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摘要:植物組織培養(yǎng)是生物及相關(guān)專業(yè)核心課程之一,是應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的一門課程,針對(duì)傳統(tǒng)植物組織培養(yǎng)教學(xué)過(guò)程中存在的一些弊端,采取如下改革措施:講透培養(yǎng)基母液配制藥品用量和母液移取量,強(qiáng)化培養(yǎng)基滅菌操作,實(shí)驗(yàn)課前交實(shí)操過(guò)程報(bào)告,分小組對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論總結(jié),加大實(shí)驗(yàn)課開(kāi)放程度,通過(guò)這些教學(xué)改革取得較好的效果。
關(guān)鍵詞:植物組織培養(yǎng);母液;滅菌;實(shí)驗(yàn)報(bào)告;分組;開(kāi)放程度
植物組織培養(yǎng)是指通過(guò)無(wú)菌操作,把離體的外植體接種于人工配制的培養(yǎng)基上,在人工控制的條件下進(jìn)行培養(yǎng),使其成為完整植株的方法,是20世紀(jì)初以植物生理學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的植物細(xì)胞工程技術(shù),經(jīng)過(guò)100多年的摸索、發(fā)展,該技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐和科研中得到廣泛的應(yīng)用[1]。在生產(chǎn)實(shí)踐中,主要利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行種苗脫毒生產(chǎn)和擴(kuò)大繁殖[2],目前已有多種物種利用組培苗進(jìn)行生產(chǎn),比如果實(shí)中的香蕉、草莓,花卉中的蝴蝶蘭、君子蘭,蔬菜中的馬鈴薯,樹(shù)木中的桉樹(shù)。其次,在新品種培育、次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)、種質(zhì)保存等方面也發(fā)揮著巨大的作用。在科學(xué)研究中,組織培養(yǎng)是細(xì)胞工程、基因工程研究的重要技術(shù)。植物組織培養(yǎng)是生物及相關(guān)專業(yè)核心課程之一,是應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的一門課程,但由于傳統(tǒng)的植物組織培養(yǎng)教學(xué)過(guò)程中存在一些弊端,導(dǎo)致學(xué)生對(duì)該課程掌握的程度大打折扣,為了確保教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和興趣,培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,筆者在植物組織培養(yǎng)教學(xué)過(guò)程中采取了如下改革措施,取得了較好的效果。
1講透培養(yǎng)基母液配制藥品用量和母液移取量
1.1培養(yǎng)基母液配制藥品用量的講授培養(yǎng)基母液配制是植物組織培養(yǎng)的第一步,若這第一步藥品用量計(jì)算出現(xiàn)差錯(cuò),后續(xù)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)相應(yīng)癥狀也無(wú)法找到正確原因,為了確保這一過(guò)程的零失誤,學(xué)生必須學(xué)會(huì)如何計(jì)算所用藥品的用量。母液濃度擴(kuò)大倍數(shù)和母液體積這2個(gè)指標(biāo)在母液配制時(shí)需要同時(shí)關(guān)注,但有些同學(xué)只關(guān)注母液濃度擴(kuò)大倍數(shù)而忽略母液體積,最終計(jì)算出錯(cuò)誤的藥品用量。當(dāng)母液濃度擴(kuò)大倍數(shù)和母液體積都增大時(shí),所稱取藥品的質(zhì)量肯定是增加的;但當(dāng)母液濃度擴(kuò)大倍數(shù)增加,母液體積縮小時(shí),所稱取藥品的質(zhì)量未必是增加的。例如,MS培養(yǎng)基中KNO3的用量是1900mg/L,要時(shí)刻提醒學(xué)生1900mg/L的意思是1L培養(yǎng)基中KNO3的用量是1900mg,即當(dāng)母液濃度擴(kuò)大倍數(shù)是1,母液體積為1L時(shí),需要的用量是1900mg。在這里需要提醒學(xué)生:當(dāng)母液濃度擴(kuò)大倍數(shù)恒定時(shí),所稱取藥品的量隨母液體積的增加而增大,而當(dāng)母液體積減少時(shí),所稱取藥品的量也要隨之減少,但有些學(xué)生在計(jì)算藥品用量的時(shí)候只關(guān)注到母液濃度的擴(kuò)大倍數(shù),而忽略母液的體積,最終計(jì)算出一個(gè)錯(cuò)誤的用量。在講授該知識(shí)點(diǎn)時(shí),通過(guò)如下方式變化這2個(gè)因素得到較好的教學(xué)效果:(1)當(dāng)母液濃度擴(kuò)大100倍、母液體積為10L時(shí),稱取KNO3的量為多少mg?(2)當(dāng)母液濃度擴(kuò)大1000倍、母液體積為0.1L時(shí),稱取KNO3的量為多少mg?通過(guò)這個(gè)例子不僅讓學(xué)生切實(shí)感受到藥品的用量同時(shí)與母液濃度擴(kuò)大倍數(shù)和母液體積息息相關(guān),也讓學(xué)生牢固掌握母液配制時(shí)藥品用量的計(jì)算方法。1.2母液移取量的講授母液移取量也同時(shí)受2個(gè)因素影響:一個(gè)是母液濃度擴(kuò)大倍數(shù),另一個(gè)是配制培養(yǎng)基的體積。在講授母液移取量的計(jì)算方法時(shí)也可以采用上述講授培養(yǎng)基母液配制藥品用量的方法,即通過(guò)例子變化母液濃度擴(kuò)大倍數(shù)和配制培養(yǎng)基的體積來(lái)加深學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的掌握。例如,(1)當(dāng)母液濃度擴(kuò)大10倍,配制培養(yǎng)基的體積為2L時(shí),移取母液的體積為多少?(2)當(dāng)母液濃度擴(kuò)大10倍,配制培養(yǎng)基的體積為0.2L時(shí),移取母液的體積為多少?通過(guò)變化這兩個(gè)指標(biāo)的參數(shù),使學(xué)生更加扎實(shí)地掌握計(jì)算母液移取量的方法。
2強(qiáng)化培養(yǎng)基滅菌操作
培養(yǎng)基滅菌效果的好壞直接影響后續(xù)操作能否繼續(xù)進(jìn)行,也影響實(shí)驗(yàn)的成敗,因此培養(yǎng)基滅菌操作對(duì)植物組織培養(yǎng)至關(guān)重要,常用的滅菌方法是利用高壓蒸汽滅菌鍋進(jìn)行滅菌。高壓蒸汽滅菌鍋有手動(dòng)型和全自動(dòng)型,全自動(dòng)型把滅菌溫度、滅菌時(shí)間等參數(shù)設(shè)定好就可以自己完成滅菌過(guò)程,手動(dòng)型滅菌鍋在滅菌過(guò)程中需要通過(guò)手動(dòng)控制電源開(kāi)關(guān)以保證滅菌溫度恒定在某一數(shù)值。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō),手動(dòng)型滅菌鍋雖然更麻煩,卻能讓學(xué)生明確每一個(gè)操作的目的,因此,在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)可以選擇手動(dòng)型滅菌鍋來(lái)進(jìn)行滅菌方法的講授。但該操作需要的學(xué)生并不多,而且滅菌過(guò)程枯燥無(wú)味,只需當(dāng)溫度升到某一數(shù)值時(shí)通過(guò)控制電源使溫度保持恒定,因此,大部分學(xué)生在滅菌過(guò)程會(huì)開(kāi)溜或是把精力放在其他事情上,而忽略對(duì)這個(gè)操作的學(xué)習(xí),只有少數(shù)感興趣的同學(xué)才會(huì)積極留下來(lái)完成滅菌操作,因此,只有少數(shù)學(xué)生能完全掌握高壓蒸汽滅菌鍋的使用,而更多的學(xué)生是處于似懂非懂的狀態(tài)。為了改變這一窘境,筆者在執(zhí)教的14級(jí)生物教育專業(yè)通過(guò)如下分組輪流滅菌的方式取得較好的成效:實(shí)驗(yàn)之前先把全班的學(xué)生分為幾個(gè)小組,在以后的滅菌過(guò)程中每個(gè)小組負(fù)責(zé)一次培養(yǎng)基滅菌的操作,通過(guò)這種分小組的形式可以讓全體學(xué)生都參與到滅菌操作過(guò)程中,極大地?cái)U(kuò)大了掌握該知識(shí)點(diǎn)的學(xué)生數(shù)量,同時(shí)也提高了教學(xué)質(zhì)量。
3實(shí)驗(yàn)課前交實(shí)操過(guò)程報(bào)告
傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課的流程是實(shí)驗(yàn)課結(jié)束后再讓學(xué)生交實(shí)驗(yàn)報(bào)告,這種方式的弊端在于一些學(xué)習(xí)不積極的學(xué)生可以毫無(wú)準(zhǔn)備就進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,由于學(xué)生前期沒(méi)有對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仔細(xì)的思考,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)各種各樣細(xì)節(jié)性的問(wèn)題,而每個(gè)實(shí)驗(yàn)給予每個(gè)學(xué)生操作的時(shí)間并不長(zhǎng),因此,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的細(xì)節(jié)性問(wèn)題往往被忽略,但這些細(xì)節(jié)性的問(wèn)題常常是導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵因素。為了讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)開(kāi)展前能有所思考、有備而來(lái)、也為了讓他們注重每一個(gè)操作細(xì)節(jié),筆者在執(zhí)教的14級(jí)生物教育專業(yè)班級(jí)進(jìn)行如下改革:要求他們?cè)诿看螌?shí)驗(yàn)前都必須寫好該次實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程,尤其要把細(xì)節(jié)性的東西寫清楚,另外有不懂、有疑惑的問(wèn)題也可以寫下來(lái),然后找老師或是同學(xué)解惑。上實(shí)驗(yàn)課前筆者先會(huì)把每一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告批改完,在實(shí)驗(yàn)課時(shí)發(fā)回給他們,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中存在的普遍問(wèn)題采取統(tǒng)一解答,個(gè)別問(wèn)題進(jìn)行單獨(dú)解答。通過(guò)這個(gè)過(guò)程老師可以了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握的情況,學(xué)生也能更清楚地知道每次實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程,從而可以避免實(shí)驗(yàn)做完但學(xué)生仍處于懵懂的窘態(tài)。
4分小組對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論
總結(jié)植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊瘾@得成功,受到各種因素的影響,例如:實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程是否規(guī)范、滅菌劑是否選用得當(dāng)、滅菌時(shí)間是否合適、外植體采取時(shí)間及部位是否適宜、培養(yǎng)基成分和培養(yǎng)條件是否合理等。而具體的操作是由學(xué)生自己完成,他們最清楚每一個(gè)操作過(guò)程,當(dāng)一些意料之外結(jié)果出現(xiàn)時(shí),老師與其用自己豐富的經(jīng)驗(yàn)告訴學(xué)生相應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)的可能性原因,還不如引導(dǎo)學(xué)生用自己所學(xué)的理論知識(shí)來(lái)解釋出現(xiàn)相應(yīng)結(jié)果的原因,這樣不僅能培養(yǎng)學(xué)生自己獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力,也可以增加他們對(duì)該課程學(xué)習(xí)的興趣。為了達(dá)到這一目的,筆者在所執(zhí)教的14級(jí)生物教育專業(yè)在實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來(lái)后分小組進(jìn)行討論,在討論過(guò)程中他們會(huì)仔細(xì)回憶每一個(gè)操作過(guò)程,對(duì)每一個(gè)操作細(xì)節(jié)進(jìn)行分析、總結(jié)。通過(guò)討論,一些錯(cuò)誤的操作會(huì)得到糾正、一些被忽視的細(xì)節(jié)可以得到大家的重視、一些有疑惑的知識(shí)點(diǎn)會(huì)得到清晰的解答,通過(guò)這種改革,簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)課變得更加有趣,同時(shí)可以讓學(xué)生更加主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)中,還可以培養(yǎng)他們分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
5加大實(shí)驗(yàn)課開(kāi)放程度
組織培養(yǎng)課程是一門實(shí)操性很強(qiáng)的課程,而學(xué)生的操作技能大部分是在實(shí)驗(yàn)課中獲得,該實(shí)驗(yàn)課傳統(tǒng)的講授方法是由老師提供培養(yǎng)基配方,由老師指定外植體材料、滅菌劑種類和滅菌時(shí)間,然后學(xué)生按照老師的指示完成其余操作。這種方式的弊端在于學(xué)生并沒(méi)有完完全全地參與到實(shí)驗(yàn)中,由于組織培養(yǎng)最關(guān)鍵的幾個(gè)因素都被老師限定,學(xué)生需要注意的只有操作細(xì)節(jié)。這在一定程度上會(huì)減弱學(xué)生對(duì)該課程學(xué)習(xí)的興趣。當(dāng)出現(xiàn)一些意料之外的實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)也不會(huì)主動(dòng)、積極地分析、思考、總結(jié)原因,因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)讓他們感受到這個(gè)實(shí)驗(yàn)是屬于自己的實(shí)驗(yàn),而只是在老師的指示下完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作,學(xué)生在這種缺少主人感的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中收獲的知識(shí)往往很少。為了解決這一弊端,筆者在執(zhí)教的14級(jí)生物教育專業(yè)只在第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)指定培養(yǎng)基的配方、外植體的材料、滅菌劑的種類和滅菌時(shí)間,在之后的實(shí)驗(yàn)課中把全班分成幾個(gè)小組,每個(gè)小組可以根據(jù)自己的興趣愛(ài)好選用不同的外植體材料,進(jìn)而查找資料,并最終確定培養(yǎng)基的配方、滅菌劑的類型、滅菌的時(shí)間等因素,同時(shí)為了完成該課程指定的實(shí)驗(yàn)安排,其中一個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)因素由老師指定。通過(guò)這種方式加深了實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)放程度,雖然在這種方式的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生要做很多資料收集和整理的功課,但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能讓學(xué)生有主人感,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力,學(xué)習(xí)的效果得到明顯提高。
6結(jié)語(yǔ)
植物組織培養(yǎng)是一門實(shí)操性很強(qiáng)的課程,通過(guò)講透培養(yǎng)基母液配制藥品用量和母液移取量,使學(xué)生扎實(shí)地掌握組織培養(yǎng)的第一步,增加他們對(duì)該課程學(xué)習(xí)的信心。通過(guò)強(qiáng)化培養(yǎng)基滅菌操作,確保培養(yǎng)基的無(wú)菌,為后續(xù)實(shí)驗(yàn)成功作堅(jiān)實(shí)的鋪墊,成功的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步激發(fā)他們學(xué)習(xí)的興趣。通過(guò)實(shí)驗(yàn)課前交實(shí)操過(guò)程報(bào)告,使學(xué)生在實(shí)操之前就對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程有一定的認(rèn)識(shí),通過(guò)實(shí)驗(yàn)課的具體操作對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程有更深刻的體會(huì),強(qiáng)化了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。通過(guò)分小組對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論總結(jié),不僅讓學(xué)生明白導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)的原因,還可以培養(yǎng)他們分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。通過(guò)以上教學(xué)改革,在植物組織培養(yǎng)教學(xué)中取得較好效果。
作者:吳建陽(yáng)1,2;何冰1,2;曾慧蘭3;武愛(ài)龍1,2;湯陳堅(jiān)1,2;卜浩1,2單位:1廣東湛江幼兒師范專科學(xué)校,2嶺南師范學(xué)院基礎(chǔ)教育學(xué)院,3宜春學(xué)院生命科學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院