植物組織培養(yǎng)教學設(shè)計

洪森榮，管 盈，李盈萍

（上饒師范學院生命科學學院 江西，上饒 334001）

植物組織培養(yǎng)是20 世紀80年代發(fā)展起來的以植物生物技術(shù)為基礎(chǔ)的新興技術(shù)，目前已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝、醫(yī)藥等領(lǐng)域，取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，為服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展做出了巨大的貢獻[1]。為順應(yīng)社會對植物組織培養(yǎng)人才的需求，很多地方本科院校開設(shè)了植物組織培養(yǎng)課程，培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)本科層次技術(shù)技能型人才。當前植物組織培養(yǎng)的教學設(shè)計都是以讓學生獲得“正確”結(jié)果為目的，并通過“正確”結(jié)果讓學生得出“適當”結(jié)論。盡管植物組織培養(yǎng)驗證式教學可以有效地向?qū)W生推薦不同的植物組織培養(yǎng)主題，但研究表明，這種讓學生獲得“正確”結(jié)果和得出“適當”結(jié)論的傳統(tǒng)教學模式可以實現(xiàn)高效教學，但不利于真正意義學習行為的形成，更不利于養(yǎng)成學生的批判性思維，也不利于高層次技術(shù)技能型人才的培養(yǎng)[2]。從觸發(fā)學生批判性思維的角度出發(fā)，美國大學科學教師協(xié)會倡導(dǎo)教師進行基于探究者角度和探究學習研究的教學?；谡摀?jù)發(fā)展形成自己觀點并能與他人解釋與溝通，且能判斷并評價他人觀點的可靠性是高層次技術(shù)技能型人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容。作為一個新興的研究領(lǐng)域，“論證（argument）”已成為高層次技術(shù)技能型人才培養(yǎng)領(lǐng)域一個新的“研究熱點”。美國Victor Sampson 等人提出的ADI 教學模式，即論證探究式（argument-driven inquiry）教學模式，是近年來一種備受關(guān)注的“深度學習”和“論證教學”新模式[3]。典型的ADI 教學模式一般由8個環(huán)節(jié)組成，即“研究問題的提出”、“數(shù)據(jù)或資料的收集、分析”、“論據(jù)的構(gòu)建”、“論證的展開”、“書面研究報告的創(chuàng)建”、“評價的交互實施”、“評價的修正并再次提交”、“討論與反思的組織”[4]。ADI教學模式重在學生利用證據(jù)進行論證能力的培養(yǎng)，將科學論證與探究式學習過程融為一體，并注意教學過程科學寫作和同伴互評等環(huán)節(jié)的實施，使學生能夠像科學家構(gòu)建理論知識一樣，對資料進行評價、對提出的主張進行辯駁[5]。國內(nèi)外已有的研究表明，ADI 教學模式強調(diào)學生“論證能力”和“批判性思維”在“論據(jù)收集與論證、研究報告撰寫、同伴互相評價、討論與反思”等教學環(huán)節(jié)的滲透培養(yǎng)，注意培養(yǎng)學生利用數(shù)據(jù)或資料構(gòu)建合適數(shù)據(jù)、展開合理推理和實施縝密論證，旨在使學生理論與實踐相結(jié)合，在論證中提高學生科研素質(zhì)，在探究中鍛煉學生創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生科學批判性思維方式，符合技術(shù)技能型人才培養(yǎng)理念[6]。本文根據(jù)當前植物組織培養(yǎng)技術(shù)技能型人才培養(yǎng)的趨勢和植物組織培養(yǎng)ADI 教學模式的特征，結(jié)合地方本科院校植物組織培養(yǎng)實驗設(shè)計了植物組織培養(yǎng)ADI教學模式，以期為地方本科院校植物組織培養(yǎng)教學提供可參考的教學模式。

1 植物組織培養(yǎng)ADI教學的可行性分析

《植物組織培養(yǎng)》是涉及生物類、農(nóng)林類和中藥材類行業(yè)現(xiàn)代本科職業(yè)教育的核心課程，也是新農(nóng)科人才培養(yǎng)引導(dǎo)性專業(yè)（“生物育種技術(shù)”等12 個專業(yè)）的主干課程。該課程是以植物形態(tài)建成為主線，明確實驗室組成及基本操作，探索植物離體快繁方式，闡明植物花粉和花藥培養(yǎng)和胚胎培養(yǎng)途徑，描繪植物細胞培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)以及細胞融合前景，發(fā)現(xiàn)植物種質(zhì)資源離體保存重要性，最后論證植物脫毒培育的必要性。探索發(fā)現(xiàn)植物組織培養(yǎng)實施的過程往往是植物組織培養(yǎng)理論和實踐相互演繹推理的過程，植物組織培養(yǎng)課程每一章都有眾多的ADI 教學知識點，能為學生植物組織培養(yǎng)研究問題的提出、數(shù)據(jù)或資料的收集分析、論據(jù)的構(gòu)建、論證的展開、書面研究報告的創(chuàng)建、評價的交互實施、評價的修正提交、討論與反思的組織提供支點和框架，非常適合地方本科院校植物組織培養(yǎng)課程ADI教學的論證。

2 植物組織培養(yǎng)ADI 教學內(nèi)容的梳理

ADI 教學模式的本質(zhì)是將“論據(jù)的構(gòu)建”和“論證的展開”與科學探究活動融為一體，目前在生物類科學實驗中廣泛采用，因此植物組織培養(yǎng)ADI 教學內(nèi)容梳理的原則是將植物組織培養(yǎng)教學內(nèi)容確定為植物組織培養(yǎng)探究性實驗。《植物組織培養(yǎng)》中適合論證的課程教學內(nèi)容及對應(yīng)ADI 教學題目見表1。

表1 《植物組織培養(yǎng)》課程教學內(nèi)容與ADI 教學模式對應(yīng)表

3 植物組織培養(yǎng)ADI教學的設(shè)計與實施步驟

植物組織培養(yǎng)ADI 教學模式的8 個階段如圖1 所示。植物組織培養(yǎng)ADI 教學模式的教學設(shè)計與實施流程如圖2所示。

圖1 植物組織培養(yǎng)ADI教學模式的8個階段

圖2 植物組織培養(yǎng)ADI教學模式的教學設(shè)計與實施流程圖

3.1 教材分析

植物組織培養(yǎng)每一章節(jié)均包含一個或多個探究活動，同時借助相關(guān)圖片介紹了植物組織培養(yǎng)每項技術(shù)的具體操作過程，整個教學內(nèi)容從理論到實踐，編排方式從宏觀到微觀再到宏觀。

3.2 學情分析

植物組織培養(yǎng)授課對象為大二或大三學生，通過2～4個學期的專業(yè)學習，學生在理論知識、實驗操作能力和科學探究能力方面已經(jīng)具備了一定知識和能力的儲備。但學生在“論據(jù)的構(gòu)建”和“論證的展開”方面有所欠缺，需要主講教師注意適時引導(dǎo)。

3.3 教學目標

在本科層次技術(shù)技能型人才培養(yǎng)視域下從知識、能力和情感3個目標來設(shè)計ADI 教學。

3.4 教學重難點

在本科層次技術(shù)技能型人才培養(yǎng)視域下理清植物組織培養(yǎng)教學重難點。重點是學生合作完成ADI 教學實驗的8 個階段。難點為在探究活動中，對照實驗的設(shè)計及實驗現(xiàn)象的分析。

3.5 教法學法

在本科層次技術(shù)技能型人才培養(yǎng)視域下選擇植物組織培養(yǎng)ADI 教學合理的教法和學法。植物組織培養(yǎng)ADI教學的教法可以為創(chuàng)設(shè)情境法、啟發(fā)提問法、分析歸納法；植物組織培養(yǎng)ADI 教學的學法可以采用反思探究法和自主學習法。

3.6 教學過程

在本科層次技術(shù)技能型人才培養(yǎng)視域下植物組織培養(yǎng)的教學過程實施ADI 教學模式。ADI 教學過程設(shè)計框架如表2。

表2 《植物組織培養(yǎng)》ADI 教學過程設(shè)計框架

續(xù)表2 《植物組織培養(yǎng)》ADI 教學過程設(shè)計框架

4 植物組織培養(yǎng)ADI教學的輔助工具

“ADI 教學”的輔助工具由Grooms 團隊開發(fā)而成，“ADI 教學”的輔助工具主要有研究報告模板、同伴互評表、研究報告建議模板等，這些輔助工具可以根據(jù)教學實際情況進行修訂，然后用于輔助開展植物組織培養(yǎng)ADI教學活動。研究報告建議模板可以采用魏芳兵等[7]的模板進行修改，主要用于植物組織培養(yǎng)ADI 教學活動的階段2，其功能是指導(dǎo)學生如何完成植物組織培養(yǎng)研究報告以及植物組織培養(yǎng)數(shù)據(jù)如何收集和分析，提示學生從哪些方面去收集植物組織培養(yǎng)數(shù)據(jù)、收集怎樣的植物組織培養(yǎng)數(shù)據(jù)才有效、植物組織培養(yǎng)數(shù)據(jù)如何分析等3個方面去探究。研究報告模板可以采用倪元媛[8]的模板進行改良，主要用于植物組織培養(yǎng)ADI 教學活動的第1～6 階段。教師可借助研究報告模板制定詳細具體的植物組織培養(yǎng)研究報告模板，研究報告模板一般包含“組培內(nèi)容簡介”、“組培問題指導(dǎo)”、“組培研究任務(wù)”、“組培實驗材料”、“組培安全防護”、“組培研究開始”、“組培實驗方案設(shè)計”、“組培初步論證構(gòu)建”、“組培論證會議實施”、“撰寫組培研究報告”等。植物組織培養(yǎng)ADI 教學的階段1，主要包含“組培內(nèi)容簡介”、“組培問題指導(dǎo)”、“組培研究任務(wù)”、“組培實驗材料”。其中“組培內(nèi)容簡介”主要是為學生提供植物組織培養(yǎng)相關(guān)研究的背景信息、理論支撐、原理方法，“組培研究任務(wù)”是提示學生植物組織培養(yǎng)研究的真實目的，“組培實驗材料”是植物組織培養(yǎng)實驗探究活動所需的實驗材料對象和實驗儀器設(shè)備。階段2包括“組培研究開始”、“組培實驗方案設(shè)計”、“組培安全防護”。其中“組培研究開始”和“組培實驗方案設(shè)計”是指導(dǎo)學生如何設(shè)計植物組織培養(yǎng)合理的研究方案、如何順利開展植物組織培養(yǎng)實驗以及如何收集有效的植物組織培養(yǎng)數(shù)據(jù)，并利用“組培安全防護”提醒學生在植物組織培養(yǎng)實驗實施過程中需要注意的關(guān)鍵事項。階段3 是“組培初步論證構(gòu)建”，主要是為學生提供完整詳細的植物組織培養(yǎng)論證框架，指導(dǎo)學生初步構(gòu)建組培論證。階段4 是“組培論證會議實施”，主要是提示學生植物組織培養(yǎng)論證開展的方法以及植物組織培養(yǎng)論證質(zhì)疑的方法。階段6 是“撰寫組培研究報告”，主要是提示學生植物組織培養(yǎng)研究報告撰寫內(nèi)容有哪些部分。由于學生剛開始對植物組織培養(yǎng)研究報告的撰寫缺乏正確的認識，或撰寫植物組織培養(yǎng)研究報告缺乏清晰的思路，可以根據(jù)Sampson[9]開發(fā)的同行評審表的每個項目自行設(shè)計一個研究報告模板，用于植物組織培養(yǎng)ADI 教學活動的階段6，其功能是可以指導(dǎo)學生正確完成植物組織培養(yǎng)研究報告。植物組織培養(yǎng)研究報告一般由探究植物組織培養(yǎng)問題的現(xiàn)實意義、收集和分析植物組織培養(yǎng)數(shù)據(jù)的方式方法、構(gòu)建植物組織培養(yǎng)完整論證的組織形式3部分組成。同行評審表可采用Sampson 開發(fā)的同行評審表[9]，此表已經(jīng)被很多研究者接納和采用，主要用于植物組織培養(yǎng)ADI 教學活動的階段7。植物組織培養(yǎng)ADI 教學活動的同行評審表可用于評審植物組織培養(yǎng)研究報告中的各類要素是否符合植物組織培養(yǎng)ADI 教學標準，評價單上應(yīng)該要有植物組織培養(yǎng)ADI 教學對應(yīng)各類要素的評價標準和提供植物組織培養(yǎng)ADI 教學反饋信息的空間。

5 植物組織培養(yǎng)ADI教學的建議

5.1 植物組織培養(yǎng)ADI 教學應(yīng)以本科層次技術(shù)技能型人才培養(yǎng)為基點

植物組織培養(yǎng)ADI教學旨在通過植物組織培養(yǎng)科學理論知識和實踐知識的論證式探究學習在植物組織培養(yǎng)ADI教學的滲透，將植物組織培養(yǎng)科學論證與植物組織培養(yǎng)探究學習融為一體，根據(jù)學生實際切實發(fā)展學生植物組織培養(yǎng)推理歸納能力和植物組織培養(yǎng)批判性思維，培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)論證構(gòu)建能力，增強植物組織培養(yǎng)科學寫作能力。植物組織培養(yǎng)ADI教學符合目前教育改革的趨勢，有助于豐富地方本科院校植物組織培養(yǎng)教學的本土內(nèi)容，優(yōu)化地方本科院校植物組織培養(yǎng)教學的校本形式，滿足地方本科院校不同學生對植物組織培養(yǎng)教學的差異化需求，極大程度上可以促進植物組織培養(yǎng)技術(shù)技能型人才創(chuàng)新能力的提高。因此，植物組織培養(yǎng)ADI 教學應(yīng)以本科層次技術(shù)技能型人才培養(yǎng)為基點。

5.2 植物組織培養(yǎng)ADI 教學應(yīng)重視學生批判性思維的培養(yǎng)

批判性思維是通過對已有的思想或證據(jù)材料進行回顧、評價和修改。在教學中強調(diào)學生的批判性思維培養(yǎng)意味著需要進一步加強學生說明問題、質(zhì)疑論證和批判辯論的權(quán)利，進一步增強學生進入理性傳統(tǒng)所支撐的態(tài)度、傾向和精神[10]，這與ADI 教學的內(nèi)涵價值殊途同歸。諸多研究表明，植物組織培養(yǎng)ADI教學中的“組培實驗方案設(shè)計”、“組培初步論證構(gòu)建”、“組培論證會議實施”、“撰寫組培研究報告”等環(huán)節(jié)可顯著培養(yǎng)學生植物組織培養(yǎng)自主學習能力和植物組織培養(yǎng)科學思維方式，學生在植物組織培養(yǎng)理論知識內(nèi)化的同時，也潛移默化培養(yǎng)了植物組織培養(yǎng)批判性思維，掌握了植物組織培養(yǎng)技術(shù)創(chuàng)新方法。

5.3 植物組織培養(yǎng)ADI 教學應(yīng)重視雙師型教師隊伍的建設(shè)

真正實現(xiàn)本科層次植物組織培養(yǎng)技術(shù)技能型人才的培養(yǎng)，需要加強植物組織培養(yǎng)ADI 教學雙師型教師隊伍的建設(shè)。植物組織培養(yǎng)ADI教學雙師型教師隊伍的壯大可以顯著提升植物組織培養(yǎng)本科層次技術(shù)技能型人才培養(yǎng)的質(zhì)量。研究表明，本科層次技術(shù)技能型人才培養(yǎng)過程的主導(dǎo)者是植物組織培養(yǎng)ADI 教學雙師型教師，植物組織培養(yǎng)ADI教學雙師型教師可積極參與本科層次技術(shù)技能型人才培養(yǎng)體系的構(gòu)建以及本科層次技術(shù)技能型人才培養(yǎng)質(zhì)量標準的提升。本科層次植物組織培養(yǎng)技術(shù)技能型人才培養(yǎng)的順利實施，要求植物組織培養(yǎng)ADI 教學主講教師的理論知識豐富、技術(shù)技能扎實、教學能力深厚。植物組織培養(yǎng)ADI教學雙師型教師隊伍可通過內(nèi)培外引、專兼結(jié)合的方式進行建設(shè)，本校專職教師可根據(jù)學校實際進行方向引導(dǎo)大力培育，外校兼職教師可根據(jù)植物組織培養(yǎng)課程需要和植物組織培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)市場積極引進，目的是切實提高校企雙方一體化培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)本科層次技術(shù)技能型人才的水平和質(zhì)量。

5.4 植物組織培養(yǎng)ADI教學應(yīng)重視教師的專業(yè)發(fā)展

植物組織培養(yǎng)ADI教學對主講教師的專業(yè)發(fā)展要求很高。植物組織培養(yǎng)主講教師對ADI教學的認識直接影響到植物組織培養(yǎng)ADI 教學的順利實施以及學生對ADI論證的理解。在植物組織培養(yǎng)ADI 教學中，教師需要幫助學生利用論證的方法來探究和完善植物組織培養(yǎng)知識和技能，植物組織培養(yǎng)主講教師必須具有豐富的ADI 論證方面知識，能充分理解植物組織培養(yǎng)科學論證的結(jié)構(gòu)和如何進行植物組織培養(yǎng)科學論證。

5.5 植物組織培養(yǎng)ADI 教學應(yīng)重視教學效果評價工具的開發(fā)

目前ADI教學效果評價工具主要有科學知識評估工具[11]、科學寫作評估工具[11]、行為任務(wù)評估工具[12]、SSUI（the student understanding of science and scientific inquiry）評價工具[13]、ASAC（assessment of scientific argumentation in the classroom）評估工具[14]等。但是這些工具對于每一門課程并不是萬能的。如何設(shè)計一個信效度非常高的植物組織培養(yǎng)ADI教學評價工具，也是植物組織培養(yǎng)ADI教學實施后需要解決的重要課題。