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开展“植物组织培养”校本课程的实践探索


  校本课程的实施,给学校教师带来很大的自主性、积极性,与此同时,校本课程开发和实施的过程,也给教师带来一定的挑战。以本校开展的“植物组织培养”研习课程为例,着重探讨其开展过程如何促进生物教师的专业发展。
  
  从“素质教育”到“教育创新”,教育观念、教学内容、教育手段等诸多方面发生了重大变化。为适应新课程的需要,苹果园中学投资近30万元,改建植物组织培养室,总面积虽然只有70平方米,但实验室的仪器配置都是很先进的,成为对学生进行研究性学习的教育、教学实验操作平台,为学生提供非常好的实验基地。2005年9月,植物组培室正式启用,学校生物学科面对新课程改革的需要与时俱进,积极开展“植物的组织培养”校本课程的探索实践。
  
  “植物组织培养”研习课程的实践探索
  
  植物组织培养是一种在细胞水平上进行的生物工程技术。它是指离体的植物器官、组织、细胞以及原生质体,在无菌条件下利用人为设计制备的培养基,培养在人工控制的环境里,使其再生形成完整的植株、细胞或其他次生物质的一种技术方法。近年来,植物组织培养作为生物工程中的一项高新技术,具有高科技、高效益、高密度的特点,在一个较小的空间,用很少的外植体培养出大量的植株或物质,因而获得很高的经济效益。这在生产实践和科研实验中已被广为采用,并引起社会各界的广泛重视。
  “植物组织培养”课程的开设能让学生早日了解和掌握一些先进的生物技术,在学习、参与探究和解决问题的过程中,培养严谨的治学态度、一定的科学研究能力和素养。这对于提高学生的生物学素质、形成科技志向、训练可持续发展能力,均具有重要的现实意义。
  
  准备阶段(2005年9月前完成)
  
  1)改建实验室:实验准备室、无菌接种室、培养室和育苗室。
  2)常用药品的准备:6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)、萘乙酸(NAA)、二氯苯氧乙酸(2.4-D)、玉米素(ZT)、吲哚丁酸(IBA)、6-呋喃氨基嘌呤(KT)、烟酸(VB5)、肌醇、甘氨酸、氯化钙、硝酸铵、硝酸钾、硫酸镁、硼酸、硫酸亚铁、乙二胺四乙酸二钠盐、硫酸亚铁、碘化钾、钼酸钠、磷酸二氢钾、硫酸铜、氢氧化钠、盐酸、过氧化氢、95%乙醇、次氯酸钠、琼脂粉、蔗糖等。
  3)实验仪器及器械的准备:超净工作台、高压灭菌锅、电子分析天平、托盘天平、恒温干燥箱、光照培养箱、冰箱、不锈钢培养架(组培专用灯)、培养皿、广口瓶、三角瓶、容量瓶、恒温水浴锅、镊子、解剖刀、剪刀、100 ml~1 000 ml的烧杯、移液管、量筒等。
  实践期(2005下半年)开设“植物组织培养”研究性学习课程,在课程中所做工作见图1~图6。
  
  组培成果培养的植物有袖珍玫瑰、矮牵牛(图7)、非洲菊、芦荟、大蒜、胡萝卜等。
  由“植物组织培养”课程实践所引起的认识与思考
  就本质而言,一般的校本课程开发追求有3方面价值:学生个性的发展、教师专业的成长、学校特色的形成。这就是说,校本课程开发本身就是教师专业发展的有效途径之一。下面就“植物组织培养”课程的开展,探讨它在技能领域、精神领域、知识领域这3个方面是如何促进生物教师的专业发展的。
  
  校本课程的开发提高了教师的课程能力和研究能力
  
  1)课程能力。植物的组织培养技术是近几年出现的研习课程,有的重点中学开展了很多年,有很丰富的经验。而苹果园中学则是刚刚接触此项课程,毫无经验可循。笔者要自己确定课程目标、课程内容,还要负责课程实施、课程评估,因而必然有助于提高课程能力。
  
  ①制定课程目标的能力。笔者主要是通过对学生需求、学校环境、自身能力等3个方面的分析来确定课程目标的。因为是刚刚开展组培课程,组培过程、仪器操作都不熟悉,所以把目标定在初级阶段,进行初步探索。
  Ⅰ 初步实验动手能力,如配制培养基母液、灭菌、仪器使用等基本技能,培养实验的基本动手能力和科学技能。
  Ⅱ 初步培养文献检索的能力。
  Ⅲ 初步学会设计培养基配方,培养信息综合能力。
  Ⅳ 初步培养发现问题、分析问题、在一定程度上解决问题和创新思维能力。
  Ⅴ 学习与他人进行小组合作,培养合作交流能力。
  研习课程开展的时间长了以后,会有很多经验,制定的课程目标也会相应有所提高。
  ②确定课程内容的能力。确定植物组织培养课程内容或者说编制课程是一个创造过程,是教师对课程内容进行选择并加以组织的过程。组织培养技术在高中生物课程中的很多章节都有所介绍,但没有一个完整的课程介绍组织培养的全过程;并且在高二上学期,学生刚开始学习生物,对组织培养很不了解。为了让学生初步了解组织培养的含义及过程,笔者查阅大量资料,确定上课内容,制作“植物组织培养”多媒体课件,并且制定教学进度。
  ③实施课程的能力。课程实施包括教学、学生自学、作业等形式,但最为重要的是教学。每次上课之前,笔者都要先查阅资料,如“培养基配方”“母液的配制方法”“培养基配制程序”“外植体消毒和接种”等,并将这些资料打印、分发给学生。通过教学不断地将打印的内容传授给学生,将静止的书面材料转化为具体的教学内容,在配制培养基、接种等方面指导学生进行实践操作,最终使它们成为学生的经验。另外,因为学生从未接触过植物组织培养接种的过程,只在网络和图书上见过一些照片,为了让他们对组培有初步的认识,笔者还组织学生参观“锦绣大地”的植物组织培养车间,现场学习接种过程,效果极好。这些都大大提高了实施课程的能力。
  ④评估课程的能力。由于组织培养是基于学校而开发的,笔者没有现成的经验可供参考,这就需要根据实际情况自己制定评价方案并实施评价。笔者主要制定以下初步评价目标。
  Ⅰ 评价学生,是否达到预期的学习目标。
  Ⅱ 评价课程,教学内容是否符合高中学生的学习特点,对学生的学习和能力培养产生的影响。
  Ⅲ 自身评价,教学中如何引导学生,以后应如何编写相应的教材等。
  2)实验和研究能力。应该说,生物教师的专业水平距离生物专家还相差很远,组织培养课程的开发本身是一个教师参与科研的过程,它要求教师承担起研究者的任务,这对于教师研究能力的提高大有裨益。对于不同的学科,研究能力的含义是不同的。生物是一门实验性科学,在组织培养的课程开发中,教师不仅要研究学校、学生、自己,还要研究课程目标、课程内容、课程理论、课程开发方法等;不仅要研究问题的解决,还要研究交往、协调的方法等。如植物组织培养用的MS培养基,不同培养基所加的生长素和细胞分裂素的量是不一样的,为了达到最佳效果,需要教师自己不断地摸索;培养基所加琼脂的量,不同的配方也不一样,而它又会直接影响培养瓶中培养基的硬度和瓶内湿度,这也需要教师自己摸索经验。又如外植体的切取时究竟切取哪一部分最合适?不同的植物适合取哪一部分的外植体,才更易分化和成活?这些都需要不断地查阅资料,实际探索,然后再指导学生操作。
  
  再比如,学生在课程刚开始时,对接种的操作还很陌生,动作生疏,很多细节没有注意,结果接种的外植体大部分出现污染(图8)。笔者没有直接让学生倒掉重做,而是坐下来认真分析失败的原因,经过反思,学生总结出“接种时,有说话现象;培养基瓶离开超净台;操作器械消毒不严格”是失败的主要原因,因此在以后做实验时,特别注意接种的规范性。教师也通过此次教训,了解到外植体接种过程中消毒彻底的重要性。
  就是在这种不断发现问题、解决问题和查阅资料的过程中,教师的实验和研究能力逐步得到提高。
  

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