黃莉莉

摘 要 “植物組織培養(yǎng)”是植物細(xì)胞工程的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)。為了因校制宜開發(fā)校本資源，選取了本校的楸樹作為植物組織培養(yǎng)對象，具體分析教材與學(xué)情，通過“自主學(xué)習(xí)—小組合作”“代表示范—學(xué)生模仿”“問題討論—總結(jié)歸納”等多種形式的教學(xué)活動，使學(xué)生在具體的實(shí)驗(yàn)操作中提升實(shí)驗(yàn)技能，掌握無菌操作技術(shù)，領(lǐng)悟植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理與過程，完成知識理論的自主構(gòu)建，并在真實(shí)情境下激發(fā)科研興趣，培養(yǎng)實(shí)踐與創(chuàng)新能力，從而提高生物學(xué)的學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 高中生物學(xué) 植物組織培養(yǎng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 校本資源

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱為新程課標(biāo)準(zhǔn)）建議教師應(yīng)積極開發(fā)和利用生物學(xué)課程資源。生物學(xué)課程資源是指生物學(xué)課程實(shí)施可利用的所有資源，它不僅影響教師的教學(xué)過程和教學(xué)方式，也影響學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)方式，是決定課程實(shí)施和課程目標(biāo)是否能有效達(dá)成的重要因素之一[1]72。課程的開發(fā)要因校制宜，善于利用各種教學(xué)資源，注重生物與社會、生活和技術(shù)方面的聯(lián)系，以提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從而提高學(xué)生的核心素養(yǎng)[2]。在開發(fā)具有校本特色的課程資源過程中，筆者發(fā)現(xiàn)本校的“黃金樹”——古楸的后代作為植物組織培養(yǎng)對象非常適宜。楸樹是我校一寶，也是名貴的用材與園林觀賞樹種，但是它的自然繁殖極為困難。選它入課堂，會使學(xué)生通過學(xué)習(xí)植物組織培養(yǎng)，明曉可以利用生物工程技術(shù)來拯救瀕危珍貴植物，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任意識。

一、教材與學(xué)情分析

新課程標(biāo)準(zhǔn)對“植物組織培養(yǎng)”的要求是“闡明植物組織培養(yǎng)是在一定條件下，將離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜的培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)形成愈傷組織，并重新分化，最終形成完整植株的過程”[1]28，并建議開展“利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育菊花或其他植物幼苗，并進(jìn)行栽培” [1]28等教學(xué)活動。

（一）教材分析

“植物組織培養(yǎng)”是人教版高中生物選擇性必修3《生物技術(shù)與工程》模塊中專題2“細(xì)胞工程”的第一節(jié)第1課時(shí)內(nèi)容，主要包括植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理和過程。該節(jié)內(nèi)容與必修1中“細(xì)胞的生命歷程”和選擇性必修1中“植物生長素和其他激素”等內(nèi)容密切相關(guān)。植物組織培養(yǎng)技術(shù)是現(xiàn)代生物學(xué)的重要技術(shù)，在其基礎(chǔ)上發(fā)展出了另一重要的植物細(xì)胞工程技術(shù)：植物體細(xì)胞雜交。通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生能更好地理解植物體細(xì)胞雜交技術(shù)以及植物細(xì)胞工程在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用，如培育無病毒植株、細(xì)胞產(chǎn)物工廠化生產(chǎn)、制備人工種子等，并對后續(xù)學(xué)習(xí)“培育轉(zhuǎn)基因植物”也有重要意義，可起到承上啟下的作用。

（二）學(xué)情分析

高二年級的學(xué)生已經(jīng)具備與之相關(guān)的理論基礎(chǔ)：在必修1“細(xì)胞的生命歷程”中，學(xué)生已經(jīng)掌握了“細(xì)胞的分裂和分化”“細(xì)胞全能性”等方面的知識，有利于學(xué)生進(jìn)一步加深理解植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理與過程;在選擇性必修1“植物生命活動的調(diào)節(jié)”中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了“植物生長素”“其他植物激素”等內(nèi)容，有利于學(xué)生理解在植物組織培養(yǎng)過程中添加植物激素的種類及設(shè)置不同比例的生理學(xué)意義。此外，學(xué)生初步具備了實(shí)驗(yàn)探究的能力以及一定的實(shí)驗(yàn)操作能力。但是，由于植物組織培養(yǎng)技術(shù)是學(xué)生接觸的第一個細(xì)胞水平的現(xiàn)代生物工程技術(shù)，學(xué)生缺乏對無菌操作等實(shí)驗(yàn)技術(shù)的了解，因此，在實(shí)驗(yàn)操作過程中會存在一定困難。而學(xué)生總是對未知的內(nèi)容或感興趣的事物充滿好奇這一特點(diǎn)卻能為本節(jié)課的順利開展奠定基礎(chǔ)。

二、確定教學(xué)目標(biāo)與重難點(diǎn)

為了在真實(shí)的課堂教學(xué)情境中引導(dǎo)并幫助學(xué)生達(dá)成新課程標(biāo)準(zhǔn)對本節(jié)課內(nèi)容的要求，促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的提升，筆者結(jié)合教材及學(xué)情分析，確定了本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)：①能運(yùn)用物質(zhì)觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀等生命觀念，理解植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基本原理與過程;②能運(yùn)用科學(xué)思維的方法，基于實(shí)驗(yàn)過程（先脫分化后再分化）以及操作要求（無菌操作）等科學(xué)探究事實(shí)，分析判斷相關(guān)的理論依據(jù);③以植物組織培養(yǎng)技術(shù)解決古楸樹繁殖難題為例，關(guān)注與植物組織培養(yǎng)技術(shù)相關(guān)的研究進(jìn)展和應(yīng)用前景，建立運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)拯救瀕危珍稀生物的社會責(zé)任意識。確定教學(xué)重點(diǎn)：植物組織培養(yǎng)的原理和過程，教學(xué)難點(diǎn)：植物組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)操作流程。

三、教學(xué)過程

為了順利展開“植物組織培養(yǎng)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，筆者首先做了以下幾個方面的準(zhǔn)備工作：①復(fù)習(xí)人教版高中生物必修1中“細(xì)胞的分化”一節(jié)相關(guān)內(nèi)容;②結(jié)合導(dǎo)學(xué)案學(xué)生活動一和學(xué)生活動二板塊，預(yù)習(xí)選修3“植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)”中植物組織培養(yǎng)的相關(guān)內(nèi)容;③全班分成4組，每組7人，由各小組選定組長，組成興趣小組，提前進(jìn)入南通大學(xué)生科院學(xué)習(xí)植物組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)操作步驟，并由教師選派2人在課堂上進(jìn)行匯報(bào);④由于課堂時(shí)間有限，外植體——楸樹根部的預(yù)處理、培養(yǎng)基的配制與滅菌、實(shí)驗(yàn)器材用具的滅菌處理等均于課前完成。在完成了充分的準(zhǔn)備工作之后，進(jìn)入課程實(shí)施階段。

（一）情境設(shè)疑，導(dǎo)入新課

由本校六百年老楸樹的照片及介紹（圖1、圖2）引出楸樹繁殖難題——自花不孕，再到現(xiàn)有常見的楸樹繁殖方法的局限性，引出本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：能夠?qū)崿F(xiàn)楸樹快速大量繁殖的生物新工程技術(shù)——植物組織培養(yǎng)技術(shù)。

[設(shè)計(jì)意圖]通過真實(shí)的情境創(chuàng)設(shè)，激起學(xué)生對“植物組織培養(yǎng)技術(shù)”的好奇，進(jìn)而提出問題：什么是植物組織培養(yǎng)？具體操作流程是怎樣的？為何能實(shí)現(xiàn)快速大量繁殖，其原理是什么？以此生成本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。通過真實(shí)情境中的案例研究，有利于培養(yǎng)學(xué)生社會責(zé)任素養(yǎng)。

（二）活動探索，推進(jìn)新課

【活動一】自主學(xué)習(xí)，掌握植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)

筆者設(shè)計(jì)問題串：“什么是細(xì)胞的全能性？細(xì)胞具有全能性的原因是什么？已經(jīng)分化的細(xì)胞能否表現(xiàn)出全能性？為什么？細(xì)胞表現(xiàn)全能性的條件有哪些？”通過引導(dǎo)，學(xué)生思考并回答相關(guān)問題。在此基礎(chǔ)上提出MS培養(yǎng)基中為何要添加蔗糖等問題，促進(jìn)學(xué)生深層次思考。

[設(shè)計(jì)意圖]通過精心設(shè)計(jì)層層遞進(jìn)的問題串，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)新舊知識之間的聯(lián)系，完成學(xué)生掌握植物組織培養(yǎng)技術(shù)原理的教學(xué)目標(biāo)，有助于教師“以學(xué)定教，順學(xué)而導(dǎo)”。此外，“人工提供適宜培養(yǎng)基可以滿足植物細(xì)胞的離體生長需求”等信息也有利于學(xué)生運(yùn)用物質(zhì)觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀等生命觀念理解植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基本原理。

【活動二】小組合作，構(gòu)建植物組織培養(yǎng)技術(shù)流程圖

學(xué)生根據(jù)植物組織培養(yǎng)原理，結(jié)合教材“胡蘿卜的組織培養(yǎng)”實(shí)驗(yàn)板塊內(nèi)容，小組合作討論，共同構(gòu)建植物組織培養(yǎng)技術(shù)流程圖（見圖3）。

學(xué)生上臺用實(shí)物投影儀展示并講解。筆者進(jìn)行點(diǎn)評與補(bǔ)充，并通過提出“什么是脫分化？為什么要脫分化處理？選擇分化程度如何的植物組織作為外植體？”等問題，使學(xué)生更加清楚地掌握植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理論流程。

[設(shè)計(jì)意圖]通過自主構(gòu)建流程圖，幫助學(xué)生形成網(wǎng)絡(luò)化的知識結(jié)構(gòu)。通過學(xué)生展示小組合作學(xué)習(xí)結(jié)果的方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動參與到學(xué)習(xí)中，鍛煉學(xué)生科學(xué)思維能力與表達(dá)能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生觀察與傾聽能力。通過教師的點(diǎn)評與講解，明確本節(jié)課的教學(xué)重難點(diǎn)：植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程。

【活動三】代表示范，分享心得體會

筆者指派提前進(jìn)入南通大學(xué)生科院進(jìn)行學(xué)習(xí)的2名興趣小組的學(xué)生匯報(bào)此次學(xué)習(xí)的心得體會，學(xué)生用自備的PPT配合講解植物組織培養(yǎng)技術(shù)的具體操作過程（見圖4～25）。

步驟一：配制MS培養(yǎng)基（圖4～8，其中“計(jì)算”步驟需在“配制并量取母液”前，圖略）

步驟二：外植體消毒（圖9～18）

步驟三：外植體接種（圖19～25）

[設(shè)計(jì)意圖]通過同學(xué)的匯報(bào)展示，學(xué)生清楚了整個實(shí)驗(yàn)操作流程。而興趣小組學(xué)生的表現(xiàn)也能激勵其他學(xué)生敢于實(shí)踐和探究，激發(fā)實(shí)驗(yàn)熱情，同時(shí)采用學(xué)生代表匯報(bào)的活動形式鍛煉學(xué)生的語言組織和表達(dá)能力。

【活動四】學(xué)生模仿，動手完成外植體接種

筆者點(diǎn)評兩位學(xué)生的匯報(bào)，展示興趣小組先前開展實(shí)驗(yàn)的結(jié)果（如圖26～27），引導(dǎo)學(xué)生分析導(dǎo)致培養(yǎng)對象污染的可能原因，再次強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作過程中的注意事項(xiàng)。

在組長的指導(dǎo)下，學(xué)生在超凈臺內(nèi)規(guī)范進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，接種完成后做好標(biāo)記，按組放入恒溫箱進(jìn)行培養(yǎng)。筆者對學(xué)生的接種過程進(jìn)行點(diǎn)評，并讓學(xué)生根據(jù)整個實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)探究性課題，如外植體在培養(yǎng)基上的插入位置或放置方式對愈傷組織的形成是否有影響等。此外，設(shè)計(jì)“要進(jìn)行脫分化，應(yīng)如何設(shè)置培養(yǎng)箱條件？”“將接種瓶放入培養(yǎng)箱之后，就可以高枕無憂了嗎？”“若長出了愈傷組織，它自己就可以在培養(yǎng)箱中發(fā)育成一株幼苗了？”……“再分化和脫分化培養(yǎng)條件是否相同呢？”等問題串，再次加深學(xué)生對植物組織培養(yǎng)過程的印象。

[設(shè)計(jì)意圖]深化學(xué)生對所學(xué)知識的掌握與運(yùn)用，認(rèn)同脫分化和再分化過程培養(yǎng)條件不相同的事實(shí)，為后續(xù)再分化實(shí)驗(yàn)操作作好鋪墊。通過點(diǎn)評學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評價(jià)，并引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)探究性課題，落實(shí)鍛煉學(xué)生科學(xué)思維與探究能力的目標(biāo)。

（三）歸納總結(jié)，拓展思維

筆者組織學(xué)生根據(jù)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，嘗試用簡短的語言概括：①植物組織培養(yǎng)究竟是一種怎樣的技術(shù);②歸納總結(jié)植物組織培養(yǎng)定義;③根據(jù)本節(jié)課所學(xué)知識，拓展思維，嘗試將本節(jié)課所學(xué)的生物技術(shù)運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐。

[設(shè)計(jì)意圖]這一過程為學(xué)生提供了個性發(fā)揮的空間，培養(yǎng)了學(xué)生自主歸納總結(jié)和表達(dá)的能力。思維拓展環(huán)節(jié)對學(xué)生理解植物組織培養(yǎng)技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的重要性有十分積極的、現(xiàn)實(shí)的意義，為下一節(jié)——植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用打下基礎(chǔ)，落實(shí)了培養(yǎng)學(xué)生社會責(zé)任意識的教學(xué)目標(biāo)。

四、教學(xué)反思

本節(jié)教學(xué)是筆者執(zhí)教的一節(jié)公開課，“植物組織培養(yǎng)技術(shù)”是一項(xiàng)操作難度較大的實(shí)踐活動，其過程復(fù)雜而精細(xì)，操作持續(xù)時(shí)間可長達(dá)1～2個月，不可能在一節(jié)課上讓學(xué)生經(jīng)歷組培全過程。為了確保學(xué)生能在課堂上動手操作關(guān)鍵步驟，特別是掌握關(guān)鍵性實(shí)驗(yàn)技能——無菌操作技術(shù)，掌握操作中的注意事項(xiàng)，意識到該技術(shù)在實(shí)際生活中的重要作用，筆者設(shè)計(jì)了“理論：植物組織培養(yǎng)的原理+實(shí)驗(yàn)：外植體接種”的綜合教學(xué)方案，讓興趣小組的學(xué)生預(yù)習(xí)了本實(shí)驗(yàn)的具體操作，還做了大量準(zhǔn)備工作。采用小組合作學(xué)習(xí)方式突破教學(xué)重點(diǎn);采用興趣小組提前開展實(shí)驗(yàn)，在課上匯報(bào)并指導(dǎo)組員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方式突破教學(xué)難點(diǎn)。在課上的實(shí)驗(yàn)過程中，由興趣小組的學(xué)生認(rèn)真指導(dǎo)本小組成員規(guī)范完成實(shí)驗(yàn)操作，帶動本小組學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)熱情高，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力良好，順利完成了教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)實(shí)踐表明：學(xué)生對校本資源入課堂表現(xiàn)出高度的熱情，充分激發(fā)了學(xué)生的探究和學(xué)習(xí)欲望;學(xué)生通過小組合作自主構(gòu)建知識，能較好掌握植物組織培養(yǎng)的原理與流程;通過動手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，能快速有效地掌握植物組織培養(yǎng)技術(shù)。可見，結(jié)合校本資源的生物教學(xué)實(shí)踐活動能夠激發(fā)學(xué)生的科研興趣，激起學(xué)生想要了解更多生物工程技術(shù)的欲望，有利于減負(fù)增效，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

經(jīng)過教學(xué)反思發(fā)現(xiàn)，該設(shè)計(jì)仍有可改進(jìn)之處。由于本課為學(xué)生第一次接觸植物組織培養(yǎng)技術(shù)，所以筆者并沒有設(shè)計(jì)較復(fù)雜的探究實(shí)驗(yàn)。在今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以嘗試讓實(shí)驗(yàn)小組選取不同的實(shí)驗(yàn)材料或者改變實(shí)驗(yàn)的某一條件來自己設(shè)計(jì)相關(guān)探究實(shí)驗(yàn)。例如，探討在采用不同種植物、同種植物不同部位的組織等進(jìn)行植物組織培養(yǎng)時(shí)對外植體接種成功率的影響，改變分化培養(yǎng)基中細(xì)胞分裂素和生長素比例對再分化結(jié)果的影響等。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]彬彬.中小學(xué)教師開發(fā)利用課程資源的內(nèi)涵、意蘊(yùn)和方略[J].湖北教育，2021（7）：6.

（責(zé)任編輯：趙曉梅）