基于實(shí)驗(yàn)室安全教育的微生物實(shí)驗(yàn)課程改革

摘 要：近幾年，隨著高校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程的開(kāi)展，教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)量日益增加。作為醫(yī)藥類高校，微生物實(shí)驗(yàn)課程是我校大部分專業(yè)的必修課程，包含的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較多，但微生物實(shí)驗(yàn)室存在生物安全、試劑使用安全、用火安全以及儀器使用安全、輻射安全五個(gè)方面的安全風(fēng)險(xiǎn)。在進(jìn)行微生物實(shí)驗(yàn)課程改革時(shí)，也需要將安全風(fēng)險(xiǎn)教育納入其中。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室安全教育;微生物實(shí)驗(yàn);課程改革

目前，科技創(chuàng)新能力越來(lái)越受到重視，高校作為創(chuàng)新集中地[1]，所承擔(dān)的教科研課題和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)類課程也越來(lái)越多，科研和課程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模也在不斷更新擴(kuò)大，但實(shí)驗(yàn)室安全問(wèn)題也越發(fā)突出，一些由實(shí)驗(yàn)室安全問(wèn)題導(dǎo)致的事件也引發(fā)了不小的社會(huì)輿論[2]。因此，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室安全教育是高校實(shí)驗(yàn)課程改革的一個(gè)重要方面。

一、高校實(shí)驗(yàn)室安全及教育現(xiàn)狀分析

高校實(shí)驗(yàn)室作為科研和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的主要承擔(dān)場(chǎng)所，一個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可能同時(shí)放有大量實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、生物類和化學(xué)類的試劑，以及實(shí)驗(yàn)用微生物等，并且隨著高校對(duì)于實(shí)踐實(shí)驗(yàn)類教學(xué)的重視，高校的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程的廣度和深度不斷擴(kuò)大，課程內(nèi)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不斷增加，實(shí)驗(yàn)室人員流動(dòng)性日益增大，帶來(lái)了很多實(shí)驗(yàn)室管理上的問(wèn)題，增加了實(shí)驗(yàn)室安全問(wèn)題發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[3]。學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前，要對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全有足夠的重視，高校要將實(shí)驗(yàn)室安全教育融入高校課程改革[4]。

微生物實(shí)驗(yàn)室是我校實(shí)驗(yàn)室中的重要組成部分。其中，學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程相關(guān)的微生物實(shí)驗(yàn)室數(shù)量占比超20%，每學(xué)年承擔(dān)的微生物實(shí)驗(yàn)課程數(shù)目較大，全校七成左右的學(xué)生在就讀期間均有微生物實(shí)驗(yàn)相關(guān)課程的經(jīng)歷。目前，學(xué)生在開(kāi)學(xué)入校后，各學(xué)院會(huì)以講座形式組織進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全始業(yè)教育，并為每位學(xué)生發(fā)放《實(shí)驗(yàn)室安全宣傳冊(cè)》，學(xué)生只有通過(guò)了實(shí)驗(yàn)室安全準(zhǔn)入考試，才能進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。但在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)課程中關(guān)于實(shí)驗(yàn)室安全的教育相對(duì)分散，實(shí)驗(yàn)室安全教育在一門實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)計(jì)劃里一般不會(huì)單獨(dú)列出。因此在微生物實(shí)驗(yàn)課程改革中，增加實(shí)驗(yàn)室安全教育比重，有助于實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室安全教育的規(guī)范化、系統(tǒng)化、理論化，也有助于預(yù)防實(shí)驗(yàn)室安全事故的發(fā)生。

二、基于實(shí)驗(yàn)室安全的課程改革內(nèi)容

（一）明確微生物實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)

經(jīng)過(guò)微生物課程相關(guān)教師及實(shí)驗(yàn)室管理教師的共同研討，最終確定：實(shí)驗(yàn)安全教育依據(jù)微生物實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)展開(kāi)，主要包括生物安全、試劑使用安全、用火安全、儀器使用安全以及輻射安全五個(gè)方面，如下表。

1.生物安全

生物安全是微生物實(shí)驗(yàn)室最主要的安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。有研究針對(duì)1986—2019年我國(guó)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[5]，生物安全事故發(fā)生數(shù)量雖然不多，但造成的傷害比例是最多的。

一些微生物具有傳染性和致病性，是生物安全事故發(fā)生的原因之一[6]。學(xué)生及教師在使用微生物實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，不可避免地會(huì)使用到微生物。在我校開(kāi)設(shè)的微生物實(shí)驗(yàn)課程中，所使用到的微生物包括大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和酵母菌，不使用病原微生物，從而極大降低了感染的風(fēng)險(xiǎn)。雖然在實(shí)驗(yàn)中使用微生物不是病原微生物，但如果學(xué)生操作不規(guī)范或后續(xù)處理不當(dāng)，也可能影響人體健康或污染環(huán)境，因此教師在授課過(guò)程中，可以通過(guò)對(duì)相關(guān)案例的敘述引起學(xué)生的重視，并從微生物實(shí)驗(yàn)操作上規(guī)范學(xué)生，比如與微生物直接接觸的接種環(huán)和接種針等工具，在使用前后都需要用火焰進(jìn)行灼燒滅菌，微生物培養(yǎng)的容器——培養(yǎng)皿和試管，不能帶出實(shí)驗(yàn)室或直接丟棄，需要進(jìn)行相關(guān)的滅菌過(guò)程后，放置在專門的微生物廢棄袋中集中處理。

2.試劑使用安全

在我校的微生物實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)中，基本不涉及易燃易爆試劑或有毒有害試劑，存在實(shí)驗(yàn)室試劑使用安全隱患的主要是學(xué)生在進(jìn)行顯微鏡鏡頭維護(hù)時(shí)使用的擦鏡液，原先的擦鏡液為二甲苯，現(xiàn)在已改用乙醚和乙醇的等體積溶液，并存放在專門的試劑柜中，僅在擦拭顯微鏡鏡頭時(shí)取出使用，盡量減少師生與試劑的接觸。但乙醚同樣具有毒性，因此在相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課上，教師要對(duì)擦鏡液的配制方法以及相關(guān)試劑進(jìn)行說(shuō)明，并同時(shí)可穿插講解實(shí)驗(yàn)室試劑安全的相關(guān)內(nèi)容。另外，微生物實(shí)驗(yàn)還涉及易燃試劑乙醇的使用，如酒精燈等，這些細(xì)節(jié)也需要教師進(jìn)行強(qiáng)調(diào)說(shuō)明。

3.用火安全

微生物實(shí)驗(yàn)的無(wú)菌操作通常在超凈工作臺(tái)中進(jìn)行，酒精燈的使用也可能引發(fā)用火安全。目前實(shí)驗(yàn)室仍采用火柴點(diǎn)燃酒精燈，部分學(xué)生在使用火柴點(diǎn)燃酒精燈后，未將火柴完全熄滅，火柴仍帶有火星，這可能會(huì)引起火災(zāi)。因此，教師在進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目前要對(duì)學(xué)生進(jìn)行用火安全的教育，并可對(duì)實(shí)驗(yàn)室備有的二氧化碳滅火器和干冰滅火器的滅火原理和使用方法進(jìn)行介紹。

4.儀器使用安全

學(xué)生在配制培養(yǎng)基時(shí)會(huì)使用到電磁爐加熱，配制完成后需要使用高壓蒸汽滅菌鍋對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌，這兩種儀器使用不當(dāng)，也會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。因此教師要對(duì)儀器的使用方法、原理等進(jìn)行詳細(xì)的講解，并要求學(xué)生在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前先掌握儀器的正確使用方法，再進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作。

5.輻射安全

微生物實(shí)驗(yàn)室以及超凈工作臺(tái)使用紫外燈滅菌。紫外線通過(guò)作用于微生物的核酸而使得微生物致死，從而達(dá)到殺菌的效果，具有簡(jiǎn)便性和經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點(diǎn)[7]。但研究表明，紫外線也會(huì)對(duì)人體的皮膚、眼睛、免疫系統(tǒng)等造成不良影響[8]。學(xué)生在超凈工作臺(tái)中進(jìn)行微生物接種分離等操作時(shí)，誤開(kāi)紫外燈也會(huì)引起輻射安全問(wèn)題。教師在講解超凈工作臺(tái)的使用方法時(shí)，也可同時(shí)對(duì)于紫外殺菌以及輻射安全進(jìn)行介紹，提高學(xué)生的安全意識(shí)。

（二）“集中介紹+多次復(fù)習(xí)”的教學(xué)模式探索

在原先的課程設(shè)計(jì)中，實(shí)驗(yàn)室的安全教育是穿插在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中進(jìn)行的，當(dāng)可能接觸到某一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)時(shí)才會(huì)介紹該風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，這樣的穿插式講解會(huì)使得實(shí)驗(yàn)室安全教育內(nèi)容相對(duì)分散，學(xué)生對(duì)于微生物實(shí)驗(yàn)存在的安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)缺乏整體的認(rèn)識(shí)。因此，在實(shí)驗(yàn)課程的改革探索中，新增加“實(shí)驗(yàn)室常用儀器的使用維護(hù)以及安全教育”作為實(shí)驗(yàn)課程的第一課，在這一節(jié)課中，教師講解并帶領(lǐng)學(xué)生熟悉后續(xù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需要用到的實(shí)驗(yàn)儀器的使用和維護(hù)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)室的安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分類進(jìn)行介紹，在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，如遇到相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，則再次進(jìn)行提醒說(shuō)明，這樣“集中介紹+多次復(fù)習(xí)”的教學(xué)模式可以有助于學(xué)生更全面牢固地掌握微生物實(shí)驗(yàn)室的安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

（三）有效利用信息化教學(xué)方式

超星學(xué)習(xí)通、雨課堂等“互聯(lián)網(wǎng)+”教育模式的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)教學(xué)在時(shí)間和地點(diǎn)上的限制。我校的微生物實(shí)驗(yàn)課程均有對(duì)應(yīng)的線上課程，課改中將實(shí)驗(yàn)室安全教育微課程放在線上，學(xué)生可以反復(fù)進(jìn)行觀看學(xué)習(xí)。另外，原本一些在線下課程上難以演示、授課效果不理想的部分，比如實(shí)驗(yàn)儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室安全事故的視頻等，可以借助線上課程實(shí)現(xiàn)。教師在授課時(shí)也可以結(jié)合線上課程的相關(guān)視頻和圖片來(lái)進(jìn)行講解，幫助學(xué)生更好地理解。對(duì)于學(xué)生在學(xué)校課程中不會(huì)或較少接觸到的，但在將來(lái)從事醫(yī)藥行業(yè)實(shí)驗(yàn)室相關(guān)工作時(shí)可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，比如病原微生物、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物等，教師也可以作為拓展材料發(fā)布在線上，供學(xué)有余力和感興趣的同學(xué)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

（四）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程考核評(píng)價(jià)方式

在原先的實(shí)驗(yàn)課程中，課程的考核是由課堂考勤、提問(wèn)、操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜合得出的，不設(shè)立單獨(dú)的考試環(huán)節(jié)。學(xué)生普遍認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課程的考核相對(duì)簡(jiǎn)單，每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，除了完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告外，缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)的回顧總結(jié)。在課程改革之后，除了將實(shí)驗(yàn)室安全準(zhǔn)入教育課程及考試放在新生入學(xué)后的第一學(xué)期外，在實(shí)驗(yàn)課程的授課計(jì)劃中也加入獨(dú)立成一章節(jié)的實(shí)驗(yàn)室安全教育，并增加單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目線上測(cè)試和實(shí)驗(yàn)期末總測(cè)試兩個(gè)板塊，單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目線上測(cè)試包括該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果/現(xiàn)象討論四個(gè)部分組成，在每次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)束后發(fā)布，發(fā)布一周內(nèi)學(xué)生可以反復(fù)進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)期末總測(cè)試也在線上進(jìn)行，試卷由單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目線上測(cè)試的題目隨機(jī)組合形成，在固定時(shí)間點(diǎn)發(fā)布，考試時(shí)間為1～1.5小時(shí)，學(xué)生只有一次參加機(jī)會(huì)。單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目線上測(cè)試的平均分和實(shí)驗(yàn)期末總測(cè)試的分?jǐn)?shù)與課堂考勤、提問(wèn)、操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜合形成實(shí)驗(yàn)課程的最終成績(jī)。

三、展望

對(duì)于微生物實(shí)驗(yàn)課程的課程目標(biāo)而言，除了要求學(xué)生掌握本門課程的實(shí)驗(yàn)方法和操作技能，培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)工作作風(fēng)，同時(shí)也要幫助學(xué)生樹(shù)立實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)，這對(duì)于學(xué)生日后從事醫(yī)藥行業(yè)工作十分重要，因此實(shí)驗(yàn)安全教育的開(kāi)展是實(shí)驗(yàn)課程改革的重要方向之一。目前，實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)部的風(fēng)險(xiǎn)分析、線上課程的建設(shè)和優(yōu)化、課程考核評(píng)價(jià)的改革都在建設(shè)當(dāng)中。未來(lái)，我們還將從以下三個(gè)方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全教育相關(guān)的課程改革。

（一）學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目全過(guò)程

一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的全過(guò)程包括實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備、正式實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)后實(shí)驗(yàn)用品清潔回收及生物廢棄物的處理，目前大部分學(xué)生只會(huì)接觸到正式實(shí)驗(yàn)部分，對(duì)于實(shí)驗(yàn)前后的處理接觸相對(duì)較少。比如“培養(yǎng)基的配制”這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，由于每次實(shí)驗(yàn)時(shí)間的限制，大部分學(xué)生只配制了集中培養(yǎng)基，但對(duì)于高壓蒸汽滅菌器這個(gè)在生物、醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室十分重要和常見(jiàn)的儀器，大部分學(xué)生都僅僅只是通過(guò)教師的授課和演示，知道了它的滅菌原理和使用注意事項(xiàng)，但都基本沒(méi)有實(shí)際操作過(guò)，高壓蒸汽滅菌器的試劑掌握情況并不理想。又如微生物培養(yǎng)物，這是大部分微生物實(shí)驗(yàn)課結(jié)束后都會(huì)產(chǎn)生的，學(xué)生通過(guò)觀察微生物培養(yǎng)物，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，隨后微生物培養(yǎng)物要集中進(jìn)行處理，但微生物廢棄物的處理過(guò)程基本由實(shí)驗(yàn)室管理老師來(lái)進(jìn)行集中處理，學(xué)生并不會(huì)接觸到，學(xué)生對(duì)于這些重要的微生物實(shí)驗(yàn)安全的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)認(rèn)識(shí)多數(shù)來(lái)自課上教師的講解，理解不深刻。

接下來(lái)的改革中，將讓學(xué)生更多地參與到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中。改革初期是教師在課程最開(kāi)始將學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量進(jìn)行分組，每組負(fù)責(zé)一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的全過(guò)程。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)始前根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目查閱資料，進(jìn)行整體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，包括實(shí)驗(yàn)前應(yīng)準(zhǔn)備哪些實(shí)驗(yàn)材料和儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)后的處理過(guò)程四個(gè)部分，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中需要注意的安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，形成書(shū)面報(bào)告。該項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備以及實(shí)驗(yàn)的后續(xù)處理也由該組學(xué)生全程參與。比如“培養(yǎng)基的配制”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生可查閱相關(guān)教材和資料，準(zhǔn)備需要使用的培養(yǎng)基以及天平、錐形瓶、玻璃棒等實(shí)驗(yàn)器材，并對(duì)于電磁爐和高壓蒸汽滅菌器的安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行歸納說(shuō)明。學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的全過(guò)程，也有助于對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的理解和掌握，提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。

（二）定期進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的安全性評(píng)估

隨著科技的發(fā)展創(chuàng)新以及行業(yè)的變化，相關(guān)實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)儀器也都在不斷更新發(fā)展，原有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不一定依然適用，需要定期進(jìn)行評(píng)估，研究是否改良保留還是由新的試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行替換。在進(jìn)行評(píng)估時(shí)，也要對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的安全性進(jìn)行評(píng)估。如有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目存在安全風(fēng)險(xiǎn)較大，且該風(fēng)險(xiǎn)在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件下難以解決的，應(yīng)討論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的修改、替換，甚至剔除。目前實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)相關(guān)的教學(xué)仿真軟件也越來(lái)越多，一些安全風(fēng)險(xiǎn)較大，或者在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室內(nèi)難以開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可以通過(guò)相對(duì)應(yīng)的模擬仿真軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有了耗材和試劑的限制，學(xué)生也可以利用實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)相關(guān)的教學(xué)仿真軟件反復(fù)練習(xí)，熟悉實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

（三）實(shí)驗(yàn)安全教育課程建設(shè)

作為醫(yī)藥高校，我校大部分專業(yè)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程占總課程的比重較大，鑒于實(shí)驗(yàn)安全的重要性，未來(lái)需要將實(shí)驗(yàn)安全教育單列成一門課程，結(jié)合相關(guān)實(shí)驗(yàn)室安全事故、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等，系統(tǒng)介紹不同實(shí)驗(yàn)室的安全風(fēng)險(xiǎn)，以及有效規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的手段和途徑，使實(shí)驗(yàn)安全教育更具系統(tǒng)化和專業(yè)化。

隨著社會(huì)大環(huán)境對(duì)于科技創(chuàng)新的重視程度不斷提高，應(yīng)用型醫(yī)藥高校課程體系中實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程的比例不斷增加，實(shí)驗(yàn)安全教育成為課程改革中的一個(gè)重要探索方向。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)安全教育，不僅能提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全素養(yǎng)，也是有效規(guī)避實(shí)驗(yàn)室安全事故，營(yíng)造平安校園的有力保障。

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作者簡(jiǎn)介：王哲（1992— ），女，漢族，浙江寧波人，碩士，助教，研究方向：生物學(xué)。