生物学实验安全知识教学模式探究

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［摘要］为了进一步规范本科生分子生物学实验操作，扎实掌握相关实验安全知识，切实提高学生对实验室安全突发事件的应对能力，尝试在实验教学中增加分子生物学专业硕士研究生助理辅助教学，采用类似于翻转课堂的线下讨论，并结合幻灯、录像、雨课堂等多媒体开展分子生物学实验安全知识与技能的教学，充分调动学生的积极性，从而加强学生对实验室安全知识的掌握程度，大大提高了本科生分子生物学实验的安全意识和自我防护能力。

［关键词］分子生物学；实验室安全；教学模式；本科生

一、引言

分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的学科，是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘，由被动适应自然界转向主动改造和重组自然界的基础学科[1]。目前分子生物学已迅速成为现代生物学领域里最具活力的科学。分子生物学实验是医学类和生物类专业学生的必修课，通过实验教学，加深学生对理论知识的理解和掌握，锻炼学生的操作实践技能，培养学生的创新能力并提升综合素质。但由于分子生物学实验相比其他学科实验经常使用危险化学试剂和玻璃仪器，且易产生较多实验废液、废弃耗材试剂等废弃物，这些都是对环境和实验者可能造成危险的潜在因素，因此我们除了要让本科生掌握分子生物学基本理论知识和实验技能，更重要的是要让学生认识到实验安全的重要性，加强学生的实验规范操作和安全意识，并坚持以预防为主，提高本科生的实验安全紧急处理能力，培养学生生命至上、尊重生命的安全道德观念。结合学校实际情况，我们对我校生物技术专业本科生的分子生物学实验进行了教学形式和内容的改革和实践，在开始正式实验教学前首先进行分子生物学实验安全知识教育，树立本科生良好的安全意识，践行安全操作行为，全面提升本科生的综合素质。

二、本科生分子生物学实验安全知识教学现状

（一）对实验安全知识教学的重视度不够

清华大学、浙江大学等已出版了《实验室安全基础》《高等学校实验室安全概论》等实验室安全教材，并开发了实验室安全培训和考试系统[2]；北京大学也研发了基于网络的E-learning实验室安全培训系统，由院系教师根据课程需要自主编写教学课件，不受实验室安全教育资源等因素的影响，学生可从自身需求出发，自行安排学习时间和内容[3]；安徽师范大学化学与材料科学学院专门设立安全知识学习网，包含各类安全知识、安全守则以及处理措施等，学生在进入实验室前必须通过实验室安全知识的在线考试。尽管如此，仍有较大数量的高校目前尚未为本科生开设专门的实验室安全课程，未系统地对学生开展实验室安全知识教育培训。虽然各大高校的分子生物学实验室都制定了相关安全守则和管理制度，并且制作成展示牌挂在实验室墙上供学生学习，但本科生主观能动性差，加上该部分知识没有列入考试范畴，导致学生对实验室安全知识知之甚少，重视度严重不足，安全意识十分浅薄。在医学院校分子生物学实验室课程大多安排在大学二年级，在此之前学生已完成了如有机化学和生物化学等其他实验课程，理论上应具备一定的实验安全意识，但我们发现学生对危险化学品的认知不足、使用不规范，实验室设备和物品的使用放置不当以及实验后的废弃物处理不当等诸多不遵守实验室安全规则的行为也经常出现。

（二）专业性安全知识教学素材匮乏，讲授模式单一

由于分子生物学实验中涉及较多危险化学试剂，比如在提取核酸时需要分离去除多糖、蛋白等分离用的试剂，如氯仿、苯酚、异丙醇等，其挥发性对呼吸道有刺激性、对皮肤有腐蚀性。此外，电泳时常用的核酸染料溴化乙锭可嵌合DNA，具有致突变性。另外，结合教学目的，部分实验会采用血清或细菌样本等，可能存在生物安全隐患。因此，为保证师生安全，要对学生进行具有针对性的与分子生物学专业相关的安全培训。目前套用的最基础的安全条例所包含的分子生物学专业相关的内容并不全面，加上实验室安全教育资源多是文本加图片的形式，相对枯燥且缺乏吸引力，对于有视频或动画等较为生动的多媒体资源比较匮乏。目前对于分子生物学实验安全知识的教学模式大多还是以教师讲授、强行灌输为主，从而引导学生理解分子生物学实验室安全管理规章制度，掌握实验安全理论和实践方法以及预防和处理实验中各种危险的手段和方法。这种教学模式的系统性和理论性较强，但学生通常会感到过分抽象或枯燥乏味，导致学习效果欠佳[4]。因此，还需努力摸索分子生物学实验安全教育的教学模式，从本科学习初期开始打好安全知识基础，树立良好安全意识，做到注意保护自己和身边的人，进而影响一个团体，达到“教育一个、影响一片”的良好辐射效果[5]。

三、本科生分子生物学实验安全知识的教学模式探索

（一）设置分子生物学专业硕士研究生教学助理

我们于2018年开始在分子生物学实验教学中设置研究生教学助理，均为生物化学与分子生物学专业的在读硕士研究生，他们已进入各课题组开展项目研究，熟知实验室规则，教学实验内容以及实验仪器的使用。研究生助理在正式开始辅助教学前，需进行相应实验教学的准备以及预实验，必须熟练掌握实验原理及操作步骤，这样才能对教学中各种化学试剂、器皿仪器的使用以及突发事件的应对方法有更深刻的了解和认识，并且在正式开始辅助教学前需进行教学试讲，由高年资教师给予考评和指导，以保证本科生教学质量。另外，需明确研究生助理的教学职责，主要是协助教师准备上课材料、参与课堂教学、整理课程记录、与主讲老师讨论课程和教学进度及反馈解决学生问题、批改平时作业或报告、答疑与改进工作等。研究生教学助理不仅要做好本科生教学助理工作，还应充分发挥联系学生和教师的桥梁纽带作用，不定期与他们进行讨论、发现问题并解决问题，以期能产生教与学的良性互动，同时也可以在生活、学习、未来职业规划方面加以引导，进一步激发学生的学习兴趣。

（二）课中增加类似于翻转课堂的线下讨论

以往教学学生基本是坐等老师讲授安全知识，该内容条条框框较多，易于变成简单的说教，不能激发学生的兴趣。因此，我们为了充分调动学生的积极性，在教师讲授完基本实验安全知识后，进行学生分组讨论，每组学生自行搜集相关分子生物学实验室危险案例，对该案例进行深入分析后，找出危险发生的原因以及正确解决办法，小组内展开讨论，总结发表意见，小组间可互相补充，最后老师进行总结和归纳，以小组为单位形成学习报告，提出解决方案，巩固学习效果，让学生从惨痛事故中吸取教训，激发学生思考，加深印象。本环节的课堂教学时间减少了主讲教师的理论授课时间，增加了学生的讨论时间，充分调动了学生的主观能动性，让学生的安全知识得到强化，从而有效避免了学生在随后的实验中出现违规操作，并提高了学生应对危险的处理能力，使学生养成了良好的实验习惯。

（三）理论与典型案例相结合，多媒体教学并用

在课堂上采用播放视频的方式展开警示教育，通过实验室安全事故的经典案例，展示安全问题所造成的致残、生命及财产的损失，强调实验室安全的重要性。然后系统地向学生列出进入实验室前、在实验中以及离开实验室时必须注意的每一条规定并详细说明细节。例如进入实验室前必须穿实验服，戴防护手套，不能穿拖鞋、凉鞋等露脚趾的鞋，女生不能化妆，不得留过长的指甲等，并举例说明这些问题存在会出现哪些具体危险。同时，我们以实验教学要求和实验技术实用性为出发点，由主讲教师团队策划和研究生教学助理参与，录制如何规范进入普通实验室和细胞培养室进行常规实验（如pcr、琼脂糖凝胶电泳和细胞培养）的视频，通过视频演示在实验时容易出现的安全问题，使实验室安全知识更加直观化、具体化。这种运用幻灯、录像等多媒体，直观展示安全事故的典型案例和实验室安全知识的教学模式，让学生观看时，既学到了实验安全知识，又看到了安全事故造成的严重后果，汲取事故教训，可获得事半功倍的效果。

（四）雨课堂安全知识小测验

作为分子生物学实验的第一课，实验室安全知识的成绩考核主要是从学生的出勤、分组讨论报告以及雨课堂安全知识试题线上完成情况来评价。教学结束后，学生在课堂上在线参加雨课堂测验，试题内容紧密围绕分子生物学实验基本的安全知识和技能以及常见意外事故应急处理办法，比如含强酸或强碱的废液应如何处理，分子生物学实验常用试剂乙醇、乙醚、丙酮等易燃试剂的放置有何要求以及实验台上酒精灯倾倒引起火灾时的正确处理方式等，现场进行知识巩固、练习和测试。试题类型包括单选、多选和简答题。测试时间为30分钟，否则PPT页码会翻转至下一题，高效且可防止学生作弊。然后通过雨课堂即时统计学生答案，老师根据统计结果充分了解学生对于实验室安全知识掌握的薄弱环节，可作为今后教学改进的依据和参考。这种即时的课堂小测验，让学生的学习更具压力和挑战性，可大大改善学生学习的积极性和学习效果。

四、结语

通过以上教学实践，使本科生更好地掌握分子生物学实验安全基本知识和实验室操作规程，了解实验室突发事件的应对措施，提高了本科生分子生物学实验安全意识和自我防护能力。由于分子生物学技术已经成为现代科学领域普遍应用的技术手段，尤其是在生命科学和生物工程领域对于分子生物学专业高质量研究人才的需求很大，因此我们还计划优化整合像暨南大学“生物医药实验室安全知识”和中国科学技术大学“实验室安全知识”等国家精品MOOC教学资源，建立针对分子生物学实验安全的优质教学资源，采用线上线下混合式教学和考试模式，对大一新生开设“分子生物学实验安全知识”在线课程，构建较为系统的实验安全教育课程体系，切实提升实验室安全环境，为高校实验室的安全教育及教学科研工作安全、高效地开展打下坚实基础。

参考文献：

［1］朱玉贤，李毅，郑晓峰，等.现代分子生物学（第5版）［M］.北京：高等教育出版社，2019.

［2］马丽云，何兰英，殷宏斌.高校研究生实验室安全课程的探索与实践［J］.实验技术与管理，2012，29（10）：179-181.

［3］张志强，林卫峰.基于Web基础的E-Learning实验室安全学习系统设计与实现［J］.实验室科学，2011，14（1）：103-106.

［4］秦川丽，范乃英，吴华洋，等.化学实验安全知识教学模式初探［J］.实验室研究与探索，2020，39（10）：291-295.

［5］光翠娥，王世强，赵建新，等.食品学科本科生实验室安全教育教学研究［J］.实验室科学，2015，15（5）：225-227.

作者:邓婕 张婷 王琴容 谢渊 齐晓岚 单位:贵州医科大学分子生物学重点实验室