融合STSE教育理念的高中生物教学设计

摘要：STSE教育理念与我国高中生物课程教学需求相符，值得推广。教学设计是教学的起点，为开拓教师的教学思路，文章以“植物组织培养技术”为例，将STSE教育理念与教学设计相融合，并在STSE教育理念的视域下合理设置教学流程，引导学生亲手进行植物组织培养，思考科技与环境的关系，主动承担社会责任，实现育人价值。关键词：STSE教育理念；高中生物；教学设计STSE是指科学（Science）、技术（Technology）、社会（Society）、环境（Environment）。STSE教育理念将教学与科学、技术、社会、环境相结合，强调教育与科技发展、社会安定、环境保护之间的联系，生物学与科技前沿、人类生产生活、生存环境紧密相连。笔者以“植物组织培养技术”为例，融合STSE教育理念进行教学设计，开拓教师的教学思路，激发学生的学习热情，达到素质教育目的。一、教材分析“植物组织培养技术”以“一片花瓣、一粒花粉，甚至一个细胞为什么可以繁殖出新的植株？”作为课文开篇，教学内容从理论到实践依次排布，即植物组织培养技术的原理、定义，“菊花组织培养”的方法步骤，并借助相关图片展示菊花组织培养的方法步骤，为后续学习植物体细胞杂交技术等知识打下基础。二、学情分析人教版八年级生物学教材第七单元第一章第一节“植物的生殖”中讲解了无性生殖的概念和应用（扦插和嫁接），并在“科学·技术·社会”栏目简单介绍了植物组织培养技术的主要内容，因此高中生对植物组织培养技术有一定的了解。人教版高中生物学教材必修1第六章第二节“细胞的全能性”的“思考·讨论”栏目提到用胡萝卜块茎进行组织培养；选择性必修3第一章第二节讲到了“微生物的基本培养技术”，学生掌握了培养基的配制方法和无菌操作技术，了解了培养生物的基本方法和过程，具备了一定的科学思维、实验设计能力和操作能力，但科学探究能力、社会责任感还有待加强。基于此，笔者融合STSE教育理念进行教学设计，以提高教学质量。三、重点和难点分析笔者在STSE教育理念视域下分析教学重点和难点，结果如表1所示。四、教学目标分析笔者在STSE教育理念视域下进行生物学核心素养教学目标分析，结果如表2所示。五、教学过程（一）课前准备教师提前购置MS培养基、菊花无菌苗等，对实验器具、超净工作台等进行消毒灭菌。查阅教材附录1，确定不同植物激素的配比，配制部分培养基灭菌备用。（二）课堂导入教师展示柳条和胡萝卜块茎图片，并提出问题“若把一根柳条插到土壤中，是否可发育成一颗完整植株”“把胡萝卜块茎埋到土壤中可否发育成完整的胡萝卜植株”。教师引导学生根据以往学过的知识得出柳条能通过扦插技术发育成完整植株，而胡萝卜块茎无法直接发育成完整植株。教师顺势发问：“那如何利用胡萝卜块茎获得完整的胡萝卜植株呢？”导入正题“植物组织培养技术”。设计意图：引发学生的好奇心，促进学生思考社会生活中的实际问题，激发学生的学习兴趣，符合社会元素。（三）新课讲授教师以问题串“一片花瓣、一粒花粉为什么可以发育成完整植株，原理是什么”“什么是植物细胞的全能性”“体现植物细胞全能性的条件是什么”进入新课讲授。教师引导学生回答以上问题，有利于学生认清植物细胞具有本物种全部遗传物质，具有控制代谢、发育、性状的功能，具备发育成完整个体的潜力，但由于细胞处于特定的时间和空间内，基因会选择性表达，不能表现全能性，因此须选取分化程度较低、全能性较高的幼嫩组织脱离机体，给予适宜条件进行培养，表现出全能性。设计意图：基于旧知引导学生梳理问题串中的因果关系，为新知讲解做出铺垫，符合学生的认知过程。在一定的知识铺垫基础上，教师把后续学习内容分解成了四个任务。任务一：学习植物组培专有名词。教师展示菊花幼茎图片，要求学生阅读教材后回答问题“在植物组培技术中离体的器官、组织或细胞被称为什么？”“怎样让已分化的组织重新分化成完整植株？”根据学生的回答，教师解释外植体、脱分化、愈伤组织、再分化的概念，引导学生讨论并总结出植物組培技术的流程图，如图1所示。设计意图：学生通过自主阅读和思考总结出植物组培技术的流程图，符合科学元素，使学生在接受科学知识的同时，锻炼独立思考的能力和归纳总结的科学思维。任务二：归纳菊花组培的步骤。教师创设真实情景——用现有菊花幼茎作为材料，如何操作才能使其发育成完整植株？图2为菊花组织培养的步骤。教师按照教材“探究·实践”的步骤制作3段视频，分别对应步骤1和2、3和4、5和6，按顺序播放视频，让学生根据植物组培知识讨论归纳出菊花组织培养的完整步骤。设计意图：教师将书面知识转换成视频，让学生以直观的方式学习知识，分段归纳菊花组培步骤，符合学生的记忆特点，也体现了技术元素，帮助学生形成清晰的菊花组培技术流程体系。任务三：进行菊花组培实验。教师演示无菌操作过程后，小组成员在酒精灯火焰旁无菌区获取外植体，接种到培养基中，标记好日期时间和组号。教师应强调组培瓶苗出现污染后要彻底消毒才能舍弃，否则会对环境造成不可预估的影响。教师将接种好的培养瓶放于恒温光照培养箱中，温度调至18℃～22℃，无光照培养，并要求学生定期观察和记录生长情况。设计意图：亲自进行菊花组培可以锻炼学生的动手能力、实验能力，培养学生的科学探究精神，体现了科学和技术元素。植物组培需要在适宜的环境下才能成功，每个阶段的培养都需要适宜的环境条件，旨在让学生树立生物与环境相适应的观念。实验过程强调实验前后严格消毒对环境保护的重要性，体现了环境元素。任务四：学习植物组织培养技术的应用。作物脱毒：教师展示马铃薯、草莓、香蕉图片，介绍利用植物组培技术进行作物脱毒，脱毒作物产量高，品质优于未脱毒作物。单倍体育种：教师介绍玉米单倍体育种流程后，讲解利用植物組培技术进行单倍体育种可极大缩短育种年限，且单倍体植株是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。突变体利用：教师展示抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草图片，讲解植物组培过程细胞不断增殖容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变的特点，人们从突变体中筛选出有用的突变体，培育成新品种。在环境保护上的应用：教师讲解植物组培在环境保护上的应用，如研究环境污染物对植物的影响，控制植物污染物的排放以及研究植物对环境改变的适应性等，并举例在矿区植物恢复和水土保持中广泛应用植物组培技术，实现生长较好的植物在矿区中迅速复原并繁殖，修复矿区土壤。设计意图：理论与实践相结合，促使科技变成生产力，促进社会发展，体现了社会元素。引导学生了解植物组培技术对人类及其生存环境的影响，让学生树立科技保护环境的观念，体现了环境元素。（四）课堂小结教师用提问的形式对本节课内容进行梳理和总结，培养学生的归纳总结能力，使学生形成自己的知识体系，实现知识迁移。（五）作业布置无性繁殖的植物易进行组织培养，如芦荟、月季等，教师应要求学生挑选一种植物，搜集资料后以小组为单位进行组织培养，把过程制作成视频。设计意图：培养学生动