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“咖啡因大肠杆菌”教育模块将探究驱动式学习引入高中课堂，向学生介绍科学研究、合成生物学和基因工程。该模块聚焦于对一种经基因工程改造的大肠杆菌菌株的研究，这种菌株被改造为仅能依赖咖啡因生长，因此可作为一种测量工具，用于测定液体或饮料中的咖啡因含量。 学生使用这些细菌开展两项生物测定实验。在这一过程中，他们学习如何建立菌种培养，并测量细菌生长情况，随后利用自己的数据计算未知样品中的咖啡因浓度。该灵活模块包含为期五周的原创讲座和学生学习材料，并遵循“下一代科学标准”（NGSS），从而使其内容能够适用于基础、中级或高级生物课程。 在完成该模块后，学生和教师表示，模块中最令人印象深刻的方面包括与同伴合作、对课程内容的实践性学习，以及通过答疑时间与教授/导师互动的机会。我们的模块在过去两个学年中已于得克萨斯州8所高中实施，在激发STEM学习兴趣的同时，也将21世纪生物学研究带给了新的受众。
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摘要 “咖啡因大肠杆菌”教育模块将探究驱动式学习引入高中教育，向学生介绍科学研究、合成生物学和基因工程。该模块聚焦于一种经基因工程改造的大肠杆菌菌株的研究，该菌株被改造为只能以咖啡因为唯一生长底物，因此可作为测量装置，用于测定液体或饮料中的咖啡因含量。学生使用这些细菌开展两项生物测定实验。在此过程中，他们学习建立培养物、测量细菌生长，并随后利用自己的数据计算未知样品中的咖啡因浓度。该灵活模块包含为期五周的原创讲座和学生学习材料，符合“下一代科学标准”（NGSS），因此内容可适用于基础、中级或高级生物课程。模块完成后，学生和教师表示，该模块中最令人难忘的方面包括与同伴合作、亲手实践学习内容，以及通过答疑时间与教授/导师互动的机会。该模块已在过去两个学年的得克萨斯州8所高中实施，在激发 STEM 学习的同时，也将21世纪生物学研究带给了新的受众。
利益冲突声明 作者声明不存在竞争性利益。
已声明的资助信息 美国国立卫生研究院国家普通医学科学研究所（NIH NIGMS），R25GM129171，R25GM142078
版权 持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。 本作品依据 CC-BY-NC 4.0 国际许可协议提供。
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发布于 2026年7月21日。 下载 PDF
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