SSI-CER框架在论证式教学中的应用

摘要：本文以“转基因产品的安全性”为中心议题，结合CER论证模型，构建基于SSI的论证式教学模型。通过课前调查问卷分析、查阅资料，课中基于证据科学论证、搜集资料角色扮演，课后科学写作等教学环节设计，培养学生科学思维和判断决策能力，并增强社会责任感。

关键词：社会性科学议题；论证式教学；转基因产品的安全性

文章编号：1003-7586（2024）04-0015-04 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

“社会性科学议题”（简称SSI）是指科学、技术、工程等研究开发中引发的与社会伦理道德和经济发展密切相关的社会性问题。在生物学课堂中开展SSI教学，将有助于培养学生的高阶思维，辨别迷信和伪科学，培养社会责任感，促进学生核心素养的养成。鉴于SSI的争议性和开放性，结合CER论证模型开展SSI教学，更加有利于引导学生从科学、政治、经济、安全、文化和伦理道德等多个维度来科学认识事物现象，提升其科学论证能力。

1 SSI-CER教学框架建构

与经典的图尔敏（Toulmin）论证模型相比，CER论证模型所包含的成分较为简单。它包含3个成分：主张（Claim），在论证中试图证明和维护的正当结论。证据（Evidence），证据是支持主张的，通常由数据组成，包括对自然界的观察、测量或实验的研究结果。推理（Reasoning），它是使用恰当的科学概念或原理解释证据如何支持主张的过程。本文以“转基因产品的安全性”为议题，根据SSI-CER教学框架的基本思路和实施程序（见图1），详细地介绍SSICER教学框架在生物学教学中的应用。

2 基于SSI-CER教学框架的教学案例

2.1 课前准备

教师指导学生进行问卷调查，了解公众对转基因产品的认知与态度。学生查阅资料并梳理课本知识，了解有关转基因相关成果及其优缺点。学生收集资料，以不同身份（如科学家、农民、政府工作人员等）发表对我国推进转基因玉米商业化生产的意见，准备听证会材料。

2.2 创设情境，引出议题

市面上除了常规的甜玉米、糯玉米以外，还有各种新型口味和形状的玉米。教师引导学生思考：这些玉米是转基因产品吗？你会购买这些类型的玉米吗？请说明理由。由此为学生创设学习情境，激发学生的求知欲。

2.3 初步调查，提出主张

学生通过分析调查报告数据得知公众对转基因产品的态度褒贬不一。学生质疑：市场销售的这些玉米是我国商业化生产的转基因玉米吗？转基因玉米是否安全？

通过查阅文献资料和教材内容，学生了解到：截至2017年获准在我国商业化种植许可的仅有转基因棉花和番木瓜，转基因玉米尚未获许可。2022年农业转基因生物安全证书批准清单显示，我国转基因玉米主要转入抗虫或耐除草剂基因，该研究仍属于研究阶段并且规定了相应研究的时间和区域。转基因抗虫玉米食用是否安全，抗除草剂玉米会不会影响生态环境，这些问题都需要进行论证并且听取多方意见。

2.4 小组合作，科学论证

2.4.1 论证转基因食品安全

学生收集相关科研资料，通过证据进行推理，证明主张。

资料一：研究者通过对比耐除草剂G2-Aroa玉米及其非转基因玉米的主要营养成分（水分、灰分、脂肪、粗蛋白和纤维）含量发现，转基因玉米与非转基因玉米上述营养物质含量差异不显著，总体营养水平相当。

资料二：Crylle基因广泛应用于转基因抗虫玉米，其蛋白对亚洲玉米螟具有高毒力。Crylle蛋白在模拟体外胃肠液实验中15 s内即被消化，且SDS-PAGE未检测到蛋白残留。

学生通过小组合作分析以上证据，分别得出以下推论。推论一：转基因玉米和非转基因玉米在营养成分上并无明显区别。推论二：转入基因表达的蛋白不会对人类产生毒害作用，引起致敏性的可能性很小。综合以上推理得出观点：转基因玉米在成分和致敏性方面与普通玉米无异。

教师进一步引导学生，从评估获取证据的难度上来说，证明转基因食品安全和不安全哪个更难？学生回答：证明转基因食品安全更难，因为要证明它安全，需要把所有可能造成的危害，以及潜在的风险全部排除才可以，这样的工作难度非常大。

2.4.2 论证转基因作物环境安全

除了转基因食品之外，人们还关心转基因作物是否会对环境产生影响。教师引导学生，转基因玉米环境安全评价需要综合以下指标：对非靶标生物是否有影响；对靶标生物的抗性影响程度；基因漂移的环境影响；对土壤微生物群落结构复杂程度的影响；等等。教师展示相关资料，请学生小组合作进行论证，并且提醒学生：需要对资料证据进行合理分类和选择；组内应该明确主张（安全、不安全、未达成共识）；组长做好分享准备、组员补充；注意提出的主张应该有充足的证据，逻辑应该严谨。

资料三：转基因玉米的抗虫基因Bt针对的是玉米螟，帝王蝶是非靶标昆虫。用撒了Bt转基因玉米花粉的叶片喂养帝王蝶幼虫，4天内有44%的幼虫死亡，余下的幼虫还发生了发育缓慢的现象。

资料四：转CrylAb基因抗虫玉米花粉对家蚕各龄期的死亡率、蛹重、茧重、茧层重、化蛹率、羽化率和产卵量均无显著影响，且无明显的剂量效应。除此之外，对玉米根虫类、金针虫类、蛴螬、小地老虎和瓜种蝇等非靶标地下害虫以及叶螨类没有杀伤作用。

资料五：由于花粉传播的距离比较远，所以转基因玉米的基因漂移问题十分严重。抗除草剂的转基因漂移到杂草群体以后，能够显著提高杂草的抗除草剂能力和适应性，从而对田中的杂草控制产生影响。根据除草剂处理下的玉米种子发芽率，计算不同距离玉米花粉的漂移率（见表1）。

资料六：对不同种类型的Bt转基因玉米与其对照组进行研究发现，转基因玉米和对照玉米的生长参数除地上部分碳氮比（C/N）不同外，根部生物量、土壤中线虫量和土壤微生物群落结构也没有明显的区别。

小组汇报时，学生能够根据选择的证据做出推理，并提出自己的主张（见图2）。教师提出疑问：其中资料三和资料四都是研究转基因玉米对非靶标生物是否有影响，却得出不一样的推论。同样是选择资料五作为证据，为何会得出不一样的结论？从而引发学生深入思考。针对复杂的科学情境，适当引入证据不充分的例子，能够更好地促进学生养成批判性思维。

学生讨论后认为，对于证据的选择需要多方考察，相互印证才能采用。例如，后来发现资料三中实验是在实验室完成的，并不能反映田间情况，且没有提供花粉量数据。评价转基因作物对非靶标昆虫的影响应以田间实验为准，而不能仅仅依靠实验室数据。资料五中不同距离范围基因漂移引起的结果是不一样的。对于证据使用，学生认为必须在相应的范围和条件下研究才有意义和准确度。学生组间论证后修正结论：转基因植物所转入的基因和种植区域应该有严格的要求，和其他作物的间隔最好大于150米才较为安全。

老师提问：即使这样依然无法排除基因随花粉扩散到近缘植株的可能性，如何防止基因漂移发生污染呢？学生讨论后给出建议：可以错开生育期并远距离种植；在“负压”实验室进行操作；利用细胞质转基因技术，把外源基因转入叶绿体DNA中。老师补充：科学家们发明了更加先进的技术，例如将α-淀粉酶基因转入植物细胞以此阻断淀粉储藏使花粉失去活性，可以有效阻止花粉介导的基因漂移。科研人员还尝试在目的基因发挥作用后，利用Cre-IoxP重组系统将其从转基因植物中删除，从根本上杜绝了基因漂移的可能性。

2.5 角色扮演，多方听证

学生对于“转基因抗虫抗除草剂玉米能否投入商业化种植”这个社会性议题，除了进行相关科学论证以外，还需要从政治、经济和科学等多角度理性分析，了解并认同我国对转基因技术的方针政策。根据调查、查阅和论证的相关资料邀请学生代表种子公司、科学家、农民和政府工作人员进行角色发言。

2.6 辨析传言，撰写科普

教师下载网络论坛内的一些传言并且提供相关科研资料，请学生根据所学进行辨析，为之撰写正确的科普宣传，表明自己的主张，引导公众理性认知。

2.7 创新作业，科学决策

本节课后，教师请学生利用论证模型，结合研究报告论文，对网络新闻“转基因玉米会使牲畜抗药性增强”进行讨论。

学生在撰写报告的过程中，不再是针对问题给出简单意义上的对错答案，而是基于证据的科学性、推理的逻辑性和阐述的合理性，最后形成科学、技术和社会相结合的一致论证方案和决策。根据证据选择、推理解释和主张提出等方面设置作业评价标准（见表2），采用自评、互评和师评相结合的评价方式，既有利于学生明确自身问题，激发学习动力，又能让教师科学诊断学生各方面表现，便于精准教学。

3 教学反思

在自然科学教育中，SSI教育渗透成为研究热点。本文围绕“转基因产品安全性”，运用CER论证模型实施教学，契合SSI教学需求，探索核心素养下的新方法。通过调查、收集证据、推理等步骤，激发学生的探索兴趣，培养批判性思维与社会决策能力，构建科学概念，强化生命观念。学生课前调研初探议题，课中论证形成主张，课后反思科学决策，并系统地结合知识，通过角色扮演体验多元视角，深化议题理解。学生通过传言辨析、论文撰写及科普活动，有效提升自身的核心素养。

基金项目：江苏省教育科学“十四五”课题“支持中学生物学多样化作业设计的实践研究”（D/2021/02/578）。