基于三段式教學的《植物組織培養(yǎng)》課程教學設(shè)計
——以茶樹莖尖為例

周才碧，張清清，胡榴虹，馬媛，周發(fā)艷，陳菊，宋麗莎＊

（黔南民族師范學院 生物科學與農(nóng)學院，貴州 都勻 558000）

植物組織培養(yǎng)技術(shù)指將植物的離體器官接種于含有特定營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基上，使植物離體器官向著人們預先設(shè)計的方向生長和發(fā)育，以取得在常規(guī)繁殖方式下難以取得成效的一種生物技術(shù)[1]。按培養(yǎng)材料分為細胞培養(yǎng)、組織培養(yǎng)、器官培養(yǎng)三類，器官培養(yǎng)技術(shù)作為植物組織培養(yǎng)技術(shù)中最為簡單操作的一種，對于植物學的發(fā)展及在生產(chǎn)上的應用都有很大的推動力。而植物器官培養(yǎng)可按照培養(yǎng)器官分為植物營養(yǎng)器官培養(yǎng)、植物繁殖器官培養(yǎng)兩類，營養(yǎng)器官包括植物的根、莖和葉，而繁殖器官分為花和果實，培養(yǎng)前需要了解植物器官培養(yǎng)的程序[2]。植物組織培養(yǎng)技術(shù)是本科院校茶學專業(yè)的必修課程之一，而該專業(yè)大部分教師均是非師范生，缺乏授課的方式、方法；本研究以茶樹莖尖為例，對其培養(yǎng)程序以及植物營養(yǎng)器官培養(yǎng)進行教學課程設(shè)計，以期為茶學專業(yè)植物組織培養(yǎng)技術(shù)課程教學提供參考。

1 課程開發(fā)與設(shè)計思路

《植物組織培養(yǎng)》課程通過將理論與實驗操作相結(jié)合，明確教學目標，確定學生知識與技能方面的內(nèi)容，做到以學生為主體，教學成果為導向，教學模式按照課前預習、課上學習、課后鞏固的教學模式進行教學過程設(shè)計，評價主要通過教師評價、小組互評等方式對學生的學習情況進行評定。

利用茶樹莖尖進行本章課程設(shè)計是因為茶樹在我國栽培歷史悠久，是我國重要的經(jīng)濟作物。茶葉中含有大量對人體有益的化學成分及營養(yǎng)物質(zhì)，具有很高的醫(yī)療保健價值。但是，過去的茶樹主要靠種子繁殖，但種子繁殖容易發(fā)生性狀分離，導致優(yōu)良性狀丟失，從而引起品種退化。利用茶樹莖尖的組織培養(yǎng)學習植物器官培養(yǎng)，一方面直觀且較為實際的解決茶樹優(yōu)良性狀保存，另一方面，茶與生活相貼近，學習后還可應用于實際生活。

2 研究目的

基于多種因素的影響，首先是現(xiàn)下中國的大多數(shù)本科院校存在一個共同的問題——學習風氣不佳問題，課前學生不主動預習學習內(nèi)容，課上不認真聽課。此外，茶學專業(yè)本科院校大部分教師是非師范生，對教學內(nèi)容的講授也缺乏創(chuàng)意。以教師為中心的教學，該教學方式傳統(tǒng)，不利于學生的綜合分析能力、獨立思考能力的培養(yǎng)；影響到高素質(zhì)人才的培養(yǎng)質(zhì)量，與我國現(xiàn)下所提倡教育要求“重視學生綜合素質(zhì)”截然相反，也與應當重視學生創(chuàng)作創(chuàng)新精神和重視學習實踐能力精神不同。因此，為了響應新的教育要求，必須對“以教師為中心”的傳統(tǒng)教學方式進行改革與創(chuàng)新[3]；且“植物組織培養(yǎng)”章節(jié)內(nèi)容在《植物組織培養(yǎng)》中占有較為重要的位置，而利用茶樹莖尖進行教學教案設(shè)計是實際可行的，尤其是對應茶學專業(yè)本科院校非師范教師具有一定的參考性。

3 教學設(shè)計

3.1 課程總體目標

通過該課程的學習，使學生能夠掌握植物器官培養(yǎng)的程序步驟，掌握茶樹莖尖的組織離體培養(yǎng)的流程以及了解注意事項，培養(yǎng)學生細致觀察的能力以及器具的選擇與操作能力，對今后所要從事的植物組織培養(yǎng)行業(yè)及相關(guān)職業(yè)打下一定的專業(yè)基礎(chǔ)。

3.2 課程內(nèi)容設(shè)計

本課程按照實驗進行操作流程與所需要掌握技術(shù)及實際應用進行設(shè)計，從植物器官培養(yǎng)的程序——茶樹莖尖培養(yǎng)進行詳細的講解與實驗教學。按照流程式教學的基本理論和方法，設(shè)計兩個學習項目，如表1所示[4]。

表1 教學內(nèi)容

3.3 課程教學過程設(shè)計

在兩個教學內(nèi)容中都將采用課前預習、課上學習、課后鞏固的三段式教學方式進行設(shè)計，讓學生將學與做相結(jié)合，加深對內(nèi)容的理解，提高動手操作能力[2]，具體如表2、3所示。

表2 《課時一 茶樹莖尖的組織培養(yǎng)程序》三段式教學設(shè)計

3.4 教學評價

課程評價是對學生的學習成果及表現(xiàn)進行評定、學生對教師教學過程中出現(xiàn)的問題進行評價以及教師對教師教學的方法和教學技能的使用等方面進行評價，涉及課程的可行性實施、是否對學生有效等。在教育教學過程中，較為重要的一個部分就是教學評價，如果沒有教育課程評價，難以知其是否有教育意義，并且其在導向、激勵、檢測、調(diào)控與區(qū)分等方面都有其重要作用[5]。課程評價設(shè)計，主要涉及教師自我評價和學生學業(yè)成績評價兩個方面。我所做的教學評價設(shè)計只涉及學生成績評價，由學生間互評及教師評價兩部分構(gòu)成，評價內(nèi)容包括學生的直觀學習成果以及學生在教學活動中的表現(xiàn)，教學評價既可教學活動進行過程中期,也可在教學后期進行[6,7]。

評價得分=直觀學習成果評分×50%+教學活動中的表現(xiàn)×50%[8]

4 教學教案設(shè)計

4.1 茶樹莖尖的組織培養(yǎng)程序

4.1.1 核心素養(yǎng)

1、生命思維

（1）了解植物外植體的選擇、注意事項與消毒方法；

（2）了解離體培養(yǎng)時茶樹莖尖組織的形態(tài)發(fā)生狀況；

2、科學觀念

（1）學會外植體生根方法及煉苗移栽；

（2）掌握選擇茶樹莖尖組織培養(yǎng)的方法以及消毒操作；

（3）掌握茶樹莖尖的組織組形態(tài)發(fā)生狀況以及移栽技術(shù)。

3、科學探究

（1）對于培養(yǎng)步驟中所出現(xiàn)的問題能夠及時解決與討論

（2）對于課程出現(xiàn)問題進行合理思考

4 社會責任

（1）能夠解決一些較為簡單的實驗問題

（2）能夠解決生產(chǎn)生活中的實際問題

4.1.2 教學重點和難點

重點：外植體的獲取

難點：愈傷組織的形成

4.1.3 教學內(nèi)容分析

植物器官培養(yǎng)的第一步就是選擇合適的外植體進行培養(yǎng)，這是進行組織培養(yǎng)建立無菌體系及再生植株的關(guān)鍵一步[9]；同樣，選擇合適的茶樹莖尖的組織作為培養(yǎng)材料也是本節(jié)課的重點；只有選擇適宜的莖尖組織在離體情況才可進行培養(yǎng)，在之前的課程中已經(jīng)學習了外植體選擇上的部分原則。但具體在實際中如何進行選擇，需要具體了解植物的生長時期（幼年期、成年期）再進行選擇；取材后的材料要進行消毒，消毒是如何進行，進行離體培養(yǎng)后茶樹莖尖組織會如何發(fā)育成完整的植株，以及學習培養(yǎng)出的不定芽在沒有根系時誘導其生根的方法與步驟及移栽等內(nèi)容將會在本節(jié)內(nèi)容講解。

4.1.4 教學策略

課堂教學采用課堂講授搭配PPT教學，以傳統(tǒng)板書為輔的原則，利用PPT教具內(nèi)容的生動直觀、信息量大等特點，同時，板書又能很直觀的突出教學重難點，利用這幾種教學方式相結(jié)合，極好的提高了教學的成效。在課堂教學中啟發(fā)式教學、探究式教學以及利用教學案例導入課堂的導入式教學等多種教學模式，既能很好的調(diào)動學生對學習的自主性，也能增強學生對課堂上教學的參與感，將原本散亂的知識進行聯(lián)絡(luò)和修整，尋找知識與知識間的關(guān)聯(lián)，增強其對問題的發(fā)現(xiàn)問題能力并思考分析能力[10]。

4.1.5 教學過程

4.1.5.1 課前預習

1、教師活動

（1）通過學習通將茶樹莖尖在培養(yǎng)時的程序相關(guān)資料、以及部分茶樹莖尖組織培養(yǎng)的案例等學習資料推送給學生；

（2）實行自由分組（6-8人/組），布置課前學習任務(wù)，要求學生對茶樹莖尖組織培養(yǎng)程序的主要步驟（以某種茶樹莖尖組織培養(yǎng)為例）進行學習與總結(jié)。

2、學生活動

觀看所提供的資料，收集茶樹莖尖的組織培養(yǎng)程序具體步驟，分析茶樹莖尖組織培養(yǎng)案例，學習茶樹組織離體培養(yǎng)的選材與消毒及形態(tài)發(fā)生等內(nèi)容；

4.1.5.2 課上教學

1、教師活動

（1）聽取學生課前匯報預習情況；

（2）對學生的學習成果及討論熱點進行點評、總結(jié)。

2、學生活動

以小組的形式進行課前預習成效匯報，然后各小組針對不同觀點進行互評和討論。

4.1.5.3 課上實訓

1、教師活動

（1）茶樹莖尖組織的選擇與消毒：茶樹不同季節(jié)的莖尖組織是有所不同的，可選取春季、夏季、冬季的茶樹進行莖尖材料的摘取，作為外植體培養(yǎng)材料。選材后對材料進行消毒，選物理與化學并用的方式進行消毒。在消毒時間以及方法上，要進行實驗選擇合適的消毒時間以及消毒方法，必備無菌接種室。

（2）茶樹莖尖組織的接種：基本培養(yǎng)基配制，配制MS培養(yǎng)基進行接種。

（3）培養(yǎng)再生組織過程：初時培養(yǎng)脫分化得到愈傷組織，具體經(jīng)過誘導期、分裂期、愈傷組織形成期三個時期。對愈傷組織進行誘導分化得到不定芽或胚狀體，這里的培養(yǎng)基每個時期的激素濃度及配比皆有不同。

（4）誘導生根：若得到的是不定芽，固體培養(yǎng)基誘導生根和浸泡法誘導生根兩種生根方法。

（5）再生茶苗移栽：①移栽準備打開瓶蓋3～7d進行煉苗，而后取出時對根部進行自來水清洗；②移栽基質(zhì)可選沙子、蛭石、石英砂、草炭灰及菜園土按照一定比例進行配制。

2、學生活動

學生記錄知識要點，加深對茶樹莖尖的組織離體培養(yǎng)程序及離體植株形態(tài)發(fā)生狀況等相關(guān)知識點的理解。

4.1.5.4 課后鞏固

1、教師活動

教師采用騰訊會議等程序與學生進行互動，幫助學生鞏固茶葉莖尖組織培養(yǎng)步驟及形態(tài)發(fā)生的知識。

2、學生活動

通過自主查找相關(guān)資料，與教師在上述程序討論互動，鞏固、拓展茶葉莖尖組織培養(yǎng)步驟及形態(tài)發(fā)生的知識。

4.2 茶樹莖尖的組織培養(yǎng)

4.2.1 核心素養(yǎng)

1、生命思維

學習茶樹莖尖的組織的離體培養(yǎng)知識。

2、科學觀念

掌握茶樹莖尖的組織的離體培養(yǎng)方法及實際操作中的注意事項。

3、科學探究

通過學習茶樹莖尖的組織離體培養(yǎng)的方法，培養(yǎng)基的配制，生根與移栽方法以及實際操作與應用，引導學生積極、主動地對植物離體組織相關(guān)內(nèi)容進行思考與探索，充分激發(fā)學習的積極性，以達到更好的教學效果。

4、社會責任

實際實驗操作中對實驗現(xiàn)象和所出現(xiàn)的問題進行實驗分析，培養(yǎng)學生的實驗操作能力、分析問題、解決問題的綜合能力[11]。

4.2.2 教學重點和難點

重點：茶樹莖尖的組織的離體培養(yǎng)。

難點：實驗試劑的配制及實驗操作。

4.2.3 教學內(nèi)容分析

上一節(jié)內(nèi)容學習茶樹莖尖組織的離體培養(yǎng)程序，本節(jié)課利用已掌握的外植體的選擇與消毒，在上節(jié)課的內(nèi)容上深入學習具體的材料準備、消毒、形態(tài)發(fā)生時不同時期的培養(yǎng)組織培養(yǎng)基配制及注意事項，茶苗不定芽的生根方法的選擇以及移栽時具體操作與實驗注意事項。

4.2.4 教學策略

本節(jié)內(nèi)容以課堂講授與啟發(fā)式、三段式三種教學方式相結(jié)合，結(jié)合上一內(nèi)容思考“夏季的茶樹莖尖的組織需要在何種激素配比下離體培養(yǎng)效果最好？”激發(fā)學生的思考，然后在課堂上用簡短的時間讓同學講解所搜尋問題解答技巧及思路。本節(jié)課進行的是實驗課。課上以教師講解演示為主，輔助板書，學生有序進行實驗。通過課堂理論與實驗相結(jié)合的方式，讓學生在切實掌握茶樹莖尖的組織培養(yǎng)的知識同時掌握實驗操作及原理。在課堂上適度進行提問和學習討論，既能活躍課堂氣氛，又能引發(fā)學生新的思考。

4.2.5 教學過程

4.2.5.1 課前預習

1、教師活動

（1）通過學習通將茶樹莖尖組織的相關(guān)實驗資料推送給學生；

（2）布置課前學習任務(wù)：熟悉實驗資料及實驗步驟、注意事項等（設(shè)置分組，統(tǒng)分兩組或四組）。

2、學生活動

推送資料，熟悉課程內(nèi)容及實驗步驟，根據(jù)分組任務(wù)采集茶樹莖尖組織，并結(jié)合所提供的資料進行分析思考。

4.2.5.2 課上教學

1、教師活動

組織學生匯報課前預習情況。

2、學生活動

以小組的形式進行課前預習成效匯報，然后各小組針對不同觀點進行互評和討論。

4.2.5.3 課上教師講解

1、教師活動

教師講解實驗具體操作與實驗原理，培養(yǎng)基的配制，設(shè)置消毒時間作為實驗變量，讓學生對茶樹莖尖組織培養(yǎng)成活率進行實驗操作。

2、學生活動

學生記錄知識要點，熟悉實驗內(nèi)容，準備實驗。

4.2.5.4 課上實訓

1、教師活動

講解實驗操作及理論。

2、學生活動

（1）選材：摘取夏季茶樹莖尖組織作為培養(yǎng)材料，摘取幾個較為飽滿的茶樹腋芽，將其剪掉葉片留葉柄。

（2）消毒（實驗變量）：將其分為兩組，紫外光滅菌20min，再用75%酒精滅菌30 s，用0.1%的升汞滅菌，一組滅菌9 L，一組滅菌11組，再用無菌水沖洗5遍，放于接種室（無菌）[12]。

（3）接種：配制MS培養(yǎng)基作為基本培養(yǎng)基（接種培養(yǎng)基），在接種室進行無菌接種。

（4）愈傷組織的形成和不定芽的出現(xiàn)：根據(jù)比例配制培養(yǎng)基使其脫分化形成愈傷組織，期間也需要配制其他培養(yǎng)基以供其繼代培養(yǎng)生長，按比例配制再分化培養(yǎng)基誘導再分化為不定芽。

（5）誘導生根：采用浸泡法誘導生根，采用1／2MS＋0.1～0.3mg／L IBA＋20g 蔗糖[13]。

（6）移栽準備：開瓶蓋煉苗3～7d。

（7）實驗結(jié)果及分析：觀察培養(yǎng)茶苗的存活率，第二組的成活率明顯高于第一組。在相同條件下升汞的消毒時間為11/91的存活率高。

4.2.5.5 課后鞏固

1、教師活動

教師利用學習通與學生互動，鞏固、拓展學生茶樹莖尖組織離體培養(yǎng)的有關(guān)知識。

2、學生活動

通過自主查找相關(guān)資料，在學習通上與教師進行線上討論互動，鞏固茶樹莖尖組織離體培養(yǎng)的知識及應用。

5 結(jié)語

本文利用三段式教學來改善目前以教師為中心講授知識的傳統(tǒng)教學方式進行課程設(shè)計，向新課程改革目標靠近[14]，改變教學過程中過于注重理論知識，而忽視學習的主體是學生，這樣的學習只是教師的單方面教學，而非真正意義上的學習，這與新課程改革的理念所悖，而這種利用三段式教學的教學，可以讓教師的角色很好的改變?yōu)閷W習的輔助者身份，學生積極主動的學習和探索知識，也很好的了改變目前課程管理過于集中的狀況，增強課程對學生的適應性[15]。極大減輕了教師的負擔，也減輕學生學習的負擔，讓課程變?yōu)閷W生的主場，學會利用知識、掌握知識，加速新教育課程改革的速度。本章內(nèi)容是《植物組織培養(yǎng)》課程中較為重要的章節(jié)，許多領(lǐng)域都需要其為理論基礎(chǔ)來進行發(fā)展，例如生物醫(yī)療、植物培養(yǎng)、園藝培養(yǎng)等，因此對它的課程教學不僅要加以精心設(shè)計，更要對教學可操性進行的實踐。