利用高校植物組織培養實驗普及生物學知識的探索與實踐

趙豐蘭，段永波，盛瑋，張愛民，薛建平

(淮北師范大學 生命科學學院,資源植物生物學安徽省重點實驗室 安徽 淮北 235000)

公眾科學素養是國民素質的重要組成內容，直接反映一個國家民眾的總體水平.長期以來我國都存在“轉基因有毒”等傳言，加之2011年日本大海嘯后發生的大范圍“搶鹽”事件，引發了各界對我國公眾科學素質教育的強烈關注.科普教育是一項以廣大群眾為受眾的社會性工作，需要全社會共同參與，特別是借助高等學校、研發機構和大型科普場館的力量，實施可持續發展的科普產業化及市場化運行模式.當前，我國科普多依賴于以展覽教育為主要功能的公益性科技館和科普教育基地，科普專職人員與兼職人員比例低于1∶10[1].科普形式較為單一，多以音影或圖片形式呈現，同質化趨向較嚴重.科普內容方面，通常關注較為高端的領域，而關于日常生活中密切關聯的多方面知識極少.

早在2006年，中央七部委聯合下發了國科發政字〔2006〕494號《關于科研機構和大學向社會開放開展科普活動的若干意見》[2]，明確指出，利用科技資源面向公眾開展科普活動，是高等學校重要的社會責任和義務.高等學校具備專業知識、科研體系、師資力量及硬件平臺，為科技知識普及提供了良好的條件.長期以來，我國高校與社會之間的溝通不夠，還存在部分“象牙塔”的思維，主要以教學和科研為主要職責，在科普工作方面尚有較大欠缺.

本課題組以植物組織培養實驗為例，探索“理論+實踐+體驗”一體化的科普模式，同時實現高校教育、科研與科普功能的有機結合，進而展示高校生命科學相關專業在生物知識科普中的示范作用.

1　當前高校生物知識科普中存在的問題

1.1　重科研，輕科普

當前高校的職稱和成績評價體系重點考核科研和教學方面的成果，對科普工作的認識存在偏差.雖然響應國家政策開展科普工作，但很多高校常常流于形式，有應付差事之嫌.高校更重視教師在科研和教學方面的成果，而教師不愿將精力投入到不被認可而難度又大的工作中[3].同時，多數高校教師對科普的認識尚停留在對少兒的科普層面，部分教師尤其是年輕教師甚至缺乏科普意識.生物學是一門研究生命現象和生物活動規律的動態學科，其科普難度遠大于其他學科.這使得高校生物科學領域教師更不愿花費時間和精力進行科普工作.

1.2　缺乏專業科普人才培養體系

科普工作是一項綜合的社會性工作，包括科普教育、科普產品創意與設計、科普傳媒等多方面內容，高校需承擔這些工作中現代化科普人才培養的重任.在西方發達國家的高校中，通常設置培養科普理論和實踐的本科生及研究生專業，培養的學生專門從事科普宣傳、教育或傳播工作.而我國在這方面則極為滯后，僅在2013年才在清華大學、北京航空航天大學、北京師范大學、華東師范大學、浙江大學、華中科技大學等6所高校試點招收碩士研究生，而科普相關本科專業也僅在少數高校開設[4].且這些專業設置都主要關注整體的科普方法和傳播途徑等內容，缺乏專門針對生物學知識的生物科普教育專業.

1.3　科普形式同質化嚴重

高校科普形式較為單一，工作理念陳舊，主要在科普宣傳日通過科協制作宣傳展板，或教授專家上講堂對科普知識進行講解，在科普作品創作、傳播方法更新等方面工作嚴重不足.這種簡單展覽、聽課的科普方式不能給受眾深刻印象，難以取得滿意的科普效果.生物學作為一門實驗研究為基礎的學科，沒有實物展示和親身體驗很難給受眾留下深刻印象.

2　依托于植物組織培養實驗的科普思路設計

針對當前科普形式較為單一的現狀，課題組以植物組織培養實驗為依托，設計多層次、多形式的科普思路.將整個流程劃分為理論知識、實物展示和親身體驗三個層次(圖1)，各層次采取不同的呈現形式，提高受眾對相關知識的理解和參與程度.在理論知識方面，主要通過展板及音影形式呈現植物組織培養實驗的理論基礎——細胞全能性，講解如何通過外源生長調節劑(生長素、細胞分裂素)人為實現體細胞全能性以及不同植物相應的生長條件(溫度、濕度、光照).在理論知識的基礎上，通過實物展示的形式向受眾展示實驗室組織培養的整個流程，包括培養基配制和高溫高壓滅菌、超凈工作臺滅菌及無菌操作、組織培養室藥用及園藝植物組培材料觀察.本課題組還利用淮北師范大學園藝專業實踐實習基地大規模種植組培苗，主要包括脫毒草莓和部分有機蔬菜采摘，以及藥用植物和觀賞多肉植物等的觀察體驗.

根據各種類型受眾的知識面和興趣點的差異，針對性地設計不同科普重點環節(表1).對于具備一定生物學知識大學生，重點展示細胞全能性理論及如何利用全能性進行植物組培繁殖.對于社會人士，主要展示組織培養在植物快速繁殖在農業生產、觀賞花卉及中藥材生產等社會各領域的應用，突出其經濟價值.對中小學生，重點比較分析人工制備培養基培養與自然土壤的差異，介紹生長所必須的營養成分，并讓其了解植物生長的溫度、濕度和光照的調節.對幼兒園小朋友，以吃飯比喻植物的培養基，并以此教育吃飯別偏食.

通過多層次科普思路模式，對不同類型受眾設計針對性科普重點，改變原來形式較單一的“走馬觀花”式的科普模式，讓受眾獲得親身經歷，將生物學理論知識較好地傳遞給受眾.

圖1　基于植物組織培養實驗的科普思路

受眾類型重點目的社會人士組織培養實驗在農業、醫藥等各領域的應用介紹經濟價值大學生如何利用全能性進行植物組培繁殖介紹人為調控的方法中小學生介紹植物生長所必須的營養成分,及溫度、濕度和光照條件培養對生物學興趣幼兒園小朋友將培養基比喻為植物的“飯”教育小朋友吃飯別偏食

3　基于植物組織培養實驗的科普實踐

3.1　將科普知識與科研課題有機結合

本課題組長期從事植物組織培養工作，發展了多種植物高效繁殖技術，具備植物組織培養所需的全套設備和裝置.課題組成員主持與植物組織培養相關的國家自然科學基金、國家科技成果轉化項目、安徽省自然科學基金等項目20余項.課題組將科研項目研究成果融入科普內容，并利用課題組所指導的研究生在專業知識和技術方面的優勢促進科普效果.

在科普內容中，主要引入課題組在藥用植物半夏和王棗子、觀賞植物玉露和反季節草莓方面的研究項目和成果.例如，在觀察淮北地區特色草藥王棗子組培苗及移栽至實踐基地的幼苗時，引用淮北地區的廣為流傳的俗話“是瘡不是瘡，三碗王棗子湯”[5]，講解劉邦在蕭縣皇藏峪依靠王棗子治好將士傷口發膿的故事.同時，結合本課題組在王棗子有效成分分離方面的工作，介紹中藥藥用成分如何挖掘，引入屠呦呦先生因青蒿素研究獲諾貝爾生理學與醫學獎的實例，極大地激發受眾的興趣，提高科普效果.玉露是非常重要的觀賞植物，由于其精致外形深得廣大消費者的喜愛，但其生長極為緩慢.對此，介紹課題組建立的基于愈傷組織誘導分化的玉露高效繁殖體系，實物展示愈傷誘導、分化、生根過程.很多受眾看完后都極感興趣，紛紛詢問能否出售等事宜.

3.2　利用全國科普日活動擴大科普影響

多年來，課題組積極響應中國科協聯合教育部、科技部、工信部、中科院共同組織的全國科普日活動，圍繞“植物細胞全能性”主題，展示藥用植物及觀賞植物離體培養、植物人工種子、轉基因植物再生等內容及其在現代社會發展中的應用.

受眾包括社會人士、在校大學生、中小學生及幼兒園小朋友等，尤其以家長陪同小朋友的情況占多數，表明生物學知識普及工作有巨大的社會需求.每年度科普日活動參觀者人數均在300人次左右.本課題組也多次榮獲優秀科普組織獎或科普作品設計優秀獎等獎項.

3.3　借助實踐實習基地加強體驗經驗

除介紹理論知識和實物展示外，利用我校園藝專業實習實踐基地種植課題組完成的部分試管苗，將科普形式擴展至田間體驗.課題組在實踐基地種植了較大面積的王棗子、半夏等藥材組培苗，展示如何通過人工調控將藥用植物從單個細胞培養出具有藥效階段的整個流程，增強體驗感.在基地種植課題組脫毒培養再生的反季節草莓，介紹脫除病毒在種質資源復壯中的具體應用.

開展脫毒草莓采摘、克隆蔬菜采摘等親身體驗活動，改變當前市場上單一采摘而缺乏生物學理論知識支撐的缺陷，將課題組研究成果與科普工作結合起來，加強受眾的參與感及體驗感.每年度參與人數都達上千人次，其中家庭、親子、幼兒園及單位集體的參與形式較多.

3.4　指導青少年科技創新創作科普產品

基于課題組在植物組織培養實驗方面的經驗和平臺，圍繞該主題指導中學生參加全國青少年科技創新大賽.其中10余人獲得省級或市級創新大賽一等或二等獎，增強了中學生的生物學知識的科學素養.

4　建議與展望

以植物組織培養實驗平臺為依托，本課題組將科研成果融入科普內容，建立了多層次的從理論知識介紹到實物展示，再到親身體驗生物學知識科普體系.但仍然有不少方面有待進一步提高和發展.鑒于目前生物學知識科普專業師資和人才缺乏的現狀，建議利用國家人力資源和社會保障部提供的人才知識更新工程項目，舉辦生物學科普人才知識更新工程培訓班.通過此類短期的強化培訓，讓高校更多生物學相關專業教師掌握科普的技巧和方法，能參與科普工作.此外，本課題組開展的科普活動都依賴于教師和研究生的義務勞動，建議建立生物學科普活動專項的經費支持機制，實現科普活動的持續健康有序的發展.