基于“導生”模式的“植物組織培養(yǎng)”一節(jié)實驗教學設(shè)計

彭中進

(江蘇省海安縣立發(fā)中學 226600)

1 教材分析及設(shè)計思路

“植物組織培養(yǎng)”是人教版高中生物學選修3《現(xiàn)代生物科技專題》專題2植物細胞工程的內(nèi)容之一，包括細胞全能性等基本理論知識、植物組織培養(yǎng)流程，以及植物組織培養(yǎng)具體操作過程，其中實驗部分包括影響植物組織培養(yǎng)的因素、植物組織培養(yǎng)的實驗操作過程，以及實驗結(jié)果分析與評價。這節(jié)內(nèi)容之前，學生已經(jīng)掌握了必修1細胞分化、細胞全能性的基本概念，以及選修1的無菌操作知識，在此基礎(chǔ)之上可引導學生對已學內(nèi)容進行深化和擴展，掌握植物組織培養(yǎng)過程，為下一節(jié)植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。本節(jié)課運用問題探討、小組討論及探究合作等多種教學活動，讓學生重溫細胞全能性知識，自己歸納總結(jié)植物組織培養(yǎng)流程圖。由于學校實驗條件的限制，課前請班級生物興趣小組代表到相關(guān)大學生命科學院學習該實驗的實驗準備及基本操作，以便在課堂上實施“導生”式實驗教學，課堂上由興趣小組代表匯報植物組織培養(yǎng)操作過程及注意事項，并指導班級其他同學動手操作，完成外植體的接種過程，使所有學生能在動手過程中真正掌握植物組織培養(yǎng)相關(guān)知識。

2 教學目標

2.1 知識目標 掌握植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)，簡述植物組織培養(yǎng)技術(shù)實驗操作的基本流程。

2.2 能力目標 初步學會植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基本方法，掌握按照無菌操作的要求進行規(guī)范的接種操作，通過小組合作討論，嘗試用流程圖歸納實驗過程，提升思維能力和小組合作學習能力。

2.3 情感態(tài)度與價值觀目標 增強對社會的責任感，理解科學、技術(shù)與社會三者之間的關(guān)系。

3 教學過程

3.1 導入 教師提出問題，以導入新課：投影校園古楸樹圖片，介紹楸樹是中國珍貴的用材樹種之一，其材質(zhì)好、用途廣、經(jīng)濟價值高，居百木之首。但古楸繁殖困難，如何借助現(xiàn)代生物技術(shù)實現(xiàn)快速大量繁殖？從而引入本節(jié)內(nèi)容。

3.2 學生活動一 自主學習，分析植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基本原理。閱讀教材33～34頁第三段，思考并回答以下問題：①什么是細胞的全能性？②細胞具有全能性的原因是什么？③植物體生長發(fā)育過程已分化的細胞為什么沒有表現(xiàn)出全能性？④細胞表現(xiàn)全能性的條件有哪些？學生閱讀教材內(nèi)容后，再聯(lián)系必修1第6章細胞分化的有關(guān)知識，很容易得出前三問答案，第四問學生回答比較困難，教師可引導學生回憶初高中已學內(nèi)容，歸納總結(jié)出離體的植物組織和細胞對營養(yǎng)、環(huán)境等條件的要求，從而引入植物組織培養(yǎng)時需要MS培養(yǎng)基，MS培養(yǎng)基含有的大量元素、微量元素，有機物有甘氨酸、煙酸、肌醇、維生素、蔗糖等，重點強調(diào)由于植物組織培養(yǎng)前階段植物不能進行光合作用，此時加入蔗糖可為植物細胞提供能量，同時起維持滲透壓作用。

3.3 學生活動二 構(gòu)建植物組織培養(yǎng)流程圖。 學生通過閱讀分析教材33頁第二段，小組合作交流、總結(jié)歸納，學生自我展示小組合作成果，用流程圖表示出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基本過程。教師加以點評提問，重點強調(diào)為什么要使用外植體？為什么要脫分化？脫分化是為了使已經(jīng)高度分化的細胞能恢復全能性，同時要強調(diào)愈傷組織細胞的特點，點評時對學生展示的成果要適當表揚，從而使學生能從中獲得成功的喜悅，并激發(fā)學生的求知欲。

3.4 學生活動三 生物興趣小組代表匯報植物組織培養(yǎng)技術(shù)操作的心得體會，從而引入學生實驗。

生物興趣小組代表甲(課前已提前去相關(guān)大學生命科學學院學習過本實驗流程)邊投影自己實驗照片邊匯報配置MS培養(yǎng)基的心得體會：本次實驗首先要配置含有大量元素、微量元素、有機物等的母液(具體成分參照選修1附錄3)，然后加入瓊脂、蔗糖、生長素類似物、細胞分裂素定容1000 mL，調(diào)pH 5.8，分裝，121℃高壓蒸汽滅菌15 min，冷卻備用。

生物興趣小組代表乙匯報外植體消毒過程：由于實驗時間屬于秋冬季，楸樹葉子已經(jīng)落光，而枝條太粗不適合操作，故本次實驗選用的外植體是楸樹的根。首先將根分為4～5小段，用流水沖洗根外表面的泥沙，再加少許洗衣粉用軟刷輕輕刷洗，接著用流水沖洗約1 h，用無菌吸水紙吸干外植體表面的水分，放入超凈操作臺上，用紫外燈照射2～3 s，即完成外植體的初步消毒。

生物興趣小組代表丙匯報接種過程：接種操作在超凈操作臺中完成，進入超凈臺之前首先用酒精棉球擦拭雙手，避免細菌帶入超凈臺內(nèi)。將初步消毒的楸樹根放入體積分數(shù)為75%的酒精中浸泡10 s，立即將外植體取出，用無菌水沖洗，并用無菌吸水紙吸干，接著放入質(zhì)量分數(shù)為0.1%的氯化汞溶液中1～2 min，取出，在無菌水中清洗5～6次，漂凈消毒液，以上操作在酒精燈火焰旁完成。接種過程中所使用的鑷子和解剖刀雖都事先進行過高壓蒸汽滅菌，但使用前仍要先在酒精燈外焰上灼燒滅菌。然后打開培養(yǎng)皿在酒精燈火焰旁旋轉(zhuǎn)滅菌數(shù)秒，用冷卻后的解剖刀和鑷子先切取外植體的兩端，然后再切取0.5～1 cm長的根段，在酒精燈旁打開接種瓶，將接種瓶的管口和蓋子在酒精燈旁消毒數(shù)秒，將蓋子正放在酒精燈旁，將鑷子再次用酒精燈火焰消毒，用冷卻了的鑷子將根段垂直懸空插入接種瓶，插入培養(yǎng)基不要太深，將接種瓶的管口和蓋子在酒精燈旁消毒數(shù)秒，蓋上瓶蓋，將接種瓶關(guān)口靠近酒精燈火焰消毒。在接種瓶上標記上接種時間、接種人姓名等信息。

教師點評外植體接種的注意事項：生物興趣小組三位代表在匯報操作過程中反復提到要消毒、滅菌，在整個過程有哪些滅菌方法？學生分組討論總結(jié)：超凈臺要用酒精消毒、用紫外線照射，手需酒精消毒，培養(yǎng)基和接種瓶、鑷子、解剖刀需要高壓蒸汽滅菌，外植體要消毒，接種時在酒精燈旁進行等。

3.5 學生活動四 學生分組動手操作，完成外植體的接種。學生在聽了生物興趣小組代表的匯報后，對具體實驗操作已有所掌握，都想嘗試自己動手實驗。課堂上根據(jù)學校超凈臺的數(shù)量將全班學生分成5組，每個操作臺同時兩位學生進行操作，分批進行，使每位學生都能親自動手做實驗。此過程中，由生物興趣小組代表對其他同學進行逐步指導糾錯。

美國教育專家曾經(jīng)做過的學習金字塔實驗指出：理解所學知識最好的方法是當小老師。興趣小組學生將實驗操作過程講解給其他同學聽，可以幫助自己鞏固已經(jīng)掌握的實驗內(nèi)容，也調(diào)動了這些學生的積極性。經(jīng)生物興趣小組代表的精心指導后，其他學生能正確地掌握植物組織培養(yǎng)實驗操作過程。這種“導生”的方式既能增進同學間友誼，又能使提高學習效果，一舉兩得。

3.6 教師歸納總結(jié) 教師糾正學生在接種操作過程中的錯誤：①操作器械要滅菌，接種前將鑷子放入體積分數(shù)為75%酒精溶液中消毒一次，然后在酒精燈火焰上灼燒滅菌，冷卻后接種；②外植體插入培養(yǎng)基時，應(yīng)注意不要倒插，注意分清形態(tài)學上端和下端。經(jīng)過接種外植體后，后續(xù)工作就是每日觀察脫分化形成的愈傷組織、再分化現(xiàn)象，如果觀察發(fā)現(xiàn)實驗失敗，要探究失敗的原因，還可在后續(xù)操作實驗中探究細胞分裂素和生長素的比例對脫分化和再分化的影響。

4 教學感悟

通過小組合作討論構(gòu)建流程圖、部分學生匯報自己實驗過程、“導生”法讓少部分學生指導其他同學實驗操作，這些課堂活動充分體現(xiàn)了高效課堂要求的課堂主體性、合作性、參與性、探究性、創(chuàng)新性，使學生自主發(fā)展，實現(xiàn) “限時講授、合作學習、踴躍展示”12字方針課堂要求，同時讓學生認識可以通過植物組織培養(yǎng)來拯救瀕危物種，有利于培養(yǎng)了學生的生物科學核心素養(yǎng)，提高學生的社會責任感。