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        基于課程基本理念的植物組織培養(yǎng)選修課

        2019-06-26 08:58:58張國海
        生物學(xué)教學(xué) 2019年6期
        關(guān)鍵詞:煉苗金線培養(yǎng)基

        薛 玲 張國海

        (福建省泉州第五中學(xué) 泉州 362000)

        植物組織培養(yǎng)課程是《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》(簡稱: 新課標(biāo))選修課程體系中在學(xué)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)方向的一個(gè)模塊[1]。它是以實(shí)驗(yàn)操作為重心,能為學(xué)生提供大量動(dòng)手實(shí)踐的活動(dòng)。植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)并不是簡單的一個(gè)探究實(shí)驗(yàn),而是涉及生物學(xué)及其他學(xué)科知識(shí)的綜合性強(qiáng)、操作復(fù)雜和持續(xù)時(shí)間長的科學(xué)實(shí)踐,符合高中生物學(xué)課程的基本理念: 核心素養(yǎng)為宗旨、內(nèi)容聚焦大概念、教學(xué)過程重實(shí)踐和學(xué)業(yè)評價(jià)促發(fā)展。我?;诟咧猩飳W(xué)課程基本理念,開發(fā)了植物組織培養(yǎng)選修課程。

        1 以發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)為課程目標(biāo)

        本課程從生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任等方面發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng),著重培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)造性思維等素養(yǎng),充分體現(xiàn)本課程的學(xué)科特點(diǎn)和育人價(jià)值,通過學(xué)習(xí)本課程,為學(xué)生今后從事相關(guān)的研究和工作打下良好的基礎(chǔ)。課程目標(biāo)是:

        (1) 能運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀等生命觀念,說明植物組織培養(yǎng)的基本原理和過程,了解影響植物組織培養(yǎng)的各種因素,能夠?qū)⒖茖W(xué)、技術(shù)、工程學(xué)和數(shù)學(xué)(STEM)知識(shí)和能力綜合運(yùn)用在實(shí)踐活動(dòng)中。

        (2) 能基于事實(shí)和證據(jù),采用歸納與概括等思維方法理解植物組織培養(yǎng)技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用,在面對生產(chǎn)、生活中與植物組織培養(yǎng)相關(guān)的新問題情境時(shí),能運(yùn)用科學(xué)思維方法展開探討、審視或論證,養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣。

        (3) 掌握無菌操作的要領(lǐng),學(xué)會(huì)培養(yǎng)基和藥品的配制、外植體消毒、接種、培養(yǎng)、移栽以及栽培等基本操作技術(shù),利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)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(guān)資料、設(shè)計(jì)并實(shí)施合理可行的方案,運(yùn)用數(shù)學(xué)方法如實(shí)記錄、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,形成合作精神,發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。

        (4) 體會(huì)科學(xué)研究的艱辛與成功的樂趣,初步養(yǎng)成求實(shí)、創(chuàng)新及勇于探究的科學(xué)精神和態(tài)度,增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

        2 圍繞生命觀念構(gòu)建課程內(nèi)容

        生命觀念是以概念性知識(shí)的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ),是貫穿課程內(nèi)容的主線。本課程的核心概念是: 植物組織培養(yǎng)技術(shù)是通過細(xì)胞、組織或器官水平上的操作,獲得有用的生物體或其產(chǎn)品。重要概念是: 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?;趯诵母拍詈椭匾拍畹姆治觯菊n程圍繞生命觀念構(gòu)建課程內(nèi)容(表1),主要包括概念知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐活動(dòng)的實(shí)施。

        表1 “植物組織培養(yǎng)”選修課程內(nèi)容

        3 課程實(shí)施過程重視科學(xué)探究和實(shí)踐

        現(xiàn)以“金線蓮植物組織培養(yǎng)”內(nèi)容為例,介紹課程具體的實(shí)施過程。

        3.1 創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境,明確研究課題 探究性學(xué)習(xí)需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境,創(chuàng)設(shè)帶有具體問題和情感氛圍的學(xué)習(xí)環(huán)境,從而使學(xué)生形成良好的求知心理,在情境中感受學(xué)習(xí)的樂趣,領(lǐng)悟并活用所學(xué)知識(shí),激發(fā)和培養(yǎng)創(chuàng)新思維以及綜合解決問題的能力。

        應(yīng)選擇什么樣的植物材料來進(jìn)行組織培養(yǎng)呢?課堂上教師引導(dǎo)學(xué)生思考: 閩南當(dāng)?shù)赜心男┲匾慕?jīng)濟(jì)作物?哪些經(jīng)濟(jì)作物出現(xiàn)數(shù)量不斷減少、產(chǎn)量持續(xù)降低的現(xiàn)象?能不能對這些經(jīng)濟(jì)作物進(jìn)行組織培養(yǎng)從而提高其產(chǎn)量?有位學(xué)生提到閩南有用金線蓮燉雞湯滋補(bǔ)身體的習(xí)慣,但現(xiàn)在野生的金線蓮產(chǎn)量較少,價(jià)格昂貴。如能夠通過植物組織培養(yǎng)的人工方法培育金線蓮,不僅可保護(hù)野生金線蓮的資源,又可增加農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入。于是,學(xué)生通過上網(wǎng)查閱資料,了解到金線蓮是一種珍稀中草藥,具有涼血祛風(fēng)、除濕解毒的功效,但其種子小,種胚發(fā)育不全,自然繁衍能力低下,自然生長產(chǎn)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(xiàn)已將金線蓮列為瀕危珍稀藥用植物。所以,對金線蓮進(jìn)行組織培養(yǎng)技術(shù)的研究具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。于是,就確定研究課題為“金線蓮的組織培養(yǎng)”。

        3.2 查閱相關(guān)資料,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案 學(xué)生在提出課題的基礎(chǔ)上,需要搜集資料來進(jìn)行探究活動(dòng)方案的設(shè)計(jì)。確立以金線蓮的莖段作為外植體培養(yǎng)成完整植株,需要探究外植體的消毒劑的種類、處理時(shí)間,初代、繼代及生根培養(yǎng)所用培養(yǎng)基的配方,煉苗的方案以及關(guān)于植物組織培養(yǎng)中最關(guān)鍵的兩個(gè)環(huán)節(jié): 外植體的消毒和培養(yǎng)基中激素的比例。教師首先向?qū)W生介紹科學(xué)研究中常用的參考文獻(xiàn)的方法,傳授參考文獻(xiàn)的搜集方法,以及如何從參考文獻(xiàn)中獲取有用的信息,并推薦了植物組織培養(yǎng)常用的參考資料來源,如《組培苗論壇》《植物生理學(xué)學(xué)報(bào)》等。組織學(xué)生根據(jù)《植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教程》查到的相關(guān)資料,確定具體的實(shí)驗(yàn)步驟。學(xué)生以小組合作的方式提出金線蓮組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)方案,師生共同探討,對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行修改、補(bǔ)充和完善。學(xué)生通過體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案的過程,提高科學(xué)探究能力。

        3.3 實(shí)施具體方案,完成探究實(shí)驗(yàn) 教師先告知學(xué)生使用相關(guān)儀器及使用時(shí)需注意的安全事項(xiàng),再讓學(xué)生以小組合作的形式按設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案開始操作,在學(xué)生操作的過程中教師要有針對性的指導(dǎo)。

        3.3.1 培養(yǎng)基配置 找到適合金線蓮組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基配方是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵之一。學(xué)生根據(jù)所查文獻(xiàn)制定了金線蓮初代、繼代和生根的培養(yǎng)基配方,分別于初代、繼代和生根培養(yǎng)前一節(jié)課配制,培養(yǎng)基的高壓蒸汽滅菌都由學(xué)生在課間完成。

        3.3.2 初代培養(yǎng) 學(xué)生先確定初代培養(yǎng)中消毒劑、消毒時(shí)間等實(shí)驗(yàn)條件,再觀看教師事先制作好的初代培養(yǎng)操作步驟的微視頻,這樣可提高操作的規(guī)范性。再利用教師提供的金線蓮組培苗莖段進(jìn)行初代培養(yǎng)的操作,一段時(shí)間后觀察并統(tǒng)計(jì)初代培養(yǎng)的污染率。

        3.3.3 繼代培養(yǎng)及生根培養(yǎng) 由于金線蓮組培周期較長,繼代及生根培養(yǎng)的無菌叢芽由教師在課外事先培養(yǎng)好,課堂上學(xué)生可直接進(jìn)行金線蓮繼代培養(yǎng)的操作。一段時(shí)間后學(xué)生統(tǒng)計(jì)繼代培養(yǎng)的污染率和成活率。學(xué)生在培養(yǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn),參考文獻(xiàn)中提供的生根培養(yǎng)基中香蕉泥含量為200 g/L,但實(shí)際發(fā)現(xiàn)香蕉泥用量大且培養(yǎng)基難配制。學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)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(xùn)練了學(xué)生的操作能力,為繼續(xù)探究打下基礎(chǔ)。

        3.3.4 煉苗和移栽 教師引導(dǎo)學(xué)生分析煉苗的原理,得出組培苗長期處于弱光、高濕環(huán)境中生長,其氣孔完全張開,無法直接適應(yīng)野外生長的環(huán)境,需要進(jìn)行過渡性煉苗。煉苗的關(guān)鍵是逐步降低生長環(huán)境中的濕度,直至組培苗能完全適應(yīng)野外生長環(huán)境。教師引導(dǎo)學(xué)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(shù)等。學(xué)生設(shè)計(jì)用于煉苗的培養(yǎng)裝置在課外完成,上課時(shí)各組按照設(shè)計(jì)的裝置進(jìn)行煉苗培養(yǎng),并統(tǒng)計(jì)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(dá)到95%以上。

        3.4 匯報(bào)展示,交流分享 指導(dǎo)學(xué)生通過文字、數(shù)學(xué)表格等方式完成報(bào)告,以小組為單位交流探究的過程和結(jié)果,展示實(shí)驗(yàn)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(jìn),并進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑u價(jià)。這樣,可培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)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(yǎng)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(shí)間。引導(dǎo)學(xué)生思考怎樣應(yīng)用本課程的技術(shù),能否自己制作這樣的工藝品?課后由學(xué)生自己查找相關(guān)文獻(xiàn),并在教師指導(dǎo)下進(jìn)行進(jìn)一步的探究。

        4 課程評價(jià)促發(fā)展

        本課程的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有自我評價(jià)、相互評價(jià)和教師評價(jià),并貫穿于完成課題的全過程。本課程重視以評價(jià)促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)展,重視評價(jià)的診斷作用、激勵(lì)作用和促進(jìn)作用。在評價(jià)中關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異和發(fā)展需求,增強(qiáng)學(xué)生的自信心,激發(fā)學(xué)生的研究熱情,改進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,促進(jìn)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。

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