融合STSE教育理念的高中生物教學設計

徐瑞婧

摘要：STSE教育理念與我國高中生物課程教學需求相符，值得推廣。教學設計是教學的起點，為開拓教師的教學思路，文章以“植物組織培養技術”為例，將STSE教育理念與教學設計相融合，并在STSE教育理念的視域下合理設置教學流程，引導學生親手進行植物組織培養，思考科技與環境的關系，主動承擔社會責任，實現育人價值。

關鍵詞：STSE教育理念；高中生物；教學設計

STSE是指科學（Science）、技術（Technology）、社會（Society）、環境（Environment）。STSE教育理念將教學與科學、技術、社會、環境相結合，強調教育與科技發展、社會安定、環境保護之間的聯系，生物學與科技前沿、人類生產生活、生存環境緊密相連。筆者以“植物組織培養技術”為例，融合STSE教育理念進行教學設計，開拓教師的教學思路，激發學生的學習熱情，達到素質教育目的。

一、教材分析

“植物組織培養技術”以“一片花瓣、一粒花粉，甚至一個細胞為什么可以繁殖出新的植株？”作為課文開篇，教學內容從理論到實踐依次排布，即植物組織培養技術的原理、定義，“菊花組織培養”的方法步驟，并借助相關圖片展示菊花組織培養的方法步驟，為后續學習植物體細胞雜交技術等知識打下基礎。

二、學情分析

人教版八年級生物學教材第七單元第一章第一節“植物的生殖”中講解了無性生殖的概念和應用（扦插和嫁接），并在“科學·技術·社會”欄目簡單介紹了植物組織培養技術的主要內容，因此高中生對植物組織培養技術有一定的了解。人教版高中生物學教材必修1第六章第二節“細胞的全能性”的“思考·討論”欄目提到用胡蘿卜塊莖進行組織培養；選擇性必修3第一章第二節講到了“微生物的基本培養技術”，學生掌握了培養基的配制方法和無菌操作技術，了解了培養生物的基本方法和過程，具備了一定的科學思維、實驗設計能力和操作能力，但科學探究能力、社會責任感還有待加強。基于此，筆者融合STSE教育理念進行教學設計，以提高教學質量。

三、重點和難點分析

筆者在STSE教育理念視域下分析教學重點和難點，結果如表1所示。

四、教學目標分析

筆者在STSE教育理念視域下進行生物學核心素養教學目標分析，結果如表2所示。

五、教學過程

（一）課前準備

教師提前購置MS培養基、菊花無菌苗等，對實驗器具、超凈工作臺等進行消毒滅菌。查閱教材附錄1，確定不同植物激素的配比，配制部分培養基滅菌備用。

（二）課堂導入

教師展示柳條和胡蘿卜塊莖圖片，并提出問題“若把一根柳條插到土壤中，是否可發育成一顆完整植株”“把胡蘿卜塊莖埋到土壤中可否發育成完整的胡蘿卜植株”。教師引導學生根據以往學過的知識得出柳條能通過扦插技術發育成完整植株，而胡蘿卜塊莖無法直接發育成完整植株。教師順勢發問：“那如何利用胡蘿卜塊莖獲得完整的胡蘿卜植株呢？”導入正題“植物組織培養技術”。

設計意圖：引發學生的好奇心，促進學生思考社會生活中的實際問題，激發學生的學習興趣，符合社會元素。

（三）新課講授

教師以問題串“一片花瓣、一粒花粉為什么可以發育成完整植株，原理是什么”“什么是植物細胞的全能性”“體現植物細胞全能性的條件是什么”進入新課講授。教師引導學生回答以上問題，有利于學生認清植物細胞具有本物種全部遺傳物質，具有控制代謝、發育、性狀的功能，具備發育成完整個體的潛力，但由于細胞處于特定的時間和空間內，基因會選擇性表達，不能表現全能性，因此須選取分化程度較低、全能性較高的幼嫩組織脫離機體，給予適宜條件進行培養，表現出全能性。

設計意圖：基于舊知引導學生梳理問題串中的因果關系，為新知講解做出鋪墊，符合學生的認知過程。

在一定的知識鋪墊基礎上，教師把后續學習內容分解成了四個任務。

任務一：學習植物組培專有名詞。

教師展示菊花幼莖圖片，要求學生閱讀教材后回答問題“在植物組培技術中離體的器官、組織或細胞被稱為什么？”“怎樣讓已分化的組織重新分化成完整植株？”根據學生的回答，教師解釋外植體、脫分化、愈傷組織、再分化的概念，引導學生討論并總結出植物組培技術的流程圖，如圖1所示。

設計意圖：學生通過自主閱讀和思考總結出植物組培技術的流程圖，符合科學元素，使學生在接受科學知識的同時，鍛煉獨立思考的能力和歸納總結的科學思維。

任務二：歸納菊花組培的步驟。

教師創設真實情景——用現有菊花幼莖作為材料，如何操作才能使其發育成完整植株？圖2為菊花組織培養的步驟。教師按照教材“探究·實踐”的步驟制作3段視頻，分別對應步驟1和2、3和4、5和6，按順序播放視頻，讓學生根據植物組培知識討論歸納出菊花組織培養的完整步驟。

設計意圖：教師將書面知識轉換成視頻，讓學生以直觀的方式學習知識，分段歸納菊花組培步驟，符合學生的記憶特點，也體現了技術元素，幫助學生形成清晰的菊花組培技術流程體系。

任務三：進行菊花組培實驗。

教師演示無菌操作過程后，小組成員在酒精燈火焰旁無菌區獲取外植體，接種到培養基中，標記好日期時間和組號。教師應強調組培瓶苗出現污染后要徹底消毒才能舍棄，否則會對環境造成不可預估的影響。教師將接種好的培養瓶放于恒溫光照培養箱中，溫度調至18℃～22℃，無光照培養，并要求學生定期觀察和記錄生長情況。

設計意圖：親自進行菊花組培可以鍛煉學生的動手能力、實驗能力，培養學生的科學探究精神，體現了科學和技術元素。植物組培需要在適宜的環境下才能成功，每個階段的培養都需要適宜的環境條件，旨在讓學生樹立生物與環境相適應的觀念。實驗過程強調實驗前后嚴格消毒對環境保護的重要性，體現了環境元素。

任務四：學習植物組織培養技術的應用。

作物脫毒：教師展示馬鈴薯、草莓、香蕉圖片，介紹利用植物組培技術進行作物脫毒，脫毒作物產量高，品質優于未脫毒作物。單倍體育種：教師介紹玉米單倍體育種流程后，講解利用植物組培技術進行單倍體育種可極大縮短育種年限，且單倍體植株是進行體細胞誘變育種和研究遺傳突變的理想材料。突變體利用：教師展示抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草圖片，講解植物組培過程細胞不斷增殖容易受到培養條件和誘變因素的影響而產生突變的特點，人們從突變體中篩選出有用的突變體，培育成新品種。在環境保護上的應用：教師講解植物組培在環境保護上的應用，如研究環境污染物對植物的影響，控制植物污染物的排放以及研究植物對環境改變的適應性等，并舉例在礦區植物恢復和水土保持中廣泛應用植物組培技術，實現生長較好的植物在礦區中迅速復原并繁殖，修復礦區土壤。

設計意圖：理論與實踐相結合，促使科技變成生產力，促進社會發展，體現了社會元素。引導學生了解植物組培技術對人類及其生存環境的影響，讓學生樹立科技保護環境的觀念，體現了環境元素。

（四）課堂小結

教師用提問的形式對本節課內容進行梳理和總結，培養學生的歸納總結能力，使學生形成自己的知識體系，實現知識遷移。

（五）作業布置

無性繁殖的植物易進行組織培養，如蘆薈、月季等，教師應要求學生挑選一種植物，搜集資料后以小組為單位進行組織培養，把過程制作成視頻。

設計意圖：培養學生動手能力和解決實際問題的能力，實現知識從社會中來，回到社會中去，體現了社會元素。

六、教學反思

與STSE教育理念融合的教學設計推動了生物學核心素養的落實，使課堂成為STSE教育理念的實施天地，使學生成長為社會所需要的人。然而，教師課后要對學生的學習效果進行綜合評估，通過學生反饋對教學過程進行反復打磨。

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