在课程教学中引入社会热点问题的讨论——以转基因作物安全性教学讨论为例

吴根福, 吴科杰

(1．浙江大学 生命科学学院，浙江 杭州 310058;2. 北京师范大学 教育学部，北京 100875)

在课程教学中引入社会热点问题的讨论
——以转基因作物安全性教学讨论为例

吴根福1, 吴科杰2

(1．浙江大学 生命科学学院，浙江 杭州 310058;2. 北京师范大学 教育学部，北京 100875)

课程教学是大学教育的核心。为了提高学生的学习主动性，尝试将转基因作物安全性等社会热点问题引入微生物学教学中。通过布置任务、查阅资料、展示要点、开展讨论、概括总结等程序，对热点问题进行详细的剖析。通过讨论，不仅增进了学生对社会热点问题的认识和相关微生物学知识的理解，而且提高了学生的自学能力、组织能力、表达能力、思辨能力和团队协作能力。本文总结了转基因作物安全性教学讨论课的成果。

课程教学；转基因作物；社会热点；微生物学；讨论课

课程教学是大学教育的核心，长期以来，国内高校多采用以教师为主导的“填鸭式”教学模式，学生的学习主动性不强。如何提高学生对课程的兴趣及课程参与度，是许多主讲教师一直思考的问题。现在的年轻学子关心时事，对社会热点问题具有浓厚的兴趣，教师可因势利导，把热点问题引入教学环节，组织学生开展课堂讨论，让学生在争辩中理解科学知识，在讨论中掌握理论精髓。课堂讨论是在教师的指导下，学生围绕某一问题展开交流，各抒己见，相互启发，以求更精准、更全面地掌握相关知识的一种教育模式[1]。近十年来我们在微生物学教学中对这种模式进行了尝试。微生物学是一门生物学基础课，也是农学、食品、环境、医药等学科的必修课程。近两年来，我们在前几年开展的“保先(保持共产党员先进性)与保鲜(保持蔬菜水果的新鲜度)”“反腐(反对政治腐败)与防腐(防治食物腐烂)”讨论的基础上，进行了“转基因作物安全性”的课堂讨论，通过预先布置主题，查阅资料，并在小组讨论、展示的基础上开展课堂大讨论，让不同观点正面交锋，对热点问题进行详细剖析。通过讨论，增加了学生对该社会热点问题的认识，有利于课程知识的掌握和自学能力、组织能力、思辨能力、口头表达能力、团队协作能力的提高。

1 热点介绍

转基因作物的安全性在学术界争论已久，近年来转基因食品逐渐走入寻常百姓家，因而受到社会的广泛关注[2]。有报道说多名院士联名上书请求尽快推进转基因水稻产业化，而舆论调查却发现至少七成民众对转基因食品持怀疑和恐慌态度。“我们自己的饭碗主要要装自己生产的粮食”，“中国人的饭碗要牢牢端在自己手里”。网络上对国家领导人的这种表态也出现各种不同的解读。几个网络名人，携带着各自庞大的粉丝群，在网络上掀起一轮又一轮的口水大战，年轻学子们也都跃跃欲试，希望有一个平台抒发自己的观点。

2 主题布置

目前获得的转基因作物都是通过农杆菌介导法将外源基因转入到植物中的[2]。农杆菌是普遍存在于土壤中的一类革兰阴性细菌，能在自然条件下趋化性地感染双子叶植物的伤口，并诱导产生冠瘿瘤或发状根。作物转基因过程中应用最广的是根癌农杆菌和发根农杆菌[3]，因其质粒上携带一段T-DNA，在Vir蛋白作用下，可转移并整合到植物基因组中。如果将外源(目的)基因插入到经过改造的T-DNA中，借助农杆菌转移并整合到植物细胞染色体上，然后通过组织培养技术，就可培育出转基因植株。这一过程涉及许多微生物学相关知识，可随着授课的深入，分次布置主题。如在讲授原核微生物形态结构时，布置“农杆菌的形态及特征”“Ti质粒及用途”“苏云金芽胞杆菌的伴胞晶体、毒蛋白编码基因(Bt)及其杀虫机理”等主题；讲授微生物营养及代谢时布置“草甘膦抗性微生物的种类及抗性机理”；讲授抗生素时布置“细菌的抗药性及昆虫对Bt毒蛋白的抗性”；讲授微生物遗传变异时布置“细菌转化与植物转基因”；讲授微生物生态时布置“转基因生物的生态风险”；讲授传染与免疫时布置“Bt毒蛋白与机体过敏”等主题。

3 分组讨论

鉴于目前转基因作物转入的主要是Bt基因或草甘膦抗性基因(表1)，要求学生根据兴趣选择其中之一进行小组讨论。由于讨论所牵涉的知识面较广，小组内不同学科背景的同学可分工合作，选择一个主题进行资料查阅等准备工作。如对农学感兴趣的学生可选择农杆菌与转基因植物等内容，对动物科学感兴趣的可选择Bt蛋白与机体过敏的主题，对药学感兴趣的可选择耐药性主题，对环境感兴趣的可选择转基因生态风险等主题。小组讨论在课余时间进行，关键是遴选一位优秀的召集人。召集人必须对课程具有浓厚的兴趣，因为讨论效果很大程度上取决于学生内在的心理状态[1]；召集人还要有一定的组织能力，需组织同学利用寝室聊天、QQ群交流、微信群参与等各种方式，在课余时间对主题内容展开充分讨论；召集人还必须有较强的口头表达能力，需在小组讨论的基础上作课堂展示，接受全体同学的问询。

表1 “转基因作物安全性”课堂讨论的分组选择

4 课堂讨论

课堂讨论在小组讨论和展示的基础上进行，根据对各主题的不同见解，将学生分为正方和反方，正方认为转基因作物是安全的，反方的观点是转基因作物存在风险。经一定的准备期后，先由各方代表作5 min主题发言，展示论据，然后双方同学自由提问。讨论过程中，教师要引导学生将讨论的主线集中到微生物学相关内容上来，以期通过讨论，巩固课程知识。这一环节的关键是调动学生的积极性，使学生主动参与。学生的参与度越高，他们的学习体验就会越愉快，记住的信息也就越多，信息在大脑中储存的时间就越长[4]。必要时可规定每位同学至少提问一次，作为平时成绩记入课程总分。

下面从转基因作物的时效性、安全性以及生态风险等三个方面，来展示课堂讨论的成果。

4.1 转基因作物的时效性

关于转基因作物的时效性，在讨论前提出了两个问题，一是外源基因是否会在作物生长过程中丢失，二是外源蛋白作用的对象是否会对该蛋白产生抗性。对第一个问题，多数同学认为外源基因的转入会激活受体细胞的排异功能。他们从两个方面来论证观点：①从生物学角度看，当病原微生物侵袭高等动物时，高等动物会激发体内的免疫系统杀死病原微生物；当外源基因侵入细菌细胞时，细菌的限制性内切酶和CRISPR干扰会对入侵基因进行切割和降解(细菌本身的DNA受甲基化保护)，从而使外源基因失效[3]。②从工程学角度看，基因工程菌的培养需在选择压力(添加抗生素)下进行，因为质粒会由于分离性不稳定或结构性不稳定而丢失，再加上含有质粒的细胞生长速度慢，竞争中不占优势[5]。所以就转基因作物而言，同学们相信植物细胞会通过一定的机制排斥转入的外源基因，再加上自然环境中缺乏选择压力，作物的生长周期又比较长，发生基因丢失的概率是很高的。但也有约40%的学生认为变异是相对稳定的，转基因作物中转入的基因是整合在植物染色体上的，只要把好种子关，作物生长过程中发生基因丢失的概率较小，影响甚微。

对第二个问题，经讨论后同学们一致认为，导入Bt基因后，短期内对害虫的防治应该是有效的。苏云金芽胞杆菌杀虫剂的应用已有几十年历史，至今仍有较好的杀虫效果，证明昆虫对它并没有产生显著的抗性。但若从长远来看，正如致病菌对抗生素的抗性不断增强一样，鳞翅目昆虫也会由于自发突变的积累，使得敏感昆虫不断死亡，而对Bt毒蛋白有抗性的昆虫逐渐适应，最终会在田间地头肆虐。另一方面，水稻、玉米等作物的病虫害类型繁多，如果缺少了鳞翅目害虫的竞争，其他对Bt不敏感的病虫害可能会更严重[6]。

转基因作物的时效性讨论涉及免疫学、微生物学、基因工程学、昆虫学等多个生物学二级学科的知识，适合不同学科背景的学生展开讨论。教师应启发学生发挥创造性思维，鼓励他们大胆发言，利用专业优势，从不同的角度阐述自己的观点，在学科交叉互动中形成自己的整体思路。

4.2 转基因作物的食用安全性

转基因作物的食用安全性存在着较大的争论。支持的学生认为，转入的基因数量只占植物细胞总基因量的极小部分，而且外源基因的直接表达产物为蛋白质，在人体消化道内易被降解成氨基酸。从“实质等同性”来看，转基因作物的营养价值与普通作物无异。

但大多数学生认为从生物学角度看“实质等同性”不能作为是否安全的判据。如大肠埃希菌是肠道中普遍存在的正常菌群，但有些大肠埃希菌，如O157∶H7菌株，却能引起出血性肠炎[3]。又如红曲霉菌早在千年前就被我国劳动人民应用于食品的加工与保存，但近来发现某些菌株能产生具毒性的橘青霉素[5]。更重要的是目前分子生物学的发展水平还不能精确地预测外源基因引入后是否会与原有的基因相互作用，是否会诱导某些沉默基因表达而产生有害物质。

4.2.1 转基因作物的直接毒性 对转基因大豆，同学们认为相对比较安全，因为转入的草甘膦不敏感基因和草甘膦降解基因相对无毒性，如果制成转基因豆油，安全性更没问题，因为蛋白质难溶于油中；而对转基因水稻和玉米，则表现得比较担心，因为转入的是Bt毒蛋白基因[7]。虽然人体内没有Bt蛋白的特异水解酶和相关受体，且人体的肠道相对偏中性，Bt蛋白不会直接造成肠道上皮细胞的损伤，但肠道内栖息着众多微生物，氨化细菌分解蛋白质释放的氨，可使局部形成微碱性环境[3]；不同的人群，不同的营养结构，肠道微生物的区系都不尽相同，Bt蛋白是否会被某些微生物代谢或修饰成有毒物质，目前还不得而知。肠道细菌常常具有群体感应现象，短肽可作为某些细菌细胞的信号分子启动毒力产生[3]，Bt蛋白被胃蛋白酶、胰蛋白酶等降解后形成的短肽是否会引起肠道微生物的群体感应，目前也不得而知。对第一代转Bt作物(目前栽培的水稻和玉米)而言，外源基因大多在花椰菜花叶病毒的35S 启动子控制下转录，因此种子中表达有较多的目标蛋白，潜在危险性比较高；若Bt基因在叶绿体特异光敏启动子(如1，5-二磷酸核酮糖羧化酶启动子)的控制下转录，则毒蛋白只在光合作用部位特异性表达，种子中的含量低，相对比较安全。

4.2.2 转基因食品的长期累积毒性 虽然转基因食品在进入市场前都要经过急性和慢性毒性试验，但缺乏长期蓄积毒性的数据，所以存在一定安全隐患[8]。生物学发展史上曾有许多这样的教训：链霉素是一种氨基糖苷类抗生素，能特异性地作用于70S核糖体，抑制细菌蛋白质的合成，因副作用小、疗效好，曾是最受欢迎的广谱抗菌药物，但随着链霉素的广泛使用，逐渐发现链霉素可在神经细胞中蓄积，若长期使用，最终会引起听觉神经损伤，严重时导致耳聋[3]。另外，食品领域的人造黄油(反式脂肪酸)、农药领域的DDT、化妆品中的铅白等都是这样的例子。

4.2.3 转基因食品的免疫安全性 学生一致认为，从代谢角度看蛋白质能在胃肠道中降解成氨基酸，产生过敏反应的可能性比较低；但从免疫学角度看，人体的体质各异，很难完全排除过敏的可能性。鱼类、肉类富含蛋白质，理论上可在消化道中被完全降解成氨基酸，但是有人食用海鲜，甚至鸡肉后会产生过敏反应，Bt蛋白同样有可能使特定人群过敏[9]。

对转基因作物食用安全性的讨论相对比较热烈，一方面是学生对这一主题特别感兴趣，另一方面是因为相关的文献报道比较多，在日常生活中或多或少地阅读过，并容易形成自己的想法。因此该主题的讨论过程不需要引导，教师要做的只是倾听和鼓励。不管学生的说法是否正确，都应给予正面评价，一方面是为了保护学生发言的积极性，另一方面是为了减少学生对“权威”的依赖性。只有让学生在讨论中互相质疑，在争论中不断修正自己的观点，通过咀嚼、消化吸收后获得的知识才是真正属于自己的知识。

4.3 转基因作物的环境生态风险

虽然对转基因作物的食用安全性方面争论较大，但对转基因作物存在环境生态风险这一点上基本没有歧义[10]。自然界中的生物并不是孤立存在的，转基因生物可以通过与野生亲缘种的不断杂交，使抗性基因扩散；抗性基因还可借助噬菌体、穿梭质粒、病原微生物等在不同界别的物种间传播。这种环境生态风险有时需较长时间才会显现出来。

4.3.1 破坏植物多样性 转基因作物因具有某种抗性而具有较强的生存能力，长此以往，将会造成敏感物种的灭绝。如除草剂不敏感基因可通过亲缘种之间不断的杂交和回交，最终转移到杂草中[11]。另一方面，转基因作物的种子也会在成熟后飘散于田间地头，有可能会在不断繁衍过程中因自发突变而退化成生长速度快、抗逆能力强的“杂草”。

4.3.2 破坏昆虫多样性 转Bt植物除对鳞翅目害虫有杀死作用外，对环境中的许多有益昆虫也产生直接或间接的不利影响，甚至会导致一些以鳞翅目昆虫为食的有益动物的死亡。另外，转基因作物的大面积种植也会逐渐增强目标害虫的抗性，可能会演变成超级害虫。

4.3.3 破坏微生物多样性 抗生素抗性基因是转基因作物中最常用的标记基因。如果转基因作物上携带有抗生素抗性基因，一方面会将抗性基因扩散到自然环境中，并通过基因漂移转移到土壤或水体微生物中[12-13]；另一方面，动物在食用这些转基因作物后，抗性基因也有可能会水平转移到肠道微生物上，并最终造成抗生素抗性基因的扩散和敏感细菌的灭绝。Ti质粒是一种附加体质粒，可穿梭于大肠埃希菌-根癌农杆菌之间，既能整合到植物染色体上，在一定条件下也能脱离染色体，所以抗性基因转移到大肠埃希菌中的风险还是非常大的。而大肠埃希菌与志贺氏菌、痢疾杆菌等肠道致病菌的亲缘关系比较近[3]，也有可能将抗性质粒转移到这些致病细菌中，造成治疗的困难。致病细菌感染肠道上皮细胞后，是否会将这些抗性基因转移到肠道上皮细胞中，也是一个值得考虑的问题。

对转基因作物环境生态风险的讨论牵涉到生物学、农学、生态学、环境科学四个一级学科，对知识面的要求较广，除了对生物多样性的影响外，还牵涉到对土壤、水体、大气等环境的影响，应根据学生的专业背景有选择地进行讨论，以巩固所授课程的专业知识。

5 结 语

讨论是一种开放型的学习方式，没有标准结论可言。但通过讨论，学生认识到转基因作物具有一定风险，同时也认识到转基因技术对科学的推动作用。正如抗生素曾挽救了无数人的生命，使人类的平均寿命延长了10年一样，转基因生物也能为人类创造很多福利。我们没有因为致病菌抗药性的出现而杜绝抗生素的使用，同样不能因为转基因作物有安全隐患而全盘否定。同时，正如在使用抗生素时应严格遵循一定的规程，绝不能滥用一样，在转基因作物问题上也应小心谨慎，特别是对主粮作物，在推广前应作充分的评估。

明代陈献章言：“学贵有疑，小疑则小进，大疑则大进”。“疑者，觉悟之机也，一番觉悟，一番长进”。课堂讨论倡导的是自主学习、合作学习、探究性学习，贵在提出疑问、解决疑问，而这都是以学生的积极参与为前提的。课堂讨论的开展为学生创造了一个生动活泼、主动求知的学习环境，使学生在获得基本知识和技能的同时，学会尊重他人，共享他人的思维方法和思维成果。这一过程中，培养学生的质疑精神至关重要，要教导他们“我爱我师，我更爱真理”，鼓励他们对老师及其他同学的观点提出质疑。使他们逐渐做到“博学而笃志，切问而近思”。一流大学就是在这种质疑的环境中逐步形成的，创新人才也是在这种不断提问、不断思考的氛围中成长起来的[14]。

讨论课除了学生要做到自主学习外，教师应做到善于引导。未来教育不再是以教师为中心的知识灌输，而是以学生为主体的启发式教育。教师的职责不再是单纯地传授知识，而是激励思考，对学生进行科学思想、科学方法和科学智慧的启迪和熏陶[14-15]。教师只是知识宝库钥匙的保管者，他们的工作就是打开门，引导学生进来学习[4]。因此，教师应积极鼓励学生提出自己的见解，可以是不成熟的观点。教师的认同是塑造学生行为的强有力的刺激物，正如哥本哈根精神所倡导的那样，通过平等自由地讨论和相互紧密地合作，人的聪明才智才能得以充分发挥[14,16]。

据初步调查，有90%以上的学生认为讨论课使自己在专业知识上得到了拓展，在情感、态度、价值观方面也得到了提高，激发了自主学习的热情，锻炼了口头表达能力；80%左右的学生认为交流有利于完善自己的认识，拓展自己的思维，并产生新的想法；但也有30%左右的学生认为自己参与度不够，大部分时间只是听众，缺乏主动性，他们希望老师能分配一些任务。因此，在今后的讨论课中，应遵循因材施教的策略，对不同的学生提出不同的要求，让所有学生能在快乐中学习，在团队中进步，在交流中增长才干，在讨论中培养创新人格和合作精神。

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Introduction of Social Hot-Topic Discussion during Curriculum Education——taking the safety of genetically modified plants as an example

WU Gen-fu1, WU Ke-jie2

(1.Coll.ofLifeSci.,ZhejiangUni.,Hangzhou310058; 2.Fac.ofEdu.,BeijingNormalUni.,Beijing100875)

Curriculum teaching is a core in university education. To improve the learning initiative of the students, an introduction of discussion on social hot topics, such as the safety of genetically modified crops into microbiology teaching was attempted. By assigning homework, consulting references, taking presentation, developing discussion, and summarizing the topic, the seminar was carried out. The seminar is of great benefit for students to understand the hot topics clearly and to master the microbiological knowledge widely, and is good to improve their self-learning abilities, organizing abilities, oral expressing abilities, thinking abilities and team collaboration abilities as well. The outcome of the teaching discussion on the safety of genetically modified plants was summarized in this paper.

curriculum teaching; genetically modified plants; social hot topic; microbiology; seminar

浙江大学微生物学国家级精品课程建设项目(20150602)

吴根福 男，博士，副教授。主要从事微生物方面的教学和科研工作。E-mail: wugenfu@zju.edu.cn

2016-01-27；

2016-03-24

Q789

B

1005-7021(2016)06-108-05

10.3969/j.issn.1005-7021.2016.06.019