在課程教學中引入社會熱點問題的討論
——以轉基因作物安全性教學討論為例

吳根福, 吳科杰

(1．浙江大學 生命科學學院，浙江 杭州 310058;2. 北京師范大學 教育學部，北京 100875)

在課程教學中引入社會熱點問題的討論
——以轉基因作物安全性教學討論為例

吳根福1, 吳科杰2

(1．浙江大學 生命科學學院，浙江 杭州 310058;2. 北京師范大學 教育學部，北京 100875)

課程教學是大學教育的核心。為了提高學生的學習主動性，嘗試將轉基因作物安全性等社會熱點問題引入微生物學教學中。通過布置任務、查閱資料、展示要點、開展討論、概括總結等程序，對熱點問題進行詳細的剖析。通過討論，不僅增進了學生對社會熱點問題的認識和相關微生物學知識的理解，而且提高了學生的自學能力、組織能力、表達能力、思辨能力和團隊協作能力。本文總結了轉基因作物安全性教學討論課的成果。

課程教學；轉基因作物；社會熱點；微生物學；討論課

課程教學是大學教育的核心，長期以來，國內高校多采用以教師為主導的“填鴨式”教學模式，學生的學習主動性不強。如何提高學生對課程的興趣及課程參與度，是許多主講教師一直思考的問題?，F在的年輕學子關心時事，對社會熱點問題具有濃厚的興趣，教師可因勢利導，把熱點問題引入教學環節，組織學生開展課堂討論，讓學生在爭辯中理解科學知識，在討論中掌握理論精髓。課堂討論是在教師的指導下，學生圍繞某一問題展開交流，各抒己見，相互啟發，以求更精準、更全面地掌握相關知識的一種教育模式[1]。近十年來我們在微生物學教學中對這種模式進行了嘗試。微生物學是一門生物學基礎課，也是農學、食品、環境、醫藥等學科的必修課程。近兩年來，我們在前幾年開展的“保先(保持共產黨員先進性)與保鮮(保持蔬菜水果的新鮮度)”“反腐(反對政治腐敗)與防腐(防治食物腐爛)”討論的基礎上，進行了“轉基因作物安全性”的課堂討論，通過預先布置主題，查閱資料，并在小組討論、展示的基礎上開展課堂大討論，讓不同觀點正面交鋒，對熱點問題進行詳細剖析。通過討論，增加了學生對該社會熱點問題的認識，有利于課程知識的掌握和自學能力、組織能力、思辨能力、口頭表達能力、團隊協作能力的提高。

1 熱點介紹

轉基因作物的安全性在學術界爭論已久，近年來轉基因食品逐漸走入尋常百姓家，因而受到社會的廣泛關注[2]。有報道說多名院士聯名上書請求盡快推進轉基因水稻產業化，而輿論調查卻發現至少七成民眾對轉基因食品持懷疑和恐慌態度。“我們自己的飯碗主要要裝自己生產的糧食”，“中國人的飯碗要牢牢端在自己手里”。網絡上對國家領導人的這種表態也出現各種不同的解讀。幾個網絡名人，攜帶著各自龐大的粉絲群，在網絡上掀起一輪又一輪的口水大戰，年輕學子們也都躍躍欲試，希望有一個平臺抒發自己的觀點。

2 主題布置

目前獲得的轉基因作物都是通過農桿菌介導法將外源基因轉入到植物中的[2]。農桿菌是普遍存在于土壤中的一類革蘭陰性細菌，能在自然條件下趨化性地感染雙子葉植物的傷口，并誘導產生冠癭瘤或發狀根。作物轉基因過程中應用最廣的是根癌農桿菌和發根農桿菌[3]，因其質粒上攜帶一段T-DNA，在Vir蛋白作用下，可轉移并整合到植物基因組中。如果將外源(目的)基因插入到經過改造的T-DNA中，借助農桿菌轉移并整合到植物細胞染色體上，然后通過組織培養技術，就可培育出轉基因植株。這一過程涉及許多微生物學相關知識，可隨著授課的深入，分次布置主題。如在講授原核微生物形態結構時，布置“農桿菌的形態及特征”“Ti質粒及用途”“蘇云金芽胞桿菌的伴胞晶體、毒蛋白編碼基因(Bt)及其殺蟲機理”等主題；講授微生物營養及代謝時布置“草甘膦抗性微生物的種類及抗性機理”；講授抗生素時布置“細菌的抗藥性及昆蟲對Bt毒蛋白的抗性”；講授微生物遺傳變異時布置“細菌轉化與植物轉基因”；講授微生物生態時布置“轉基因生物的生態風險”；講授傳染與免疫時布置“Bt毒蛋白與機體過敏”等主題。

3 分組討論

鑒于目前轉基因作物轉入的主要是Bt基因或草甘膦抗性基因(表1)，要求學生根據興趣選擇其中之一進行小組討論。由于討論所牽涉的知識面較廣，小組內不同學科背景的同學可分工合作，選擇一個主題進行資料查閱等準備工作。如對農學感興趣的學生可選擇農桿菌與轉基因植物等內容，對動物科學感興趣的可選擇Bt蛋白與機體過敏的主題，對藥學感興趣的可選擇耐藥性主題，對環境感興趣的可選擇轉基因生態風險等主題。小組討論在課余時間進行，關鍵是遴選一位優秀的召集人。召集人必須對課程具有濃厚的興趣，因為討論效果很大程度上取決于學生內在的心理狀態[1]；召集人還要有一定的組織能力，需組織同學利用寢室聊天、QQ群交流、微信群參與等各種方式，在課余時間對主題內容展開充分討論；召集人還必須有較強的口頭表達能力，需在小組討論的基礎上作課堂展示，接受全體同學的問詢。

表1 “轉基因作物安全性”課堂討論的分組選擇

4 課堂討論

課堂討論在小組討論和展示的基礎上進行，根據對各主題的不同見解，將學生分為正方和反方，正方認為轉基因作物是安全的，反方的觀點是轉基因作物存在風險。經一定的準備期后，先由各方代表作5 min主題發言，展示論據，然后雙方同學自由提問。討論過程中，教師要引導學生將討論的主線集中到微生物學相關內容上來，以期通過討論，鞏固課程知識。這一環節的關鍵是調動學生的積極性，使學生主動參與。學生的參與度越高，他們的學習體驗就會越愉快，記住的信息也就越多，信息在大腦中儲存的時間就越長[4]。必要時可規定每位同學至少提問一次，作為平時成績記入課程總分。

下面從轉基因作物的時效性、安全性以及生態風險等三個方面，來展示課堂討論的成果。

4.1 轉基因作物的時效性

關于轉基因作物的時效性，在討論前提出了兩個問題，一是外源基因是否會在作物生長過程中丟失，二是外源蛋白作用的對象是否會對該蛋白產生抗性。對第一個問題，多數同學認為外源基因的轉入會激活受體細胞的排異功能。他們從兩個方面來論證觀點：①從生物學角度看，當病原微生物侵襲高等動物時，高等動物會激發體內的免疫系統殺死病原微生物；當外源基因侵入細菌細胞時，細菌的限制性內切酶和CRISPR干擾會對入侵基因進行切割和降解(細菌本身的DNA受甲基化保護)，從而使外源基因失效[3]。②從工程學角度看，基因工程菌的培養需在選擇壓力(添加抗生素)下進行，因為質粒會由于分離性不穩定或結構性不穩定而丟失，再加上含有質粒的細胞生長速度慢，競爭中不占優勢[5]。所以就轉基因作物而言，同學們相信植物細胞會通過一定的機制排斥轉入的外源基因，再加上自然環境中缺乏選擇壓力，作物的生長周期又比較長，發生基因丟失的概率是很高的。但也有約40%的學生認為變異是相對穩定的，轉基因作物中轉入的基因是整合在植物染色體上的，只要把好種子關，作物生長過程中發生基因丟失的概率較小，影響甚微。

對第二個問題，經討論后同學們一致認為，導入Bt基因后，短期內對害蟲的防治應該是有效的。蘇云金芽胞桿菌殺蟲劑的應用已有幾十年歷史，至今仍有較好的殺蟲效果，證明昆蟲對它并沒有產生顯著的抗性。但若從長遠來看，正如致病菌對抗生素的抗性不斷增強一樣，鱗翅目昆蟲也會由于自發突變的積累，使得敏感昆蟲不斷死亡，而對Bt毒蛋白有抗性的昆蟲逐漸適應，最終會在田間地頭肆虐。另一方面，水稻、玉米等作物的病蟲害類型繁多，如果缺少了鱗翅目害蟲的競爭，其他對Bt不敏感的病蟲害可能會更嚴重[6]。

轉基因作物的時效性討論涉及免疫學、微生物學、基因工程學、昆蟲學等多個生物學二級學科的知識，適合不同學科背景的學生展開討論。教師應啟發學生發揮創造性思維，鼓勵他們大膽發言，利用專業優勢，從不同的角度闡述自己的觀點，在學科交叉互動中形成自己的整體思路。

4.2 轉基因作物的食用安全性

轉基因作物的食用安全性存在著較大的爭論。支持的學生認為，轉入的基因數量只占植物細胞總基因量的極小部分，而且外源基因的直接表達產物為蛋白質，在人體消化道內易被降解成氨基酸。從“實質等同性”來看，轉基因作物的營養價值與普通作物無異。

但大多數學生認為從生物學角度看“實質等同性”不能作為是否安全的判據。如大腸埃希菌是腸道中普遍存在的正常菌群，但有些大腸埃希菌，如O157∶H7菌株，卻能引起出血性腸炎[3]。又如紅曲霉菌早在千年前就被我國勞動人民應用于食品的加工與保存，但近來發現某些菌株能產生具毒性的橘青霉素[5]。更重要的是目前分子生物學的發展水平還不能精確地預測外源基因引入后是否會與原有的基因相互作用，是否會誘導某些沉默基因表達而產生有害物質。

4.2.1 轉基因作物的直接毒性 對轉基因大豆，同學們認為相對比較安全，因為轉入的草甘膦不敏感基因和草甘膦降解基因相對無毒性，如果制成轉基因豆油，安全性更沒問題，因為蛋白質難溶于油中；而對轉基因水稻和玉米，則表現得比較擔心，因為轉入的是Bt毒蛋白基因[7]。雖然人體內沒有Bt蛋白的特異水解酶和相關受體，且人體的腸道相對偏中性，Bt蛋白不會直接造成腸道上皮細胞的損傷，但腸道內棲息著眾多微生物，氨化細菌分解蛋白質釋放的氨，可使局部形成微堿性環境[3]；不同的人群，不同的營養結構，腸道微生物的區系都不盡相同，Bt蛋白是否會被某些微生物代謝或修飾成有毒物質，目前還不得而知。腸道細菌常常具有群體感應現象，短肽可作為某些細菌細胞的信號分子啟動毒力產生[3]，Bt蛋白被胃蛋白酶、胰蛋白酶等降解后形成的短肽是否會引起腸道微生物的群體感應，目前也不得而知。對第一代轉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葉病毒的35S 啟動子控制下轉錄，因此種子中表達有較多的目標蛋白，潛在危險性比較高；若Bt基因在葉綠體特異光敏啟動子(如1，5-二磷酸核酮糖羧化酶啟動子)的控制下轉錄，則毒蛋白只在光合作用部位特異性表達，種子中的含量低，相對比較安全。

4.2.2 轉基因食品的長期累積毒性 雖然轉基因食品在進入市場前都要經過急性和慢性毒性試驗，但缺乏長期蓄積毒性的數據，所以存在一定安全隱患[8]。生物學發展史上曾有許多這樣的教訓：鏈霉素是一種氨基糖苷類抗生素，能特異性地作用于70S核糖體，抑制細菌蛋白質的合成，因副作用小、療效好，曾是最受歡迎的廣譜抗菌藥物，但隨著鏈霉素的廣泛使用，逐漸發現鏈霉素可在神經細胞中蓄積，若長期使用，最終會引起聽覺神經損傷，嚴重時導致耳聾[3]。另外，食品領域的人造黃油(反式脂肪酸)、農藥領域的DDT、化妝品中的鉛白等都是這樣的例子。

4.2.3 轉基因食品的免疫安全性 學生一致認為，從代謝角度看蛋白質能在胃腸道中降解成氨基酸，產生過敏反應的可能性比較低；但從免疫學角度看，人體的體質各異，很難完全排除過敏的可能性。魚類、肉類富含蛋白質，理論上可在消化道中被完全降解成氨基酸，但是有人食用海鮮，甚至雞肉后會產生過敏反應，Bt蛋白同樣有可能使特定人群過敏[9]。

對轉基因作物食用安全性的討論相對比較熱烈，一方面是學生對這一主題特別感興趣，另一方面是因為相關的文獻報道比較多，在日常生活中或多或少地閱讀過，并容易形成自己的想法。因此該主題的討論過程不需要引導，教師要做的只是傾聽和鼓勵。不管學生的說法是否正確，都應給予正面評價，一方面是為了保護學生發言的積極性，另一方面是為了減少學生對“權威”的依賴性。只有讓學生在討論中互相質疑，在爭論中不斷修正自己的觀點，通過咀嚼、消化吸收后獲得的知識才是真正屬于自己的知識。

4.3 轉基因作物的環境生態風險

雖然對轉基因作物的食用安全性方面爭論較大，但對轉基因作物存在環境生態風險這一點上基本沒有歧義[10]。自然界中的生物并不是孤立存在的，轉基因生物可以通過與野生親緣種的不斷雜交，使抗性基因擴散；抗性基因還可借助噬菌體、穿梭質粒、病原微生物等在不同界別的物種間傳播。這種環境生態風險有時需較長時間才會顯現出來。

4.3.1 破壞植物多樣性 轉基因作物因具有某種抗性而具有較強的生存能力，長此以往，將會造成敏感物種的滅絕。如除草劑不敏感基因可通過親緣種之間不斷的雜交和回交，最終轉移到雜草中[11]。另一方面，轉基因作物的種子也會在成熟后飄散于田間地頭，有可能會在不斷繁衍過程中因自發突變而退化成生長速度快、抗逆能力強的“雜草”。

4.3.2 破壞昆蟲多樣性 轉Bt植物除對鱗翅目害蟲有殺死作用外，對環境中的許多有益昆蟲也產生直接或間接的不利影響，甚至會導致一些以鱗翅目昆蟲為食的有益動物的死亡。另外，轉基因作物的大面積種植也會逐漸增強目標害蟲的抗性，可能會演變成超級害蟲。

4.3.3 破壞微生物多樣性 抗生素抗性基因是轉基因作物中最常用的標記基因。如果轉基因作物上攜帶有抗生素抗性基因，一方面會將抗性基因擴散到自然環境中，并通過基因漂移轉移到土壤或水體微生物中[12-13]；另一方面，動物在食用這些轉基因作物后，抗性基因也有可能會水平轉移到腸道微生物上，并最終造成抗生素抗性基因的擴散和敏感細菌的滅絕。Ti質粒是一種附加體質粒，可穿梭于大腸埃希菌-根癌農桿菌之間，既能整合到植物染色體上，在一定條件下也能脫離染色體，所以抗性基因轉移到大腸埃希菌中的風險還是非常大的。而大腸埃希菌與志賀氏菌、痢疾桿菌等腸道致病菌的親緣關系比較近[3]，也有可能將抗性質粒轉移到這些致病細菌中，造成治療的困難。致病細菌感染腸道上皮細胞后，是否會將這些抗性基因轉移到腸道上皮細胞中，也是一個值得考慮的問題。

對轉基因作物環境生態風險的討論牽涉到生物學、農學、生態學、環境科學四個一級學科，對知識面的要求較廣，除了對生物多樣性的影響外，還牽涉到對土壤、水體、大氣等環境的影響，應根據學生的專業背景有選擇地進行討論，以鞏固所授課程的專業知識。

5 結 語

討論是一種開放型的學習方式，沒有標準結論可言。但通過討論，學生認識到轉基因作物具有一定風險，同時也認識到轉基因技術對科學的推動作用。正如抗生素曾挽救了無數人的生命，使人類的平均壽命延長了10年一樣，轉基因生物也能為人類創造很多福利。我們沒有因為致病菌抗藥性的出現而杜絕抗生素的使用，同樣不能因為轉基因作物有安全隱患而全盤否定。同時，正如在使用抗生素時應嚴格遵循一定的規程，絕不能濫用一樣，在轉基因作物問題上也應小心謹慎，特別是對主糧作物，在推廣前應作充分的評估。

明代陳獻章言：“學貴有疑，小疑則小進，大疑則大進”?！耙烧撸X悟之機也，一番覺悟，一番長進”。課堂討論倡導的是自主學習、合作學習、探究性學習，貴在提出疑問、解決疑問，而這都是以學生的積極參與為前提的。課堂討論的開展為學生創造了一個生動活潑、主動求知的學習環境，使學生在獲得基本知識和技能的同時，學會尊重他人，共享他人的思維方法和思維成果。這一過程中，培養學生的質疑精神至關重要，要教導他們“我愛我師，我更愛真理”，鼓勵他們對老師及其他同學的觀點提出質疑。使他們逐漸做到“博學而篤志，切問而近思”。一流大學就是在這種質疑的環境中逐步形成的，創新人才也是在這種不斷提問、不斷思考的氛圍中成長起來的[14]。

討論課除了學生要做到自主學習外，教師應做到善于引導。未來教育不再是以教師為中心的知識灌輸，而是以學生為主體的啟發式教育。教師的職責不再是單純地傳授知識，而是激勵思考，對學生進行科學思想、科學方法和科學智慧的啟迪和熏陶[14-15]。教師只是知識寶庫鑰匙的保管者，他們的工作就是打開門，引導學生進來學習[4]。因此，教師應積極鼓勵學生提出自己的見解，可以是不成熟的觀點。教師的認同是塑造學生行為的強有力的刺激物，正如哥本哈根精神所倡導的那樣，通過平等自由地討論和相互緊密地合作，人的聰明才智才能得以充分發揮[14,16]。

據初步調查，有90%以上的學生認為討論課使自己在專業知識上得到了拓展，在情感、態度、價值觀方面也得到了提高，激發了自主學習的熱情，鍛煉了口頭表達能力；80%左右的學生認為交流有利于完善自己的認識，拓展自己的思維，并產生新的想法；但也有30%左右的學生認為自己參與度不夠，大部分時間只是聽眾，缺乏主動性，他們希望老師能分配一些任務。因此，在今后的討論課中，應遵循因材施教的策略，對不同的學生提出不同的要求，讓所有學生能在快樂中學習，在團隊中進步，在交流中增長才干，在討論中培養創新人格和合作精神。

[1] 裴娣娜. 現代教學論[M]. 北京: 人民教育出版社，2005.

[2] Bawa A S,Anilakumar K R. Genetically modified foods: safety, risks and public concerns——a review[J].J Food Sci Technol, 2013, 50(6):1035-1046.

[3]Michael M. Brock Biology of Microorganism, 14th edition[M]. Pearson, 2014.

[4] 曉楠. 教育學經典名言的智慧[M]. 北京: 新世界出版社，2011.

[5] 吳根福主編. 發酵工程實驗指導(第2版)[M]. 北京: 高等教育出版社，2013.

[6] Koch M S, Ward J M, Levine S T, et al. The food and environmental safety ofBtcrops[J]. Front Plant Sci, 2015, 6:283.

[7] Bartholomaeus A, Parrot W, Bondy G, et al. The use of whole animal studies in the safety assement of genetically modified crops: limitations and recommendations[J]. Crit Rev Toxicol, 2013, 43(2):1-24.

[8] Nicolia A, Manzo A, Veronesi F, et al. An overview of the last 10 years of genetically engineered crop safety research[J]. Crit Rev Biotechnol, 2014, 34(1):77-88.

[9] Panda R, Ariyarathna H, Amnuaycheewa P, et al. Challenges in testing genetically modified crops for potential increases in endogenous allergen expression for safety[J]. Allergy, 2013, 68(2):142-151.

[10]Beckie H J,Hall L M. Genetically-modified herbicide-resistant(GMHR) crops a two-edged sword? An Americas perspective on development and effect on weed management[J]. Crop Protection, 2014, 66:40-45.

[11]Rech E L. Seeds, recombinant DNA and biodiversity[J].Seed Sci Res, 2012, 22(2):S36-S44.

[12]段杉，謝響明，李世東，等. 轉基因抗蟲棉對根區土壤真菌鏡像的研究[J]. 微生物學雜志, 2008, 28(4):7-12.

[13]Hannula S E, de Boer W,van Veen J A. Do genetic modifications in crops affect soil fungi? A review [J]. Biol Fertil Soils, 2014, 50(3):433-446.

[14]單中惠，楊漢麟主編. 西方教育學名著提要[M]. 南昌:江西人民出版社，2004.

[15]張萍華，蔣冬花. 微生物學創新實驗教學體系的構建與實踐[J]. 微生物學雜志, 2012, 32(3):107-109.

[16]祖麗皮亞·玉努斯. 提高微生物學教學質量的點滴體會[J].微生物學雜志, 2014, 34(3):110-112.

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

浙江大學微生物學國家級精品課程建設項目(20150602)

吳根福 男，博士，副教授。主要從事微生物方面的教學和科研工作。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