基于三段式教学的《植物组织培养》课程教学设计——以茶树茎尖为例

周才碧，张清清，胡榴虹，马媛，周发艳，陈菊，宋丽莎＊

（黔南民族师范学院 生物科学与农学院，贵州 都匀 558000）

植物组织培养技术指将植物的离体器官接种于含有特定营养成分的培养基上，使植物离体器官向着人们预先设计的方向生长和发育，以取得在常规繁殖方式下难以取得成效的一种生物技术[1]。按培养材料分为细胞培养、组织培养、器官培养三类，器官培养技术作为植物组织培养技术中最为简单操作的一种，对于植物学的发展及在生产上的应用都有很大的推动力。而植物器官培养可按照培养器官分为植物营养器官培养、植物繁殖器官培养两类，营养器官包括植物的根、茎和叶，而繁殖器官分为花和果实，培养前需要了解植物器官培养的程序[2]。植物组织培养技术是本科院校茶学专业的必修课程之一，而该专业大部分教师均是非师范生，缺乏授课的方式、方法；本研究以茶树茎尖为例，对其培养程序以及植物营养器官培养进行教学课程设计，以期为茶学专业植物组织培养技术课程教学提供参考。

1 课程开发与设计思路

《植物组织培养》课程通过将理论与实验操作相结合，明确教学目标，确定学生知识与技能方面的内容，做到以学生为主体，教学成果为导向，教学模式按照课前预习、课上学习、课后巩固的教学模式进行教学过程设计，评价主要通过教师评价、小组互评等方式对学生的学习情况进行评定。

利用茶树茎尖进行本章课程设计是因为茶树在我国栽培历史悠久，是我国重要的经济作物。茶叶中含有大量对人体有益的化学成分及营养物质，具有很高的医疗保健价值。但是，过去的茶树主要靠种子繁殖，但种子繁殖容易发生性状分离，导致优良性状丢失，从而引起品种退化。利用茶树茎尖的组织培养学习植物器官培养，一方面直观且较为实际的解决茶树优良性状保存，另一方面，茶与生活相贴近，学习后还可应用于实际生活。

2 研究目的

基于多种因素的影响，首先是现下中国的大多数本科院校存在一个共同的问题——学习风气不佳问题，课前学生不主动预习学习内容，课上不认真听课。此外，茶学专业本科院校大部分教师是非师范生，对教学内容的讲授也缺乏创意。以教师为中心的教学，该教学方式传统，不利于学生的综合分析能力、独立思考能力的培养；影响到高素质人才的培养质量，与我国现下所提倡教育要求“重视学生综合素质”截然相反，也与应当重视学生创作创新精神和重视学习实践能力精神不同。因此，为了响应新的教育要求，必须对“以教师为中心”的传统教学方式进行改革与创新[3]；且“植物组织培养”章节内容在《植物组织培养》中占有较为重要的位置，而利用茶树茎尖进行教学教案设计是实际可行的，尤其是对应茶学专业本科院校非师范教师具有一定的参考性。

3 教学设计

3.1 课程总体目标

通过该课程的学习，使学生能够掌握植物器官培养的程序步骤，掌握茶树茎尖的组织离体培养的流程以及了解注意事项，培养学生细致观察的能力以及器具的选择与操作能力，对今后所要从事的植物组织培养行业及相关职业打下一定的专业基础。

3.2 课程内容设计

本课程按照实验进行操作流程与所需要掌握技术及实际应用进行设计，从植物器官培养的程序——茶树茎尖培养进行详细的讲解与实验教学。按照流程式教学的基本理论和方法，设计两个学习项目，如表1所示[4]。

表1 教学内容

3.3 课程教学过程设计

在两个教学内容中都将采用课前预习、课上学习、课后巩固的三段式教学方式进行设计，让学生将学与做相结合，加深对内容的理解，提高动手操作能力[2]，具体如表2、3所示。

表2 《课时一 茶树茎尖的组织培养程序》三段式教学设计

3.4 教学评价

课程评价是对学生的学习成果及表现进行评定、学生对教师教学过程中出现的问题进行评价以及教师对教师教学的方法和教学技能的使用等方面进行评价，涉及课程的可行性实施、是否对学生有效等。在教育教学过程中，较为重要的一个部分就是教学评价，如果没有教育课程评价，难以知其是否有教育意义，并且其在导向、激励、检测、调控与区分等方面都有其重要作用[5]。课程评价设计，主要涉及教师自我评价和学生学业成绩评价两个方面。我所做的教学评价设计只涉及学生成绩评价，由学生间互评及教师评价两部分构成，评价内容包括学生的直观学习成果以及学生在教学活动中的表现，教学评价既可教学活动进行过程中期,也可在教学后期进行[6,7]。

评价得分=直观学习成果评分×50%+教学活动中的表现×50%[8]

4 教学教案设计

4.1 茶树茎尖的组织培养程序

4.1.1 核心素养

1、生命思维

（1）了解植物外植体的选择、注意事项与消毒方法；

（2）了解离体培养时茶树茎尖组织的形态发生状况；

2、科学观念

（1）学会外植体生根方法及炼苗移栽；

（2）掌握选择茶树茎尖组织培养的方法以及消毒操作；

（3）掌握茶树茎尖的组织组形态发生状况以及移栽技术。

3、科学探究

（1）对于培养步骤中所出现的问题能够及时解决与讨论

（2）对于课程出现问题进行合理思考

4 社会责任

（1）能够解决一些较为简单的实验问题

（2）能够解决生产生活中的实际问题

4.1.2 教学重点和难点

重点：外植体的获取

难点：愈伤组织的形成

4.1.3 教学内容分析

植物器官培养的第一步就是选择合适的外植体进行培养，这是进行组织培养建立无菌体系及再生植株的关键一步[9]；同样，选择合适的茶树茎尖的组织作为培养材料也是本节课的重点；只有选择适宜的茎尖组织在离体情况才可进行培养，在之前的课程中已经学习了外植体选择上的部分原则。但具体在实际中如何进行选择，需要具体了解植物的生长时期（幼年期、成年期）再进行选择；取材后的材料要进行消毒，消毒是如何进行，进行离体培养后茶树茎尖组织会如何发育成完整的植株，以及学习培养出的不定芽在没有根系时诱导其生根的方法与步骤及移栽等内容将会在本节内容讲解。

4.1.4 教学策略

课堂教学采用课堂讲授搭配PPT教学，以传统板书为辅的原则，利用PPT教具内容的生动直观、信息量大等特点，同时，板书又能很直观的突出教学重难点，利用这几种教学方式相结合，极好的提高了教学的成效。在课堂教学中启发式教学、探究式教学以及利用教学案例导入课堂的导入式教学等多种教学模式，既能很好的调动学生对学习的自主性，也能增强学生对课堂上教学的参与感，将原本散乱的知识进行联络和修整，寻找知识与知识间的关联，增强其对问题的发现问题能力并思考分析能力[10]。

4.1.5 教学过程

4.1.5.1 课前预习

1、教师活动

（1）通过学习通将茶树茎尖在培养时的程序相关资料、以及部分茶树茎尖组织培养的案例等学习资料推送给学生；

（2）实行自由分组（6-8人/组），布置课前学习任务，要求学生对茶树茎尖组织培养程序的主要步骤（以某种茶树茎尖组织培养为例）进行学习与总结。

2、学生活动

观看所提供的资料，收集茶树茎尖的组织培养程序具体步骤，分析茶树茎尖组织培养案例，学习茶树组织离体培养的选材与消毒及形态发生等内容；

4.1.5.2 课上教学

1、教师活动

（1）听取学生课前汇报预习情况；

（2）对学生的学习成果及讨论热点进行点评、总结。

2、学生活动

以小组的形式进行课前预习成效汇报，然后各小组针对不同观点进行互评和讨论。

4.1.5.3 课上实训

1、教师活动

（1）茶树茎尖组织的选择与消毒：茶树不同季节的茎尖组织是有所不同的，可选取春季、夏季、冬季的茶树进行茎尖材料的摘取，作为外植体培养材料。选材后对材料进行消毒，选物理与化学并用的方式进行消毒。在消毒时间以及方法上，要进行实验选择合适的消毒时间以及消毒方法，必备无菌接种室。

（2）茶树茎尖组织的接种：基本培养基配制，配制MS培养基进行接种。

（3）培养再生组织过程：初时培养脱分化得到愈伤组织，具体经过诱导期、分裂期、愈伤组织形成期三个时期。对愈伤组织进行诱导分化得到不定芽或胚状体，这里的培养基每个时期的激素浓度及配比皆有不同。

（4）诱导生根：若得到的是不定芽，固体培养基诱导生根和浸泡法诱导生根两种生根方法。

（5）再生茶苗移栽：①移栽准备打开瓶盖3～7d进行炼苗，而后取出时对根部进行自来水清洗；②移栽基质可选沙子、蛭石、石英砂、草炭灰及菜园土按照一定比例进行配制。

2、学生活动

学生记录知识要点，加深对茶树茎尖的组织离体培养程序及离体植株形态发生状况等相关知识点的理解。

4.1.5.4 课后巩固

1、教师活动

教师采用腾讯会议等程序与学生进行互动，帮助学生巩固茶叶茎尖组织培养步骤及形态发生的知识。

2、学生活动

通过自主查找相关资料，与教师在上述程序讨论互动，巩固、拓展茶叶茎尖组织培养步骤及形态发生的知识。

4.2 茶树茎尖的组织培养

4.2.1 核心素养

1、生命思维

学习茶树茎尖的组织的离体培养知识。

2、科学观念

掌握茶树茎尖的组织的离体培养方法及实际操作中的注意事项。

3、科学探究

通过学习茶树茎尖的组织离体培养的方法，培养基的配制，生根与移栽方法以及实际操作与应用，引导学生积极、主动地对植物离体组织相关内容进行思考与探索，充分激发学习的积极性，以达到更好的教学效果。

4、社会责任

实际实验操作中对实验现象和所出现的问题进行实验分析，培养学生的实验操作能力、分析问题、解决问题的综合能力[11]。

4.2.2 教学重点和难点

重点：茶树茎尖的组织的离体培养。

难点：实验试剂的配制及实验操作。

4.2.3 教学内容分析

上一节内容学习茶树茎尖组织的离体培养程序，本节课利用已掌握的外植体的选择与消毒，在上节课的内容上深入学习具体的材料准备、消毒、形态发生时不同时期的培养组织培养基配制及注意事项，茶苗不定芽的生根方法的选择以及移栽时具体操作与实验注意事项。

4.2.4 教学策略

本节内容以课堂讲授与启发式、三段式三种教学方式相结合，结合上一内容思考“夏季的茶树茎尖的组织需要在何种激素配比下离体培养效果最好？”激发学生的思考，然后在课堂上用简短的时间让同学讲解所搜寻问题解答技巧及思路。本节课进行的是实验课。课上以教师讲解演示为主，辅助板书，学生有序进行实验。通过课堂理论与实验相结合的方式，让学生在切实掌握茶树茎尖的组织培养的知识同时掌握实验操作及原理。在课堂上适度进行提问和学习讨论，既能活跃课堂气氛，又能引发学生新的思考。

4.2.5 教学过程

4.2.5.1 课前预习

1、教师活动

（1）通过学习通将茶树茎尖组织的相关实验资料推送给学生；

（2）布置课前学习任务：熟悉实验资料及实验步骤、注意事项等（设置分组，统分两组或四组）。

2、学生活动

推送资料，熟悉课程内容及实验步骤，根据分组任务采集茶树茎尖组织，并结合所提供的资料进行分析思考。

4.2.5.2 课上教学

1、教师活动

组织学生汇报课前预习情况。

2、学生活动

以小组的形式进行课前预习成效汇报，然后各小组针对不同观点进行互评和讨论。

4.2.5.3 课上教师讲解

1、教师活动

教师讲解实验具体操作与实验原理，培养基的配制，设置消毒时间作为实验变量，让学生对茶树茎尖组织培养成活率进行实验操作。

2、学生活动

学生记录知识要点，熟悉实验内容，准备实验。

4.2.5.4 课上实训

1、教师活动

讲解实验操作及理论。

2、学生活动

（1）选材：摘取夏季茶树茎尖组织作为培养材料，摘取几个较为饱满的茶树腋芽，将其剪掉叶片留叶柄。

（2）消毒（实验变量）：将其分为两组，紫外光灭菌20min，再用75%酒精灭菌30 s，用0.1%的升汞灭菌，一组灭菌9 L，一组灭菌11组，再用无菌水冲洗5遍，放于接种室（无菌）[12]。

（3）接种：配制MS培养基作为基本培养基（接种培养基），在接种室进行无菌接种。

（4）愈伤组织的形成和不定芽的出现：根据比例配制培养基使其脱分化形成愈伤组织，期间也需要配制其他培养基以供其继代培养生长，按比例配制再分化培养基诱导再分化为不定芽。

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

（6）移栽准备：开瓶盖炼苗3～7d。

（7）实验结果及分析：观察培养茶苗的存活率，第二组的成活率明显高于第一组。在相同条件下升汞的消毒时间为11/91的存活率高。

4.2.5.5 课后巩固

1、教师活动

教师利用学习通与学生互动，巩固、拓展学生茶树茎尖组织离体培养的有关知识。

2、学生活动

通过自主查找相关资料，在学习通上与教师进行线上讨论互动，巩固茶树茎尖组织离体培养的知识及应用。

5 结语

本文利用三段式教学来改善目前以教师为中心讲授知识的传统教学方式进行课程设计，向新课程改革目标靠近[14]，改变教学过程中过于注重理论知识，而忽视学习的主体是学生，这样的学习只是教师的单方面教学，而非真正意义上的学习，这与新课程改革的理念所悖，而这种利用三段式教学的教学，可以让教师的角色很好的改变为学习的辅助者身份，学生积极主动的学习和探索知识，也很好的了改变目前课程管理过于集中的状况，增强课程对学生的适应性[15]。极大减轻了教师的负担，也减轻学生学习的负担，让课程变为学生的主场，学会利用知识、掌握知识，加速新教育课程改革的速度。本章内容是《植物组织培养》课程中较为重要的章节，许多领域都需要其为理论基础来进行发展，例如生物医疗、植物培养、园艺培养等，因此对它的课程教学不仅要加以精心设计，更要对教学可操性进行的实践。