SSI-CER框架在論證式教學中的應用

摘要：本文以“轉基因產品的安全性”為中心議題，結合CER論證模型，構建基于SSI的論證式教學模型。通過課前調查問卷分析、查閱資料，課中基于證據科學論證、搜集資料角色扮演，課后科學寫作等教學環節設計，培養學生科學思維和判斷決策能力，并增強社會責任感。

關鍵詞：社會性科學議題；論證式教學；轉基因產品的安全性

文章編號：1003-7586（2024）04-0015-04 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

“社會性科學議題”（簡稱SSI）是指科學、技術、工程等研究開發中引發的與社會倫理道德和經濟發展密切相關的社會性問題。在生物學課堂中開展SSI教學，將有助于培養學生的高階思維，辨別迷信和偽科學，培養社會責任感，促進學生核心素養的養成。鑒于SSI的爭議性和開放性，結合CER論證模型開展SSI教學，更加有利于引導學生從科學、政治、經濟、安全、文化和倫理道德等多個維度來科學認識事物現象，提升其科學論證能力。

1 SSI-CER教學框架建構

與經典的圖爾敏（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個成分：主張（Claim），在論證中試圖證明和維護的正當結論。證據（Evidence），證據是支持主張的，通常由數據組成，包括對自然界的觀察、測量或實驗的研究結果。推理（Reasoning），它是使用恰當的科學概念或原理解釋證據如何支持主張的過程。本文以“轉基因產品的安全性”為議題，根據SSI-CER教學框架的基本思路和實施程序（見圖1），詳細地介紹SSICER教學框架在生物學教學中的應用。

2 基于SSI-CER教學框架的教學案例

2.1 課前準備

教師指導學生進行問卷調查，了解公眾對轉基因產品的認知與態度。學生查閱資料并梳理課本知識，了解有關轉基因相關成果及其優缺點。學生收集資料，以不同身份（如科學家、農民、政府工作人員等）發表對我國推進轉基因玉米商業化生產的意見，準備聽證會材料。

2.2 創設情境，引出議題

市面上除了常規的甜玉米、糯玉米以外，還有各種新型口味和形狀的玉米。教師引導學生思考：這些玉米是轉基因產品嗎？你會購買這些類型的玉米嗎？請說明理由。由此為學生創設學習情境，激發學生的求知欲。

2.3 初步調查，提出主張

學生通過分析調查報告數據得知公眾對轉基因產品的態度褒貶不一。學生質疑：市場銷售的這些玉米是我國商業化生產的轉基因玉米嗎？轉基因玉米是否安全？

通過查閱文獻資料和教材內容，學生了解到：截至2017年獲準在我國商業化種植許可的僅有轉基因棉花和番木瓜，轉基因玉米尚未獲許可。2022年農業轉基因生物安全證書批準清單顯示，我國轉基因玉米主要轉入抗蟲或耐除草劑基因，該研究仍屬于研究階段并且規定了相應研究的時間和區域。轉基因抗蟲玉米食用是否安全，抗除草劑玉米會不會影響生態環境，這些問題都需要進行論證并且聽取多方意見。

2.4 小組合作，科學論證

2.4.1 論證轉基因食品安全

學生收集相關科研資料，通過證據進行推理，證明主張。

資料一：研究者通過對比耐除草劑G2-Aroa玉米及其非轉基因玉米的主要營養成分（水分、灰分、脂肪、粗蛋白和纖維）含量發現，轉基因玉米與非轉基因玉米上述營養物質含量差異不顯著，總體營養水平相當。

資料二：Crylle基因廣泛應用于轉基因抗蟲玉米，其蛋白對亞洲玉米螟具有高毒力。Crylle蛋白在模擬體外胃腸液實驗中15 s內即被消化，且SDS-PAGE未檢測到蛋白殘留。

學生通過小組合作分析以上證據，分別得出以下推論。推論一：轉基因玉米和非轉基因玉米在營養成分上并無明顯區別。推論二：轉入基因表達的蛋白不會對人類產生毒害作用，引起致敏性的可能性很小。綜合以上推理得出觀點：轉基因玉米在成分和致敏性方面與普通玉米無異。

教師進一步引導學生，從評估獲取證據的難度上來說，證明轉基因食品安全和不安全哪個更難？學生回答：證明轉基因食品安全更難，因為要證明它安全，需要把所有可能造成的危害，以及潛在的風險全部排除才可以，這樣的工作難度非常大。

2.4.2 論證轉基因作物環境安全

除了轉基因食品之外，人們還關心轉基因作物是否會對環境產生影響。教師引導學生，轉基因玉米環境安全評價需要綜合以下指標：對非靶標生物是否有影響；對靶標生物的抗性影響程度；基因漂移的環境影響；對土壤微生物群落結構復雜程度的影響；等等。教師展示相關資料，請學生小組合作進行論證，并且提醒學生：需要對資料證據進行合理分類和選擇；組內應該明確主張（安全、不安全、未達成共識）；組長做好分享準備、組員補充；注意提出的主張應該有充足的證據，邏輯應該嚴謹。

資料三：轉基因玉米的抗蟲基因Bt針對的是玉米螟，帝王蝶是非靶標昆蟲。用撒了Bt轉基因玉米花粉的葉片喂養帝王蝶幼蟲，4天內有44%的幼蟲死亡，余下的幼蟲還發生了發育緩慢的現象。

資料四：轉CrylAb基因抗蟲玉米花粉對家蠶各齡期的死亡率、蛹重、繭重、繭層重、化蛹率、羽化率和產卵量均無顯著影響，且無明顯的劑量效應。除此之外，對玉米根蟲類、金針蟲類、蠐螬、小地老虎和瓜種蠅等非靶標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，所以轉基因玉米的基因漂移問題十分嚴重。抗除草劑的轉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性，從而對田中的雜草控制產生影響。根據除草劑處理下的玉米種子發芽率，計算不同距離玉米花粉的漂移率（見表1）。

資料六：對不同種類型的Bt轉基因玉米與其對照組進行研究發現，轉基因玉米和對照玉米的生長參數除地上部分碳氮比（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構也沒有明顯的區別。

小組匯報時，學生能夠根據選擇的證據做出推理，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基因玉米對非靶標生物是否有影響，卻得出不一樣的推論。同樣是選擇資料五作為證據，為何會得出不一樣的結論？從而引發學生深入思考。針對復雜的科學情境，適當引入證據不充分的例子，能夠更好地促進學生養成批判性思維。

學生討論后認為，對于證據的選擇需要多方考察，相互印證才能采用。例如，后來發現資料三中實驗是在實驗室完成的，并不能反映田間情況，且沒有提供花粉量數據。評價轉基因作物對非靶標昆蟲的影響應以田間實驗為準，而不能僅僅依靠實驗室數據。資料五中不同距離范圍基因漂移引起的結果是不一樣的。對于證據使用，學生認為必須在相應的范圍和條件下研究才有意義和準確度。學生組間論證后修正結論：轉基因植物所轉入的基因和種植區域應該有嚴格的要求，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散到近緣植株的可能性，如何防止基因漂移發生污染呢？學生討論后給出建議：可以錯開生育期并遠距離種植；在“負壓”實驗室進行操作；利用細胞質轉基因技術，把外源基因轉入葉綠體DNA中。老師補充：科學家們發明了更加先進的技術，例如將α-淀粉酶基因轉入植物細胞以此阻斷淀粉儲藏使花粉失去活性，可以有效阻止花粉介導的基因漂移。科研人員還嘗試在目的基因發揮作用后，利用Cre-IoxP重組系統將其從轉基因植物中刪除，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

學生對于“轉基因抗蟲抗除草劑玉米能否投入商業化種植”這個社會性議題，除了進行相關科學論證以外，還需要從政治、經濟和科學等多角度理性分析，了解并認同我國對轉基因技術的方針政策。根據調查、查閱和論證的相關資料邀請學生代表種子公司、科學家、農民和政府工作人員進行角色發言。

2.6 辨析傳言，撰寫科普

教師下載網絡論壇內的一些傳言并且提供相關科研資料，請學生根據所學進行辨析，為之撰寫正確的科普宣傳，表明自己的主張，引導公眾理性認知。

2.7 創新作業，科學決策

本節課后，教師請學生利用論證模型，結合研究報告論文，對網絡新聞“轉基因玉米會使牲畜抗藥性增強”進行討論。

學生在撰寫報告的過程中，不再是針對問題給出簡單意義上的對錯答案，而是基于證據的科學性、推理的邏輯性和闡述的合理性，最后形成科學、技術和社會相結合的一致論證方案和決策。根據證據選擇、推理解釋和主張提出等方面設置作業評價標準（見表2），采用自評、互評和師評相結合的評價方式，既有利于學生明確自身問題，激發學習動力，又能讓教師科學診斷學生各方面表現，便于精準教學。

3 教學反思

在自然科學教育中，SSI教育滲透成為研究熱點。本文圍繞“轉基因產品安全性”，運用CER論證模型實施教學，契合SSI教學需求，探索核心素養下的新方法。通過調查、收集證據、推理等步驟，激發學生的探索興趣，培養批判性思維與社會決策能力，構建科學概念，強化生命觀念。學生課前調研初探議題，課中論證形成主張，課后反思科學決策，并系統地結合知識，通過角色扮演體驗多元視角，深化議題理解。學生通過傳言辨析、論文撰寫及科普活動，有效提升自身的核心素養。

基金項目：江蘇省教育科學“十四五”課題“支持中學生物學多樣化作業設計的實踐研究”（D/2021/02/578）。