一、课题研究人员
王琦、刘萌、李晓英、宋晓伟、于立强、唐莉、侯衍霞、毕晓燕、杜娜
二、课题研究论证报告
1、课题提出的背景与所要解决的主要问题
（1）课题提出的背景
国务院2006年3月20日发布的《全民科学素质行动计划纲要》中把科学素养明确界定为：“科学素质是公民素质的重要组成部分。科学教育的核心任务是提高科学素养，课程标准中使用“提高科学素养”（生物科学素养、物理科学素养、化学科学素养等）。对于生物课程来说，希望学生们能更多、更好地掌握和运用生命科学的概念和过程于生活和发展之中。《普通高中生物课程标准》指出：“生物科学素养是公民科学素养构成中重要的组成部分。生物科学素养是指公民参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学知识、探究能力以及相关的情感态度与价值观，它反映了一个人对生物科学领域中核心的基础内容的掌握和应用水平，以及在已有基础上不断提高自身科学素养的能力。提高每个高中学生的生物科学素养是本课程标准实施中的核心任务”。生物实验教学是提高学生生物科学素养和培养学生创新能力的重要手段和有效途径，是促进学生素质教育的重要内容。搞好生物实验教学是新课标的基本要求。搞好生物实验教学，有利于提高学生的动手能力、观察能力、思维能力、语言表达能力以及学生之间相互交流、合作的能力；有利于培养学生严谨的科学工作作风。从而对学生生物科学素养的提高有积极的作用。
伴随科技的飞速发展，人类面临着疾病和自然环境恶化等问题。这些问题都与生物学有关，人们期待着用生物学知识突破这些难题。植物组织培养技术是农业生物技术中最早实现产业化并取得显著经济效益和社会效益的领域。20世纪 70 年代初， 我国掀起了单倍体育种高潮， 在作物上取得了一批有实用价值的育种成果，至少 24 种（包括小麦、水稻、烟草、玉米、三叶橡胶）以上的花粉植株是我国学者首先完成的。 在此这期间，国外组培苗生产发展很快，欧洲许多国家纷纷建立植物微繁殖公司，重点是繁殖那些经济价值较高的观赏植物。植物组织培养技术在我国西部开发、森林城市建设、山川绿化、防风固沙、退耕还林及调整农村产业结构中发挥巨大的作用， 并给企业带来巨大的商机、高额的利润和广阔的市场。我国相关专家参考了许多先进国家的生物教材，结合目前的生物科学发展趋势，编写了新教材，制定了新的课程标准，对组培实验教学提出了相应的知识与技能要求，从而确定了组培实验教学在生物学新课程改革中的地位。
布鲁纳（J.S.Bruner）认为，学习是一个主动的过程。教育者的任务是，把知识转化成一种适应正在发展着的形式，以表征系统发展顺序，作为教学设计的模式，让学生发现学习。所谓发现，当然不只限于发现人类未知晓的事物的行动，还包括用自己的头脑亲自获得知识的一切形式。生物学是以实验为基础的学科，生物学发展和提高的过程也是由实践—理论—再实践—再理论的循环过程。新课程强调展示知识的产生、形成、创新的发展的过程，也就是说高中生物教学必须高度重视实验教学。生物学实验能激发学生的学习兴趣，提供学生认知的学习情景，使学生获得生物学知识，高中生物实验教学要让学生逐步认识实验在生物学中的地位和作用，重视学生对生物全过程的理解，重视学生对生物实验的思考，培养学生实事求是的科学态度和不断创新的科学作风。
（2）所要解决的主要问题
长期以来科学教育主要是以传授科学知识为目的，这种习惯思想使得旧教材的编排体系围绕着知识为中心的特点展开，在这种理念与学习资源的约束下，科学方法的教育及探究能力的培养相当薄弱。就教师而言，教师本身的科学素养的提高受到限制，大多数在非探究学习中培养出来的生物学教师，若没有经过专门的探究教学策略的培养和实践，也很难对学生开展有效的探究性学习的指导；对学生而言，科学探究方法的获得，除了学生在学习中主动探索，不断积累以外，主要靠教师在教学实践中加以培养和训练，教给思维方法，指导思维路径，使学生领会并付诸实践，以逐步形成习惯，形成能力，并在交流中得到进一步强化。而现实的情形是大部分高中学生虽然具有一定的推理论证能力，但由于从小习惯了以记忆操作式为主的学习，学生要形成探究性学习的学习方式是十分困难的，不但缺乏提出问题、设计实验、反思与批判等能力，还总是试图将学习纳入再现的轨道；在探究实验中多数学生还只重结果而轻过程，重数据而轻本质，没有学会探究的基本方法，不能有效地提高中学生的生物科学素养。
国际经济合作与发展组织对学生的评价中，提出了科学素养的评价项目。这就要求我们生物教师必须加强对学生学科素养的培养。植物组织培养在高中实验教学的开展，不仅打破了学生对科研活动的神秘感，还可以带给学生丰富的体验，激发学生学习生物的兴趣，提高学生的生物实验操作技能，培养严谨的科学态度。新课改以来，每年都有部分省市设置组培实验教学模块的试题，所以开展组培教学活动既是提高学生学科素养的需要，也是适应时代发展的需要。植物组织培养来源于实验科学，它是一门实验性、实践性很强的技术类课程，要求学生具有很强的实验动手能力，因此，植物组织培养的实验教学是这门课程教学的关键环节。
2、本课题在国内外同一研究领域的现状与趋势分析
（1）国内外同一研究领域的现状与趋势分析
美国重视科学素质培养始六十年代初，到九十年代提出2061计划更把提高全民的科学素质作为科学教育的目标。教材中的体现是增加大量的实验活动，把科学方法的学习放在首位。美国BSCS高中生物学教材为学生主动参与教学提供了丰富的内容，特别是通过以亲身经历为基础的各种教学活动，如实验活动、小型的课题研究、绘图分析和探究式的讨论，极大地调动了学生学习、探索生命科学的热情。其中，开展大量实验活动是主动参与的最主要形式。与美国相同，英国也是在科学教育中重视科学方法训练和科学态度培养的国家。英国的生物学课程不仅重视系统的科学方法的训练，还将设计实验及科研过程纳入教学要求，要获得中学普通证书，学生还必须具备进行科学交流及评价的能力、应用数学知识解释生物学问题的能力、勇于并能够提出独到见解。这些要求将科学方法教育与科学品质培养提到了相当的高度。日本现行高中理科教学大纲对理科教育目标规定为：“提高学生对自然的关心，进行观察、实验，培养科学的探究能力和态度，同时还要加深理解自然的事物和现象，以培育学生的科学自然观。” 并将实验课题研究列为《综合理科》和高中《物理》《化学》《生物》和《地学》中的重要教学要求，并明确规定了实验课题研究的内容和任务。
我国教育部制订的《普通高中生物课程标准》，提出了生物新课程的四个基本理念，并把提高学生的生物科学素养放在第一位。其中指出：“生物科学素养是指公民参加社会活动、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学知识、探究能力以及相关的情感、态度与价值观。”实验探究是建构生物科学理论的活水源头。而思维能力则是实验探究能力的核心。在生物实验中，操作和观察有序和有效地进行，离不开思维的前导；而实验目标的最终实现，实验结论的最终得出，更需要思维的推动。这是因为，通过操作和观察，所获得的仅仅是一些感性的材料和无序的信息，这并非实验的最终目的。只有借助于思维对实验操作和观察过程实施反馈调控，并对获得的各种信息进行“加工”，去除无效信息，提取有效信息，使之“有序化”，才能获得对事物本质的理性认识。因此，思维能力的培养是提高实验教学效果、提升学生生物科学素质的一个重要任务；另一个方面，生物实验教学又为发展学生思维能力搭建了一个“英雄用武”的平台。
（2）本课题与之联系与区别、预计有哪些突破
虽然我国的中学实验教学发展迅猛，但是由于实验设施、条件有限，很多实验无法开展，比如植物组织培养实验。因为此实验过程需要一套完整的体系，且对试验条件有严格的限制，导致很多高中无法进行植物组织培养的实践操作，仅停留在理论教学层面。在我校搬迁之前，充分考虑到今后的学生培养方向，聘请专业公司建设组培实验室。基于我校提供的完善实验条件，我们可以将理论知识付诸实践操作，在实验过程引导学生对各种实验现象进行比较分析和正确判断、归纳和演绎，发展思维逻辑的严密性；引导学生对实验现象进行综合分析，通过归纳思维得出结论，再进一步拓展思路，通过演绎思维延伸结论，发展思维的会聚性和开放性；引导学生抓住实验现象与预期结果的矛盾进行质疑，提出新的假设、推论和结论，培养对实验的评价能力，发展思维的批判性。在实验教学中培养学生严谨的科学态度和求实的科学精神，在实验教学中培养学生的学科兴趣和热爱生物科学的情感，磨练执着的意志和坚韧的毅力，在实验中培养学生敬畏自然、尊重生命的人文精神，学会与自然和谐相处，建立正确的生命价值观。
3、课题研究的实践意义与理论价值
在植物组织培养实验中来培养学生创新精神，启迪学生思维，拓展思维空间。有利于学生的科学素养和创新能力的培养。有利于提高学生的动手能力、观察能力、思维能力、语言表达能力以及学生之间相互交流、合作的能力；有利于培养学生严谨的科学工作作风。探索性实验能激发学生的好奇心和钻研精神，能让学生在实验过程中体验获得成功的喜悦。学生还可以尝试以现有实验为基础，改进实验方案，甚至自行设计实验。自行设计实验需要学生利用所学的专业基础知识和实验技能，根据实验任务，自行剖析实验课题、设计实验方案、选配仪器、分析结果。它不仅能培养学生科学研究的一般方法，还能充分发挥学生学习的积极性和主动性，而且它也是目前高考考查的重要题型之一。
但当前生物课堂实验教学中存在许多问题：很多老师还没有高度重视起实验教学，常常将教材上的实验探究人为地转化为简单的知识传授；有些老师觉得用多媒体课件来代替课堂实验，不仅形象生动而且节约时间等。这些问题都在很大程度上影响了学生实验探究能力的提高。为了能够让学生真正地动起来，结合我校课堂实验教学的实际情况，我们提出“利用植物组织培养提高学生生物科学素养的研究”，最大限度地开设学生分组实验、开放性实验，以求实验教学的最佳效果。
4、完成课题的可行性分析
（1）师资力量
　　植物组培实验室由烟台三中生物教研组的教师担任常规管理和课程开发工作，所以一线教师都担任实验教学工作，具备较高水平的实验操作技能和常规实验指导能力，其中硕士研究生4人，不仅可以为学生的科学研究提供有力的理论和技术保障，还可以较为熟练的运用问卷调查、半结构访谈和SPSS数据分析处理方法形成调研报告；同时，邀请了鲁东大学农学院程显好院长带领的专家教授团队作为校外技术支持，能够在我们的实验过程中提供实验材料和技术开发研究领域的新成果；第三，我们在课题开展过程中，课题组能够联系国家“核心素养”团队成员，获得实验方法的指导和帮助。
（2）实验室配备
我校聘请专业团队组建了植物组织培养室，也是烟台市唯一一个建成的中学组培实验室。实验室拥有全自动立式高压灭菌锅、超低温冰箱、无土栽培系统、超净工作台、洗瓶机等植物组织培养所需要的设备。充分保证了组培所需的无菌的条件，同时还可以根据需要人工控制温度、光照、湿度等培养条件。
（3）实验室应用
植物组织培养创新实验室将面向各位对生物学感兴趣的同学开放。在此，学生可以实现学生在实验教学中的操作与观摩，可以学习大学基础实验原理、实验操作的规范流程、独立开展一些研究性课题，或有机会参与大学实验室项目的部分研究。
（4）学生基础
我们学校在高一阶段就已经开展了必修一和必修二课本上所有的实验，有些验证性实验被改为探究性实验，对于升入高二的学生来说基本掌握了探究实验的理论基础、实验方法和技术规范，且我们在高二上学期就开设了极具生物特色的校本课程，带领学生走进实验室。
（5）已有成果
自组培室投入使用以来，课题组教师已经多次指导学生成功培养了菊花、矮牵牛、烟草、蓝莓、树莓、杨树等多种植物。学生在实验中体验科学研究的不易与成功的喜悦，培养学生严谨求实、勇于探究的生物科学精神。