“基因編輯技術的應用邊界”的論證式教學案例

蘇瑋 趙沛榮

摘 要 抓住“基因編輯嬰兒出生”這一社會熱點問題，引導學生運用已有的生物學知識、證據(jù)和邏輯對基因編輯技術的科學原理、技術局限和應用邊界進行思考和展開論證，提升學生的生物學學科核心素養(yǎng)，體現(xiàn)學科育人價值。

關鍵詞 基因編輯 艾滋病 核心素養(yǎng) 深度學習

2018年11月26日，一對經歷了CCR5基因編輯的嬰兒在深圳出生。他們是首例經過基因編輯的人類。CCR5基因是HIV感染宿主細胞必需的分子路標，研究者希望通過基因編輯技術削弱CCR5基因功能，實現(xiàn)對艾滋病先天免疫。此事在學術圈引發(fā)了強烈震動，科學家紛紛實名、聯(lián)名譴責。

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》指出，“學科核心素養(yǎng)是學科育人價值的集中體現(xiàn)，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力”。本節(jié)課上，教師抓住這一社會熱點問題，創(chuàng)設具有挑戰(zhàn)性的學習情境，引導學生全身心參與科學決策過程、探討基因編輯技術的科學原理、技術局限，論證基因編輯技術的應用邊界，幫助學生形成正確的生物倫理觀，提升學生的生物學學科核心素養(yǎng)。

1 學情分析

學生進行事件分析所必備的基礎知識在浙科版教材必修二、必修三和選修三都有涉及;且由于學生剛剛參加過一次選考，對本事件涉及的相關知識均較為熟悉。另外，學生在學習轉基因技術和克隆技術時也對生物技術應用的范圍和風險進行過相關分析，因此具有相應的綜合應用所學知識進行分析的能力。而學生此前不知道基因編輯技術應用的倫理紅線，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，教師引導學生多角度分析該新聞事件之“不可承受之重”，對于學生社會責任感的提升、生命觀念的形成極為重要。

2 學習目標

運用相關的生物學知識，認識這一新聞事件，發(fā)展生命觀念。

通過對情境的分析討論，運用知識、證據(jù)和邏輯對該議題進行思考和論證，提升科學思維。

通過參與這一事件的科學決策，能夠理解、宣傳生物倫理觀，提升社會責任感。

3 教學過程

3.1 創(chuàng)設情境，激趣導入

教師展示視頻資料（項目負責人介紹基因編輯嬰兒誕生），并提問：你支持還是反對該項研究？請闡述你的觀點并進行簡單論證。

設計意圖：教師通過提出開放性較大的問題，促使學生發(fā)散思維從不同角度對該事件發(fā)表觀點，展開論述。

3.2 案例分析，評估風險

教師提供資料：資料一：基因編輯技術有可能導致非目標基因遭到編輯，即“脫靶效應”。目前，脫靶效應是基因編輯技術還未有效解決的技術難點。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險，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，同時患有艾滋病和白血病的美國人蒂莫西·雷·布朗接受了來自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治愈。

教師追問：①試根據(jù)資料一中基因編輯技術作用原理，利用所學知識分析，為什么會存在脫靶效應？②根據(jù)資料二和資料三，你能得出什么結論？能否解答在之前討論中產生的疑問？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。利用所學的知識，你覺得該新生嬰兒患艾滋病的風險有多高？目前有沒有安全有效的技術手段能夠進一步降低該嬰兒的發(fā)病風險？④柏林病人的治療方案和本案例的基因編輯最本質的區(qū)別是什么？學生分組討論，并由代表闡述觀點。

設計意圖：教師引導學生利用所學知識和教師提供的資料，分析本事件中涉及的艾滋病和基因編輯相關知識，評估新生嬰兒的患病風險，進而引導學生認識到該嬰兒患艾滋病可能性極低。教師引導學生思考在健康嬰兒中進行基因編輯使其獲得對某種疾病的免疫力是預防而不是治療，進而引導學生評估應用風險較高的技術去預防某種風險極低的疾病是否妥當。教師通過這一環(huán)節(jié)的追問，引發(fā)學生思考基因編輯技術在本事件中是否存在過度應用的問題。

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象是1-4細胞時期的早期胚胎。

教師追問：①對早期胚胎與對成人體細胞進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利可能受到侵犯？

設計意圖：學生通過對問題①的分析，能夠認識到對早期胚胎進行基因編輯可能會改變該個體生殖細胞的基因，而生殖細胞基因改造后能夠將該基因傳遞給后代，進而在人群中擴散，因此這個風險是未知、不可控的。在上一環(huán)節(jié)的分析中，學生已經擔心基因編輯技術用于預防發(fā)病風險很低的疾病可能存在技術過度使用的問題。通過本環(huán)節(jié)的分析，學生還能認識到對涉及生殖細胞的基因編輯是風險遠遠大于收益的行為。再結合問題②，學生能認識到以人做實驗，不管成功與否，對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：倘若不考慮技術風險，你是否贊成現(xiàn)階段將基因編輯技術用于疾病預防？學生根據(jù)自身的生活經驗和已有想法自由分組。正反方學生充分討論后挑選代表組成辯論隊進行辯論。辯論結束后，學生根據(jù)更新的認識再次站隊。最終，所有學生共同得出基因編輯的應用邊界。

設計意圖：學生可能會認為基因編輯技術用于預防某種發(fā)病率較高的遺傳病是很好的做法。但經過辯論，學生能夠反思：①如果該遺傳病的發(fā)病率不高，發(fā)病率為百分之一時，我是否支持？發(fā)病率為萬分之一時，我是否支持？百萬分之一呢？那么支持或反對的界限在哪里呢？②如果預防可以，那么改善是否可以？能否利用基因編輯技術進行基因改造，讓某些孩子可以長得更高、更強壯、更聰明呢？如果按照今天的大眾審美，創(chuàng)造了一批高個子、白皮膚、高智商、語言能力強等性狀的孩子。這樣的孩子到底是滿足社會要求和家庭期待的工具，還是獨立的智慧生命呢？③基因編輯的廣泛應用，在去除那些對于當下生活環(huán)境有害的等位基因的同時，使人類的基因庫變小，這對于全人類的未來會帶來怎樣的影響？經過辯論，學生自然而然構建出基因編輯技術的應用邊界（不得對生殖細胞進行基因編輯;不得進行非必要的基因編輯），并最終認識到科學決策必需多方權衡，符合大多數(shù)人的價值觀和利益。

3.5 探尋動機，提升社會責任感

教師提問：項目負責人難道不知道技術風險和倫理風險嗎？他為什么還是選擇了“冒天下之大不韙”？學生用SWOT（S：優(yōu)勢：W：劣勢：O：機會：T：威脅）分析法模擬項目負責人作出該決策的可能過程。教師請學生課后繼續(xù)關注該事件的后續(xù)進展，同時向身邊的親戚朋友宣傳相關生物學知識和生物倫理觀。

設計意圖：通過本活動，使學生初步理解社會環(huán)境對決策的影響。學生思考一個有爭議的項目能否實施的底線后，能夠就如何進行合理監(jiān)督和完善懲罰措施發(fā)表自己的觀點。學生在課后繼續(xù)關注事件的進展，宣傳生物學知識和生物倫理觀，進一步提升社會責任感。

4 教學反思

本節(jié)課中，學生回顧并在真實情境下綜合運用生物學知識、證據(jù)和邏輯對生物學議題進行思考和展開論證，對同伴的論證過程進行合理評價，科學思維得到充分訓練。學生自主構建出基因編輯技術的應用邊界，形成正確的生命觀念。學生關注現(xiàn)實生活中的生物學議題，模擬科學決策過程，宣傳正確的生物倫理觀，社會責任感得到提升。本節(jié)課中，學生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學習主題，對所學知識進行遷移應用，全身心參與科學決策過程，對所學知識進行價值評價，實現(xiàn)了深度學習。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[s].北京：人民教育出版社，2018：4.

[2]王立銘.上帝的手術刀[M].杭州：浙江人民出版社，2017：206-212.