基于工作过程系统化的研学课程设计——以植物组织培养实验室规划设计为例

喻娜，任思惠

（1.广安职业技术学院，四川 广安；2.广安市教科所，四川 广安）

“工作过程”这个概念是德国教育界在1996年提出的，之后发展成为了工作过程导向的课程教育理念，本旨“在企业里为完成一件工作任务而进行的一个完整的工作程序，并获得工作成果”[1]。其含义体现在两个层面上，包括外在形式和内在实质，具体的工作步骤、环节、流程或程序，是其外在形式上的体现；在工作程序或者环节中加入了个体的思维与能力是内在的实质方面的体现[2]。工作过程系统化则是指基于真实的工作情景对工作任务进行思路序化的梳理，由此产生的具有偶然性的，高度个性化的个体的策略和经验，因此更多的是工作过程的内在实质层面的反映[3]。工作过程系统化的课程设计，指的是课程教学和工作任务系统化的过程相结合，将课程知识融入任务的系统化的工作程序进行教学[4]。同时以学生为中心对课程知识体系的重构与设计，按照工作的流程来组织知识，设置情景，让学生通过完成任务的方式掌握知识，进而帮助学生获得直接经验和技巧，达到完整的思维训练[5]。因此，工作过程系统化课程模式既能发展学生的生物科学素养，同时也能满足社会职业岗位技能的需求，体现了以学生发展为中心的原则[6]。因此，工作过程系统化的教学模式应用广泛，尤其是高等职业教育的不同学科得到体现，胡秀英在建筑CAD课程[7]，林健骏短视频节目制作课程设计[8]，王师在应用数学课程设计与实践[9]，窦玮高职网店装修的策略研究[10]，陈敏高职药品质量检测技术课程改革研究运用到工作过程系统化课程模式[11]。这种模式的课程教学更具有实用性和针对性，对专业培养目标具有支撑作用，能实现专业人才培养目标，为社会培养并输送符合实际需要的应用型人才。工作过程系统化课程模式始终是围绕“教中做，做中学，学中做”进行的，锻炼学生协作能力、学习能力、沟通能力和自主解决问题的能力，传承工匠精神，引导学生运用所学知识及技能，解决实际工作中的问题，提升综合职业素养。

从查阅文献的情况来看，工作过程系统化的教学方式在职业教育中也常常运用到植物组织培养技术这门学科中，肖海峻等[12]、金晓霞等[13]、江生泉等[14]和陈彬[15]等在植物组织培养教学过程中，注重知识的技术性、应用性、职业性及以学生为主体等特点，以工作过程为导向组织教学的模式，能充分调动学生参与学习的主动性和积极性，全面培养学生的各方面的能力，明显提高了教学质量，并推动其它课程的改革。

一 主题课程来源分析

研学课程以创新人才培养模式为手段，以全面发展的素质教育为目标，是校外教育及落实核心素养培养的重要形式，因此研学课程设计不仅要符合教育规律，还要结合学生的认知能力，体验与实践的过程，体现教育价值[16-17]。植物组织培养技术是生命科学当中的一个重要组成部分，广泛应用于农业、林业、工业等行业，已经渗透到了生命科学的其他领域，如：生物化学、植物生理学、基因工程、药学、园艺学等，同时也是这些学科深入研究的一种必要技术和方法，因此植物组织培养技术是一门具有生命力的学科[18-19]，作为21世纪的青少年应该认识和熟悉这门科学技术。因此课题组针对4-12年级的中小学生知识水平、认知特征及学习需要，以植物组织培养技术为主题编写研学课程的学习指南《植物组织培养研学手册》。由于该研学课程属于专业性强，技术含量高、实操性强的应用学科，设计了共包含“植物组织培养原理”“植物组织培养实验室规划设计”“培养基及配制”“外植体接种技术”“试管苗的移栽”五个主题课程，每个主题设计多样化的活动，旨在让学生在研学旅行中感知生命，体验科学，形成核心素养，实现“五育”并举，提高研学课程的教学实效。

其中主题课程二“植物组织培养实验室设计”是基于学生在植物组织培养技术的概念认识上的一个重要理论基础，学生通过课题一“植物组织培养的原理”的学习了解了植物组织培养的概念和原理，植物组织培养实验室规划设计这一主题比较抽象，需建立在整个组培工作过程系统化的理论基础上来进一步完成[20]。以工作过程系统化的教学模式来增强这类实践课内容的连贯性，以植物组织培养的完整工作流程为主线，以要求学生掌握的组培实验各环节的相关性为依据，以具体的实验室设计工作过程作为承载主体，按照工作系统化设计课程实施的相关步骤，将重要的理论知识穿插融合到具体的工作过程当中，使植物组织培养的理论知识与实践技能有机融合[13]。

在基于植物组织培养工作的系统化流程的基础上，该主题设置了四个活动，在活动过程中培养学生细心观察、分析提炼、讨论总结、独立思考和互助合作的能力，最终使学生掌握整个植物组织培养系统化的工作流程。因此在本主题教学中注重突出知识的技术性和应用性特点，按植物组织培养的系统工作过程的不同工作环节进行知识点分解，实现实践技能与理论知识的整合，并转化为由专业知识和实践操作所构成的研学主题内容，使学生在研学过程中尽可能地体会与组织培养系统工作过程有关的实践经验，引导学生主动适应社会，促进理论知识和生活经验的深度融合，从而使研学效果事半功倍[21]。

二 主题课程目标

在新时代背景下，依据 “立德树人、产教融合、五育并举”的新要求，将研学课程“植物组织培养实验室规划设计”基于工作过程系统化模式开展教学，设置以下课程目标:

（1）基于真实的工作情景，系统地感受、认识植物组织培养工作过程，激发学生对科学技术应用的兴趣。

（2）观察科学、严密的实验过程，领会精益求精科技的力量，培养学生严谨的科学态度。

（3）基于组培工作过程系统化，认识各个实验室之间的逻辑关系，培养系统化的科学思维。

（4）基于植物组培工作各环节的连续性，为学生建立起对植物组织培养技术的宏观认识。

三 安全教育

基于“安全第一”的理念，在实验室中设计了缓冲室，进入实验室的人员将在这里阅读《实验室安全规则》，接受实验安全教育。教师将实验室安全教育贯穿整个教学过程，特别强调需要注意的事项：

（1）对植物组织培养过程中使用的酒精灯、高压灭菌锅、纯水仪等仪器操作要规范，酒精、升汞、双氧水等药品的使用要注意。

（2）由于实验室涉及实验设备设施及化学容器，参观学习过程中教师必须随时监控和干预学生不恰当行为。

（3）反复提醒学生必须注意安全、严格遵守相关纪律等事项。

四 基于工作过程系统化的情景设计

通过研学手册上展示的植物组织培养工作流程图让学生系统地认识到常规的植物组织培养的工作过程为：培养器皿的清洗；培养基的配制、分装、封口和高压灭菌；外植体的灭菌与接种；培养；生根培养；试管苗的炼苗和移栽及管理。

根据工作过程，按照功能分布，植物组织培养实验室常常设置7个部分，分别是缓冲室（更换衣物）、洗涤室（培养器皿的清洗）、药品配制室（培养基的配制）、灭菌室（培养基灭菌）、接种室（外植体的灭菌与接种）、培养室（培养和生根培养）、炼苗室（试管苗的驯化和移栽）。为便于培养瓶和植物的搬运，减少培养污染，实验室根据植物组织培养的工作过程，常常采用环形的房间布局：缓冲室→洗涤室→药品配制室→灭菌室→接种室→培养室→炼苗室→洗涤室。因为植物组织在整个流程中培养时间最长，因此在培养室中停留的时间最长，为了使培养规模最大化，实验室布局更加优化，实验室设计时可以将部分功能室进行组合，比如将缓冲室和洗涤室组合，将药品配置室和灭菌室组合等。

五 课程实施

（一） 研学课程任务分析

《植物组组织培养实验室规划设计》主题课程，基于全面了解组培工作中所需要的最基本条件和工作过程，尽量做到合理布局，通常按照工作过程的程序先后，将实验室设计成一条连续的生产线，各个房间合理安排，工作方便，减少污染，节能环保，安全使用，避免环节错位，提高工作效率。

（二） 研学课程教学准备

本主题研学课程要突出工作过程的连续性，需要从软硬件设施、师资分配上突出专业性，研学基地需要模拟植物组织培养实际工作环境，场地需要根据工作环境进行布置，具备洗涤、消毒、培养基配制、外植体接种、组培苗移栽等功能；教学资源配置包括学生研学手册、教师实施指南、研学课程教学设计等；师资建议由校内专业教师负责。

（三） 研学课程实施过程

在针对《植物组织培养实验室规划设计》主题课程的实施流程设计中，在植物组织培养工作过程系统化下设置的学习情境，对照实际工作流程进行教学化处理，设置了四个活动（图1）。

图1 主题课程的实施流程设计

活动一学生阅读《实验室安全规则》，并由指导教师介绍实验室守则、有关安全注意事项及本主题活动的目的。

活动二通过指导老师讲解组培实验室的构建情况，学生参观实验室并讨论出实验室设计的注意事项：实验室的设计按植物组培工作过程的先后顺序安排成一条连续的生产线，避免中间环节混乱；植物组织培养需要光照，控制一定的温度，因此应考虑节省能源，可分利用自然光，同时房间设计要便于温控；保证绝对清洁，实验室的设置应防止鸟类、昆虫、鼠类等动物进入，实验室内的顶棚、墙壁和地面等设计要考虑减少灰尘的进入；为不给培养过程带来污染，要考虑在实验室内合适的位置安装的洗手池，在适宜的位置设计下水道；确保安全，实验室还应有报警装置、消防火栓等安全设施。

活动三在教师的引导下，通过学生小组讨论总结出植物组织培养实验室设计应遵守的原则：功能齐全、布局合理、环境清洁、易于灭菌。并通过展示分享，小组间进行互评，教师进行点评。

活动四根据本次参观组培实验室的收获每一个同学完成一个组培实验室设计方案，并通过简图来呈现。选取优秀的作品进行展示，教师根据设计简图布局合理性、能否降低成本、是否考虑节能和安全等方面进行评价。

整个教学过程顺应植物组织培养系统性的工作过程进行，始终遵循以学生为主体的原则，加入讲解、小组讨论、展示、互评、点评等活动，引导学生完成情景任务，在实践中巩固技能、获得经验。同时，教师做好引导、建议、答疑等辅助工作，让学生在研学过程中，除了理论技术上的学习，还能获得更多经验上的引导。

六 结语

基于工作过程系统化的教学模式具有系统性、真实性的优势，因此获得更多实践类课程教学设计的支持。本研究基于植物组织培养工作过程系统化的操作流程，通过学习情境设计、典型工作任务分析和教学实施方案的制定，对《植物组织培养实验室规划设计》主题课程进行了系统化的教学设计，使研学课程更适合中小学生研学的学情，让学生学习和实践同步进行，培养学生自主学习兴趣和能力。在课程实施的过程中，注重安全教育，以学生为主体，激发学生学习的积极性和主动性，对于难点能够经过小组合作的共同努力进行解决，很好地体现了团队协作能力，并能还发挥每位成员的特长，培养学生不怕困难、积极探索的正确学习态度，激发他们的探索欲和工作主动性。研学过程中融入价值的引领，以达到深化育人的目的，学生在不断地“做”的过程中学会做人做事的基本道理，增强社会责任意识，在行动中实践自主探索、团队协作、遵纪守法等，更好地实现了核心素养的培养目标。本课题是在工作过程系统化下设置的学习情境，学生在不断比较、迁移、内化的过程中学会主动思考，学会发现问题、分析问题和解决问题，从而提高了学生科学探究的能力[22]。

但基于工作过程系统化的教学对工作过程系统化的情景模拟有比较高的要求，对教学设备设施要求较高，对指导老师有更高的实践经验和教学经验的要求，因此需要指导老师在课前做好充足的准备，不仅要对理论知识熟悉，还要具有操作经验，熟悉整个工作流程，同时还要掌握教学技巧，使教学过程游刃有余，才能保证研学的高效率。