“胚胎工程”教学一议

朱满员

有关“胚胎工程”的教学时，几乎所有的教师都会借助“试管婴儿”的培育过程将胚胎工程中的有关技术整合起来，再用快速大量繁殖荷斯坦奶牛或兔子来反馈、检测学生对这些知识的掌握情况。

1 教学片段再现

师：刚才我们了解了试管婴儿的培育过程，其中主要运用了体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植技术，请问同学们，这些技术能应用到其他哺乳动物上吗？

生：能。

教师展示小资料：1994～2008年，上海从加拿大、美国、德国先后引进了一批堪称全球一流的荷斯坦北美品系与德国品系奶牛，包括公牛18头、母牛75头。其中，某奶牛养殖基地分配得到了1头公牛和1头母牛。

师：该养殖基地现有资源为荷斯坦奶牛公牛、母牛各一头，本地奶牛若干头，请利用现有资源，设计能够快速、大量繁殖良种奶牛的方案。

生：分组讨论，并画出流程图……

师：好，下面请X组的一个同学来黑板上展示你们组的讨论结果。

生：在黑板上画流程图（图1）。

师：试管婴儿技术与试管牛的培育过程有区别吗？

生：有，受孕体不同。试管婴儿技术是将早期胚胎植入原来那个母亲体内，但试管牛技术可以将早期胚胎植入本地母牛体内。

师：移植入一头本地母牛，还是许多本地母牛的子宫中？

生：许多本地母牛的子宫中，这样就可以一下子生出许多荷斯坦小牛来。

师：哦，本地母牛是代孕的。试管婴儿技术可能会引发什么社会问题？

生：代孕妈妈…………

2 案例解读

该活动设计放在试管婴儿之后，绝大多数的学生首先想到用与试管婴儿相同的技术来大量繁殖荷斯坦奶牛。如果一道选择题：

胚胎工程的相关技术在实际应用中，主要用于（  ）

A. 良种畜的快速繁殖

B. 培育试管婴儿

C. 濒危动物的保护

D. 基因工程

学生往往会选择B选项。学生画的流程图表明事实也是如此！可荷斯坦牛的繁殖除了受孕母体不同，其他过程真的和培育试管婴儿一样吗？据了解，从超数排卵→取卵→体外受精→早期胚胎培养，整个过程的成功率很低，操作难度大，通过体外受精来获得早期胚胎的成本极高。高成本、低成功率就限制了该技术的普及度。而试管婴儿之所以采用体外受精是因为母亲无法完成体内受精过程，必须而为之。但荷斯坦母牛却不存在输卵管梗阻等问题，所以，在大量繁殖良种畜中根本不用体外受精技术，而是直接对供体母畜发情超数排卵处理并经良种公畜配种后，再从其生殖器官中取出早期胚胎，然后将它们分别移植到多头与供体同时发情排卵、但未经配种的受体母畜的相应部位（即受、孕分离，以便最大限度地发挥供体母畜的繁殖潜力）。如果教师在学生画完流程图后，通过追问引导学生思考这些实际问题，并将错误的流程加以改正，或许这样的教学更符合实际情况、更有意义。同时，学生也才能理解——目前胚胎工程的相关技术主要还是用于优良种家畜的工厂化生产来加速畜牧业的发展，而不是辅助人类生殖。

3 分析与思考

世上没有无缘无故的爱，也没有无缘无故的恨，现代生物技术也有其存在的理由与发展的必然性。如果现代生物技术的教学再囿于“技术本身”还合适吗？

3.1 现代生物技术的教学固然是为了让学生了解生物技术本身

《普通高中生物学课程标准（实验）》指出，本章的具体内容标准为：① 简述动物胚胎发育的基本过程;② 简述胚胎工程的理论基础;③ 举例说出胚胎干细胞的移植;④ 举例说出胚胎工程的应用。由此可知，现代生物技术的科学原理与具体技术固然很重要。但如果在课堂教学中，教师过于“炫技”，将现代生物技术“吹”得神乎其神就对学生特别不好，教会学生全面而理性的分析判断远比教会他们各种“理论上的技术”要重要得多。

3.2 为了让学生体会科技的力量

《普通高中生物课程标准（实验）》中表明“现代生物科技专题”模块的价值是以专题形式介绍了现代生物科学技术一些重要领域的研究热点、发展趋势和应用前景，以开拓学生的视野，增强学生的科技意识，为学生进一步学习生物科学类专业奠定基础。如此，现代生物技术的教学目的不在于让学生掌握多少专业知识，而重在让学生开拓视野，了解生物科学和技术的本质，正确理解科学、技术、社会之间的关系。如：胚胎发育的原理是“科学”;体外授精技术、胚胎体外培养技术及胚胎移植技术等是“技术”;“IVF即体外受精联合胚胎移植技术”解决了一些生育困难问题，可以让一些无法生孩子的家庭能拥有自己的孩子，增进了家庭的幸福感与稳定性，也促进了社会的和谐，这是“社会”。“科学—技术—社会”，即STS是相辅相成、层层递进的。通过这节课，能让学生真实有效地体验到科技如何改变着人们的生活，进而激发学生热爱科学的情感，为进一步学习奠定基础。

3.3 更为了让学生体悟科技是把“双刃剑”

在本节教学中，有些教师会习惯性地夸大“人类辅助生殖技术”的作用，好像“IVF是个筐，什么样的生殖困难都可以往里装”。事实上，各大医院做试管婴儿不仅费用高，而且平均成功率仅为30%～40%。 同时，在母体取卵的过程中需要不断地注射促排卵剂，这不仅严重破坏母体的子宫环境，还容易导致卵巢功能早衰，对女性生理的干扰较大。所以，对于女性而言，在生育前期更应当做好自身的防范与保护工作，尽可能选择自然生育或保守的治疗措施，即“防病”的意义远大于“治病”。另一方面，“试管婴儿技术”在解决生育困难的同时也引发了诸多社会问题，如多胎妊娠、性别选择、非法代孕等问题。了解了这些，学生才能更好地体悟到科技总是一把“双刃剑”——在解决一个问题的同时往往引发出更多的问题。

3.4 也可以为了让学生学会用经济学的观点来看生物技术背后的成本问题

在本节教学时，教师还喜欢拿兔子说事儿，常设置了这么一个问题：如何快速地获得大量的具有优良性状的“安哥拉兔”？学生自然想到胚胎移植技术。如果是纯粹地为了让学生掌握这些胚胎工程技术，这样设计当然是没问题的。但是实际应用真是这样的吗？众所周知，兔子的自然繁殖能力特别强，通过查询资料后了解：安哥拉兔出生后8个月左右性发育成熟，年繁殖3～5胎，每胎产仔5～10只。如果真要大量繁殖安哥拉兔根本不需要动用胚胎工程技术，人工配种繁殖即可，省时、省力，还省钱！相反，在实验室中才需要繁殖速度快、易饲养的物种（如兔子）来做实验，以尽快地得到实验结果。尤其是动物实验很“烧钱”，在研究经费有限的情况下，“成本核算”也就成了一个非常重要的考量。这里的成本不仅仅指物质上的成本还包括时间成本和机会成本。例如胚胎工程的实际应用多用于自然扩群较慢的品种的纯繁扩群，或缩短自然改良周期较长的家畜的改良时间，或代替种畜的引进（引种畜太昂贵，改为引冷冻的胚胎会便宜些）等，这样做无非是出于对成本的考虑。

又如，动物遗传学起初是用马、牛、狗以及其他大型哺乳动物作实验材料，后来遗传学家转而运用鸟类和啮齿类动物。为了能取得在一年之中有更多世代的动物，摩尔根选择了果蝇做遗传学实验。果蝇饲养容易，用一只牛奶瓶放一些捣烂的水果，就可以饲养数百甚至上千只。并且果蝇的繁殖快，在25℃左右温度下10 d就繁殖一代，一只雌果蝇一代就能繁殖数百只。随后在20世纪30年代遗传学家改用脉孢菌或其他真菌做实验材料。最后，在分子遗传学中则使用细菌（如大肠杆菌）及各种病毒。遗传实验材料的选择除了世代时间短外，还力求发现尽可能简单的遗传系统，以期减少研究的成本。

再如，在新药研发时，一般先在离体细胞上考察这种药物的效用，只有比市场上常规药物更有效的话才进入下一步动物实验，最后才是人体的临床“大样本随机双盲测试”。但在动物性行为研究中，罗宾·贝克却在《精子战争》中主张以研究人类行为所得的结果来洞悉其他物种的行为，因为“任何人只要曾经尝试在飞蛾、老鼠（甚至狮子和鲸鱼）等动物进行正常性行为过程中收集它们的精液，他就会知道以人类为对象进行同样的研究是多么简单的一件事”。此中差异，归根结底还是一个研究成本的问题。

所以，本专题——现代生物科技专题中的相关技术当然重要，但是教师不能光在教“技术的本身——怎么做”的层面打转，更应该引导学生去思考：这些技术之所以发展起来的“前因后果”。

参考文献：

[1] 吴相钰，刘恩山.生物学选修3·现代生物科技专题[M].杭州：浙江科学技术出版社，2005.

[2] 恩斯特·迈尔.生物学思想发展的历史[M].成都：四川教育出版社，2012.

[3] 罗宾·贝克.精子战争[M].广州：旅游出版社，2014.