转基因技术相关课程的科普与研究型结合教学模式的探索①

石慧 温玉洁 贺晓云 罗云波 黄昆仑

(1.西南大学食品科学学院 重庆 400715; 2.中国农业大学食品科学与营养工程学院 北京 100083; 3.农业部农业转基因生物安全评价(食用)重点实验室 北京 100083)

1 转基因技术及其相关课程

随着生物科学的迅猛发展，以分子生物学为代表的生物技术已渗透到各个领域，并已逐渐形成了新兴学科。其中，转基因技术已经广泛地应用于农业、食品、医药、工业等领域，是世界范围内快速发展和应用的一项技术[1,2]。它指克隆一种生物的特定基因，并应用DNA重组、转化等技术整合到目标生物的基因组里，使其产生可预期的、定向的遗传改变，进而获得一些优良的性状[2]。目前，国内外各高校都已经开设了涵盖转基因技术的相关课程。以食品学院为例，针对研究生的《分子生物学专题》课程，以及面向本科生的《食品生物技术》、《食品分子生物学检测技术》、《食品安全检测技术》等课程都涉及转基因技术的理论及其应用知识。转基因技术兼具应用性强和原理较抽象两个特点，我们探索了科普与研究型结合教学模式，使得面向研究生和本科生的转基因技术相关课程教学能够更好地开展。

表1 对转基因食品的了解途径以及希望了解的途径的调查结果

表2 对我国市场上转基因食品安全性认知的调查结果

图1 对我国转基因食品监管力度认知的调查结果

图2 造成转基因产品推广困难的认知的调查结果

2 转基因技术认知现状的调研结果分析及相关课程的科普教学重点

图3 对基因编辑猪优点的认知调查结果

图4 若转基因猪肉口感肉质更好，是否有购买意愿的调查结果

为了了解学生对于一些转基因技术科普问题的理解，我们首先设计了调研问卷，包括对转基因产品了解途径以及希望了解的途径、对转基因食品的监管、安全性和推广的认知、对转基因相关新技术的认知。我们通过“问卷通”实施了调研，将调研问卷通过微信和QQ的方式推广。参与网络调研的对象主要是重庆市食品科学专业学习相关课程的研究生与本科生，男女不限，共363人参加了调研。

2.1 对转基因食品的了解途径以及希望了解的途径的调查结果

图5 对基因编辑技术的关注点和发展期望的调查结果

图6 转基因技术相关课程的科普与研究型结合教学模式

从表1所示的多项选择调查的结果可知，84.57%的人了解转基因食品的途径是网络媒体，56.20%的人是从课堂或身边的人了解转基因食品，而45.45%、45.18%、35.81%的人分别是从电视、报刊杂志以及食品安全的专业机构了解，有9.92%的人从其他渠道获取信息的。通过调查结果可知，网络、课堂或身边的人是大部分人了解转基因食品的途径。

在对期望了解转基因食品的途径调查中发现，大部分人即69.97%、68.04%、66.12%、65.56%的人分别期望从网络、课堂或身边的人、电视、专业机构了解相关信息，所占比例都很大。而期望从报刊杂志和其他途径了解的人分别为30.85%和6.89%，相对较低。

2.2 对转基因食品的监管、安全性和推广的认知的调查结果

在我国转基因食品监管力度认知的调查中，42.28%的人认为监管力度“一般”，22.87%和20.11%的人分别认为“缺乏力度”和“不清楚”，仅10.74%的人认为监管“非常有力”（见图1）。而表2的结果显示，28.10%的人认为市场上的转基因食品对人体安全，19.28%的人认为不安全，而超过一半即52.62%的人并不清楚我国市场上的转基因食品是否安全。

图7 课程组建立的“西南地区生物技术科普基地”（扫码可进入）

通过多项选择调查了造成转基因产品推广困难的认知，有49.86%的人认为“转基因产品出具的对人体无害的证据不明或太少，不利于大众了解其对人体健康的影响”是引起其推广困难的重要原因，25.07%的人认为是由于“反对者呼声太高，其他人盲目从众”，而12.95%和15.98%的人分别认为是由于权威机构和有关部门的专业宣传过少或商业广告的误导造成转基因产品推广困难（见图2）。

2.3 对转基因相关新技术及其产品认知的调查结果

多项选择的调查结果显示，大家对基因编辑猪生长速度更快、肉质更好、抗病能力更强的认知度较高，分别为42.98%、45.45%、53.99%，而对在人体的异体器官移植方面的认知较少为34.99%，27.82%的人并没有听过基因编辑猪（见图3）。而在得知基因编辑猪的肉质更好后，有66.12%的人愿意购买（见图4）。

对基因编辑技术最为关注的点和发展期望的调查结果显示，53.72%的人关注的是基因编辑技术的安全性问题，期望可以解决或降低脱靶等非预期效应风险；25.62%的人关注其伦理问题，期望合理解决该技术所涉及的信仰伦理等问题；20.66%的人关注其应用问题，期望该技术未来能够为疾病诊疗治疗等提供新思路（见图5）。

2.4 转基因技术相关课程科普教学的重点

从调查结果可以看出：（1）大部分学生了解转基因食品的途径是网络媒体络、课堂或身边的人，但是除此之外，还希望增加专业机构、电视的途径以了解转基因相关知识。（2）多数人认为我国对市场上的转基因食品的监管不够有力，并且并不清楚我国市场上的转基因食品是否安全。可见，大众对我国市场上的转基因食品的安全性和监管力度还持不清楚或是不信任的态度，而且大部分人希望能够看到转基因食品对人体具有安全性的确切证据。（3）大家对基因编辑猪优点的认知度还不够高，甚至有近三成的人并没有听说过基因编辑猪，但是在了解其优点之后，有超过六成的人愿意购买。而基因编辑技术的安全性是人们最关注的问题。

基于调查结果，我们认为转基因技术相关课程科普教学的重点，应集中于国内外机构对于转基因食品安全性的权威性结论；转基因食品安全性评价内容（如营养学评价、毒理学评价、致敏性评价等食用安全性评价）；转基因技术在食品、医药、农业、物种保护等不同领域中的作用；转基因相关的新型技术的原理、应用及其安全性等。以此来提高学生对于基本理论的认知、避免其盲目从众，并为科普与研究型结合教学模式的建立奠定基础。

3 转基因技术相关课程的科普与研究型结合教学模式

研究型教学模式是在综合瑞士皮亚杰的“认知发展学说”和美国布鲁纳的“发现学习模式”基础上构建的，是一种培养创造性人才的途径。其目的从狭义讲就是使学生能够快速进入研究课题、具备从事研究工作的基本素质；从广义讲就是培养学生具备善于归纳问题、从多角度认识问题、发现事物潜在规律以及提出创新方法的潜能[3]。而科普型教学模式是转基因技术教学中较为常见的一种方式[4-6]。在这里，我们建立了转基因技术相关课程的科普与研究型结合教学模式，将教学整体划分为三大模块——课堂专题研讨、实验教学、课外科普实践（见图6）。其中模块1为理论性学习，根据科普教学重点确定研究型教学主题，通过专题讨论等方式进行学习；模块2和3是教学主题的延伸，通过科研与科普实践巩固课堂内容，拓宽知识体系，培养学生应用和科研能力。三个模板相互关联、相辅相成。

在模块1课堂专题研讨中，以调查问卷确定的科普教学重点为切入点，并根据学生的具体情况和知识掌握水平设计具有针对性的研究型教学内容和专题讨论题目，研究型教学过程为：根据科普教学重点确定研究型教学主题→查阅文献→探索研讨→确定方案→课堂汇报。为了创造良好的研究型教学的课堂氛围，除了精讲课堂内容外，还将科研成果、研究方法、新兴和热点技术等渗透进课堂教学，为学生参与科学实践奠定理论基础。例如，针对多数学生不了解转基因食品监管过程的问题，可以围绕一个研究点，如转基因食品食用安全性评价，在课堂上进行精讲并提供研究论文、期刊、网络资源等课下学习资源，安排学生课下学习以了解科学家进行安全性评价的科学方法，并在课堂上分组讨论汇报。在讨论过程中，教师始终处于引导地位，调动学生的主动性，鼓励学生发现问题、讲解讨论，并进行总结与评价。通过自主学习，学生们理解了转基因作物在商业化推广前所做的营养学评价、毒理学评价及致敏性评价的具体科学方法和内容。营养学评价中的营养成分分析包括营养素与抗营养因子指标的测定，在生物营养学研究中进行了消化率实验；利用动物实验的方法进行毒理学评价，确定了小鼠在灌胃相关蛋白后的体重增长与进食量，用显微镜技术进行了小鼠肝、脾、肺、肾等组织病理学观察，并进行了血生化分析，其中的总蛋白和白蛋白的含量表征了肝脏中蛋白质合成代谢能力、天冬氨酸转氨酶/丙氨酸转氨酶/碱性磷酸酶含量表征了肝脏是否发生病变、肌酐和尿素氮含量表征了机体分解蛋白质的能力、胆固醇和甘油三酯含量表征了机体内脂类代谢情况；在致敏性评价中，利用等相关软件对转入基因表达的蛋白进行了生物信息学预测、分析外源蛋白与已知致敏源的序列同源率，并进行模拟肠胃液消化实验，确定外源蛋白在模拟胃肠道消化液中的稳定性。传统教学中，老师进行课堂专题讲座，学生上课时忙于记录笔记和被动接受，教学效果往往不理想。这种教学模式发挥了学生的主观能动性，不仅培养了学生的研究和创新能力，也使学生深度理解了科普问题。

在教学课堂之下的模块2实验教学中，进行基因工程中的基本实验操作，包括基因组DNA提取、PCR扩增及琼脂糖凝胶电泳的检测，既将实验难度调控在学生可以接受的程度之内，又帮助学生通过实验教学将理论知识升华为感性认识。在模块3的课外科普实践中，结合课堂专题研讨及实验教学内容，指导学生将所学所知“输出”——撰写相关的科普小文章，经老师审校修改后择优发布于科普公众号。目前，课程组已经建立了微信公众号平台“西南地区生物技术科普基地”（图7，扫码可进入），发布了由学生所写的转基因技术相关的科普小文章，包括《拿什么拯救你，亲爱的香蕉》《基因工程版人蚊大战》《“高科技”之花的绽放》《DHA从深海走向陆地的奇妙旅程》《如何应对土豆褐变及油炸薯条产生丙烯酰胺的问题？》等等。

最后，我们将研究型教学中的小组研究汇报以及科普教学中科普小文章的撰写纳入了考核体系中。这种转基因技术相关课程的科普与研究型结合教学模式，在实践中达到了较好的教学效果，培养了学生在教学中的主体地位和综合素质。在未来的教学中，我们将进一步深入研究探索，不断完善教学模式，并在多个相关课程和高校进行实践，扩大该教学模式的影响和效果。