摘要：基因工程載體是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要工具，合理選擇和使用載體對于基因操作的成功至關(guān)重要。本文探討了一種基于OBE理念的基因工程載體情景教學方法，通過理論學習與情景模擬相結(jié)合，提高學生對載體的理解和應用能力，并融入思政教育，培養(yǎng)學生的社會責任感和科學道德意識。本文分析了傳統(tǒng)基因工程教學的弊端，然后詳細介紹了情景教學法的實施過程和效果評估，最后探討了載體技術(shù)的發(fā)展趨勢及其在教學中的應用。

關(guān)鍵詞：OBE理念；基因工程載體；情境教學

為了響應國家對建設(shè)高水平大學的倡導，并推動粵港澳大灣區(qū)生物產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，我校正在積極實施課程體系的更新?！盎蚬こ獭弊鳛樯锛夹g(shù)專業(yè)的核心課程，我們依據(jù)成果導向教育（OutcomebasedEducation，OBE）的原則，對其課程教學進行必要的調(diào)整。OBE理念即以學習成果為導向的教育，強調(diào)學生在學習過程中的實際能力和知識掌握情況，而不是單純的課堂時間或教學內(nèi)容的覆蓋［1］。OBE方法要求課程設(shè)計更加目標導向，確保教學活動和評估與這些目標緊密關(guān)聯(lián)，促進學生中心學習，強調(diào)通過實際操作和問題解決來促進學生的實踐能力和批判性思維能力的培養(yǎng)［2］。

基因工程技術(shù)的發(fā)展為生命科學研究帶來了革命性的變化，基因工程載體作為基因操作的核心工具，承擔著將外源基因引入宿主細胞并實現(xiàn)表達的任務(wù)。然而，傳統(tǒng)的基因工程教學方法往往側(cè)重于理論知識的傳授，忽視了學生實際應用能力的培養(yǎng)。本文旨在通過情景教學法，將理論學習與實際應用結(jié)合，提高學生的綜合素質(zhì)，并通過融入思政教育，培養(yǎng)其科學道德和社會責任感。

一、基因工程教學亟待解決的問題［3］

（1）新型載體發(fā)展迅速：基因工程載體的發(fā)展日新月異，涌現(xiàn)了諸多新型載體。這些新載體不僅擴展了基因操作的技術(shù)手段，還極大地推動了基因治療、基因編輯和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的進步，例如CRISPR/Cas系統(tǒng)載體和納米載體等。

（2）實踐能力提升：傳統(tǒng)教學方法主要依賴于課堂講授和教材學習，導致學生對載體的認識停留在概念層面，缺乏實際操作經(jīng)驗。在教學改革中，應著重培養(yǎng)學生解決實際問題的實踐能力。

（3）學習興趣激發(fā)：基因工程理論內(nèi)容抽象枯燥，學生難以長時間保持學習興趣。如果缺乏互動和實際應用，學生對基因工程載體的學習動力會不足，這是教學上的難點，也是教學改革需要突破的地方。

（4）創(chuàng)新能力培養(yǎng)：在傳統(tǒng)被動接受知識的教學模式下，學生缺乏自主思考和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。教學應轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃幽Ｊ?，培養(yǎng)學生的自主創(chuàng)新能力，這也是新時代教育的趨勢。

（5）思政教育［4］：如果科學技術(shù)與社會倫理、法律法規(guī)的關(guān)系未能得到充分重視，學生可能缺乏科學道德和社會責任感的培養(yǎng)，容易在實際工作中忽視倫理和法律問題。因此，思政教育在基因工程教學中也是不可忽視的重要環(huán)節(jié)。

二、基因工程載體的發(fā)展

基因工程載體的發(fā)展經(jīng)歷了從簡單到復雜，從實驗室工具到臨床應用的過程。常見的基因工程載體包括［5］：T克隆載體，用于快速克隆和分析PCR擴增產(chǎn)物，特別適合基因序列的快速獲?。淮┧筝d體，可以在不同類型的宿主（如大腸桿菌和酵母）之間傳遞，適用于跨物種的基因操作；慢病毒載體，可將外源基因穩(wěn)定整合到宿主細胞基因組中，常用于基因治療和長期研究；腺病毒載體，具有高效的瞬時表達能力，但不整合入宿主基因組，適用于短期基因表達研究；人工染色體，包括酵母人工染色體（YACs）和細菌人工染色體（BACs），用于攜帶和操作大段DNA序列，在基因組研究和基因治療中有重要應用。

隨著基因工程技術(shù)的不斷發(fā)展，新的載體類型不斷涌現(xiàn)，如CRISPR/Cas系統(tǒng)載體、納米載體等［67］，為基因操作提供了更多選擇和更高效的工具。納米技術(shù)的應用為基因傳遞提供了新的可能，納米載體，如脂質(zhì)納米顆粒、金納米顆粒和量子點，因其尺寸小且表面可修飾的特性，能夠有效地穿越細胞膜，提高基因遞送的效率和特異性。納米載體不僅在基因治療中有應用，還在藥物傳遞和成像領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應用前景。

CRISPR/Cas系統(tǒng)作為一種革命性的基因編輯工具，因其高效、精確且成本相對較低的特點，在基因工程中得到了廣泛應用。CRISPR/Cas載體通常包含Cas蛋白和導向RNA（gRNA），能夠指導Cas蛋白切割特定的DNA序列。該系統(tǒng)不僅用于基因敲除、敲入，還能進行基因修飾和功能研究，是現(xiàn)代基因編輯研究中的重要工具。

三、基于情景教學法的教學設(shè)計

情景教學法通過模擬真實的實驗和應用情境，使學生在實際操作中理解和掌握基因工程載體的選擇和應用，提高其綜合素質(zhì)。具體教學設(shè)計如下：

（1）學習通平臺預習：學生通過學習通平臺學習基因工程載體的基本概念和分類，完成在線測驗，確保對基礎(chǔ)知識的理解。

（2）思政教育材料：提供基因工程倫理和法律法規(guī)相關(guān)材料，結(jié)合實際案例，增強學生的倫理和法律意識。

（3）情境設(shè)置：教師設(shè)計多個實驗情境，要求學生根據(jù)具體的實驗需求選擇合適的載體。情境包括：

情境一：快速克隆和分析一個未知基因片段。

情境二：在大腸桿菌和酵母之間轉(zhuǎn)移一個基因，研究其在不同宿主中的功能。

情境三：將一個治療性基因轉(zhuǎn)入患者細胞中用于基因治療。

情境四：進行一種穩(wěn)定長期的高效基因表達實驗。

情境五：進行大規(guī)?；蚪M片段的克隆和功能分析。

情境六：進行基因編輯實驗。

四、課堂活動

小組討論：學生分組討論各自負責的情境，決定使用哪種載體，并準備簡短的匯報，解釋選擇理由。在討論過程中，教師引導學生思考科學研究的社會影響和倫理問題。情景模擬操作：學生在教師指導下進行情景模擬操作，實際體驗載體選擇和使用的過程。

匯報與討論：每個小組依次匯報其選擇的載體及理由，教師引導全班討論，分析各組選擇的合理性，補充遺漏的知識點，糾正錯誤的認識。同時，結(jié)合實際案例，討論基因工程的社會影響、法律法規(guī)和倫理問題。

例如，在情景一中，學生選擇了T克隆載體。學生闡述T克隆載體的使用簡化了DNA片段的插入步驟，不需要對DNA片段進行酶切和修飾，直接利用PCR產(chǎn)物的A尾與載體的T尾互補配對即可。由于PCR產(chǎn)物的3'端通常帶有A尾，可以直接與載體的T尾連接，省去了額外的處理步驟，提高了克隆效率。T克隆載體適用于各種PCR擴增的DNA片段，不受限制性內(nèi)切酶識別序列的限制，幾乎可以克隆任何PCR產(chǎn)物。許多T克隆載體含有藍白篩選系統(tǒng)，通過選擇帶有l(wèi)acZ基因的E.coli菌株，插入片段后lacZ基因被破壞，能夠通過藍白斑篩選法快速篩選出陽性克隆。T克隆載體不僅可以用于簡單的克隆實驗，還可以用于序列測定、表達載體構(gòu)建等多種應用，具有廣泛的應用前景。綜上所述，T克隆載體因其簡便、高效、通用性強以及易于篩選等優(yōu)點，在基因克隆實驗中得到了廣泛應用。

在情景二中，學生選擇了穿梭載體。穿梭載體可以在原核（如大腸桿菌）和真核（如酵母、昆蟲細胞或哺乳動物細胞）宿主中穩(wěn)定存在，便于在不同宿主間轉(zhuǎn)移和操作。穿梭載體可以高效地進行DNA克隆和擴增，在真核系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)目標基因的高效表達。此外，穿梭載體通常帶有原核和真核系統(tǒng)各自的選擇標記基因（如抗生素抗性基因和營養(yǎng)缺陷型標記），便于在不同宿主中進行篩選和選擇。另外，穿梭載體可以攜帶多種功能元件（如啟動子、增強子、標簽序列等），適應不同實驗需求。由于穿梭載體能夠在原核宿主中快速擴增，減少了在真核宿主中直接擴增DNA的成本和時間。穿梭載體設(shè)計通?？紤]了在不同宿主中的穩(wěn)定性，確保在不同環(huán)境下能夠穩(wěn)定復制和維持，廣泛應用于基因克隆、基因表達、基因功能研究、蛋白質(zhì)表達與純化、基因治療研究等多種領(lǐng)域。

在情景三中，學生選擇了腺病毒載體。學生分析了腺病毒載體和慢病毒載體的優(yōu)缺點，闡述其作為病毒載體，具有感染的高效性，操作便捷。然而腺病毒載體一般不會隨意插入受體細胞基因組DNA，不會給受體細胞帶來潛在的威脅，這是慢病毒載體不具備的優(yōu)點。也有部分學生選擇了納米載體，其攜帶基因穿過細胞膜，顯著提高基因遞送的效率，在基因治療和藥物傳遞中有廣泛的應用。

在情景四中，學生選擇的是慢病毒載體，它可以攜帶外源基因進入細胞，促進外源基因整合到基因組染色體上穩(wěn)定遺傳，是進行基因功能科學研究的好幫手。

在情景五中，學生選擇了酵母人工染色體，并闡述了酵母人工染色體的基本元件及其在基因組克隆和功能分析中的作用。

在情景六中，學生展示了CRISPR/Cas系統(tǒng)的優(yōu)缺點，并闡述了其原理和操作的基本步驟。

總結(jié)與反饋：教師總結(jié)不同載體的適用范圍和選擇原則，解答學生的問題。學生填寫反饋表，評估本次課堂設(shè)計的效果，并提出改進建議。教師進一步強調(diào)科學研究的倫理責任和社會影響，培養(yǎng)學生的科學道德和社會責任感。

五、教學設(shè)計的創(chuàng)新點和效果評估

通過模擬實驗環(huán)境，讓學生在實際操作中學習載體的選擇和應用。在課程中，學生有真實的科研決策情境，如選擇合適的克隆載體、病毒載體等。這種模擬環(huán)境不僅幫助學生掌握理論知識，還提升了他們解決實際問題的能力和批判性思維，增強了他們對基因工程技術(shù)應用的理解和技能，這種實踐導向的學習方式大大提高了學生的學習興趣和參與度。

將基因工程載體教學與思政教育融合，通過討論基因編輯的倫理、法律和社會影響，引導學生深入理解科學技術(shù)的社會責任。結(jié)合案例研究和跨學科視角，培養(yǎng)學生的倫理意識和批判性思維，增強學生的社會責任感和公共溝通能力，這些都是培養(yǎng)他們?nèi)姘l(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這樣的教學模式有助于學生形成正確的價值觀和人文關(guān)懷。

將基因工程載體的學習結(jié)合線上線下教學模式，可以通過在線課程提供理論知識和互動式模擬實驗，通過線下課堂進行深入討論和實踐操作。線上平臺的使用有助于提高學生的自主學習能力，增強學習的靈活性和便捷性。線下課程則通過討論和現(xiàn)場講解，加深學生對復雜概念的理解和實際技能的掌握。這種混合式學習模式不僅提升了教學效果，也促進了學生的全面發(fā)展。

從多角度開展教學改革效果評估，包括知識掌握度、學生反饋、教師反饋、實際應用能力等。通過課前測驗和課后測試比較學生的知識掌握情況，評估情景教學法的有效性。收集學生的課堂反饋，評估他們對情景教學法的接受度和參與度，以及在思政教育方面的收獲（下圖）。收集教師的反饋，了解課堂互動性和教學效果的提升情況。通過跟蹤學生在后續(xù)實驗課程中的表現(xiàn)，檢驗其載體選擇和應用能力的提升。

基因工程情境教學法學生評價圖

通過實施上述教學改革，學生在基因工程載體的理解和應用方面取得了顯著進步。課前和課后的測試結(jié)果顯示，學生對載體基本概念和分類的掌握度明顯提高。在實際情境中選擇合適載體的能力也有所增強。課堂討論中，學生能夠積極參與，表達自己的見解，并通過討論互相學習和糾正錯誤。

學生反饋顯示，情境教學法提高了他們的學習興趣和動手能力。他們認為這種教學方式不僅幫助他們更好地理解理論知識，還增強了實際應用的信心。教師反饋也表明，這種教學設(shè)計提高了課堂的互動性和教學效果。

此外，思政教育的融入顯著提升了學生的社會責任感和科學道德意識。他們更加清晰地認識到科學研究不僅是技術(shù)問題，更是關(guān)系到社會和倫理的重要領(lǐng)域。通過討論實際案例，學生在科研過程中更加注重倫理和法律問題，體現(xiàn)了較高的道德素養(yǎng)。

結(jié)語

本論文基于OBE理念探討了基因工程載體情景教學法的探索，通過理論學習與情景模擬相結(jié)合，并融入思政教育，提高了學生對基因工程載體的理解和應用能力，同時增強了社會責任感和科學道德意識。實踐證明，這種教學設(shè)計不僅增強了學生的理論知識，更培養(yǎng)了他們解決實際問題的能力，為培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)科研人才打下了堅實基礎(chǔ)。

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基金：廣州市質(zhì)量工程精準醫(yī)療人才培養(yǎng)專項，廣州醫(yī)科大學一般類教改項目（PX28201082）

作者簡介：戴婷（1986—），女，漢族，湖南婁底人，博士，副教授，主要從事“基因工程”及“分子生物學”的教學工作，研究方向為腫瘤復發(fā)轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵基因及其分子機制。

*通訊作者：歐陽永長（1978—），男，漢族，湖南婁底人，博士，教授，廣州醫(yī)科大學生物技術(shù)系主任，主要從事“基因工程”及“蛋白質(zhì)與酶工程”等課程的教學工作。