生物學實驗安全知識教學模式探究
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［摘要］為了進一步規(guī)范本科生分子生物學實驗操作，扎實掌握相關實驗安全知識，切實提高學生對實驗室安全突發(fā)事件的應對能力，嘗試在實驗教學中增加分子生物學專業(yè)碩士研究生助理輔助教學，采用類似于翻轉(zhuǎn)課堂的線下討論，并結(jié)合幻燈、錄像、雨課堂等多媒體開展分子生物學實驗安全知識與技能的教學，充分調(diào)動學生的積極性，從而加強學生對實驗室安全知識的掌握程度，大大提高了本科生分子生物學實驗的安全意識和自我防護能力。
［關鍵詞］分子生物學；實驗室安全；教學模式；本科生
一、引言
分子生物學是研究核酸、蛋白質(zhì)等所有生物大分子的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征及其重要性、規(guī)律性和相互關系的學科，是人類從分子水平上真正揭開生物世界的奧秘，由被動適應自然界轉(zhuǎn)向主動改造和重組自然界的基礎學科[1]。目前分子生物學已迅速成為現(xiàn)代生物學領域里最具活力的科學。分子生物學實驗是醫(yī)學類和生物類專業(yè)學生的必修課，通過實驗教學，加深學生對理論知識的理解和掌握，鍛煉學生的操作實踐技能，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力并提升綜合素質(zhì)。但由于分子生物學實驗相比其他學科實驗經(jīng)常使用危險化學試劑和玻璃儀器，且易產(chǎn)生較多實驗廢液、廢棄耗材試劑等廢棄物，這些都是對環(huán)境和實驗者可能造成危險的潛在因素，因此我們除了要讓本科生掌握分子生物學基本理論知識和實驗技能，更重要的是要讓學生認識到實驗安全的重要性，加強學生的實驗規(guī)范操作和安全意識，并堅持以預防為主，提高本科生的實驗安全緊急處理能力，培養(yǎng)學生生命至上、尊重生命的安全道德觀念。結(jié)合學校實際情況，我們對我校生物技術專業(yè)本科生的分子生物學實驗進行了教學形式和內(nèi)容的改革和實踐，在開始正式實驗教學前首先進行分子生物學實驗安全知識教育，樹立本科生良好的安全意識，踐行安全操作行為，全面提升本科生的綜合素質(zhì)。
二、本科生分子生物學實驗安全知識教學現(xiàn)狀
（一）對實驗安全知識教學的重視度不夠
清華大學、浙江大學等已出版了《實驗室安全基礎》《高等學校實驗室安全概論》等實驗室安全教材，并開發(fā)了實驗室安全培訓和考試系統(tǒng)[2]；北京大學也研發(fā)了基于網(wǎng)絡的E-learning實驗室安全培訓系統(tǒng)，由院系教師根據(jù)課程需要自主編寫教學課件，不受實驗室安全教育資源等因素的影響，學生可從自身需求出發(fā)，自行安排學習時間和內(nèi)容[3]；安徽師范大學化學與材料科學學院專門設立安全知識學習網(wǎng)，包含各類安全知識、安全守則以及處理措施等，學生在進入實驗室前必須通過實驗室安全知識的在線考試。盡管如此，仍有較大數(shù)量的高校目前尚未為本科生開設專門的實驗室安全課程，未系統(tǒng)地對學生開展實驗室安全知識教育培訓。雖然各大高校的分子生物學實驗室都制定了相關安全守則和管理制度，并且制作成展示牌掛在實驗室墻上供學生學習，但本科生主觀能動性差，加上該部分知識沒有列入考試范疇，導致學生對實驗室安全知識知之甚少，重視度嚴重不足，安全意識十分淺薄。在醫(yī)學院校分子生物學實驗室課程大多安排在大學二年級，在此之前學生已完成了如有機化學和生物化學等其他實驗課程，理論上應具備一定的實驗安全意識，但我們發(fā)現(xiàn)學生對危險化學品的認知不足、使用不規(guī)范，實驗室設備和物品的使用放置不當以及實驗后的廢棄物處理不當?shù)戎T多不遵守實驗室安全規(guī)則的行為也經(jīng)常出現(xiàn)。
（二）專業(yè)性安全知識教學素材匱乏，講授模式單一
由于分子生物學實驗中涉及較多危險化學試劑，比如在提取核酸時需要分離去除多糖、蛋白等分離用的試劑，如氯仿、苯酚、異丙醇等，其揮發(fā)性對呼吸道有刺激性、對皮膚有腐蝕性。此外，電泳時常用的核酸染料溴化乙錠可嵌合DNA，具有致突變性。另外，結(jié)合教學目的，部分實驗會采用血清或細菌樣本等，可能存在生物安全隱患。因此，為保證師生安全，要對學生進行具有針對性的與分子生物學專業(yè)相關的安全培訓。目前套用的最基礎的安全條例所包含的分子生物學專業(yè)相關的內(nèi)容并不全面，加上實驗室安全教育資源多是文本加圖片的形式，相對枯燥且缺乏吸引力，對于有視頻或動畫等較為生動的多媒體資源比較匱乏。目前對于分子生物學實驗安全知識的教學模式大多還是以教師講授、強行灌輸為主，從而引導學生理解分子生物學實驗室安全管理規(guī)章制度，掌握實驗安全理論和實踐方法以及預防和處理實驗中各種危險的手段和方法。這種教學模式的系統(tǒng)性和理論性較強，但學生通常會感到過分抽象或枯燥乏味，導致學習效果欠佳[4]。因此，還需努力摸索分子生物學實驗安全教育的教學模式，從本科學習初期開始打好安全知識基礎，樹立良好安全意識，做到注意保護自己和身邊的人，進而影響一個團體，達到“教育一個、影響一片”的良好輻射效果[5]。
三、本科生分子生物學實驗安全知識的教學模式探索
（一）設置分子生物學專業(yè)碩士研究生教學助理
我們于2018年開始在分子生物學實驗教學中設置研究生教學助理，均為生物化學與分子生物學專業(yè)的在讀碩士研究生，他們已進入各課題組開展項目研究，熟知實驗室規(guī)則，教學實驗內(nèi)容以及實驗儀器的使用。研究生助理在正式開始輔助教學前，需進行相應實驗教學的準備以及預實驗，必須熟練掌握實驗原理及操作步驟，這樣才能對教學中各種化學試劑、器皿儀器的使用以及突發(fā)事件的應對方法有更深刻的了解和認識，并且在正式開始輔助教學前需進行教學試講，由高年資教師給予考評和指導，以保證本科生教學質(zhì)量。另外，需明確研究生助理的教學職責，主要是協(xié)助教師準備上課材料、參與課堂教學、整理課程記錄、與主講老師討論課程和教學進度及反饋解決學生問題、批改平時作業(yè)或報告、答疑與改進工作等。研究生教學助理不僅要做好本科生教學助理工作，還應充分發(fā)揮聯(lián)系學生和教師的橋梁紐帶作用，不定期與他們進行討論、發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，以期能產(chǎn)生教與學的良性互動，同時也可以在生活、學習、未來職業(yè)規(guī)劃方面加以引導，進一步激發(fā)學生的學習興趣。
（二）課中增加類似于翻轉(zhuǎn)課堂的線下討論
以往教學學生基本是坐等老師講授安全知識，該內(nèi)容條條框框較多，易于變成簡單的說教，不能激發(fā)學生的興趣。因此，我們?yōu)榱顺浞终{(diào)動學生的積極性，在教師講授完基本實驗安全知識后，進行學生分組討論，每組學生自行搜集相關分子生物學實驗室危險案例，對該案例進行深入分析后，找出危險發(fā)生的原因以及正確解決辦法，小組內(nèi)展開討論，總結(jié)發(fā)表意見，小組間可互相補充，最后老師進行總結(jié)和歸納，以小組為單位形成學習報告，提出解決方案，鞏固學習效果，讓學生從慘痛事故中吸取教訓，激發(fā)學生思考，加深印象。本環(huán)節(jié)的課堂教學時間減少了主講教師的理論授課時間，增加了學生的討論時間，充分調(diào)動了學生的主觀能動性，讓學生的安全知識得到強化，從而有效避免了學生在隨后的實驗中出現(xiàn)違規(guī)操作，并提高了學生應對危險的處理能力，使學生養(yǎng)成了良好的實驗習慣。
（三）理論與典型案例相結(jié)合，多媒體教學并用
在課堂上采用播放視頻的方式展開警示教育，通過實驗室安全事故的經(jīng)典案例，展示安全問題所造成的致殘、生命及財產(chǎn)的損失，強調(diào)實驗室安全的重要性。然后系統(tǒng)地向?qū)W生列出進入實驗室前、在實驗中以及離開實驗室時必須注意的每一條規(guī)定并詳細說明細節(jié)。例如進入實驗室前必須穿實驗服，戴防護手套，不能穿拖鞋、涼鞋等露腳趾的鞋，女生不能化妝，不得留過長的指甲等，并舉例說明這些問題存在會出現(xiàn)哪些具體危險。同時，我們以實驗教學要求和實驗技術實用性為出發(fā)點，由主講教師團隊策劃和研究生教學助理參與，錄制如何規(guī)范進入普通實驗室和細胞培養(yǎng)室進行常規(guī)實驗（如pcr、瓊脂糖凝膠電泳和細胞培養(yǎng)）的視頻，通過視頻演示在實驗時容易出現(xiàn)的安全問題，使實驗室安全知識更加直觀化、具體化。這種運用幻燈、錄像等多媒體，直觀展示安全事故的典型案例和實驗室安全知識的教學模式，讓學生觀看時，既學到了實驗安全知識，又看到了安全事故造成的嚴重后果，汲取事故教訓，可獲得事半功倍的效果。
（四）雨課堂安全知識小測驗
作為分子生物學實驗的第一課，實驗室安全知識的成績考核主要是從學生的出勤、分組討論報告以及雨課堂安全知識試題線上完成情況來評價。教學結(jié)束后，學生在課堂上在線參加雨課堂測驗，試題內(nèi)容緊密圍繞分子生物學實驗基本的安全知識和技能以及常見意外事故應急處理辦法，比如含強酸或強堿的廢液應如何處理，分子生物學實驗常用試劑乙醇、乙醚、丙酮等易燃試劑的放置有何要求以及實驗臺上酒精燈傾倒引起火災時的正確處理方式等，現(xiàn)場進行知識鞏固、練習和測試。試題類型包括單選、多選和簡答題。測試時間為30分鐘，否則PPT頁碼會翻轉(zhuǎn)至下一題，高效且可防止學生作弊。然后通過雨課堂即時統(tǒng)計學生答案，老師根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果充分了解學生對于實驗室安全知識掌握的薄弱環(huán)節(jié)，可作為今后教學改進的依據(jù)和參考。這種即時的課堂小測驗，讓學生的學習更具壓力和挑戰(zhàn)性，可大大改善學生學習的積極性和學習效果。
四、結(jié)語
通過以上教學實踐，使本科生更好地掌握分子生物學實驗安全基本知識和實驗室操作規(guī)程，了解實驗室突發(fā)事件的應對措施，提高了本科生分子生物學實驗安全意識和自我防護能力。由于分子生物學技術已經(jīng)成為現(xiàn)代科學領域普遍應用的技術手段，尤其是在生命科學和生物工程領域?qū)τ诜肿由飳W專業(yè)高質(zhì)量研究人才的需求很大，因此我們還計劃優(yōu)化整合像暨南大學“生物醫(yī)藥實驗室安全知識”和中國科學技術大學“實驗室安全知識”等國家精品MOOC教學資源，建立針對分子生物學實驗安全的優(yōu)質(zhì)教學資源，采用線上線下混合式教學和考試模式，對大一新生開設“分子生物學實驗安全知識”在線課程，構(gòu)建較為系統(tǒng)的實驗安全教育課程體系，切實提升實驗室安全環(huán)境，為高校實驗室的安全教育及教學科研工作安全、高效地開展打下堅實基礎。
參考文獻：
［1］朱玉賢，李毅，鄭曉峰，等.現(xiàn)代分子生物學（第5版）［M］.北京：高等教育出版社，2019.
［2］馬麗云，何蘭英，殷宏斌.高校研究生實驗室安全課程的探索與實踐［J］.實驗技術與管理，2012，29（10）：179-181.
［3］張志強，林衛(wèi)峰.基于Web基礎的E-Learning實驗室安全學習系統(tǒng)設計與實現(xiàn)［J］.實驗室科學，2011，14（1）：103-106.
［4］秦川麗，范乃英，吳華洋，等.化學實驗安全知識教學模式初探［J］.實驗室研究與探索，2020，39（10）：291-295.
［5］光翠娥，王世強，趙建新，等.食品學科本科生實驗室安全教育教學研究［J］.實驗室科學，2015，15（5）：225-227.
作者:鄧婕 張婷 王琴容 謝淵 齊曉嵐 單位:貴州醫(yī)科大學分子生物學重點實驗室
