融合STSE教育理念的高中生物教學(xué)設(shè)計(jì)

摘要：STSE教育理念與我國高中生物課程教學(xué)需求相符，值得推廣。教學(xué)設(shè)計(jì)是教學(xué)的起點(diǎn)，為開拓教師的教學(xué)思路，文章以“植物組織培養(yǎng)技術(shù)”為例，將STSE教育理念與教學(xué)設(shè)計(jì)相融合，并在STSE教育理念的視域下合理設(shè)置教學(xué)流程，引導(dǎo)學(xué)生親手進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，思考科技與環(huán)境的關(guān)系，主動(dòng)承擔(dān)社會(huì)責(zé)任，實(shí)現(xiàn)育人價(jià)值。關(guān)鍵詞：STSE教育理念；高中生物；教學(xué)設(shè)計(jì)STSE是指科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、社會(huì)（Society）、環(huán)境（Environment）。STSE教育理念將教學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)教育與科技發(fā)展、社會(huì)安定、環(huán)境保護(hù)之間的聯(lián)系，生物學(xué)與科技前沿、人類生產(chǎn)生活、生存環(huán)境緊密相連。筆者以“植物組織培養(yǎng)技術(shù)”為例，融合STSE教育理念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，開拓教師的教學(xué)思路，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，達(dá)到素質(zhì)教育目的。一、教材分析“植物組織培養(yǎng)技術(shù)”以“一片花瓣、一?；ǚ郏踔烈粋€(gè)細(xì)胞為什么可以繁殖出新的植株？”作為課文開篇，教學(xué)內(nèi)容從理論到實(shí)踐依次排布，即植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理、定義，“菊花組織培養(yǎng)”的方法步驟，并借助相關(guān)圖片展示菊花組織培養(yǎng)的方法步驟，為后續(xù)學(xué)習(xí)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)等知識(shí)打下基礎(chǔ)。二、學(xué)情分析人教版八年級(jí)生物學(xué)教材第七單元第一章第一節(jié)“植物的生殖”中講解了無性生殖的概念和應(yīng)用（扦插和嫁接），并在“科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)”欄目簡(jiǎn)單介紹了植物組織培養(yǎng)技術(shù)的主要內(nèi)容，因此高中生對(duì)植物組織培養(yǎng)技術(shù)有一定的了解。人教版高中生物學(xué)教材必修1第六章第二節(jié)“細(xì)胞的全能性”的“思考·討論”欄目提到用胡蘿卜塊莖進(jìn)行組織培養(yǎng)；選擇性必修3第一章第二節(jié)講到了“微生物的基本培養(yǎng)技術(shù)”，學(xué)生掌握了培養(yǎng)基的配制方法和無菌操作技術(shù)，了解了培養(yǎng)生物的基本方法和過程，具備了一定的科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和操作能力，但科學(xué)探究能力、社會(huì)責(zé)任感還有待加強(qiáng)。基于此，筆者融合STSE教育理念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，以提高教學(xué)質(zhì)量。三、重點(diǎn)和難點(diǎn)分析筆者在STSE教育理念視域下分析教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，結(jié)果如表1所示。四、教學(xué)目標(biāo)分析筆者在STSE教育理念視域下進(jìn)行生物學(xué)核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)分析，結(jié)果如表2所示。五、教學(xué)過程（一）課前準(zhǔn)備教師提前購置MS培養(yǎng)基、菊花無菌苗等，對(duì)實(shí)驗(yàn)器具、超凈工作臺(tái)等進(jìn)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(yǎng)基滅菌備用。（二）課堂導(dǎo)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(fā)育成一顆完整植株”“把胡蘿卜塊莖埋到土壤中可否發(fā)育成完整的胡蘿卜植株”。教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)以往學(xué)過的知識(shí)得出柳條能通過扦插技術(shù)發(fā)育成完整植株，而胡蘿卜塊莖無法直接發(fā)育成完整植株。教師順勢(shì)發(fā)問：“那如何利用胡蘿卜塊莖獲得完整的胡蘿卜植株呢？”導(dǎo)入正題“植物組織培養(yǎng)技術(shù)”。設(shè)計(jì)意圖：引發(fā)學(xué)生的好奇心，促進(jìn)學(xué)生思考社會(huì)生活中的實(shí)際問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，符合社會(huì)元素。（三）新課講授教師以問題串“一片花瓣、一?；ǚ蹫槭裁纯梢园l(fā)育成完整植株，原理是什么”“什么是植物細(xì)胞的全能性”“體現(xiàn)植物細(xì)胞全能性的條件是什么”進(jìn)入新課講授。教師引導(dǎo)學(xué)生回答以上問題，有利于學(xué)生認(rèn)清植物細(xì)胞具有本物種全部遺傳物質(zhì)，具有控制代謝、發(fā)育、性狀的功能，具備發(fā)育成完整個(gè)體的潛力，但由于細(xì)胞處于特定的時(shí)間和空間內(nèi)，基因會(huì)選擇性表達(dá)，不能表現(xiàn)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(jī)體，給予適宜條件進(jìn)行培養(yǎng)，表現(xiàn)出全能性。設(shè)計(jì)意圖：基于舊知引導(dǎo)學(xué)生梳理問題串中的因果關(guān)系，為新知講解做出鋪墊，符合學(xué)生的認(rèn)知過程。在一定的知識(shí)鋪墊基礎(chǔ)上，教師把后續(xù)學(xué)習(xí)內(nèi)容分解成了四個(gè)任務(wù)。任務(wù)一：學(xué)習(xí)植物組培專有名詞。教師展示菊花幼莖圖片，要求學(xué)生閱讀教材后回答問題“在植物組培技術(shù)中離體的器官、組織或細(xì)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(jù)學(xué)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(dǎo)學(xué)生討論并總結(jié)出植物組培技術(shù)的流程圖，如圖1所示。設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過自主閱讀和思考總結(jié)出植物組培技術(shù)的流程圖，符合科學(xué)元素，使學(xué)生在接受科學(xué)知識(shí)的同時(shí)，鍛煉獨(dú)立思考的能力和歸納總結(jié)的科學(xué)思維。任務(wù)二：歸納菊花組培的步驟。教師創(chuàng)設(shè)真實(shí)情景——用現(xiàn)有菊花幼莖作為材料，如何操作才能使其發(fā)育成完整植株？圖2為菊花組織培養(yǎng)的步驟。教師按照教材“探究·實(shí)踐”的步驟制作3段視頻，分別對(duì)應(yīng)步驟1和2、3和4、5和6，按順序播放視頻，讓學(xué)生根據(jù)植物組培知識(shí)討論歸納出菊花組織培養(yǎng)的完整步驟。設(shè)計(jì)意圖：教師將書面知識(shí)轉(zhuǎn)換成視頻，讓學(xué)生以直觀的方式學(xué)習(xí)知識(shí)，分段歸納菊花組培步驟，符合學(xué)生的記憶特點(diǎn)，也體現(xiàn)了技術(shù)元素，幫助學(xué)生形成清晰的菊花組培技術(shù)流程體系。任務(wù)三：進(jìn)行菊花組培實(shí)驗(yàn)。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(qū)獲取外植體，接種到培養(yǎng)基中，標(biāo)記好日期時(shí)間和組號(hào)。教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)組培瓶苗出現(xiàn)污染后要徹底消毒才能舍棄，否則會(huì)對(duì)環(huán)境造成不可預(yù)估的影響。教師將接種好的培養(yǎng)瓶放于恒溫光照培養(yǎng)箱中，溫度調(diào)至18℃～22℃，無光照培養(yǎng)，并要求學(xué)生定期觀察和記錄生長(zhǎng)情況。設(shè)計(jì)意圖：親自進(jìn)行菊花組培可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神，體現(xiàn)了科學(xué)和技術(shù)元素。植物組培需要在適宜的環(huán)境下才能成功，每個(gè)階段的培養(yǎng)都需要適宜的環(huán)境條件，旨在讓學(xué)生樹立生物與環(huán)境相適應(yīng)的觀念。實(shí)驗(yàn)過程強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)前后嚴(yán)格消毒對(duì)環(huán)境保護(hù)的重要性，體現(xiàn)了環(huán)境元素。任務(wù)四：學(xué)習(xí)植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)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(shù)進(jìn)行作物脫毒，脫毒作物產(chǎn)量高，品質(zhì)優(yōu)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(shù)進(jìn)行單倍體育種可極大縮短育種年限，且單倍體植株是進(jìn)行體細(xì)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(xì)胞不斷增殖容易受到培養(yǎng)條件和誘變因素的影響而產(chǎn)生突變的特點(diǎn)，人們從突變體中篩選出有用的突變體，培育成新品種。在環(huán)境保護(hù)上的應(yīng)用：教師講解植物組培在環(huán)境保護(hù)上的應(yīng)用，如研究環(huán)境污染物對(duì)植物的影響，控制植物污染物的排放以及研究植物對(duì)環(huán)境改變的適應(yīng)性等，并舉例在礦區(qū)植物恢復(fù)和水土保持中廣泛應(yīng)用植物組培技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)較好的植物在礦區(qū)中迅速復(fù)原并繁殖，修復(fù)礦區(qū)土壤。設(shè)計(jì)意圖：理論與實(shí)踐相結(jié)合，促使科技變成生產(chǎn)力，促進(jìn)社會(huì)發(fā)展，體現(xiàn)了社會(huì)元素。引導(dǎo)學(xué)生了解植物組培技術(shù)對(duì)人類及其生存環(huán)境的影響，讓學(xué)生樹立科技保護(hù)環(huán)境的觀念，體現(xiàn)了環(huán)境元素。（四）課堂小結(jié)教師用提問的形式對(duì)本節(jié)課內(nèi)容進(jìn)行梳理和總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力，使學(xué)生形成自己的知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移。（五）作業(yè)布置無性繁殖的植物易進(jìn)行組織培養(yǎng)，如蘆薈、月季等，教師應(yīng)要求學(xué)生挑選一種植物，搜集資料后以小組為單位進(jìn)行組織培養(yǎng)，把過程制作成視頻。設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)