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高中生物社会性科学议题的教学设计

来源:原创论文网 添加时间:2021-11-23

  摘    要: 社会性科学议题(Socioscientific Issues,简称SSI)具有开放性、不确定性、结构不良等特点,因其科学情境性较强,与学生生活相联系,包含价值判断与立场选择,可以用所学知识寻求证据参与讨论,因此,能培养学生的科学决策与问题解决能力。依据Sadler的SSI教学模式,高中生物SSI教学的设计教学流程为“议题引入-议题讨论-不同层面间的相互作用-议题总结”。

   关键词 :     高中生物教学;社会性科学议题;转基因;安全性;

  提升学生的科学素养,培养学生运用所学知识开展论证教学,是高中生物学课程的重要目标。而社会性科学议题(Socioscientific Issues,简称SSI)教学关注科学对议题的影响,尤其关注议题中的伦理道德问题。因此,SSI教学是解决学生利用科学知识、形成正确的科学思维、理解科学本质以及培育学生参与科学决策能力和伦理道德的有效途径。

  一、社会性科学议题教学的内涵

  社会性科学议题是指开放的、不确定的、复杂的、争议较大的、结构不良的科学问题,如全球变暖、试管婴儿、克隆技术等。SSI教学是指通过引入以上问题作为教学情境,促使学生用所学知识寻求证据参与讨论,是一种较为先进的培养学生科学决策与问题解决能力的教学模式。它既是一种学习背景,更是一种具有明确教学目标的教学模式。因其具备项目式教学、情境教学和案例教学的特征,能激发学生的学习热情,开展科学探究,培育批判性思维素养[1]。
 

高中生物社会性科学议题的教学设计
 

  美国当代教育家萨德勒构建的SSI教学模式,包括议题学习、议题实践和议题实施3个步骤(如图1)[2]。其中,指导学生科学建模贯穿SSI教学的始终,是该教学模式的核心。依据萨德勒的SSI教学模式,在高中生物SSI教学中,可引导学生从以下3方面来构建模型:(1)先让学生了解议题,激发学生的学习兴趣;(2)针对议题,引导学生从政治、伦理、宗教、经济、科学等方面思考,引导学生思考不同层面与议题的关系和相互作用;(3)教师厘清概念,提供辩题及方案,学生阐述自己的看法,解释模型,提出问题解决的方案。

  图1 Sadler的SSI教学模式
图1 Sadler的SSI教学模式

  二、社会性科学议题教学的实践

  长期以来,关于转基因产品争论不休。现以人教版选择性必修3第4章第1节“转基因产品的安全性”为议题,引导学生思考转基因技术的科学性和安全性,将基因工程知识与生活实践和工程实践相联系,培养学生的问题解决能力。本教学采用单元教学模式开展对学生能力的培养,设计成拓展校本课程。由于SSI教学存在复杂性,不能在一节课内完成教学,拟用3~4个课时。教学分为4个阶段:(1)提出探索,明确议题的价值(环节1~3);(2)概念引入,探索思考议题的层面(环节4~7);(3)理清争议,探索不同层面间的相互作用(环节8~9);(4)概念应用,利用议题不同层面间的作用解决问题(环节10~11)。其中,阶段(1)属于议题认识的过程,阶段(2)、(3)属于构建模型的过程,阶段(4)为模型解释过程。其教学设计流程见表1。

  1. 议题引入

  环节1:网络发送预习作业

  教师通过学科辅导班级群发送网络作业:“转基因产品的安全性是一个广为争议的话题。您会选用转基因产品吗?请搜集不同国家或地区转基因生物研发和安全评估、转基因食品销售等方面的资料,以及我国有关转基因生物研究和商品化的法规和政策,发表自己的意见(搜集资料过程中,要分辨谣言与事实,寻找确凿的证据)。”学生利用网络搜集资料,开展讨论,发表观点。在此过程中,教师根据学生的发言,了解学生的前概念,并将学生进行分组,以便于后面的讨论。

  表1 教学设计流程
表1 教学设计流程

  环节2:讨论转基因技术的发展史

  班级群中的讨论,学生多数为简单的支持或否定,主要出自于现有对转基因技术的理解。事实上学生对转基因技术的了解是远远不够的。因此本环节中,教师可组织学生自主学习转基因技术的发展史,了解转基因技术的成果、过程与风险、技术种类与原理,以及各国对转基因产品的政策法规,结合前面所学基因工程的知识,进一步了解本议题。

  环节3:讨论转基因技术的风险问题

  复习第3章第2节“基因工程的基本操作程序”的知识,回忆DNA重组技术的基本工具、基本操作程序,从食品和环境两方面引导学生思考转基因技术的风险性。在转基因技术的食品风险方面,引导学生思考载体、宿主、重组DNA、基因表达产物及营养成分的变化与营养、毒理学和过敏反应的关系[3]。在转基因技术的环境风险方面,思考:(1)转基因植物的种植风险,目的基因通过花粉转移到农田杂草,成为超级杂草;(2)基因漂移的风险,转基因植物将目的基因通过遗传漂移到近源植物中;(3)杀虫基因的风险评估,例如大面积种植抗虫转基因植物,害虫有可能产生适应性和抗性,这有可能产生新一轮的虫害发生。结合基因工程的知识,了解转基因各种风险的可能,引导学生搜集相关文献,在课堂展示交流转基因的风险问题,了解科学发展的曲折过程。

  2. 议题讨论

  转基因技术的安全性,民众较为关注。能否食用转基因产品,有很多层面有待于讨论。通过环节1的交流讨论,教师对该议题有一定的了解。学生对该议题可能只是从一个或几个角度看问题,难以全方位思考问题并作出决策。如果仅让学生在课堂上展示自己的观点与讨论,教学效果难以保证,多数学生参与性可能不高。为避免这些问题的发生,教师须要根据前期收集的情况进行分类,从科学、伦理、经济和政策等视角逐一思考,了解议题的全貌,积极收集资料开展讨论(如图2)。

  图2 转基因议题思考的视角
图2 转基因议题思考的视角

  环节4:科学层面的议题讨论

  通过前期讨论,学生对议题的科学层面掌握情况不够,教师继续引导讨论。例如,关于转基因生物与食品安全问题,核心问题是导入的DNA序列未必都是已知基因序列。导入到受体细胞中,如果载体上的某些片段是携带有毒蛋白基因序列,或者基因表达载体可能破坏受体细胞中的关键基因,或者导入的目的基因序列中混入了毒蛋白基因等原因,可能出现安全性问题。

  再如,转基因生物的安全性问题,如果转基因生物扩散到环境,可能影响到生物多样性。当转基因植物扩散到试验区外变成野生杂草,因为目的基因本身具有特殊功能,这些杂草将成为新型“入侵物种”;或者因病毒或细菌感染,将目的基因转导进入病原体之中成为“超级病毒或细菌”;如果导入的是抗除草剂基因,尽管存在生殖隔离,但也有可能通过花粉进入杂草,使杂草成为抗除草剂的“超级杂草”。

  又如,转基因生物与环境安全方面的讨论,聚焦到转基因生物可能对生态系统的稳定性和人类生活环境造成破坏。因为自然界的生物历经30多亿年的进化,当短期内通过转基因技术把一种生物的DNA转移到另一种生物,势必打破原有的和谐动态平衡,生态系统的稳定性将受到影响;转基因微生物降解某些化合物产生的代谢中间产物,也有可能对人类生活的环境造成二次污染,或者产生毒蛋白和过敏蛋白,通过食物链进入人与动物。

  环节5:社会意识文化及伦理层面的议题讨论

  由于安全性、意识形态、宗教信仰和政治制度等因素的影响,决定了消费者对转基因技术的的价值取向与接纳程度。要通过确凿的证据和严谨的逻辑进行思考与讨论。

  教师引导学生从伦理、社会意识与文化等方面思考问题,通过查阅当今世界转基因技术的推广成果,访谈社区居民对转基因技术的了解情况、接纳情况,并相互交流讨论,发表自己的看法。

  环节6:经济层面的议题讨论

  在社会意识文化讨论的基础上,引导学生在经济层面思考转基因技术接纳程度的影响因素。除安全风险外,经济成本也是影响消费者购买的重要因素。经济成本层面上,引导学生从对比购买价格、科研成本、生产成本等方面思考。

  环节7:法律政策层面的议题讨论

  学生分组搜集转基因的法律和政策,并开展交流展示活动。教师可以从以下视角引导学生搜集与调查:国际上对转基因生物的公约与要求;我国实施的有关转基因安全保障的部分法律法规与要求;转基因作物在科学研究、农田试种、大面积种植、商品化种植的安全评价措施;转基因农作物安全证书发放、获准商业化种植、批准进口用作加工原料和常被误传的转基因作物情况;转基因生物标识的管理办法。

  3. 不同层面间的相互作用

  上述各环节讨论中,转基因的科学、社会意识与文化、伦理、法律政策、经济各层面不是独立的,而是相互影响、共同促进。通过各层次间的共同作用,为科学决策奠定基础。

  转基因技术中的社会性议题,有很多问题还没有定论,又与伦理问题、社会问题密切相关,使议题具有复杂性和争议性。教学中,教师设计环节8和环节9,帮助学生深度探讨。

  环节8:转基因生物与非转基因生物的优缺点比较

  转基因技术的推广,主要目的在于转基因产品的优势,教师引导学生从安全、经济和应用分组讨论,小组汇报展示,发展学生的团队合作能力。

  环节9:推广方案的讨论

  教师设定3个转基因推广方案,学生填写理由与立场:(1)禁止转基因食品进入百姓餐桌;(2)给予百姓选择权,但加大转基因技术创新奖励;(3)只有解决了转基因技术的安全性问题,才允许转基因食物进餐桌。

  4. 议题总结

  环节10:推广方案的修订与立场的再次选择

  针对以上3个转基因技术的推广方案,小组交流讨论并对原方案进行修订和再次表达立场,撰写修改理由。

  环节11:撰写有关转基因技术的科技论文

  撰写论文是SSI教学的最后一环。通过前面的讨论,学生对转基因技术有一定的立场,对转基因技术的发展现状有一定的了解,对今后的发展有一定的预估。鼓励学生撰写这一领域的科技论文,可从学生的论文中评估本议题的教学效果。

  SSI教学以真实复杂情境为载体,培育学生问题解决能力和科学决策能力。作为一种新型教学模式,要从以下3方面进行设计:(1)设计元素,围绕与学生生活、科学实践密切相关的问题,教师为学生设计活动框架,引导学生利用各种技术开展相关活动,将信息素养贯穿整个教学全过程。(2)创造宽松的课堂教学环境,构建互动协作的教学环境,基于学生视角,根据学生讨论和交流,关注学生推理和思维发展,强调学生的参与体验。由于议题本身具有争议性和跨学科性,这对教师自身专业素养也提出较大的挑战,教师应本着尊重和鼓励的原则,避免成为教学的权威者。(3)为学生学习提供合适的的支架,当学生思维无头绪时,引导学生从科学、伦理、政治和法律等层次思考;当学生提出方案和立场时,引导学生思考讨论议题下的辩题和方案,推动教学的有序进行。

  参考文献

  [1]吴金鑫,李娟全面提升学生科学素养的社会性科学议题的教学设计[J].化学教学, 2020(10):35-40.
  [2] Sadler T.D..Situating Socioscientific Issues in Classrooms as a Means of Achieving Goals of Science Education[J].Socioscientific Issues in the Classroom,2011 ,39(04):1-9.
  [3]王国英转基因植物的安全性评价[J].农业生物技术学报,2001(03):205-207.

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