利用乡土资源培养高中生生物学科核心素养
——以霍山石斛组织培养和栽培系列实践活动为例

汪德波 田馨铭

(霍山中学 安徽六安 237200)

第二轮新课改围绕“课程标准”展开。高中生物教师依据《普通高中生物学课程标准》开始了新的教学实践——以核心素养为宗旨，着眼于学生适应未来社会发展和个人生活需求，从生命观念、科学思维、科学探究、社会责任等方面发展学生的核心素养。教学内容聚集大概念，追求“少而精”。教学过程注重实践，关注学生个性，从发展需求出发，引导学生主动参与，手脑并用，开拓创新。

为落实学科核心素养，我们将实验教学与探究式教学相结合，增加学生动手实践和体验学习的机会，让学生亲历生物教学活动全过程。借助地方特色霍山石斛栽培技术，我们在高中生物学必修1和必修2课程学习结束后，组织学生参与到霍山石斛组织培养和栽培系列实践活动中去，使其在初步掌握植物组织培养理论知识的基础上，着力提升生物学学科核心素养。

一、活动背景

霍山石斛是兰科石斛属草本植物，中国国家一级保护植物。霍山石斛主产于大别山区的安徽省霍山县，素有“软黄金”之称，位列《道藏》“中华九大仙草”之首，也是国家地理标志保护产品。

霍山石斛的开发利用经历了野生人工驯化培养、组织培养大棚栽培、回归自然野外培植等重要阶段，在最大限度地保留其药用价值的同时，实现霍山石斛种植规模化，使之成为霍山县支柱产业之一，为当地农民致富奔小康创造了巨大经济价值。霍山石斛的栽培与生物学密切相关，霍山本地学生对霍山石斛的栽培和价值了解甚多，因此，霍山石斛栽培技术是学生理论联系实际的鲜活背景材料。结合生物教学实际，安排高中学生参与霍山石斛栽培系列活动变得顺理成章。

二、活动准备

实践活动前，明确要求学生制订好活动方案，包括：(1)前期准备；(2)时间安排；(3)主要活动项目；(4)资料收集整理；(5)交流讨论撰写小论文；(6)活动安全注意事项；等等。本次实践活动确定为小组合作探究模式，小组内相互配合、明确分工。活动前资料准备包括：(1)霍山石斛的药用价值；(2)植物组织培养基配方；(3)霍山石斛大棚栽培和野外培植条件；(4)霍山石斛加工方法；(5)霍山石斛系列产品开发。据了解，有不少学生家长从事霍山石斛栽培与加工相关工作，这为学生资料准备大大提供了方便。

三、活动过程

做好充分准备后，安排周六周日两天开展实践活动。第一天，到霍山石斛大棚栽培基地和野外培植基地学习石斛栽培技术。到基地后，学生首先熟悉当地的气候和环境条件，然后在现场操作人员的指导下边学边做(如：培养基制作、幼苗移栽、移栽后管理等)。学生个个热情高涨，不仅学到了科学知识，还充分感受到大自然的美好。第二天，先到组培车间学习石斛组织培养技术，在实验人员示范操作后，学生积极参与其中。学生实验操作后感叹道：实验之前觉得不容易完成的事，现在也能独立完成。其自豪感溢于言表。离开组培车间后，学生们又进入石斛加工车间。工作人员告诉学生，石斛炮制包括九大工序(详见附录1)。学生先观察工人师傅熟练操作后，然后尝试自己制作。他们边做边向工人师傅请教每道工序的技术要领，最后自己制出成品，包上精美的包装，一个个脸上流露出自豪和满足。活动结束后，以小组为单位对获得的具体数据和技术要领等进行整理分析，然后在班级进行交流。

四、活动成效

在一系列实践活动中学生亲身感受、积极探究、深入思考，通过认真撰写实践总结，其生物学学科核心素养得到极大提升，具体如下。

(一)在理解概念中形成生命观念

通过实践学习活动，学生了解到生物对环境的适应具有普遍性。尽管教材针对一些实例进行了分析，对学生理解“适应的普遍性”起到了一定作用，但由于适应的含义及普遍性相对比较抽象，学生的认识比较浅显，这给学生深入理解概念、形成科学观带来一定难度，甚至会出现认知上的偏差。当学生来到石斛野外培植基地，处于自然环境下，再联系书本知识，其思想就发生了明显变化。

在石斛野外培植基地，学生感受到石斛生长的独特生态环境：气候凉爽，云雾缭绕，温度低，湿度大，岩石裸露，有机质极少。学生查阅资料发现“出霍山，无米斛”，在独特的小气候环境中，霍山石斛(米斛)“五年只长5厘米，一节只有米粒大”，既不耐高温，又不耐干旱，喜温暖湿润、阴凉、通风、多雾的小气候。相较于照课本死记概念，学生在活动过程中亲近自然、感受环境，就不知不觉中形成进化和适应观。

学生经过高中一个阶段生物学科的学习，对生物体在细胞、组织、器官等水平上所表现出的结构与功能相适应有了一定的印象。在霍山石斛培植基地，学生观察到石斛苗不仅叶片为绿色，石斛茎也呈绿色，这引起了学生的好奇。针对这一现象，学生结合所学知识展开讨论，各自发表了不同的观点，最后达成共同的认识：石斛苗生活在弱光条件下，光合色素的分布使其不仅可以通过叶片进行光合作用，还可以由绿色茎进行光合作用，从而合成更多的有机营养物质。学生还发现霍山石斛的茎为肉质茎，节间短，于是就联想到霍山石斛特殊的生存环境：大多生长在裸露的岩石缝隙处。他们分析得出，其肉质茎不仅可以保存水分，还储存大量的有机物，这才使其在这样特殊的环境条件下生存下来，并富含有重要价值的营养成分。通过这些观察和思考，学生不仅加深了对霍山石斛重要价值的认识，也进一步强化了他们的结构与功能观。

(二)在实际操作中提升科学探究能力

学生在学习植物组织培养相关知识时，观察到课本中的插图：培养瓶中，愈伤组织晶莹剔透，试管苗发出幼嫩的根、长出鲜绿的芽。学生无不惊叹道：那么微小的细胞、不起眼的组织块，却能诞生出如此神奇的生命体。实际教学中，在学校实验室进行植物组织培养实验难度大、成本高。这次活动，利用现成的实验室(组培车间)，学生依据课本所学知识，进行石斛组织培养，边学边实践，激发了探究积极性。活动过程中会出现预想不到的问题，这又会引发学生进行新的探究。例如，对石斛进行组织培养是选取石斛的茎、叶、花粉，还是石斛种子？学生从资料中查到，“霍山石斛蒴果种子，平均长约1.5厘米的一个蒴果内，种子可达数万至十万之多，可见种子之细小，所含营养物质极少，在自然条件下萌发率极低”。据此学生很容易想到如要获得大量试管苗用于规模化生产，选取石斛种子进行组织培养是最佳选择。石斛种子虽然数量多，但非常细小，这给组培操作带来一定难度。于是学生仔细观察实验人员利用石斛种子进行组织培养的全过程，并在他们的指导下尝试动手操作，做得非常认真、细心、专注。还有同学选取石斛的其他组织为材料进行组培实验，来体会与石斛种子作实验材料的相同和不同之处。

这次活动三周后，学生再次回到组培车间，首先观察各自培养的石斛试管苗的生长状况，然后，各组对石斛试管苗的成活率进行统计。其结果如下表所示：

组别123456组培材料石斛种子石斛种子石斛叶石斛种子石斛种子石斛叶成活率(%)96.946.512.697.398.511.2

从统计结果可以看出，第2组、第3组、第6组石斛组培试管苗成活率较低。各组都是按照植物组织培养流程进行操作，为什么会出现明显差异？带着疑问，大家先在组内讨论、反思，然后组与组之间再进行分析、比较。大家认为，产生这种现象的原因是第3组和第6组以石斛叶作组织培养材料，培养难度大，成活率低，不是理想材料；第1、第2、第4、第5组均以石斛种子为组培材料，但第2组培养的试管苗成活率明显偏低，是由于接种操作不当或培养过程中有杂菌污染等。上述分析和思考是否合理，能不能通过实验进行验证，又引发学生进一步探究欲望。实践活动激发了学生学习生物学的兴趣，拓展了课堂时空，提高了学生的科学探究能力，使生物学学科核心素养培养真正得以落实。

(三)在实践中思考，发展科学思维能力

实践活动前，学生已有植物组织培养相关理论知识的积累，也查阅了石斛组培有关资料，但在实际应用中，对石斛组织培养技术仍有许多疑惑。如：霍山石斛组织培养不同阶段培养基有什么不同？学生从搜集的资料中得知，整个组培过程需要三种培养基(见附录2)，这是为什么呢？实验人员给予了解答：因为不同培养阶段石斛组织所需的营养物质、激素含量和比例、环境条件等均有差异。学生又在石斛组织培养不同阶段查看了实验室仪器上的标签和记录表等，从而解开了心中的疑团。

在野生石斛培植基地，学生问道：仿野生环境培植石斛，对培养基质有哪些要求？其怎样配制？为什么这样配制？基地工作人员给同学们出示了一份石斛野外培植培养基配比说明书，并逐一解答问题，然后带领学生实地观察。学生在实践中质疑，又通过分析推理解决问题，其科学思维能力得以提升。

学生在学习中认识到，植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性。对全能性的概念，学生光凭课本介绍感到抽象难懂，他们在实践活动中，亲身体验并感受整个植物组织培养全过程，心目中这一抽象的概念就变得具体化、浅显化，思维能力也得到进一步提升。

(四)联系实际，增强社会责任意识

霍山石斛是大别山特殊生境孕育出的奇珍异品，是大自然对人类的馈赠。霍石斛生于悬崖峭壁之间，医书记载其性微寒，有养胃生津、滋阴除热、补肾益精、养肝明目之功效。经中国科技大学和中山医科大学研究证明：霍山石斛具有增强T细胞 B细胞和巨噬细胞的作用，对抑制肿瘤和降血糖有非常好的疗效。可促进血液循环，增强心脏功能；促进胃肠蠕动，增强消化功能……这次活动使学生对霍山石斛的药用价值有了较全面的了解，也增强了他们关爱生命和关注人类健康的意识。

在交流讨论中，有学生提出：霍山石斛除了药用价值外还有哪些用途？一石激起千层浪，学生的思维瞬间发散开来。霍山石斛可以入膳，用于煲汤等；可以泡酒，充分释放其营养成分；可以榨汁，制作石斛饮料；可以入景，制成盆景，供人们观赏……学生的回答不尽相同。

离开课堂，走出校园，深入社会，让学生有更多的机会参加实践活动，有利于学生形成生命观念，发展科学思维，提升探究能力，增强责任意识，有利于全面提升学生的生物学学科核心素养，从而使学生更好地适应未来社会的发展。