SSI-CER框架在論證式教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：本文以“轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性”為中心議題，結(jié)合CER論證模型，構(gòu)建基于SSI的論證式教學(xué)模型。通過課前調(diào)查問卷分析、查閱資料，課中基于證據(jù)科學(xué)論證、搜集資料角色扮演，課后科學(xué)寫作等教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和判斷決策能力，并增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

關(guān)鍵詞：社會(huì)性科學(xué)議題；論證式教學(xué)；轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性

文章編號(hào)：1003-7586（2024）04-0015-04 中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

“社會(huì)性科學(xué)議題”（簡稱SSI）是指科學(xué)、技術(shù)、工程等研究開發(fā)中引發(fā)的與社會(huì)倫理道德和經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)的社會(huì)性問題。在生物學(xué)課堂中開展SSI教學(xué)，將有助于培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，辨別迷信和偽科學(xué)，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。鑒于SSI的爭議性和開放性，結(jié)合CER論證模型開展SSI教學(xué)，更加有利于引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)、政治、經(jīng)濟(jì)、安全、文化和倫理道德等多個(gè)維度來科學(xué)認(rèn)識(shí)事物現(xiàn)象，提升其科學(xué)論證能力。

1 SSI-CER教學(xué)框架建構(gòu)

與經(jīng)典的圖爾敏（Toulmin）論證模型相比，CER論證模型所包含的成分較為簡單。它包含3個(gè)成分：主張（Claim），在論證中試圖證明和維護(hù)的正當(dāng)結(jié)論。證據(jù)（Evidence），證據(jù)是支持主張的，通常由數(shù)據(jù)組成，包括對(duì)自然界的觀察、測量或?qū)嶒?yàn)的研究結(jié)果。推理（Reasoning），它是使用恰當(dāng)?shù)目茖W(xué)概念或原理解釋證據(jù)如何支持主張的過程。本文以“轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性”為議題，根據(jù)SSI-CER教學(xué)框架的基本思路和實(shí)施程序（見圖1），詳細(xì)地介紹SSICER教學(xué)框架在生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。

2 基于SSI-CER教學(xué)框架的教學(xué)案例

2.1 課前準(zhǔn)備

教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，了解公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的認(rèn)知與態(tài)度。學(xué)生查閱資料并梳理課本知識(shí)，了解有關(guān)轉(zhuǎn)基因相關(guān)成果及其優(yōu)缺點(diǎn)。學(xué)生收集資料，以不同身份（如科學(xué)家、農(nóng)民、政府工作人員等）發(fā)表對(duì)我國推進(jìn)轉(zhuǎn)基因玉米商業(yè)化生產(chǎn)的意見，準(zhǔn)備聽證會(huì)材料。

2.2 創(chuàng)設(shè)情境，引出議題

市面上除了常規(guī)的甜玉米、糯玉米以外，還有各種新型口味和形狀的玉米。教師引導(dǎo)學(xué)生思考：這些玉米是轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品嗎？你會(huì)購買這些類型的玉米嗎？請(qǐng)說明理由。由此為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生的求知欲。

2.3 初步調(diào)查，提出主張

學(xué)生通過分析調(diào)查報(bào)告數(shù)據(jù)得知公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的態(tài)度褒貶不一。學(xué)生質(zhì)疑：市場銷售的這些玉米是我國商業(yè)化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因玉米嗎？轉(zhuǎn)基因玉米是否安全？

通過查閱文獻(xiàn)資料和教材內(nèi)容，學(xué)生了解到：截至2017年獲準(zhǔn)在我國商業(yè)化種植許可的僅有轉(zhuǎn)基因棉花和番木瓜，轉(zhuǎn)基因玉米尚未獲許可。2022年農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書批準(zhǔn)清單顯示，我國轉(zhuǎn)基因玉米主要轉(zhuǎn)入抗蟲或耐除草劑基因，該研究仍屬于研究階段并且規(guī)定了相應(yīng)研究的時(shí)間和區(qū)域。轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米食用是否安全，抗除草劑玉米會(huì)不會(huì)影響生態(tài)環(huán)境，這些問題都需要進(jìn)行論證并且聽取多方意見。

2.4 小組合作，科學(xué)論證

2.4.1 論證轉(zhuǎn)基因食品安全

學(xué)生收集相關(guān)科研資料，通過證據(jù)進(jìn)行推理，證明主張。

資料一：研究者通過對(duì)比耐除草劑G2-Aroa玉米及其非轉(zhuǎn)基因玉米的主要營養(yǎng)成分（水分、灰分、脂肪、粗蛋白和纖維）含量發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因玉米與非轉(zhuǎn)基因玉米上述營養(yǎng)物質(zhì)含量差異不顯著，總體營養(yǎng)水平相當(dāng)。

資料二：Crylle基因廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米，其蛋白對(duì)亞洲玉米螟具有高毒力。Crylle蛋白在模擬體外胃腸液實(shí)驗(yàn)中15 s內(nèi)即被消化，且SDS-PAGE未檢測到蛋白殘留。

學(xué)生通過小組合作分析以上證據(jù)，分別得出以下推論。推論一：轉(zhuǎn)基因玉米和非轉(zhuǎn)基因玉米在營養(yǎng)成分上并無明顯區(qū)別。推論二：轉(zhuǎn)入基因表達(dá)的蛋白不會(huì)對(duì)人類產(chǎn)生毒害作用，引起致敏性的可能性很小。綜合以上推理得出觀點(diǎn)：轉(zhuǎn)基因玉米在成分和致敏性方面與普通玉米無異。

教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生，從評(píng)估獲取證據(jù)的難度上來說，證明轉(zhuǎn)基因食品安全和不安全哪個(gè)更難？學(xué)生回答：證明轉(zhuǎn)基因食品安全更難，因?yàn)橐C明它安全，需要把所有可能造成的危害，以及潛在的風(fēng)險(xiǎn)全部排除才可以，這樣的工作難度非常大。

2.4.2 論證轉(zhuǎn)基因作物環(huán)境安全

除了轉(zhuǎn)基因食品之外，人們還關(guān)心轉(zhuǎn)基因作物是否會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。教師引導(dǎo)學(xué)生，轉(zhuǎn)基因玉米環(huán)境安全評(píng)價(jià)需要綜合以下指標(biāo)：對(duì)非靶標(biāo)生物是否有影響；對(duì)靶標(biāo)生物的抗性影響程度；基因漂移的環(huán)境影響；對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的影響；等等。教師展示相關(guān)資料，請(qǐng)學(xué)生小組合作進(jìn)行論證，并且提醒學(xué)生：需要對(duì)資料證據(jù)進(jìn)行合理分類和選擇；組內(nèi)應(yīng)該明確主張（安全、不安全、未達(dá)成共識(shí)）；組長做好分享準(zhǔn)備、組員補(bǔ)充；注意提出的主張應(yīng)該有充足的證據(jù)，邏輯應(yīng)該嚴(yán)謹(jǐn)。

資料三：轉(zhuǎn)基因玉米的抗蟲基因Bt針對(duì)的是玉米螟，帝王蝶是非靶標(biāo)昆蟲。用撒了Bt轉(zhuǎn)基因玉米花粉的葉片喂養(yǎng)帝王蝶幼蟲，4天內(nèi)有44%的幼蟲死亡，余下的幼蟲還發(fā)生了發(fā)育緩慢的現(xiàn)象。

資料四：轉(zhuǎn)CrylAb基因抗蟲玉米花粉對(duì)家蠶各齡期的死亡率、蛹重、繭重、繭層重、化蛹率、羽化率和產(chǎn)卵量均無顯著影響，且無明顯的劑量效應(yīng)。除此之外，對(duì)玉米根蟲類、金針蟲類、蠐螬、小地老虎和瓜種蠅等非靶標(biāo)地下害蟲以及葉螨類沒有殺傷作用。

資料五：由于花粉傳播的距離比較遠(yuǎn)，所以轉(zhuǎn)基因玉米的基因漂移問題十分嚴(yán)重?？钩輨┑霓D(zhuǎn)基因漂移到雜草群體以后，能夠顯著提高雜草的抗除草劑能力和適應(yīng)性，從而對(duì)田中的雜草控制產(chǎn)生影響。根據(jù)除草劑處理下的玉米種子發(fā)芽率，計(jì)算不同距離玉米花粉的漂移率（見表1）。

資料六：對(duì)不同種類型的Bt轉(zhuǎn)基因玉米與其對(duì)照組進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因玉米和對(duì)照玉米的生長參數(shù)除地上部分碳氮比（C/N）不同外，根部生物量、土壤中線蟲量和土壤微生物群落結(jié)構(gòu)也沒有明顯的區(qū)別。

小組匯報(bào)時(shí)，學(xué)生能夠根據(jù)選擇的證據(jù)做出推理，并提出自己的主張（見圖2）。教師提出疑問：其中資料三和資料四都是研究轉(zhuǎn)基因玉米對(duì)非靶標(biāo)生物是否有影響，卻得出不一樣的推論。同樣是選擇資料五作為證據(jù)，為何會(huì)得出不一樣的結(jié)論？從而引發(fā)學(xué)生深入思考。針對(duì)復(fù)雜的科學(xué)情境，適當(dāng)引入證據(jù)不充分的例子，能夠更好地促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成批判性思維。

學(xué)生討論后認(rèn)為，對(duì)于證據(jù)的選擇需要多方考察，相互印證才能采用。例如，后來發(fā)現(xiàn)資料三中實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室完成的，并不能反映田間情況，且沒有提供花粉量數(shù)據(jù)。評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)基因作物對(duì)非靶標(biāo)昆蟲的影響應(yīng)以田間實(shí)驗(yàn)為準(zhǔn)，而不能僅僅依靠實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)。資料五中不同距離范圍基因漂移引起的結(jié)果是不一樣的。對(duì)于證據(jù)使用，學(xué)生認(rèn)為必須在相應(yīng)的范圍和條件下研究才有意義和準(zhǔn)確度。學(xué)生組間論證后修正結(jié)論：轉(zhuǎn)基因植物所轉(zhuǎn)入的基因和種植區(qū)域應(yīng)該有嚴(yán)格的要求，和其他作物的間隔最好大于150米才較為安全。

老師提問：即使這樣依然無法排除基因隨花粉擴(kuò)散到近緣植株的可能性，如何防止基因漂移發(fā)生污染呢？學(xué)生討論后給出建議：可以錯(cuò)開生育期并遠(yuǎn)距離種植；在“負(fù)壓”實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作；利用細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)，把外源基因轉(zhuǎn)入葉綠體DNA中。老師補(bǔ)充：科學(xué)家們發(fā)明了更加先進(jìn)的技術(shù)，例如將α-淀粉酶基因轉(zhuǎn)入植物細(xì)胞以此阻斷淀粉儲(chǔ)藏使花粉失去活性，可以有效阻止花粉介導(dǎo)的基因漂移?？蒲腥藛T還嘗試在目的基因發(fā)揮作用后，利用Cre-IoxP重組系統(tǒng)將其從轉(zhuǎn)基因植物中刪除，從根本上杜絕了基因漂移的可能性。

2.5 角色扮演，多方聽證

學(xué)生對(duì)于“轉(zhuǎn)基因抗蟲抗除草劑玉米能否投入商業(yè)化種植”這個(gè)社會(huì)性議題，除了進(jìn)行相關(guān)科學(xué)論證以外，還需要從政治、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)等多角度理性分析，了解并認(rèn)同我國對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的方針政策。根據(jù)調(diào)查、查閱和論證的相關(guān)資料邀請(qǐng)學(xué)生代表種子公司、科學(xué)家、農(nóng)民和政府工作人員進(jìn)行角色發(fā)言。

2.6 辨析傳言，撰寫科普

教師下載網(wǎng)絡(luò)論壇內(nèi)的一些傳言并且提供相關(guān)科研資料，請(qǐng)學(xué)生根據(jù)所學(xué)進(jìn)行辨析，為之撰寫正確的科普宣傳，表明自己的主張，引導(dǎo)公眾理性認(rèn)知。

2.7 創(chuàng)新作業(yè)，科學(xué)決策

本節(jié)課后，教師請(qǐng)學(xué)生利用論證模型，結(jié)合研究報(bào)告論文，對(duì)網(wǎng)絡(luò)新聞“轉(zhuǎn)基因玉米會(huì)使牲畜抗藥性增強(qiáng)”進(jìn)行討論。

學(xué)生在撰寫報(bào)告的過程中，不再是針對(duì)問題給出簡單意義上的對(duì)錯(cuò)答案，而是基于證據(jù)的科學(xué)性、推理的邏輯性和闡述的合理性，最后形成科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)相結(jié)合的一致論證方案和決策。根據(jù)證據(jù)選擇、推理解釋和主張?zhí)岢龅确矫嬖O(shè)置作業(yè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（見表2），采用自評(píng)、互評(píng)和師評(píng)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式，既有利于學(xué)生明確自身問題，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力，又能讓教師科學(xué)診斷學(xué)生各方面表現(xiàn)，便于精準(zhǔn)教學(xué)。

3 教學(xué)反思

在自然科學(xué)教育中，SSI教育滲透成為研究熱點(diǎn)。本文圍繞“轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品安全性”，運(yùn)用CER論證模型實(shí)施教學(xué)，契合SSI教學(xué)需求，探索核心素養(yǎng)下的新方法。通過調(diào)查、收集證據(jù)、推理等步驟，激發(fā)學(xué)生的探索興趣，培養(yǎng)批判性思維與社會(huì)決策能力，構(gòu)建科學(xué)概念，強(qiáng)化生命觀念。學(xué)生課前調(diào)研初探議題，課中論證形成主張，課后反思科學(xué)決策，并系統(tǒng)地結(jié)合知識(shí)，通過角色扮演體驗(yàn)多元視角，深化議題理解。學(xué)生通過傳言辨析、論文撰寫及科普活動(dòng)，有效提升自身的核心素養(yǎng)。

基金項(xiàng)目：江蘇省教育科學(xué)“十四五”課題“支持中學(xué)生物學(xué)多樣化作業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐研究”（D/2021/02/578）。