植物组织培养教学设计

洪森荣，管 盈，李盈萍

（上饶师范学院生命科学学院 江西，上饶 334001）

植物组织培养是20 世纪80年代发展起来的以植物生物技术为基础的新兴技术，目前已广泛应用于农业、林业、园艺、医药等领域，取得了巨大的经济效益和社会效益，为服务地方经济发展做出了巨大的贡献[1]。为顺应社会对植物组织培养人才的需求，很多地方本科院校开设了植物组织培养课程，培养植物组织培养本科层次技术技能型人才。当前植物组织培养的教学设计都是以让学生获得“正确”结果为目的，并通过“正确”结果让学生得出“适当”结论。尽管植物组织培养验证式教学可以有效地向学生推荐不同的植物组织培养主题，但研究表明，这种让学生获得“正确”结果和得出“适当”结论的传统教学模式可以实现高效教学，但不利于真正意义学习行为的形成，更不利于养成学生的批判性思维，也不利于高层次技术技能型人才的培养[2]。从触发学生批判性思维的角度出发，美国大学科学教师协会倡导教师进行基于探究者角度和探究学习研究的教学。基于论据发展形成自己观点并能与他人解释与沟通，且能判断并评价他人观点的可靠性是高层次技术技能型人才培养的重要内容。作为一个新兴的研究领域，“论证（argument）”已成为高层次技术技能型人才培养领域一个新的“研究热点”。美国Victor Sampson 等人提出的ADI 教学模式，即论证探究式（argument-driven inquiry）教学模式，是近年来一种备受关注的“深度学习”和“论证教学”新模式[3]。典型的ADI 教学模式一般由8个环节组成，即“研究问题的提出”、“数据或资料的收集、分析”、“论据的构建”、“论证的展开”、“书面研究报告的创建”、“评价的交互实施”、“评价的修正并再次提交”、“讨论与反思的组织”[4]。ADI教学模式重在学生利用证据进行论证能力的培养，将科学论证与探究式学习过程融为一体，并注意教学过程科学写作和同伴互评等环节的实施，使学生能够像科学家构建理论知识一样，对资料进行评价、对提出的主张进行辩驳[5]。国内外已有的研究表明，ADI 教学模式强调学生“论证能力”和“批判性思维”在“论据收集与论证、研究报告撰写、同伴互相评价、讨论与反思”等教学环节的渗透培养，注意培养学生利用数据或资料构建合适数据、展开合理推理和实施缜密论证，旨在使学生理论与实践相结合，在论证中提高学生科研素质，在探究中锻炼学生创新能力，培养学生科学批判性思维方式，符合技术技能型人才培养理念[6]。本文根据当前植物组织培养技术技能型人才培养的趋势和植物组织培养ADI 教学模式的特征，结合地方本科院校植物组织培养实验设计了植物组织培养ADI教学模式，以期为地方本科院校植物组织培养教学提供可参考的教学模式。

1 植物组织培养ADI教学的可行性分析

《植物组织培养》是涉及生物类、农林类和中药材类行业现代本科职业教育的核心课程，也是新农科人才培养引导性专业（“生物育种技术”等12 个专业）的主干课程。该课程是以植物形态建成为主线，明确实验室组成及基本操作，探索植物离体快繁方式，阐明植物花粉和花药培养和胚胎培养途径，描绘植物细胞培养、原生质体培养以及细胞融合前景，发现植物种质资源离体保存重要性，最后论证植物脱毒培育的必要性。探索发现植物组织培养实施的过程往往是植物组织培养理论和实践相互演绎推理的过程，植物组织培养课程每一章都有众多的ADI 教学知识点，能为学生植物组织培养研究问题的提出、数据或资料的收集分析、论据的构建、论证的展开、书面研究报告的创建、评价的交互实施、评价的修正提交、讨论与反思的组织提供支点和框架，非常适合地方本科院校植物组织培养课程ADI教学的论证。

2 植物组织培养ADI 教学内容的梳理

ADI 教学模式的本质是将“论据的构建”和“论证的展开”与科学探究活动融为一体，目前在生物类科学实验中广泛采用，因此植物组织培养ADI 教学内容梳理的原则是将植物组织培养教学内容确定为植物组织培养探究性实验。《植物组织培养》中适合论证的课程教学内容及对应ADI 教学题目见表1。

表1 《植物组织培养》课程教学内容与ADI 教学模式对应表

3 植物组织培养ADI教学的设计与实施步骤

植物组织培养ADI 教学模式的8 个阶段如图1 所示。植物组织培养ADI 教学模式的教学设计与实施流程如图2所示。

图1 植物组织培养ADI教学模式的8个阶段

图2 植物组织培养ADI教学模式的教学设计与实施流程图

3.1 教材分析

植物组织培养每一章节均包含一个或多个探究活动，同时借助相关图片介绍了植物组织培养每项技术的具体操作过程，整个教学内容从理论到实践，编排方式从宏观到微观再到宏观。

3.2 学情分析

植物组织培养授课对象为大二或大三学生，通过2～4个学期的专业学习，学生在理论知识、实验操作能力和科学探究能力方面已经具备了一定知识和能力的储备。但学生在“论据的构建”和“论证的展开”方面有所欠缺，需要主讲教师注意适时引导。

3.3 教学目标

在本科层次技术技能型人才培养视域下从知识、能力和情感3个目标来设计ADI 教学。

3.4 教学重难点

在本科层次技术技能型人才培养视域下理清植物组织培养教学重难点。重点是学生合作完成ADI 教学实验的8 个阶段。难点为在探究活动中，对照实验的设计及实验现象的分析。

3.5 教法学法

在本科层次技术技能型人才培养视域下选择植物组织培养ADI 教学合理的教法和学法。植物组织培养ADI教学的教法可以为创设情境法、启发提问法、分析归纳法；植物组织培养ADI 教学的学法可以采用反思探究法和自主学习法。

3.6 教学过程

在本科层次技术技能型人才培养视域下植物组织培养的教学过程实施ADI 教学模式。ADI 教学过程设计框架如表2。

表2 《植物组织培养》ADI 教学过程设计框架

续表2 《植物组织培养》ADI 教学过程设计框架

4 植物组织培养ADI教学的辅助工具

“ADI 教学”的辅助工具由Grooms 团队开发而成，“ADI 教学”的辅助工具主要有研究报告模板、同伴互评表、研究报告建议模板等，这些辅助工具可以根据教学实际情况进行修订，然后用于辅助开展植物组织培养ADI教学活动。研究报告建议模板可以采用魏芳兵等[7]的模板进行修改，主要用于植物组织培养ADI 教学活动的阶段2，其功能是指导学生如何完成植物组织培养研究报告以及植物组织培养数据如何收集和分析，提示学生从哪些方面去收集植物组织培养数据、收集怎样的植物组织培养数据才有效、植物组织培养数据如何分析等3个方面去探究。研究报告模板可以采用倪元媛[8]的模板进行改良，主要用于植物组织培养ADI 教学活动的第1～6 阶段。教师可借助研究报告模板制定详细具体的植物组织培养研究报告模板，研究报告模板一般包含“组培内容简介”、“组培问题指导”、“组培研究任务”、“组培实验材料”、“组培安全防护”、“组培研究开始”、“组培实验方案设计”、“组培初步论证构建”、“组培论证会议实施”、“撰写组培研究报告”等。植物组织培养ADI 教学的阶段1，主要包含“组培内容简介”、“组培问题指导”、“组培研究任务”、“组培实验材料”。其中“组培内容简介”主要是为学生提供植物组织培养相关研究的背景信息、理论支撑、原理方法，“组培研究任务”是提示学生植物组织培养研究的真实目的，“组培实验材料”是植物组织培养实验探究活动所需的实验材料对象和实验仪器设备。阶段2包括“组培研究开始”、“组培实验方案设计”、“组培安全防护”。其中“组培研究开始”和“组培实验方案设计”是指导学生如何设计植物组织培养合理的研究方案、如何顺利开展植物组织培养实验以及如何收集有效的植物组织培养数据，并利用“组培安全防护”提醒学生在植物组织培养实验实施过程中需要注意的关键事项。阶段3 是“组培初步论证构建”，主要是为学生提供完整详细的植物组织培养论证框架，指导学生初步构建组培论证。阶段4 是“组培论证会议实施”，主要是提示学生植物组织培养论证开展的方法以及植物组织培养论证质疑的方法。阶段6 是“撰写组培研究报告”，主要是提示学生植物组织培养研究报告撰写内容有哪些部分。由于学生刚开始对植物组织培养研究报告的撰写缺乏正确的认识，或撰写植物组织培养研究报告缺乏清晰的思路，可以根据Sampson[9]开发的同行评审表的每个项目自行设计一个研究报告模板，用于植物组织培养ADI 教学活动的阶段6，其功能是可以指导学生正确完成植物组织培养研究报告。植物组织培养研究报告一般由探究植物组织培养问题的现实意义、收集和分析植物组织培养数据的方式方法、构建植物组织培养完整论证的组织形式3部分组成。同行评审表可采用Sampson 开发的同行评审表[9]，此表已经被很多研究者接纳和采用，主要用于植物组织培养ADI 教学活动的阶段7。植物组织培养ADI 教学活动的同行评审表可用于评审植物组织培养研究报告中的各类要素是否符合植物组织培养ADI 教学标准，评价单上应该要有植物组织培养ADI 教学对应各类要素的评价标准和提供植物组织培养ADI 教学反馈信息的空间。

5 植物组织培养ADI教学的建议

5.1 植物组织培养ADI 教学应以本科层次技术技能型人才培养为基点

植物组织培养ADI教学旨在通过植物组织培养科学理论知识和实践知识的论证式探究学习在植物组织培养ADI教学的渗透，将植物组织培养科学论证与植物组织培养探究学习融为一体，根据学生实际切实发展学生植物组织培养推理归纳能力和植物组织培养批判性思维，培养植物组织培养论证构建能力，增强植物组织培养科学写作能力。植物组织培养ADI教学符合目前教育改革的趋势，有助于丰富地方本科院校植物组织培养教学的本土内容，优化地方本科院校植物组织培养教学的校本形式，满足地方本科院校不同学生对植物组织培养教学的差异化需求，极大程度上可以促进植物组织培养技术技能型人才创新能力的提高。因此，植物组织培养ADI 教学应以本科层次技术技能型人才培养为基点。

5.2 植物组织培养ADI 教学应重视学生批判性思维的培养

批判性思维是通过对已有的思想或证据材料进行回顾、评价和修改。在教学中强调学生的批判性思维培养意味着需要进一步加强学生说明问题、质疑论证和批判辩论的权利，进一步增强学生进入理性传统所支撑的态度、倾向和精神[10]，这与ADI 教学的内涵价值殊途同归。诸多研究表明，植物组织培养ADI教学中的“组培实验方案设计”、“组培初步论证构建”、“组培论证会议实施”、“撰写组培研究报告”等环节可显著培养学生植物组织培养自主学习能力和植物组织培养科学思维方式，学生在植物组织培养理论知识内化的同时，也潜移默化培养了植物组织培养批判性思维，掌握了植物组织培养技术创新方法。

5.3 植物组织培养ADI 教学应重视双师型教师队伍的建设

真正实现本科层次植物组织培养技术技能型人才的培养，需要加强植物组织培养ADI 教学双师型教师队伍的建设。植物组织培养ADI教学双师型教师队伍的壮大可以显著提升植物组织培养本科层次技术技能型人才培养的质量。研究表明，本科层次技术技能型人才培养过程的主导者是植物组织培养ADI 教学双师型教师，植物组织培养ADI教学双师型教师可积极参与本科层次技术技能型人才培养体系的构建以及本科层次技术技能型人才培养质量标准的提升。本科层次植物组织培养技术技能型人才培养的顺利实施，要求植物组织培养ADI 教学主讲教师的理论知识丰富、技术技能扎实、教学能力深厚。植物组织培养ADI教学双师型教师队伍可通过内培外引、专兼结合的方式进行建设，本校专职教师可根据学校实际进行方向引导大力培育，外校兼职教师可根据植物组织培养课程需要和植物组织培养产业市场积极引进，目的是切实提高校企双方一体化培养植物组织培养本科层次技术技能型人才的水平和质量。

5.4 植物组织培养ADI教学应重视教师的专业发展

植物组织培养ADI教学对主讲教师的专业发展要求很高。植物组织培养主讲教师对ADI教学的认识直接影响到植物组织培养ADI 教学的顺利实施以及学生对ADI论证的理解。在植物组织培养ADI 教学中，教师需要帮助学生利用论证的方法来探究和完善植物组织培养知识和技能，植物组织培养主讲教师必须具有丰富的ADI 论证方面知识，能充分理解植物组织培养科学论证的结构和如何进行植物组织培养科学论证。

5.5 植物组织培养ADI 教学应重视教学效果评价工具的开发

目前ADI教学效果评价工具主要有科学知识评估工具[11]、科学写作评估工具[11]、行为任务评估工具[12]、SSUI（the student understanding of science and scientific inquiry）评价工具[13]、ASAC（assessment of scientific argumentation in the classroom）评估工具[14]等。但是这些工具对于每一门课程并不是万能的。如何设计一个信效度非常高的植物组织培养ADI教学评价工具，也是植物组织培养ADI教学实施后需要解决的重要课题。