“基因编辑技术的应用边界”的论证式教学案例

苏玮 赵沛荣

摘 要 抓住“基因编辑婴儿出生”这一社会热点问题，引导学生运用已有的生物学知识、证据和逻辑对基因编辑技术的科学原理、技术局限和应用边界进行思考和展开论证，提升学生的生物学学科核心素养，体现学科育人价值。

关键词 基因编辑 艾滋病 核心素养 深度学习

2018年11月26日，一对经历了CCR5基因编辑的婴儿在深圳出生。他们是首例经过基因编辑的人类。CCR5基因是HIV感染宿主细胞必需的分子路标，研究者希望通过基因编辑技术削弱CCR5基因功能，实现对艾滋病先天免疫。此事在学术圈引发了强烈震动，科学家纷纷实名、联名谴责。

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》指出，“学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力”。本节课上，教师抓住这一社会热点问题，创设具有挑战性的学习情境，引导学生全身心参与科学决策过程、探讨基因编辑技术的科学原理、技术局限，论证基因编辑技术的应用边界，帮助学生形成正确的生物伦理观，提升学生的生物学学科核心素养。

1 学情分析

学生进行事件分析所必备的基础知识在浙科版教材必修二、必修三和选修三都有涉及;且由于学生刚刚参加过一次选考，对本事件涉及的相关知识均较为熟悉。另外，学生在学习转基因技术和克隆技术时也对生物技术应用的范围和风险进行过相关分析，因此具有相应的综合应用所学知识进行分析的能力。而学生此前不知道基因编辑技术应用的伦理红线，且思维的层次还比较低、思维的维度也较窄。因此，借助这一契机，教师引导学生多角度分析该新闻事件之“不可承受之重”，对于学生社会责任感的提升、生命观念的形成极为重要。

2 学习目标

运用相关的生物学知识，认识这一新闻事件，发展生命观念。

通过对情境的分析讨论，运用知识、证据和逻辑对该议题进行思考和论证，提升科学思维。

通过参与这一事件的科学决策，能够理解、宣传生物伦理观，提升社会责任感。

3 教学过程

3.1 创设情境，激趣导入

教师展示视频资料（项目负责人介绍基因编辑婴儿诞生），并提问：你支持还是反对该项研究？请阐述你的观点并进行简单论证。

设计意图：教师通过提出开放性较大的问题，促使学生发散思维从不同角度对该事件发表观点，展开论述。

3.2 案例分析，评估风险

教师提供资料：资料一：基因编辑技术有可能导致非目标基因遭到编辑，即“脱靶效应”。目前，脱靶效应是基因编辑技术还未有效解决的技术难点。资料二：l%北欧后裔存在天然的CCR5基因缺陷（del-ta32突变），虽然他们有一定的健康风险，如患流感后死亡率比一般人高等，但这些人的总体健康情况良好。资料三：著名的柏林病人案例中，同时患有艾滋病和白血病的美国人蒂莫西·雷·布朗接受了来自CCR5基因缺陷志愿者的骨髓移植，他的白血病和艾滋病被同时治愈。

教师追问：①试根据资料一中基因编辑技术作用原理，利用所学知识分析，为什么会存在脱靶效应？②根据资料二和资料三，你能得出什么结论？能否解答在之前讨论中产生的疑问？③在本案例中，新生婴儿的父亲是艾滋病患者，母亲是正常人。利用所学的知识，你觉得该新生婴儿患艾滋病的风险有多高？目前有没有安全有效的技术手段能够进一步降低该婴儿的发病风险？④柏林病人的治疗方案和本案例的基因编辑最本质的区别是什么？学生分组讨论，并由代表阐述观点。

设计意图：教师引导学生利用所学知识和教师提供的资料，分析本事件中涉及的艾滋病和基因编辑相关知识，评估新生婴儿的患病风险，进而引导学生认识到该婴儿患艾滋病可能性极低。教师引导学生思考在健康婴儿中进行基因编辑使其获得对某种疾病的免疫力是预防而不是治疗，进而引导学生评估应用风险较高的技术去预防某种风险极低的疾病是否妥当。教师通过这一环节的追问，引发学生思考基因编辑技术在本事件中是否存在过度应用的问题。

3.3 层层剖析，拓宽思维

教师提供资料：本事件中基因编辑的对象是1-4细胞时期的早期胚胎。

教师追问：①对早期胚胎与对成人体细胞进行基因编辑最大的区别在哪里？②编辑早期胚胎的基因可能造成哪些后果？如果要避免造成该后果，可以采取哪些措施？该婴儿作为人的哪些基本权利可能受到侵犯？

设计意图：学生通过对问题①的分析，能够认識到对早期胚胎进行基因编辑可能会改变该个体生殖细胞的基因，而生殖细胞基因改造后能够将该基因传递给后代，进而在人群中扩散，因此这个风险是未知、不可控的。在上一环节的分析中，学生已经担心基因编辑技术用于预防发病风险很低的疾病可能存在技术过度使用的问题。通过本环节的分析，学生还能认识到对涉及生殖细胞的基因编辑是风险远远大于收益的行为。再结合问题②，学生能认识到以人做实验，不管成功与否，对不具有行为能力的受试者是不公平的。

3.4 开展辩论，充分思辨

教师提供辩题：倘若不考虑技术风险，你是否赞成现阶段将基因编辑技术用于疾病预防？学生根据自身的生活经验和已有想法自由分组。正反方学生充分讨论后挑选代表组成辩论队进行辩论。辩论结束后，学生根据更新的认识再次站队。最终，所有学生共同得出基因编辑的应用边界。

设计意图：学生可能会认为基因编辑技术用于预防某种发病率较高的遗传病是很好的做法。但经过辩论，学生能够反思：①如果该遗传病的发病率不高，发病率为百分之一时，我是否支持？发病率为万分之一时，我是否支持？百万分之一呢？那么支持或反对的界限在哪里呢？②如果预防可以，那么改善是否可以？能否利用基因编辑技术进行基因改造，让某些孩子可以长得更高、更强壮、更聪明呢？如果按照今天的大众审美，创造了一批高个子、白皮肤、高智商、语言能力强等性状的孩子。这样的孩子到底是满足社会要求和家庭期待的工具，还是独立的智慧生命呢？③基因编辑的广泛应用，在去除那些对于当下生活环境有害的等位基因的同时，使人类的基因库变小，这对于全人类的未来会带来怎样的影响？经过辩论，学生自然而然构建出基因编辑技术的应用边界（不得对生殖细胞进行基因编辑;不得进行非必要的基因编辑），并最终认识到科学决策必需多方权衡，符合大多数人的价值观和利益。

3.5 探寻动机，提升社会责任感

教师提问：项目负责人难道不知道技术风险和伦理风险吗？他为什么还是选择了“冒天下之大不韪”？学生用SWOT（S：优势：W：劣势：O：机会：T：威胁）分析法模拟项目负责人作出该决策的可能过程。教师请学生课后继续关注该事件的后续进展，同时向身边的亲戚朋友宣传相关生物学知识和生物伦理观。

设计意图：通过本活动，使学生初步理解社会环境对决策的影响。学生思考一个有争议的项目能否实施的底线后，能够就如何进行合理监督和完善惩罚措施发表自己的观点。学生在课后继续关注事件的进展，宣传生物学知识和生物伦理观，进一步提升社会责任感。

4 教学反思

本节课中，学生回顾并在真实情境下综合运用生物学知识、证据和逻辑对生物学议题进行思考和展开论证，对同伴的论证过程进行合理评价，科学思维得到充分训练。学生自主构建出基因编辑技术的应用边界，形成正确的生命观念。学生关注现实生活中的生物学议题，模拟科学决策过程，宣传正确的生物伦理观，社会责任感得到提升。本节课中，学生围绕具有挑战性的学习主题，对所学知识进行迁移应用，全身心参与科学决策过程，对所学知识进行价值评价，实现了深度学习。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[s].北京：人民教育出版社，2018：4.

[2]王立铭.上帝的手术刀[M].杭州：浙江人民出版社，2017：206-212.