“基因編輯技術(shù)的應(yīng)用邊界”的論證式教學(xué)案例

蘇瑋 趙沛榮

摘 要 抓住“基因編輯嬰兒出生”這一社會(huì)熱點(diǎn)問題，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已有的生物學(xué)知識(shí)、證據(jù)和邏輯對(duì)基因編輯技術(shù)的科學(xué)原理、技術(shù)局限和應(yīng)用邊界進(jìn)行思考和展開論證，提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，體現(xiàn)學(xué)科育人價(jià)值。

關(guān)鍵詞 基因編輯 艾滋病 核心素養(yǎng) 深度學(xué)習(xí)

2018年11月26日，一對(duì)經(jīng)歷了CCR5基因編輯的嬰兒在深圳出生。他們是首例經(jīng)過基因編輯的人類。CCR5基因是HIV感染宿主細(xì)胞必需的分子路標(biāo)，研究者希望通過基因編輯技術(shù)削弱CCR5基因功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)艾滋病先天免疫。此事在學(xué)術(shù)圈引發(fā)了強(qiáng)烈震動(dòng)，科學(xué)家紛紛實(shí)名、聯(lián)名譴責(zé)。

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出，“學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力”。本節(jié)課上，教師抓住這一社會(huì)熱點(diǎn)問題，創(chuàng)設(shè)具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生全身心參與科學(xué)決策過程、探討基因編輯技術(shù)的科學(xué)原理、技術(shù)局限，論證基因編輯技術(shù)的應(yīng)用邊界，幫助學(xué)生形成正確的生物倫理觀，提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

1 學(xué)情分析

學(xué)生進(jìn)行事件分析所必備的基礎(chǔ)知識(shí)在浙科版教材必修二、必修三和選修三都有涉及;且由于學(xué)生剛剛參加過一次選考，對(duì)本事件涉及的相關(guān)知識(shí)均較為熟悉。另外，學(xué)生在學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)基因技術(shù)和克隆技術(shù)時(shí)也對(duì)生物技術(shù)應(yīng)用的范圍和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行過相關(guān)分析，因此具有相應(yīng)的綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析的能力。而學(xué)生此前不知道基因編輯技術(shù)應(yīng)用的倫理紅線，且思維的層次還比較低、思維的維度也較窄。因此，借助這一契機(jī)，教師引導(dǎo)學(xué)生多角度分析該新聞事件之“不可承受之重”，對(duì)于學(xué)生社會(huì)責(zé)任感的提升、生命觀念的形成極為重要。

2 學(xué)習(xí)目標(biāo)

運(yùn)用相關(guān)的生物學(xué)知識(shí)，認(rèn)識(shí)這一新聞事件，發(fā)展生命觀念。

通過對(duì)情境的分析討論，運(yùn)用知識(shí)、證據(jù)和邏輯對(duì)該議題進(jìn)行思考和論證，提升科學(xué)思維。

通過參與這一事件的科學(xué)決策，能夠理解、宣傳生物倫理觀，提升社會(huì)責(zé)任感。

3 教學(xué)過程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，激趣導(dǎo)入

教師展示視頻資料（項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹基因編輯嬰兒誕生），并提問：你支持還是反對(duì)該項(xiàng)研究？請(qǐng)闡述你的觀點(diǎn)并進(jìn)行簡(jiǎn)單論證。

設(shè)計(jì)意圖：教師通過提出開放性較大的問題，促使學(xué)生發(fā)散思維從不同角度對(duì)該事件發(fā)表觀點(diǎn)，展開論述。

3.2 案例分析，評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)

教師提供資料：資料一：基因編輯技術(shù)有可能導(dǎo)致非目標(biāo)基因遭到編輯，即“脫靶效應(yīng)”。目前，脫靶效應(yīng)是基因編輯技術(shù)還未有效解決的技術(shù)難點(diǎn)。資料二：l%北歐后裔存在天然的CCR5基因缺陷（del-ta32突變），雖然他們有一定的健康風(fēng)險(xiǎn)，如患流感后死亡率比一般人高等，但這些人的總體健康情況良好。資料三：著名的柏林病人案例中，同時(shí)患有艾滋病和白血病的美國(guó)人蒂莫西·雷·布朗接受了來(lái)自CCR5基因缺陷志愿者的骨髓移植，他的白血病和艾滋病被同時(shí)治愈。

教師追問：①試根據(jù)資料一中基因編輯技術(shù)作用原理，利用所學(xué)知識(shí)分析，為什么會(huì)存在脫靶效應(yīng)？②根據(jù)資料二和資料三，你能得出什么結(jié)論？能否解答在之前討論中產(chǎn)生的疑問？③在本案例中，新生嬰兒的父親是艾滋病患者，母親是正常人。利用所學(xué)的知識(shí)，你覺得該新生嬰兒患艾滋病的風(fēng)險(xiǎn)有多高？目前有沒有安全有效的技術(shù)手段能夠進(jìn)一步降低該嬰兒的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)？④柏林病人的治療方案和本案例的基因編輯最本質(zhì)的區(qū)別是什么？學(xué)生分組討論，并由代表闡述觀點(diǎn)。

設(shè)計(jì)意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)和教師提供的資料，分析本事件中涉及的艾滋病和基因編輯相關(guān)知識(shí)，評(píng)估新生嬰兒的患病風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到該嬰兒患艾滋病可能性極低。教師引導(dǎo)學(xué)生思考在健康嬰兒中進(jìn)行基因編輯使其獲得對(duì)某種疾病的免疫力是預(yù)防而不是治療，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生評(píng)估應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)較高的技術(shù)去預(yù)防某種風(fēng)險(xiǎn)極低的疾病是否妥當(dāng)。教師通過這一環(huán)節(jié)的追問，引發(fā)學(xué)生思考基因編輯技術(shù)在本事件中是否存在過度應(yīng)用的問題。

3.3 層層剖析，拓寬思維

教師提供資料：本事件中基因編輯的對(duì)象是1-4細(xì)胞時(shí)期的早期胚胎。

教師追問：①對(duì)早期胚胎與對(duì)成人體細(xì)胞進(jìn)行基因編輯最大的區(qū)別在哪里？②編輯早期胚胎的基因可能造成哪些后果？如果要避免造成該后果，可以采取哪些措施？該嬰兒作為人的哪些基本權(quán)利可能受到侵犯？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過對(duì)問題①的分析，能夠認(rèn)識(shí)到對(duì)早期胚胎進(jìn)行基因編輯可能會(huì)改變?cè)搨€(gè)體生殖細(xì)胞的基因，而生殖細(xì)胞基因改造后能夠?qū)⒃摶騻鬟f給后代，進(jìn)而在人群中擴(kuò)散，因此這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)是未知、不可控的。在上一環(huán)節(jié)的分析中，學(xué)生已經(jīng)擔(dān)心基因編輯技術(shù)用于預(yù)防發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)很低的疾病可能存在技術(shù)過度使用的問題。通過本環(huán)節(jié)的分析，學(xué)生還能認(rèn)識(shí)到對(duì)涉及生殖細(xì)胞的基因編輯是風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于收益的行為。再結(jié)合問題②，學(xué)生能認(rèn)識(shí)到以人做實(shí)驗(yàn)，不管成功與否，對(duì)不具有行為能力的受試者是不公平的。

3.4 開展辯論，充分思辨

教師提供辯題：倘若不考慮技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，你是否贊成現(xiàn)階段將基因編輯技術(shù)用于疾病預(yù)防？學(xué)生根據(jù)自身的生活經(jīng)驗(yàn)和已有想法自由分組。正反方學(xué)生充分討論后挑選代表組成辯論隊(duì)進(jìn)行辯論。辯論結(jié)束后，學(xué)生根據(jù)更新的認(rèn)識(shí)再次站隊(duì)。最終，所有學(xué)生共同得出基因編輯的應(yīng)用邊界。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生可能會(huì)認(rèn)為基因編輯技術(shù)用于預(yù)防某種發(fā)病率較高的遺傳病是很好的做法。但經(jīng)過辯論，學(xué)生能夠反思：①如果該遺傳病的發(fā)病率不高，發(fā)病率為百分之一時(shí)，我是否支持？發(fā)病率為萬(wàn)分之一時(shí)，我是否支持？百萬(wàn)分之一呢？那么支持或反對(duì)的界限在哪里呢？②如果預(yù)防可以，那么改善是否可以？能否利用基因編輯技術(shù)進(jìn)行基因改造，讓某些孩子可以長(zhǎng)得更高、更強(qiáng)壯、更聰明呢？如果按照今天的大眾審美，創(chuàng)造了一批高個(gè)子、白皮膚、高智商、語(yǔ)言能力強(qiáng)等性狀的孩子。這樣的孩子到底是滿足社會(huì)要求和家庭期待的工具，還是獨(dú)立的智慧生命呢？③基因編輯的廣泛應(yīng)用，在去除那些對(duì)于當(dāng)下生活環(huán)境有害的等位基因的同時(shí)，使人類的基因庫(kù)變小，這對(duì)于全人類的未來(lái)會(huì)帶來(lái)怎樣的影響？經(jīng)過辯論，學(xué)生自然而然構(gòu)建出基因編輯技術(shù)的應(yīng)用邊界（不得對(duì)生殖細(xì)胞進(jìn)行基因編輯;不得進(jìn)行非必要的基因編輯），并最終認(rèn)識(shí)到科學(xué)決策必需多方權(quán)衡，符合大多數(shù)人的價(jià)值觀和利益。

3.5 探尋動(dòng)機(jī)，提升社會(huì)責(zé)任感

教師提問：項(xiàng)目負(fù)責(zé)人難道不知道技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和倫理風(fēng)險(xiǎn)嗎？他為什么還是選擇了“冒天下之大不韙”？學(xué)生用SWOT（S：優(yōu)勢(shì)：W：劣勢(shì)：O：機(jī)會(huì)：T：威脅）分析法模擬項(xiàng)目負(fù)責(zé)人作出該決策的可能過程。教師請(qǐng)學(xué)生課后繼續(xù)關(guān)注該事件的后續(xù)進(jìn)展，同時(shí)向身邊的親戚朋友宣傳相關(guān)生物學(xué)知識(shí)和生物倫理觀。

設(shè)計(jì)意圖：通過本活動(dòng)，使學(xué)生初步理解社會(huì)環(huán)境對(duì)決策的影響。學(xué)生思考一個(gè)有爭(zhēng)議的項(xiàng)目能否實(shí)施的底線后，能夠就如何進(jìn)行合理監(jiān)督和完善懲罰措施發(fā)表自己的觀點(diǎn)。學(xué)生在課后繼續(xù)關(guān)注事件的進(jìn)展，宣傳生物學(xué)知識(shí)和生物倫理觀，進(jìn)一步提升社會(huì)責(zé)任感。

4 教學(xué)反思

本節(jié)課中，學(xué)生回顧并在真實(shí)情境下綜合運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)、證據(jù)和邏輯對(duì)生物學(xué)議題進(jìn)行思考和展開論證，對(duì)同伴的論證過程進(jìn)行合理評(píng)價(jià)，科學(xué)思維得到充分訓(xùn)練。學(xué)生自主構(gòu)建出基因編輯技術(shù)的應(yīng)用邊界，形成正確的生命觀念。學(xué)生關(guān)注現(xiàn)實(shí)生活中的生物學(xué)議題，模擬科學(xué)決策過程，宣傳正確的生物倫理觀，社會(huì)責(zé)任感得到提升。本節(jié)課中，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行遷移應(yīng)用，全身心參與科學(xué)決策過程，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行價(jià)值評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

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