基于工作過程系統化的研學課程設計
——以植物組織培養實驗室規劃設計為例

喻娜，任思惠

（1.廣安職業技術學院，四川 廣安；2.廣安市教科所，四川 廣安）

“工作過程”這個概念是德國教育界在1996年提出的，之后發展成為了工作過程導向的課程教育理念，本旨“在企業里為完成一件工作任務而進行的一個完整的工作程序，并獲得工作成果”[1]。其含義體現在兩個層面上，包括外在形式和內在實質，具體的工作步驟、環節、流程或程序，是其外在形式上的體現；在工作程序或者環節中加入了個體的思維與能力是內在的實質方面的體現[2]。工作過程系統化則是指基于真實的工作情景對工作任務進行思路序化的梳理，由此產生的具有偶然性的，高度個性化的個體的策略和經驗，因此更多的是工作過程的內在實質層面的反映[3]。工作過程系統化的課程設計，指的是課程教學和工作任務系統化的過程相結合，將課程知識融入任務的系統化的工作程序進行教學[4]。同時以學生為中心對課程知識體系的重構與設計，按照工作的流程來組織知識，設置情景，讓學生通過完成任務的方式掌握知識，進而幫助學生獲得直接經驗和技巧，達到完整的思維訓練[5]。因此，工作過程系統化課程模式既能發展學生的生物科學素養，同時也能滿足社會職業崗位技能的需求，體現了以學生發展為中心的原則[6]。因此，工作過程系統化的教學模式應用廣泛，尤其是高等職業教育的不同學科得到體現，胡秀英在建筑CAD課程[7]，林健駿短視頻節目制作課程設計[8]，王師在應用數學課程設計與實踐[9]，竇瑋高職網店裝修的策略研究[10]，陳敏高職藥品質量檢測技術課程改革研究運用到工作過程系統化課程模式[11]。這種模式的課程教學更具有實用性和針對性，對專業培養目標具有支撐作用，能實現專業人才培養目標，為社會培養并輸送符合實際需要的應用型人才。工作過程系統化課程模式始終是圍繞“教中做，做中學，學中做”進行的，鍛煉學生協作能力、學習能力、溝通能力和自主解決問題的能力，傳承工匠精神，引導學生運用所學知識及技能，解決實際工作中的問題，提升綜合職業素養。

從查閱文獻的情況來看，工作過程系統化的教學方式在職業教育中也常常運用到植物組織培養技術這門學科中，肖海峻等[12]、金曉霞等[13]、江生泉等[14]和陳彬[15]等在植物組織培養教學過程中，注重知識的技術性、應用性、職業性及以學生為主體等特點，以工作過程為導向組織教學的模式，能充分調動學生參與學習的主動性和積極性，全面培養學生的各方面的能力，明顯提高了教學質量，并推動其它課程的改革。

一 主題課程來源分析

研學課程以創新人才培養模式為手段，以全面發展的素質教育為目標，是校外教育及落實核心素養培養的重要形式，因此研學課程設計不僅要符合教育規律，還要結合學生的認知能力，體驗與實踐的過程，體現教育價值[16-17]。植物組織培養技術是生命科學當中的一個重要組成部分，廣泛應用于農業、林業、工業等行業，已經滲透到了生命科學的其他領域，如：生物化學、植物生理學、基因工程、藥學、園藝學等，同時也是這些學科深入研究的一種必要技術和方法，因此植物組織培養技術是一門具有生命力的學科[18-19]，作為21世紀的青少年應該認識和熟悉這門科學技術。因此課題組針對4-12年級的中小學生知識水平、認知特征及學習需要，以植物組織培養技術為主題編寫研學課程的學習指南《植物組織培養研學手冊》。由于該研學課程屬于專業性強，技術含量高、實操性強的應用學科，設計了共包含“植物組織培養原理”“植物組織培養實驗室規劃設計”“培養基及配制”“外植體接種技術”“試管苗的移栽”五個主題課程，每個主題設計多樣化的活動，旨在讓學生在研學旅行中感知生命，體驗科學，形成核心素養，實現“五育”并舉，提高研學課程的教學實效。

其中主題課程二“植物組織培養實驗室設計”是基于學生在植物組織培養技術的概念認識上的一個重要理論基礎，學生通過課題一“植物組織培養的原理”的學習了解了植物組織培養的概念和原理，植物組織培養實驗室規劃設計這一主題比較抽象，需建立在整個組培工作過程系統化的理論基礎上來進一步完成[20]。以工作過程系統化的教學模式來增強這類實踐課內容的連貫性，以植物組織培養的完整工作流程為主線，以要求學生掌握的組培實驗各環節的相關性為依據，以具體的實驗室設計工作過程作為承載主體，按照工作系統化設計課程實施的相關步驟，將重要的理論知識穿插融合到具體的工作過程當中，使植物組織培養的理論知識與實踐技能有機融合[13]。

在基于植物組織培養工作的系統化流程的基礎上，該主題設置了四個活動，在活動過程中培養學生細心觀察、分析提煉、討論總結、獨立思考和互助合作的能力，最終使學生掌握整個植物組織培養系統化的工作流程。因此在本主題教學中注重突出知識的技術性和應用性特點，按植物組織培養的系統工作過程的不同工作環節進行知識點分解，實現實踐技能與理論知識的整合，并轉化為由專業知識和實踐操作所構成的研學主題內容，使學生在研學過程中盡可能地體會與組織培養系統工作過程有關的實踐經驗，引導學生主動適應社會，促進理論知識和生活經驗的深度融合，從而使研學效果事半功倍[21]。

二 主題課程目標

在新時代背景下，依據 “立德樹人、產教融合、五育并舉”的新要求，將研學課程“植物組織培養實驗室規劃設計”基于工作過程系統化模式開展教學，設置以下課程目標:

（1）基于真實的工作情景，系統地感受、認識植物組織培養工作過程，激發學生對科學技術應用的興趣。

（2）觀察科學、嚴密的實驗過程，領會精益求精科技的力量，培養學生嚴謹的科學態度。

（3）基于組培工作過程系統化，認識各個實驗室之間的邏輯關系，培養系統化的科學思維。

（4）基于植物組培工作各環節的連續性，為學生建立起對植物組織培養技術的宏觀認識。

三 安全教育

基于“安全第一”的理念，在實驗室中設計了緩沖室，進入實驗室的人員將在這里閱讀《實驗室安全規則》，接受實驗安全教育。教師將實驗室安全教育貫穿整個教學過程，特別強調需要注意的事項：

（1）對植物組織培養過程中使用的酒精燈、高壓滅菌鍋、純水儀等儀器操作要規范，酒精、升汞、雙氧水等藥品的使用要注意。

（2）由于實驗室涉及實驗設備設施及化學容器，參觀學習過程中教師必須隨時監控和干預學生不恰當行為。

（3）反復提醒學生必須注意安全、嚴格遵守相關紀律等事項。

四 基于工作過程系統化的情景設計

通過研學手冊上展示的植物組織培養工作流程圖讓學生系統地認識到常規的植物組織培養的工作過程為：培養器皿的清洗；培養基的配制、分裝、封口和高壓滅菌；外植體的滅菌與接種；培養；生根培養；試管苗的煉苗和移栽及管理。

根據工作過程，按照功能分布，植物組織培養實驗室常常設置7個部分，分別是緩沖室（更換衣物）、洗滌室（培養器皿的清洗）、藥品配制室（培養基的配制）、滅菌室（培養基滅菌）、接種室（外植體的滅菌與接種）、培養室（培養和生根培養）、煉苗室（試管苗的馴化和移栽）。為便于培養瓶和植物的搬運，減少培養污染，實驗室根據植物組織培養的工作過程，常常采用環形的房間布局：緩沖室→洗滌室→藥品配制室→滅菌室→接種室→培養室→煉苗室→洗滌室。因為植物組織在整個流程中培養時間最長，因此在培養室中停留的時間最長，為了使培養規模最大化，實驗室布局更加優化，實驗室設計時可以將部分功能室進行組合，比如將緩沖室和洗滌室組合，將藥品配置室和滅菌室組合等。

五 課程實施

（一） 研學課程任務分析

《植物組組織培養實驗室規劃設計》主題課程，基于全面了解組培工作中所需要的最基本條件和工作過程，盡量做到合理布局，通常按照工作過程的程序先后，將實驗室設計成一條連續的生產線，各個房間合理安排，工作方便，減少污染，節能環保，安全使用，避免環節錯位，提高工作效率。

（二） 研學課程教學準備

本主題研學課程要突出工作過程的連續性，需要從軟硬件設施、師資分配上突出專業性，研學基地需要模擬植物組織培養實際工作環境，場地需要根據工作環境進行布置，具備洗滌、消毒、培養基配制、外植體接種、組培苗移栽等功能；教學資源配置包括學生研學手冊、教師實施指南、研學課程教學設計等；師資建議由校內專業教師負責。

（三） 研學課程實施過程

在針對《植物組織培養實驗室規劃設計》主題課程的實施流程設計中，在植物組織培養工作過程系統化下設置的學習情境，對照實際工作流程進行教學化處理，設置了四個活動（圖1）。

圖1 主題課程的實施流程設計

活動一學生閱讀《實驗室安全規則》，并由指導教師介紹實驗室守則、有關安全注意事項及本主題活動的目的。

活動二通過指導老師講解組培實驗室的構建情況，學生參觀實驗室并討論出實驗室設計的注意事項：實驗室的設計按植物組培工作過程的先后順序安排成一條連續的生產線，避免中間環節混亂；植物組織培養需要光照，控制一定的溫度，因此應考慮節省能源，可分利用自然光，同時房間設計要便于溫控；保證絕對清潔，實驗室的設置應防止鳥類、昆蟲、鼠類等動物進入，實驗室內的頂棚、墻壁和地面等設計要考慮減少灰塵的進入；為不給培養過程帶來污染，要考慮在實驗室內合適的位置安裝的洗手池，在適宜的位置設計下水道；確保安全，實驗室還應有報警裝置、消防火栓等安全設施。

活動三在教師的引導下，通過學生小組討論總結出植物組織培養實驗室設計應遵守的原則：功能齊全、布局合理、環境清潔、易于滅菌。并通過展示分享，小組間進行互評，教師進行點評。

活動四根據本次參觀組培實驗室的收獲每一個同學完成一個組培實驗室設計方案，并通過簡圖來呈現。選取優秀的作品進行展示，教師根據設計簡圖布局合理性、能否降低成本、是否考慮節能和安全等方面進行評價。

整個教學過程順應植物組織培養系統性的工作過程進行，始終遵循以學生為主體的原則，加入講解、小組討論、展示、互評、點評等活動，引導學生完成情景任務，在實踐中鞏固技能、獲得經驗。同時，教師做好引導、建議、答疑等輔助工作，讓學生在研學過程中，除了理論技術上的學習，還能獲得更多經驗上的引導。

六 結語

基于工作過程系統化的教學模式具有系統性、真實性的優勢，因此獲得更多實踐類課程教學設計的支持。本研究基于植物組織培養工作過程系統化的操作流程，通過學習情境設計、典型工作任務分析和教學實施方案的制定，對《植物組織培養實驗室規劃設計》主題課程進行了系統化的教學設計，使研學課程更適合中小學生研學的學情，讓學生學習和實踐同步進行，培養學生自主學習興趣和能力。在課程實施的過程中，注重安全教育，以學生為主體，激發學生學習的積極性和主動性，對于難點能夠經過小組合作的共同努力進行解決，很好地體現了團隊協作能力，并能還發揮每位成員的特長，培養學生不怕困難、積極探索的正確學習態度，激發他們的探索欲和工作主動性。研學過程中融入價值的引領，以達到深化育人的目的，學生在不斷地“做”的過程中學會做人做事的基本道理，增強社會責任意識，在行動中實踐自主探索、團隊協作、遵紀守法等，更好地實現了核心素養的培養目標。本課題是在工作過程系統化下設置的學習情境，學生在不斷比較、遷移、內化的過程中學會主動思考，學會發現問題、分析問題和解決問題，從而提高了學生科學探究的能力[22]。

但基于工作過程系統化的教學對工作過程系統化的情景模擬有比較高的要求，對教學設備設施要求較高，對指導老師有更高的實踐經驗和教學經驗的要求，因此需要指導老師在課前做好充足的準備，不僅要對理論知識熟悉，還要具有操作經驗，熟悉整個工作流程，同時還要掌握教學技巧，使教學過程游刃有余，才能保證研學的高效率。