物組織培養技術技能型人才的培養，需要加強植物組織培養ADI 教學雙師型教師隊伍的建設。植物組織培養ADI教學雙師型教師隊伍的壯大可以顯著提升植物組織培養本科層次技術技能型人才培養的質量。研究表明，本科層次技術技能型人才培養過程的主導者是植物組織培養ADI 教學雙師型教師，植物組織培養ADI教學雙師型教師可積極參與本科層次技術技能型人才培養體系的構建以及本科層次技術技能型人才培養質量標準的提升。本科層次植物組織培養技術技能型人才培養的順利實施，要求植物組織培養ADI 教學主講教師的理論知識豐富、技術技能扎實、教學能力深厚。植物組織培養ADI教學雙師型教師隊伍可通過內培外引、專兼結合的方式進行建設，本校專職教師可根據學校實際進行方向引導大力培育，外校兼職教師可根據植物組織培養課程需要和植物組織培養產業市場積極引進，目的是切實提高校企雙方一體化培養植物組織培養本科層次技術技能型人才的水平和質量。

5.4 植物組織培養ADI教學應重視教師的專業發展

植物組織培養ADI教學對主講教師的專業發展要求很高。植物組織培養主講教師對ADI教學的認識直接影響到植物組織培養ADI 教學的順利實施以及學生對ADI論證的理解。在植物組織培養ADI 教學中，教師需要幫助學生利用論證的方法來探究和完善植物組織培養知識和技能，植物組織培養主講教師必須具有豐富的ADI 論證方面知識，能充分理解植物組織培養科學論證的結構和如何進行植物組織培養科學論證。

5.5 植物組織培養ADI 教學應重視教學效果評價工具的開發

目前ADI教學效果評價工具主要有科學知識評估工具[11]、科學寫作評估工具[11]、行為任務評估工具[12]、SSUI（the student understanding of science and scientific inquiry）評價工具[13]、ASAC（assessment of scientific argumentation in the classroom）評估工具[14]等。但是這些工具對于每一門課程并不是萬能的。如何設計一個信效度非常高的植物組織培養ADI教學評價工具，也是植物組織培養ADI教學實施后需要解決的重要課題。