三、课题研究设计报告
1、课题界定与研究依据
生物是一门以培养学生科学素养为宗旨的学科，它积极倡导学生亲身经历为主的探究活动，而生物实验正是学生在实践中进行科学探究的有效途径。有效的实验教学，不仅可以使学生获得科学知识，而且有利于训练学生的科学方法，培养其实验能力和创新精神，使其养成严谨求实的态度、追求真理的科学精神，形成科学的价值观。
本课题中的“组织培养”是现代生物技术植物细胞工程中常用的技术手段，该课程在大学生物专业中是必修课程，除锻炼学生的基本实验操作技术外，重在培养学生实验设计能力、自主探究能力、问题分析解决能力。在高中阶段生物选修三是现代生物科技专题，高中学生具有一定的组织培养专业知识，通过教师的指导，围绕实验要求，自主选择实验材料，监控实验过程，体验科学家的探究历程，实现学生自主性发展、提高科学素养、培养坚韧毅力的教学目的。
自主探究能力是指学生像科学研究工作者进行科学研究一样, 自觉主动通过探究活动来进行学习的能力。其中包括：“实验探究”、“设计并实验”、“测定”、“调查”、“收集资料”、“查阅”、 “交流”、“讨论”、“辩论”、“撰写小论文”等方面的能力。
利用植物组织培养提高学生科学素养：在教学中促进学生自主实验研究、调查分析、信息整合、交流讨论等探究能力的形成，培养学生科学的研究过程和方法以及怀疑的精神、论证的精神、善于接纳不同观点的价值观和社会正义感等。
2、理论假设与研究目标（研究目标分解与具体化）
（1）对烟台三中学生科学素养的现状进行调查，观察学生上课表现，分析作业情况，在课题立项之初选取实验班级和对照班级；
（2）课题准备阶段还需对全芝罘区实验教学，尤其是植物组织培养实验开设情况进行调查，组织课题组成员召开分析会，明确自己和全区情况，保证课题顺利进行；
（3）课题实施阶段探索不同教学模式下学生素养的对比，以案例研究进行课例的比较。在课题研究过程中不断积累教学案例，每位课题参与者坚持写工作日记，记录学生情况和自己感受。对相关课程资源、教材资源进行整合编辑。
（4）定期开放植物组织培养实验室，要求学生查阅相关资料，合作制定实验计划，协调学习任务和实验存在的矛盾，联系指导教师有效开展实验，完成实验报告，鼓励学生自己解决实验过程中出现的问题，并勇于改进和探索。通过一学期开放性组培实验的进行，预期学生的科学精神和科学素养有较高的提高。
3、研究内容（研究内容的分解与具体化，含子课题的设计）
（1）研究对象：开展实验之初先对学生的生物科学素养进行初测，限于实验室的容纳量，我们选定高二级部的大实验班13班、小实验10班为实验班级，到实验室自主探究植物组织培养实验，其他同层次班级仍然采用课堂讲授的方式进行，实验班与其他班级形成对照。每周利用选修课时间开展实验，在一期实验结束之后再对实验组学生进行科学素养的二测，前后两次进行比较，并与其他未参加实验的同层次班级学生进行比较。课题中主要研究在开展植物组织培养实验对学生学习成绩的影响和学生的科学素养是否有效提高，对学生学习效果的促进作用和对学生生物学习兴趣的激励作用，以及对学生的创新能力的提高所起的作用。
（2）根据高中生物科学素养的内涵设计调查问卷，调查学生对生物科学知识的理解程度、对生物学基本规律的掌握程度、对生物学研究方法的了解程度、对生物学知识探究的科学历程的态度、对生物学知识在实际生活中的应用水平以及对生物科学技术的态度和评价。
（3）利用SPSS数据统计软件对收集到的信息进行统计、计算，评价烟台三中高中学生生物科学素养的现状，在接下来的一年时间内制定培养策略，组织学生开展实验，在教学中渗透科学精神、注重理论联系实际，比较“学生自主动手实验进行学习”与“传统讲授实验进行学习”两种学习方式的效果，分析参加课外开放性实验活动对生物学习所产生的影响。
（4）统计分析生物科学素养二测的结果，比较开展实验后学生生物科学素养的提高程度，评价培养方式的有效性。
4、研究过程设计（阶段时间划分、阶段达成目标、阶段研究内容、阶段成果形式、阶段负责人）
本课题研究周期约三年 ， 研究过程分3个阶段
时间
（起止时间） 目标 研究内容 成果形式 负责人
第一阶段
（前期-准备阶段） 2017年3月-2017年4月 筹备课题组，撰写申报书、申报立项 确定课题组成员及分工，开题论证 项目申报书 王琦、刘萌、李晓英
2017年5月-2017年6月 理论学习 学习材料，培训骨干，形成研究方案 文献资料 李晓英、宋晓伟
2017年7月-2017年8月 对学生的生物科学素养进行摸底 开展问卷调查、半结构式访谈 调查报告 刘萌、毕晓燕
第二阶段
（中期-研究阶段） 实施阶段 2017年9月-2017年10月 设置实验班和平行班 根据科学素养调查情况，选取实验组和对照组 研究设计 于立强
2017年11月-2018年8月 开展植物组织实验 开设“学生自主实验学习”和“传统讲授实验学习”课堂；带领学生开展开放性组培实验 课堂案例 唐莉、于立强
实验报告 李晓英、侯衍霞
整理阶段 2018年9月-2018年11月 教学案例整理归档，完善研究方案，调整研究人员 将调整后的授课模式与传统方式进行比较，整理汇总教学设计和教学心得 研究论文、教学设计 侯衍霞、杜娜
第三阶段
（后期-论证总结阶段） 2018年12月-2019年5月 总结研究经验，评价研究成果 形成充满活力的教育教学评价模式，进行实验教学观摩活动，论证实验有效性 研究报告 毕晓燕
2019年6月-2019年8月 课题研究成果在课堂的具体实施 在后续课堂教学中运用课题研究新成果 王琦
5、研究方法设计（对应研究目标、内容、过程进行某一方法的具体设计）
文献法：运用中国知网数据库，以科学素养、教学策略为关键词，收集相关论文及研究。通过对这些文献的研究，课题组对科学素养培养的内涵和途径深刻把握，并明确课题研究的方向。
调查法：对高一、高二年级的学生进行生物科学素养的问卷调查，调查内容涉及科学知识、科学方法和科学技术对社会的影响等方面。
观察法：在实验过程中观察记录学生的实验设计方案、实验技能、面对问题的处理方式、寻求合作的欲望，作为判断学生科学素养的依据。
半结构化访谈法：依据调查内容，制定访谈主题，寻找课程统整方案，对生物教学进行融入科学元素的整体规划，制定科学素养的培养方案。
6、完成本课题研究任务的保证措施
团队保障：结构合理，各有所长，且在高中生物教学上经验丰富，对生物教学都有一定的思考，各成员分工明确，责任清晰，便于课题的开展和实施。
资源保障：烟台三中一直重视实验教学，在新校区更是配备了完整的植物组织培养实验室，从经费到后勤都有充足的保证，是实验顺利开展的强有力的后盾；课题组与高校有一定联系，一是能够查阅到相关领域专业文献，为课题调研、开展、问题解决提供了便利；三是能够得到大学教授的理论和技术指导，为实验开展提供了坚强的技术保障。
研究优势：课题组成员能够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。
7、预期研究成果（成果形式及预期完成时间）
预期研究成果（二0一七年至二0一九年）
序号 研究阶段
（起止时间） 阶段成果名称 成果形式 负责人
主
要
阶
段
性
成
果 1 2017年3月-2017年6月 《高中生物科学素养的培养策略》 综述性研究论文 王琦、刘萌
2 2017年7月-2017年8月 《烟台三中高中学生科学素养现状调查》 调查报告 李晓英、毕晓燕
3 2017年9月-2018年8月 《学生自主实验学习课堂教学》 课堂案例刻盘 于立强
4 2017年9月-2018年8月 《传统讲授实验课堂教学》 课堂案例刻盘 唐莉
5 2018年9月-2018年11月 《植物组织培养在提高学生科学素养中的应用》 研究论文 侯衍霞、杜娜
最
终
研
究
成
果 1 2019年8月 《植物组织培养实验课堂教学案例》 课例汇编刻盘 宋晓伟
2 2019年9月 《植物组织培养在提高学生科学素养中的应用》 研究结题报告 刘萌