植物組織培養及實驗(實訓)教學的幾點心得

楊 雪，劉春雷，王 丁，張麗琴，王世杰

(河南教育學院人口與生命科學系，河南鄭州450046)

植物組織培養是現代生物技術的重要組成部分，已在科學研究和生產實踐中得到了廣泛的應用.在科學研究上植物組織培養是植物細胞工程學、遺傳學、植物生理學、生物化學與分子生物學研究的重要基本技術之一;在實踐中如在快繁、脫毒、育種、藥用植物工廠化生產和種質資源保存等方面的應用取得了巨大的經濟和社會效益［1－5］.

植物組織培養是生物技術及相關專業的專業方向課，是一門實踐性和應用性很強的技術類課程.因此植物組織培養實驗(實訓)成為教學的中心和關鍵環節.近年來各高校越來越重視植物組織培養的實驗(實訓)教學，加強基本實驗技能訓練，培養學生的動手能力和分析、解決問題的能力，增加畢業生的就業競爭力.現以作者數年的教學實踐為基礎總結了以下幾點教學心得.

1 教師——理論及實驗(實訓)教學進一步科學化、合理化

1.1 合理設置課程開設時間

植物組織培養課程及實驗教學宜開設在每學年的下學期，即每年的2月到7月.原因有三:首先，這個時間段是自然界各種植物器官開始旺盛生長的季節，尤其是春季取材的外植體，出愈率、分化率和成活率都比較高.而秋冬季節的植物材料是逐漸趨于衰老或休眠的(如休眠芽)，外植體會對誘導反應遲鈍或無反應.其次，春季取材的外植體，在培養過程中會更加節省能源.隨著季節的更替，溫度的上升，在分化培養和生根培養的條件管理中，植物對溫度和光照的要求就更接近于當時自然界的溫度和光照，這樣就減少了日光燈補充光照的時間和空調、電暖器的使用，從而達到低碳環保、節省能源的目的.最后，春季取材的外植體更加容易培養，培養效果較好，給學生帶來了極大的信心和成就感.對學生而言，這種信心和成就感的價值更高于實驗本身的成功.

1.2 科學優化理論教學體系

綜合國內外植物組織培養最新教材，課程知識內容包括植物組織培養概述、植物組織培養基本操作技術、植物組織器官的培養方法、植物脫毒快繁技術、單倍體培養、細胞培養、植物原生質體培養和細胞融合、種質資源離體保存、植物遺傳轉化、植物組培苗工廠化生產與管理技術、經濟植物組織培養方法等植物組織培養基礎知識和各項技術要領.

植物組織培養課程主要包括四大模塊的內容，即植物組織培養基本操作技術、衍生各項技術、工廠化生產和管理、經濟植物組培方法(如圖1)，其中植物組織培養基本操作技術部分屬于基礎理論和基本技能，對植物組織培養基本技術相關的各項生物技術技能、工廠化生產和管理以及經濟植物組織培養具體操作方法三大模塊起支撐作用.因此在教學過程中應更加重視植物組織培養基本操作技術的講解，并配以視頻輔助教學，使學生對理論知識有一個直觀、感性的認識，并通過視頻引起學生對實驗操作的興趣.

圖1 植物組織培養課程知識體系模塊圖Fig.1 The knowledge system block diagram of plant tissue culture curriculum

由基本技術衍生的各項技術的講解要適時引入實例，尤其是生活中常見的各種與組培相關的現象.如植物組織器官的培養一章中莖段培養可以用月季莖段組織培養對比園藝綠化上的月季扦插進行各環節的比較講解，這樣不僅使學生加深了對基本操作技術的理解，而且對莖段的組織培養有了一個大概的形象認識，為實驗(實訓)的順利進行奠定基礎.

1.3 強化實驗(實訓)教學

1.3.1 注重實驗(實訓)的連續性

植物組織培養的實驗(實訓)具有高度的連續性.植物組織培養基本操作技術是一整套的技術體系，各個環節雖然可以單獨作為一個實驗(實訓)內容，但每一種外植體的培養成苗離不開各個環節的連續進行.因此，在該課程的實驗(實訓)過程中，一定要注重其連續性.

基于此，我們緊密結合理論課程第一章基本操作技術的教學，適時安排基本實驗操作，完成植物組織培養基本操作技術全過程，即培養基母液的配制、培養基的制備和滅菌、培養材料的消毒和接種、愈傷組織的轉接及分化培養、生根培養、馴化移栽等一系列連續性的實驗環節.

1.3.2 重點環節強化訓練

植物組織培養實驗(實訓)內容按照實驗技術要點可分為四部分:培養基的制備、外植體的處理、消毒與接種、外植體及中間繁殖體的培養以及馴化移栽.綜合高職高專的課程特點，按照大綱要求及就業需求，在實驗室重點強化訓練培養基的制備和外植體的處理、消毒與接種這兩項重要技能，提高學生的獨立操作能力和就業競爭力.

培養基的制備，包括母液的配制、培養基的配制與滅菌，選擇MS、N6、white等幾種基本培養基供學生多次練習.首先，一定配合學生認真計算好每種母液所需的各種溶質的量，按量稱取.這是一個教學中容易忽視的環節，由于教師通常認為學生具備這個能力，但是實驗過程中總有母液配錯的現象，這種現象如不及時發現則會導致后續的所有實驗環節空轉，最后難以得到預期的實驗效果.其次，強化訓練學生正確使用高壓蒸汽滅菌鍋進行培養基的滅菌.這是植物組織培養實驗的基本技能之一，必須熟練掌握.高壓蒸汽滅菌鍋若使用不當，不僅容易影響滅菌鍋本身的滅菌效果、損壞滅菌鍋的某些機械部件，而且會給操作人員帶來各種安全隱患.因此，滅菌過程既需要學生強化訓練、熟練掌握，更需要教師全程監護指導，確保安全.

外植體的處理、消毒與接種的實驗重心則是在超凈工作臺上的接種過程.該過程無菌要求高、技能性強，需要反復多次強化訓練.首先，設計實驗時可以根據植物各種組織器官的培養內容分別針對根、莖、葉、花、果以及種子等各種器官設計接種操作.其次，訓練過程中需要教師的“傳、幫、帶”.傳，傳授技能要點，通過視頻、示范使學生基本理解接種過程的操作要點及注意事項.幫，幫助解決操作中的問題，如糾正不當操作，時刻提醒注意事項等.這就要求教師同學生一起進入無菌操作間，全程跟蹤實驗，隨時指導實驗并答疑解惑.帶，帶出技能掌握比較好的同學來指導操作不熟練的同學，以達到合作學習、共同進步的目的.

2 學生——實驗(實訓)過程全接觸

2.1 實驗(實訓)負責制

生物專業的許多課程都離不開實驗，學生通過實驗來印證、探索和發現.因此實驗過程中學生的參與程度不斷提高，于是，實驗(實訓)負責制應時而生.具體措施如下:將班級分組，每4人一個實驗小組，每個實驗小組負責該課程的一個實驗，包括實驗課前期準備、實驗的講解以及實驗課的順利進行(包括培養室的管理)，教師則全程輔助指導，隨時隨地引導學生解決具體問題.

實驗課前期準備，指根據實驗所需提前將實驗材料、實驗所用藥品(種類和配制數量)和實驗過程中所用到的儀器設備準備好.要完成該項準備需要實驗小組成員先了解整個實驗過程，這樣學生對實驗的理解就達到了比預習還要好的效果.同時通過實驗的準備，學生體會到了老師平日的辛苦，增進了師生的感情，達到了情感教育的目標.

實驗的講解，對學生而言是一個很好的機會.不僅鍛煉了學生自學能力和語言表達能力，而且增強了學生面對眾人開口講話的勇氣.學生講解實驗后，教師會針對講解內容進行補充和強調、認真評價講解過程，使講解的同學能夠了解自己的優點與不足，從而進一步完善自己.

實驗課的順利進行，則需要實驗小組成員在完成自己實驗的同時，隨時解決同學們實驗過程中出現的各種問題.這項任務的要求較高，在遇到困難時，可以隨時求助教師來引導解決.

近些年，實驗(實訓)負責制實施效果良好，不僅增強了學生的責任感，而且每個學生都積極參與，提高了學生的積極主動性.

2.2 實驗現象的觀察及問題分析與解決

植物組織培養實驗(實訓)具有連續性，每種材料的培養也不是一周兩周所能完成的.除了那些接種后進入培養室的培養材料需要同學們精心呵護，還有培養過程中可能出現的各種實驗現象(如污染、白化、褐化、不按預期生長等)需要大家一起去分析與解決.舉例說明:一般情況下，最初接種的材料污染率比較高，因為，材料的處理及接種等很多無菌操作環節學生還沒有很好地掌握，沒有嚴格按要求操作.學生分析了這種現象后就會在接下來的接種實驗(實訓)中更加用心，更加嚴格操作，降低污染率.

2.3 實驗記錄及實驗報告的撰寫

一般的課程實驗只需要學生針對實驗做出實驗報告，而植物組織培養的實驗由于培養時間較長，實驗和培養過程中的問題較多，需要經常觀察并詳細記錄.如:培養基配制的時間與體積，接種的時間、種類與數量，每天的培養溫度、濕度以及材料的生長情況等都需要詳細的記錄.因為這一點一滴的實驗記錄都可能為我們分析和解決實驗過程中出現的任何一個問題提供強有力的依據.通過這樣的實驗記錄并結合記錄進行問題的分析與解決，學生不僅提高了分析解決問題的能力，也將逐漸養成科學嚴謹的工作態度.

實驗報告的撰寫要注重實驗結果分析和實驗總結.實驗結果分析使學生對實驗的原理及現象的理解更加清晰.實驗總結，即總結并分析實驗過程中的成與敗.這是一個提高學生綜合能力的環節，因為要做好這一環節就要求學生掌握整個實驗過程，包括實驗操作、實驗結果分析、實驗過程中現象分析與問題的解決等，該過程培養了學生的動手能力、分析問題解決問題的能力以及總結問題的能力.當學生能夠將實驗總結很好地完成，則能力目標已達到.

2.4 組建興趣小組、參與教師科研

通過課程安排的幾個實驗之后，學生掌握了基本的操作技術，也在實驗結果中看到自己培養的小材料可以生出愈傷組織并分化成苗，這種喜悅與成就感是難以言表的.于是，學有余力的同學就開始了自己的興趣之旅——組建植物組織培養興趣小組，按照自己的想法和興趣設計新實驗并逐步完成.這樣學生的主動性和積極性都被調動了起來，實驗不再是課程任務，變成了學生自己強烈愿意做的事情，教學和實驗效果不言而喻.同時，我們還鼓勵這部分同學積極參與到教師的科研實踐中來，逐步提高學生的組織能力和科研能力.如每年都有不少同學參與到“小麥花藥培養”的項目中，不僅系統地了解了小麥單倍體育種的具體流程，而且進一步強化了自己植物組織培養的基本技術技能，積累了相關的科研經驗，為畢業后就業或進一步深造打下良好的基礎.

3 結語

通過以上幾點教學心得在植物組織培養及實驗(實訓)教學過程中的實施，取得了良好效果.同學們在短期內受到各個技術環節的系統訓練，能熟練掌握植物組織培養基本操作技術，并具備一定的科研能力，為他們以后的學習和工作奠定了扎實的基礎，教學效果良好.隨著教學經驗的積累和實驗教學條件的改善，我們相信植物組織培養課程及實驗(實訓)的教學質量必將進一步提高.

［1］ 丁運華.植物組織培養課程建設的一些體會［J］.惠州大學學報:自然科學版，2001，21(4):140－143.

［2］ 姚曉惠，張峰.植物組織培養課程實驗教學改革的探討［J］.商丘師范學院學報，2007，23(6):125－127.

［3］ 楊鷺生，李國平.《植物組織培養》實驗教學改革與實踐［J］.莆田學院學報，2003，10(3):63－66.

［4］ 徐凌飛，屈鋒敏，李春梅.植物組織培養實驗課程改革［J］.實驗室研究與探索，2004，23(3):57－58.

［5］ 萬志兵.植物組織培養實驗教學改革與實踐［J］.黃山學院學報，2012，14(3):137－140.