利用高校植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)普及生物學(xué)知識(shí)的探索與實(shí)踐

趙豐蘭，段永波，盛瑋，張愛民，薛建平

(淮北師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,資源植物生物學(xué)安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 安徽 淮北 235000)

公眾科學(xué)素養(yǎng)是國民素質(zhì)的重要組成內(nèi)容，直接反映一個(gè)國家民眾的總體水平.長期以來我國都存在“轉(zhuǎn)基因有毒”等傳言，加之2011年日本大海嘯后發(fā)生的大范圍“搶鹽”事件，引發(fā)了各界對(duì)我國公眾科學(xué)素質(zhì)教育的強(qiáng)烈關(guān)注.科普教育是一項(xiàng)以廣大群眾為受眾的社會(huì)性工作，需要全社會(huì)共同參與，特別是借助高等學(xué)校、研發(fā)機(jī)構(gòu)和大型科普?qǐng)鲳^的力量，實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的科普產(chǎn)業(yè)化及市場(chǎng)化運(yùn)行模式.當(dāng)前，我國科普多依賴于以展覽教育為主要功能的公益性科技館和科普教育基地，科普專職人員與兼職人員比例低于1∶10[1].科普形式較為單一，多以音影或圖片形式呈現(xiàn)，同質(zhì)化趨向較嚴(yán)重.科普內(nèi)容方面，通常關(guān)注較為高端的領(lǐng)域，而關(guān)于日常生活中密切關(guān)聯(lián)的多方面知識(shí)極少.

早在2006年，中央七部委聯(lián)合下發(fā)了國科發(fā)政字〔2006〕494號(hào)《關(guān)于科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)向社會(huì)開放開展科普活動(dòng)的若干意見》[2]，明確指出，利用科技資源面向公眾開展科普活動(dòng)，是高等學(xué)校重要的社會(huì)責(zé)任和義務(wù).高等學(xué)校具備專業(yè)知識(shí)、科研體系、師資力量及硬件平臺(tái)，為科技知識(shí)普及提供了良好的條件.長期以來，我國高校與社會(huì)之間的溝通不夠，還存在部分“象牙塔”的思維，主要以教學(xué)和科研為主要職責(zé)，在科普工作方面尚有較大欠缺.

本課題組以植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)為例，探索“理論+實(shí)踐+體驗(yàn)”一體化的科普模式，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高校教育、科研與科普功能的有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而展示高校生命科學(xué)相關(guān)專業(yè)在生物知識(shí)科普中的示范作用.

1　當(dāng)前高校生物知識(shí)科普中存在的問題

1.1　重科研，輕科普

當(dāng)前高校的職稱和成績?cè)u(píng)價(jià)體系重點(diǎn)考核科研和教學(xué)方面的成果，對(duì)科普工作的認(rèn)識(shí)存在偏差.雖然響應(yīng)國家政策開展科普工作，但很多高校常常流于形式，有應(yīng)付差事之嫌.高校更重視教師在科研和教學(xué)方面的成果，而教師不愿將精力投入到不被認(rèn)可而難度又大的工作中[3].同時(shí)，多數(shù)高校教師對(duì)科普的認(rèn)識(shí)尚停留在對(duì)少兒的科普層面，部分教師尤其是年輕教師甚至缺乏科普意識(shí).生物學(xué)是一門研究生命現(xiàn)象和生物活動(dòng)規(guī)律的動(dòng)態(tài)學(xué)科，其科普難度遠(yuǎn)大于其他學(xué)科.這使得高校生物科學(xué)領(lǐng)域教師更不愿花費(fèi)時(shí)間和精力進(jìn)行科普工作.

1.2　缺乏專業(yè)科普人才培養(yǎng)體系

科普工作是一項(xiàng)綜合的社會(huì)性工作，包括科普教育、科普產(chǎn)品創(chuàng)意與設(shè)計(jì)、科普傳媒等多方面內(nèi)容，高校需承擔(dān)這些工作中現(xiàn)代化科普人才培養(yǎng)的重任.在西方發(fā)達(dá)國家的高校中，通常設(shè)置培養(yǎng)科普理論和實(shí)踐的本科生及研究生專業(yè)，培養(yǎng)的學(xué)生專門從事科普宣傳、教育或傳播工作.而我國在這方面則極為滯后，僅在2013年才在清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、北京師范大學(xué)、華東師范大學(xué)、浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)等6所高校試點(diǎn)招收碩士研究生，而科普相關(guān)本科專業(yè)也僅在少數(shù)高校開設(shè)[4].且這些專業(yè)設(shè)置都主要關(guān)注整體的科普方法和傳播途徑等內(nèi)容，缺乏專門針對(duì)生物學(xué)知識(shí)的生物科普教育專業(yè).

1.3　科普形式同質(zhì)化嚴(yán)重

高?？破招问捷^為單一，工作理念陳舊，主要在科普宣傳日通過科協(xié)制作宣傳展板，或教授專家上講堂對(duì)科普知識(shí)進(jìn)行講解，在科普作品創(chuàng)作、傳播方法更新等方面工作嚴(yán)重不足.這種簡單展覽、聽課的科普方式不能給受眾深刻印象，難以取得滿意的科普效果.生物學(xué)作為一門實(shí)驗(yàn)研究為基礎(chǔ)的學(xué)科，沒有實(shí)物展示和親身體驗(yàn)很難給受眾留下深刻印象.

2　依托于植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的科普思路設(shè)計(jì)

針對(duì)當(dāng)前科普形式較為單一的現(xiàn)狀，課題組以植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)為依托，設(shè)計(jì)多層次、多形式的科普思路.將整個(gè)流程劃分為理論知識(shí)、實(shí)物展示和親身體驗(yàn)三個(gè)層次(圖1)，各層次采取不同的呈現(xiàn)形式，提高受眾對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和參與程度.在理論知識(shí)方面，主要通過展板及音影形式呈現(xiàn)植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)——細(xì)胞全能性，講解如何通過外源生長調(diào)節(jié)劑(生長素、細(xì)胞分裂素)人為實(shí)現(xiàn)體細(xì)胞全能性以及不同植物相應(yīng)的生長條件(溫度、濕度、光照).在理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過實(shí)物展示的形式向受眾展示實(shí)驗(yàn)室組織培養(yǎng)的整個(gè)流程，包括培養(yǎng)基配制和高溫高壓滅菌、超凈工作臺(tái)滅菌及無菌操作、組織培養(yǎng)室藥用及園藝植物組培材料觀察.本課題組還利用淮北師范大學(xué)園藝專業(yè)實(shí)踐實(shí)習(xí)基地大規(guī)模種植組培苗，主要包括脫毒草莓和部分有機(jī)蔬菜采摘，以及藥用植物和觀賞多肉植物等的觀察體驗(yàn).

根據(jù)各種類型受眾的知識(shí)面和興趣點(diǎn)的差異，針對(duì)性地設(shè)計(jì)不同科普重點(diǎn)環(huán)節(jié)(表1).對(duì)于具備一定生物學(xué)知識(shí)大學(xué)生，重點(diǎn)展示細(xì)胞全能性理論及如何利用全能性進(jìn)行植物組培繁殖.對(duì)于社會(huì)人士，主要展示組織培養(yǎng)在植物快速繁殖在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、觀賞花卉及中藥材生產(chǎn)等社會(huì)各領(lǐng)域的應(yīng)用，突出其經(jīng)濟(jì)價(jià)值.對(duì)中小學(xué)生，重點(diǎn)比較分析人工制備培養(yǎng)基培養(yǎng)與自然土壤的差異，介紹生長所必須的營養(yǎng)成分，并讓其了解植物生長的溫度、濕度和光照的調(diào)節(jié).對(duì)幼兒園小朋友，以吃飯比喻植物的培養(yǎng)基，并以此教育吃飯別偏食.

通過多層次科普思路模式，對(duì)不同類型受眾設(shè)計(jì)針對(duì)性科普重點(diǎn)，改變?cè)瓉硇问捷^單一的“走馬觀花”式的科普模式，讓受眾獲得親身經(jīng)歷，將生物學(xué)理論知識(shí)較好地傳遞給受眾.

圖1　基于植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的科普思路

受眾類型重點(diǎn)目的社會(huì)人士組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等各領(lǐng)域的應(yīng)用介紹經(jīng)濟(jì)價(jià)值大學(xué)生如何利用全能性進(jìn)行植物組培繁殖介紹人為調(diào)控的方法中小學(xué)生介紹植物生長所必須的營養(yǎng)成分,及溫度、濕度和光照條件培養(yǎng)對(duì)生物學(xué)興趣幼兒園小朋友將培養(yǎng)基比喻為植物的“飯”教育小朋友吃飯別偏食

3　基于植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的科普實(shí)踐

3.1　將科普知識(shí)與科研課題有機(jī)結(jié)合

本課題組長期從事植物組織培養(yǎng)工作，發(fā)展了多種植物高效繁殖技術(shù)，具備植物組織培養(yǎng)所需的全套設(shè)備和裝置.課題組成員主持與植物組織培養(yǎng)相關(guān)的國家自然科學(xué)基金、國家科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目、安徽省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目20余項(xiàng).課題組將科研項(xiàng)目研究成果融入科普內(nèi)容，并利用課題組所指導(dǎo)的研究生在專業(yè)知識(shí)和技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)促進(jìn)科普效果.

在科普內(nèi)容中，主要引入課題組在藥用植物半夏和王棗子、觀賞植物玉露和反季節(jié)草莓方面的研究項(xiàng)目和成果.例如，在觀察淮北地區(qū)特色草藥王棗子組培苗及移栽至實(shí)踐基地的幼苗時(shí)，引用淮北地區(qū)的廣為流傳的俗話“是瘡不是瘡，三碗王棗子湯”[5]，講解劉邦在蕭縣皇藏峪依靠王棗子治好將士傷口發(fā)膿的故事.同時(shí)，結(jié)合本課題組在王棗子有效成分分離方面的工作，介紹中藥藥用成分如何挖掘，引入屠呦呦先生因青蒿素研究獲諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的實(shí)例，極大地激發(fā)受眾的興趣，提高科普效果.玉露是非常重要的觀賞植物，由于其精致外形深得廣大消費(fèi)者的喜愛，但其生長極為緩慢.對(duì)此，介紹課題組建立的基于愈傷組織誘導(dǎo)分化的玉露高效繁殖體系，實(shí)物展示愈傷誘導(dǎo)、分化、生根過程.很多受眾看完后都極感興趣，紛紛詢問能否出售等事宜.

3.2　利用全國科普日活動(dòng)擴(kuò)大科普影響

多年來，課題組積極響應(yīng)中國科協(xié)聯(lián)合教育部、科技部、工信部、中科院共同組織的全國科普日活動(dòng)，圍繞“植物細(xì)胞全能性”主題，展示藥用植物及觀賞植物離體培養(yǎng)、植物人工種子、轉(zhuǎn)基因植物再生等內(nèi)容及其在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中的應(yīng)用.

受眾包括社會(huì)人士、在校大學(xué)生、中小學(xué)生及幼兒園小朋友等，尤其以家長陪同小朋友的情況占多數(shù)，表明生物學(xué)知識(shí)普及工作有巨大的社會(huì)需求.每年度科普日活動(dòng)參觀者人數(shù)均在300人次左右.本課題組也多次榮獲優(yōu)秀科普組織獎(jiǎng)或科普作品設(shè)計(jì)優(yōu)秀獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng).

3.3　借助實(shí)踐實(shí)習(xí)基地加強(qiáng)體驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)

除介紹理論知識(shí)和實(shí)物展示外，利用我校園藝專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐基地種植課題組完成的部分試管苗，將科普形式擴(kuò)展至田間體驗(yàn).課題組在實(shí)踐基地種植了較大面積的王棗子、半夏等藥材組培苗，展示如何通過人工調(diào)控將藥用植物從單個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)出具有藥效階段的整個(gè)流程，增強(qiáng)體驗(yàn)感.在基地種植課題組脫毒培養(yǎng)再生的反季節(jié)草莓，介紹脫除病毒在種質(zhì)資源復(fù)壯中的具體應(yīng)用.

開展脫毒草莓采摘、克隆蔬菜采摘等親身體驗(yàn)活動(dòng)，改變當(dāng)前市場(chǎng)上單一采摘而缺乏生物學(xué)理論知識(shí)支撐的缺陷，將課題組研究成果與科普工作結(jié)合起來，加強(qiáng)受眾的參與感及體驗(yàn)感.每年度參與人數(shù)都達(dá)上千人次，其中家庭、親子、幼兒園及單位集體的參與形式較多.

3.4　指導(dǎo)青少年科技創(chuàng)新創(chuàng)作科普產(chǎn)品

基于課題組在植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)方面的經(jīng)驗(yàn)和平臺(tái)，圍繞該主題指導(dǎo)中學(xué)生參加全國青少年科技創(chuàng)新大賽.其中10余人獲得省級(jí)或市級(jí)創(chuàng)新大賽一等或二等獎(jiǎng)，增強(qiáng)了中學(xué)生的生物學(xué)知識(shí)的科學(xué)素養(yǎng).

4　建議與展望

以植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為依托，本課題組將科研成果融入科普內(nèi)容，建立了多層次的從理論知識(shí)介紹到實(shí)物展示，再到親身體驗(yàn)生物學(xué)知識(shí)科普體系.但仍然有不少方面有待進(jìn)一步提高和發(fā)展.鑒于目前生物學(xué)知識(shí)科普專業(yè)師資和人才缺乏的現(xiàn)狀，建議利用國家人力資源和社會(huì)保障部提供的人才知識(shí)更新工程項(xiàng)目，舉辦生物學(xué)科普人才知識(shí)更新工程培訓(xùn)班.通過此類短期的強(qiáng)化培訓(xùn)，讓高校更多生物學(xué)相關(guān)專業(yè)教師掌握科普的技巧和方法，能參與科普工作.此外，本課題組開展的科普活動(dòng)都依賴于教師和研究生的義務(wù)勞動(dòng)，建議建立生物學(xué)科普活動(dòng)專項(xiàng)的經(jīng)費(fèi)支持機(jī)制，實(shí)現(xiàn)科普活動(dòng)的持續(xù)健康有序的發(fā)展.