通識課程植物組織培養(yǎng)趣味實(shí)驗的探索

鄭冬超, 熊 莉, 樊 佳, 汪 紅, 席德慧

(四川大學(xué) 生物科學(xué)實(shí)驗教學(xué)中心, 四川 成都 610065)

通識課程是一套旨在拓寬基礎(chǔ)、強(qiáng)化素質(zhì)、培養(yǎng)通識的跨學(xué)科基礎(chǔ)教學(xué)新體系,課程力圖引導(dǎo)學(xué)生從本科教育最基本的領(lǐng)域中獲得廣泛的知識,讓學(xué)生了解不同學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究方法及主要思路,從而為能力和經(jīng)驗各異的大學(xué)生提供日后長遠(yuǎn)學(xué)習(xí)和發(fā)展所必需的方法和眼界。通識教育重在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、研究、解決問題、探索未知領(lǐng)域的能力和精神[1-2]。相比狹窄的專業(yè)教育,通識教育作為培養(yǎng)基礎(chǔ)寬厚、綜合素質(zhì)強(qiáng)、具有批判和創(chuàng)新能力復(fù)合型人才的一種教育理念和課程實(shí)施模式受到極大的關(guān)注[3]。

現(xiàn)代生命科學(xué)基礎(chǔ)導(dǎo)論是我校面向全校理、工、醫(yī)、文、經(jīng)、法等各專業(yè)學(xué)術(shù)開設(shè)的文化素質(zhì)通識類選修課程[4-5]。本課程于每年的春、秋季開課,每學(xué)期選課人數(shù)均在400人左右,因其形式多樣、直觀生動的教學(xué)方式,深受各專業(yè)學(xué)生的好評。

1 實(shí)驗背景及教學(xué)目標(biāo)

植物組織培養(yǎng)(簡稱組培)是生物學(xué)科的一項基本技能,亦稱離體培養(yǎng),是利用植物細(xì)胞的全能性,將已分化的植物細(xì)胞、組織、器官等外植體接種在人工配制的培養(yǎng)基上,于無菌狀態(tài)下進(jìn)行培養(yǎng),使所接種的外植體能夠脫分化、再分化,進(jìn)而發(fā)育成完整植株的過程[6-7]。植物組培技術(shù)已在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用,利用此項技術(shù)可以進(jìn)行快速繁殖、品種培育、拯救瀕危植物、脫除病毒、生產(chǎn)植物次生產(chǎn)物等[8-9]。

在通識類課程中開設(shè)植物組培趣味實(shí)驗的目標(biāo)是以形象、生動、直觀的方式,讓非生物專業(yè)的學(xué)生了解植物組培技術(shù)的基本理論知識與整體流程,見證生命的神奇,加深其對生命科學(xué)領(lǐng)域的了解及興趣,促進(jìn)科學(xué)交叉和知識遷移。

2 實(shí)驗教學(xué)平臺的構(gòu)建

本實(shí)驗課程的開設(shè)依托于我校生物基礎(chǔ)實(shí)驗教學(xué)中心(簡稱中心)進(jìn)行。中心有配套的實(shí)驗課教室、植物組培室、高壓滅菌室、無菌操作間,并配備組培實(shí)驗所需的一系列試劑及相關(guān)器皿。為了保證植物組培實(shí)驗課的順利開展,中心專門將無菌操作間進(jìn)行了升級改造,現(xiàn)有的無菌操作間有約25臺雙人雙面超凈工作臺。現(xiàn)代生命科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗課程分為4個班級進(jìn)行,每班人數(shù)約為100人,每4名學(xué)生使用一臺超凈工作臺,保證了實(shí)驗課的順利進(jìn)行(見圖1)。同時,實(shí)驗中心常規(guī)繼代培育好開設(shè)本實(shí)驗所需的煙草、毛白楊組培分化苗數(shù)百瓶,長勢良好,直接用于外植體的接種移植(見圖2)。此外,實(shí)驗教學(xué)中心也專門安排了在植物組培領(lǐng)域具有豐富教學(xué)經(jīng)驗的實(shí)驗指導(dǎo)教師。因此,植物組培實(shí)驗的教學(xué)平臺構(gòu)建已基本完備。

圖1 四川大學(xué)生物科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗中心

圖2 課程開設(shè)所使用的植物組織培養(yǎng)材料

3 實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置

本次實(shí)驗課分為3個教學(xué)模塊,共計6學(xué)時:

(1) 植物組培原理、應(yīng)用及前沿進(jìn)展知識介紹(2學(xué)時)。給學(xué)生講解植物組培的相關(guān)概念、背景知識、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，以及其廣泛的應(yīng)用價值和前景,使學(xué)生對植物組培技術(shù)有了整體的認(rèn)識與了解,引起學(xué)生對植物組培技術(shù)的興趣。

(2) 基本實(shí)驗操作技能培訓(xùn)(1學(xué)時)。以演示視頻的形式向?qū)W生逐步講解植物組織培技的操作步驟,使學(xué)生了解組培技術(shù)的大體操作流程,著重對無菌操作的一些技術(shù)規(guī)范進(jìn)行細(xì)致講解和嚴(yán)格要求。

(3) 學(xué)生實(shí)際操作,制作組培生態(tài)瓶(3學(xué)時)。以實(shí)驗中心已培育好的煙草、毛白楊組培分化苗為材料,讓學(xué)生分批分組在接種室的超凈工作臺中進(jìn)行無菌操作,將分化幼苗轉(zhuǎn)接入含有生根培養(yǎng)基的無菌玻璃小吊瓶中,密封處理。學(xué)生制作好的組培生態(tài)瓶可以隨身佩帶或保存,使學(xué)生可以隨時觀察生態(tài)瓶中植物各階段的生長狀態(tài)。

4 教學(xué)效果評估

根據(jù)學(xué)生課上的聽課認(rèn)真性、實(shí)驗積極性、班級整體氛圍等課堂表現(xiàn),結(jié)合學(xué)生考勤及實(shí)驗報告的撰寫情況以及調(diào)查問卷的統(tǒng)計情況,對教學(xué)效果進(jìn)行了分析和評估。結(jié)果表明學(xué)生普遍對植物組培趣味實(shí)驗有很濃厚的興趣。在課堂上學(xué)生聽教師講解及觀看教學(xué)視頻時態(tài)度認(rèn)真,并積極提問,課堂氛圍熱烈。在實(shí)驗操作過程中,學(xué)生操作認(rèn)真投入,不時舉手提問。不少學(xué)生在完成要求的組培小瓶制作后,會興奮地拍照留念、發(fā)朋友圈等,有的學(xué)生還會找實(shí)驗教師多要材料制作數(shù)個組培小瓶自留或贈人。課后學(xué)生交上來的實(shí)驗報告也普遍較為認(rèn)真地記錄了所學(xué)到的實(shí)驗原理、操作步驟,以及實(shí)驗成果。另外,調(diào)查問卷顯示,學(xué)生普遍認(rèn)為本次實(shí)驗具有很強(qiáng)的科普性和趣味性,能夠從中了解并學(xué)習(xí)生物學(xué)科的基礎(chǔ)知識與技能,希望以后的課程里能繼續(xù)開設(shè)這一實(shí)驗,還有些學(xué)生建議實(shí)驗中心能夠多提供一些種類的植物組培材料。以上結(jié)果說明本實(shí)驗課程的開設(shè)達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果。

但是其中也存在了一些問題和不足。盡管已事先給學(xué)生播放了演示操作視頻,但由于非生物專業(yè)學(xué)生對生命科學(xué)專業(yè)知識技能掌握不足,且選修現(xiàn)代生命科學(xué)基礎(chǔ)導(dǎo)論課程的學(xué)生人數(shù)過多,在具體實(shí)驗操作時,學(xué)生還會出現(xiàn)各種各樣的問題,需要任課教師及助教不斷巡視,應(yīng)對處理,秩序上很難做到不混亂。另外,據(jù)課后回訪,發(fā)現(xiàn)有不少學(xué)生由于無菌操作不當(dāng),完成的組培苗出現(xiàn)了污染、死亡的現(xiàn)象。

5 教學(xué)方法的改進(jìn)

由于通識類實(shí)驗課程選修人數(shù)眾多,學(xué)生對生物專業(yè)背景知識儲備不足,同時植物組培實(shí)驗又具有步驟繁瑣、對無菌操作要求嚴(yán)格等特點(diǎn),實(shí)驗教學(xué)的開展較為困難。為提高實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量,任課教師采用了多媒體教學(xué),充分利用幻燈片、教學(xué)視頻等多媒體資料來調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。中心專門拍攝了植物組培小瓶制作實(shí)驗的演示操作視頻,以簡單直觀的方式向?qū)W生展示超凈工作臺使用方法、消毒處理、無菌接種等過程的具體操作步驟以及其中需要注意的要點(diǎn),使學(xué)生了解實(shí)驗的整體流程,并參照演示視頻來規(guī)范自己的操作方法,提高實(shí)驗成功率。

6 結(jié)語

國外很多著名高校,如哈佛大學(xué)、耶魯大學(xué)、斯坦福大學(xué)等都根據(jù)本校特色,開設(shè)了形式各異的通識教育課程,已形成了成熟的配套教學(xué)體系。而國內(nèi)很多高校,如北京大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、北京師范大學(xué)等也較早開展了通識教育改革的嘗試,通識課程體系也逐步走向成熟[1, 10-12]。

我校生物科學(xué)實(shí)驗教學(xué)中心采用煙草、毛白楊組培分生幼苗為材料,開設(shè)了植物組培小瓶制作的科普及趣味性實(shí)驗。目前植物組培小瓶制作實(shí)驗課已在通識類實(shí)驗教學(xué)實(shí)踐中達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo),學(xué)生反應(yīng)積極,對植物組培技術(shù)興趣濃厚,該實(shí)驗的開設(shè)增強(qiáng)了非生物專業(yè)學(xué)生對生命科學(xué)領(lǐng)域的認(rèn)知和探索欲,可望促進(jìn)不同學(xué)科的交叉發(fā)展。

后續(xù)還將進(jìn)一步開發(fā)一系列如微型月季、通泉草、多肉植物等多種類植物的組培苗,豐富實(shí)驗材料的種類,并爭取讓學(xué)生可以在組培小瓶中觀察到植物分化、伸長、生根、開花直至結(jié)果的一系列生命歷程,這樣可以更有效地激發(fā)非生物專業(yè)學(xué)生對生命科學(xué)的興趣,提升教學(xué)質(zhì)量和效果。

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