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基于OBE理念的基因工程载体情境教学探索

摘要：基因工程载体是现代生物技术的重要工具，合理选择和使用载体对于基因操作的成功至关重要。本文探讨了一种基于OBE理念的基因工程载体情景教学方法，通过理论学习与情景模拟相结合，提高学生对载体的理解和应用能力，并融入思政教育，培养学生的社会责任感和科学道德意识。本文分析了传统基因工程教学的弊端，然后详细介绍了情景教学法的实施过程和效果评估，最后探讨了载体技术的发展趋势及其在教学中的应用。

为了响应国家对建设高水平大学的倡导，并推动粤港澳大湾区生物产业的蓬勃发展，我校正在积极实施课程体系的更新。“基因工程”作为生物技术专业的核心课程，我们依据成果导向教育（OutcomebasedEducation，OBE）的原则，对其课程教学进行必要的调整。OBE理念即以学习成果为导向的教育，强调学生在学习过程中的实际能力和知识掌握情况，而不是单纯的课堂时间或教学内容的覆盖［1］。OBE方法要求课程设计更加目标导向，确保教学活动和评估与这些目标紧密关联，促进学生中心学习，强调通过实际操作和问题解决来促进学生的实践能力和批判性思维能力的培养［2］。

基因工程技术的发展为生命科学研究带来了革命性的变化，基因工程载体作为基因操作的核心工具，承担着将外源基因引入宿主细胞并实现表达的任务。然而，传统的基因工程教学方法往往侧重于理论知识的传授，忽视了学生实际应用能力的培养。本文旨在通过情景教学法，将理论学习与实际应用结合，提高学生的综合素质，并通过融入思政教育，培养其科学道德和社会责任感。

一、基因工程教学亟待解决的问题［3］

（1）新型载体发展迅速：基因工程载体的发展日新月异，涌现了诸多新型载体。这些新载体不仅扩展了基因操作的技术手段，还极大地推动了基因治疗、基因编辑和生物医药等领域的进步，例如CRISPR/Cas系统载体和纳米载体等。

（2）实践能力提升：传统教学方法主要依赖于课堂讲授和教材学习，导致学生对载体的认识停留在概念层面，缺乏实际操作经验。在教学改革中，应着重培养学生解决实际问题的实践能力。

（3）学习兴趣激发：基因工程理论内容抽象枯燥，学生难以长时间保持学习兴趣。如果缺乏互动和实际应用，学生对基因工程载体的学习动力会不足，这是教学上的难点，也是教学改革需要突破的地方。

（4）创新能力培养：在传统被动接受知识的教学模式下，学生缺乏自主思考和创新能力的培养。教学应转变为主动模式，培养学生的自主创新能力，这也是新时代教育的趋势。

（5）思政教育［4］：如果科学技术与社会伦理、法律法规的关系未能得到充分重视，学生可能缺乏科学道德和社会责任感的培养，容易在实际工作中忽视伦理和法律问题。因此，思政教育在基因工程教学中也是不可忽视的重要环节。

二、基因工程载体的发展

基因工程载体的发展经历了从简单到复杂，从实验室工具到临床应用的过程。常见的基因工程载体包括［5］：T克隆载体，用于快速克隆和分析PCR扩增产物，特别适合基因序列的快速获取；穿梭载体，可以在不同类型的宿主（如大肠杆菌和酵母）之间传递，适用于跨物种的基因操作；慢病毒载体，可将外源基因稳定整合到宿主细胞基因组中，常用于基因治疗和长期研究；腺病毒载体，具有高效的瞬时表达能力，但不整合入宿主基因组，适用于短期基因表达研究；人工染色体，包括酵母人工染色体（YACs）和细菌人工染色体（BACs），用于携带和操作大段DNA序列，在基因组研究和基因治疗中有重要应用。

随着基因工程技术的不断发展，新的载体类型不断涌现，如CRISPR/Cas系统载体、纳米载体等［67］，为基因操作提供了更多选择和更高效的工具。纳米技术的应用为基因传递提供了新的可能，纳米载体，如脂质纳米颗粒、金纳米颗粒和量子点，因其尺寸小且表面可修饰的特性，能够有效地穿越细胞膜，提高基因递送的效率和特异性。纳米载体不仅在基因治疗中有应用，还在药物传递和成像领域展现出广泛的应用前景。

CRISPR/Cas系统作为一种革命性的基因编辑工具，因其高效、精确且成本相对较低的特点，在基因工程中得到了广泛应用。CRISPR/Cas载体通常包含Cas蛋白和导向RNA（gRNA），能够指导Cas蛋白切割特定的DNA序列。该系统不仅用于基因敲除、敲入，还能进行基因修饰和功能研究，是现代基因编辑研究中的重要工具。

三、基于情景教学法的教学设计

情景教学法通过模拟真实的实验和应用情境，使学生在实际操作中理解和掌握基因工程载体的选择和应用，提高其综合素质。具体教学设计如下：

（1）学习通平台预习：学生通过学习通平台学习基因工程载体的基本概念和分类，完成在线测验，确保对基础知识的理解。

（2）思政教育材料：提供基因工程伦理和法律法规相关材料，结合实际案例，增强学生的伦理和法律意识。

（3）情境设置：教师设计多个实验情境，要求学生根据