基于實驗室安全教育的微生物實驗課程改革

摘 要：近幾年，隨著高校實驗實訓課程的開展，教學實驗室的數量日益增加。作為醫藥類高校，微生物實驗課程是我校大部分專業的必修課程，包含的實驗項目較多，但微生物實驗室存在生物安全、試劑使用安全、用火安全以及儀器使用安全、輻射安全五個方面的安全風險。在進行微生物實驗課程改革時，也需要將安全風險教育納入其中。

關鍵詞：實驗室安全教育;微生物實驗;課程改革

目前，科技創新能力越來越受到重視，高校作為創新集中地[1]，所承擔的教科研課題和實驗實訓類課程也越來越多，科研和課程相關的實驗室規模也在不斷更新擴大，但實驗室安全問題也越發突出，一些由實驗室安全問題導致的事件也引發了不小的社會輿論[2]。因此，加強實驗室安全教育是高校實驗課程改革的一個重要方面。

一、高校實驗室安全及教育現狀分析

高校實驗室作為科研和實驗實訓教學的主要承擔場所，一個實驗室內可能同時放有大量實驗儀器設備、生物類和化學類的試劑，以及實驗用微生物等，并且隨著高校對于實踐實驗類教學的重視，高校的實驗實訓課程的廣度和深度不斷擴大，課程內的實驗項目不斷增加，實驗室人員流動性日益增大，帶來了很多實驗室管理上的問題，增加了實驗室安全問題發生的風險[3]。學生在進入實驗室前，要對實驗室安全有足夠的重視，高校要將實驗室安全教育融入高校課程改革[4]。

微生物實驗室是我校實驗室中的重要組成部分。其中，學生實驗課程相關的微生物實驗室數量占比超20%，每學年承擔的微生物實驗課程數目較大，全校七成左右的學生在就讀期間均有微生物實驗相關課程的經歷。目前，學生在開學入校后，各學院會以講座形式組織進行實驗室安全始業教育，并為每位學生發放《實驗室安全宣傳冊》，學生只有通過了實驗室安全準入考試，才能進入實驗室。但在后續的實驗課程中關于實驗室安全的教育相對分散，實驗室安全教育在一門實驗課程的教學計劃里一般不會單獨列出。因此在微生物實驗課程改革中，增加實驗室安全教育比重，有助于實現實驗室安全教育的規范化、系統化、理論化，也有助于預防實驗室安全事故的發生。

二、基于實驗室安全的課程改革內容

（一）明確微生物實驗課程的實驗室安全風險點

經過微生物課程相關教師及實驗室管理教師的共同研討，最終確定：實驗安全教育依據微生物實驗室的特點展開，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方面，如下表。

1.生物安全

生物安全是微生物實驗室最主要的安全風險點。有研究針對1986—2019年我國實驗室進行統計分析[5]，生物安全事故發生數量雖然不多，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，是生物安全事故發生的原因之一[6]。學生及教師在使用微生物實驗室進行相關實驗項目時，不可避免地會使用到微生物。在我校開設的微生物實驗課程中，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險。雖然在實驗中使用微生物不是病原微生物，但如果學生操作不規范或后續處理不當，也可能影響人體健康或污染環境，因此教師在授課過程中，可以通過對相關案例的敘述引起學生的重視，并從微生物實驗操作上規范學生，比如與微生物直接接觸的接種環和接種針等工具，在使用前后都需要用火焰進行灼燒滅菌，微生物培養的容器——培養皿和試管，不能帶出實驗室或直接丟棄，需要進行相關的滅菌過程后，放置在專門的微生物廢棄袋中集中處理。

2.試劑使用安全

在我校的微生物實驗課程設計中，基本不涉及易燃易爆試劑或有毒有害試劑，存在實驗室試劑使用安全隱患的主要是學生在進行顯微鏡鏡頭維護時使用的擦鏡液，原先的擦鏡液為二甲苯，現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，因此在相關的實驗課上，教師要對擦鏡液的配制方法以及相關試劑進行說明，并同時可穿插講解實驗室試劑安全的相關內容。另外，微生物實驗還涉及易燃試劑乙醇的使用，如酒精燈等，這些細節也需要教師進行強調說明。

3.用火安全

微生物實驗的無菌操作通常在超凈工作臺中進行，酒精燈的使用也可能引發用火安全。目前實驗室仍采用火柴點燃酒精燈，部分學生在使用火柴點燃酒精燈后，未將火柴完全熄滅，火柴仍帶有火星，這可能會引起火災。因此，教師在進行相關實驗項目前要對學生進行用火安全的教育，并可對實驗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行介紹。

4.儀器使用安全

學生在配制培養基時會使用到電磁爐加熱，配制完成后需要使用高壓蒸汽滅菌鍋對培養基進行滅菌，這兩種儀器使用不當，也會發生危險。因此教師要對儀器的使用方法、原理等進行詳細的講解，并要求學生在開始實驗前先掌握儀器的正確使用方法，再進行相應的實驗操作。

5.輻射安全

微生物實驗室以及超凈工作臺使用紫外燈滅菌。紫外線通過作用于微生物的核酸而使得微生物致死，從而達到殺菌的效果，具有簡便性和經濟性的優點[7]。但研究表明，紫外線也會對人體的皮膚、眼睛、免疫系統等造成不良影響[8]。學生在超凈工作臺中進行微生物接種分離等操作時，誤開紫外燈也會引起輻射安全問題。教師在講解超凈工作臺的使用方法時，也可同時對于紫外殺菌以及輻射安全進行介紹，提高學生的安全意識。

（二）“集中介紹+多次復習”的教學模式探索

在原先的課程設計中，實驗室的安全教育是穿插在實驗項目中進行的，當可能接觸到某一個風險點時才會介紹該風險點，這樣的穿插式講解會使得實驗室安全教育內容相對分散，學生對于微生物實驗存在的安全風險點缺乏整體的認識。因此，在實驗課程的改革探索中，新增加“實驗室常用儀器的使用維護以及安全教育”作為實驗課程的第一課，在這一節課中，教師講解并帶領學生熟悉后續實驗項目需要用到的實驗儀器的使用和維護，并對實驗室的安全風險點分類進行介紹，在后續的實驗項目中，如遇到相應的風險點，則再次進行提醒說明，這樣“集中介紹+多次復習”的教學模式可以有助于學生更全面牢固地掌握微生物實驗室的安全風險點。

（三）有效利用信息化教學方式

超星學習通、雨課堂等“互聯網+”教育模式的出現，打破了傳統教學在時間和地點上的限制。我校的微生物實驗課程均有對應的線上課程，課改中將實驗室安全教育微課程放在線上，學生可以反復進行觀看學習。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，比如實驗儀器的內部結構、實驗室安全事故的視頻等，可以借助線上課程實現。教師在授課時也可以結合線上課程的相關視頻和圖片來進行講解，幫助學生更好地理解。對于學生在學校課程中不會或較少接觸到的，但在將來從事醫藥行業實驗室相關工作時可能遇到的風險點，比如病原微生物、實驗動物等，教師也可以作為拓展材料發布在線上，供學有余力和感興趣的同學進行自主學習。

（四）優化實驗課程考核評價方式

在原先的實驗課程中，課程的考核是由課堂考勤、提問、操作、實驗報告綜合得出的，不設立單獨的考試環節。學生普遍認為實驗課程的考核相對簡單，每次實驗結束后，除了完成實驗報告外，缺乏對實驗的回顧總結。在課程改革之后，除了將實驗室安全準入教育課程及考試放在新生入學后的第一學期外，在實驗課程的授課計劃中也加入獨立成一章節的實驗室安全教育，并增加單個實驗項目線上測試和實驗期末總測試兩個板塊，單個實驗項目線上測試包括該實驗項目的安全風險點、實驗原理、實驗操作、實驗結果/現象討論四個部分組成，在每次實驗項目結束后發布，發布一周內學生可以反復進行測試，實驗期末總測試也在線上進行，試卷由單個實驗項目線上測試的題目隨機組合形成，在固定時間點發布，考試時間為1～1.5小時，學生只有一次參加機會。單個實驗項目線上測試的平均分和實驗期末總測試的分數與課堂考勤、提問、操作、實驗報告綜合形成實驗課程的最終成績。

三、展望

對于微生物實驗課程的課程目標而言，除了要求學生掌握本門課程的實驗方法和操作技能，培養學生求真務實、嚴謹認真的科學工作作風，同時也要幫助學生樹立實驗安全意識，這對于學生日后從事醫藥行業工作十分重要，因此實驗安全教育的開展是實驗課程改革的重要方向之一。目前，實驗課程內部的風險分析、線上課程的建設和優化、課程考核評價的改革都在建設當中。未來，我們還將從以下三個方面進行實驗室安全教育相關的課程改革。

（一）學生參與實驗項目全過程

一個實驗項目的全過程包括實驗前期準備、正式實驗、實驗后實驗用品清潔回收及生物廢棄物的處理，目前大部分學生只會接觸到正式實驗部分，對于實驗前后的處理接觸相對較少。比如“培養基的配制”這個實驗中，由于每次實驗時間的限制，大部分學生只配制了集中培養基，但對于高壓蒸汽滅菌器這個在生物、醫學實驗室十分重要和常見的儀器，大部分學生都僅僅只是通過教師的授課和演示，知道了它的滅菌原理和使用注意事項，但都基本沒有實際操作過，高壓蒸汽滅菌器的試劑掌握情況并不理想。又如微生物培養物，這是大部分微生物實驗課結束后都會產生的，學生通過觀察微生物培養物，記錄實驗現象和實驗結果，隨后微生物培養物要集中進行處理，但微生物廢棄物的處理過程基本由實驗室管理老師來進行集中處理，學生并不會接觸到，學生對于這些重要的微生物實驗安全的風險點認識多數來自課上教師的講解，理解不深刻。

接下來的改革中，將讓學生更多地參與到實驗項目中。改革初期是教師在課程最開始將學生按照實驗項目數量進行分組，每組負責一個實驗項目的全過程。學生在實驗項目開始前根據實驗項目查閱資料，進行整體實驗設計，包括實驗前應準備哪些實驗材料和儀器、實驗步驟、實驗可能的實驗結果、實驗后的處理過程四個部分，并對實驗中需要注意的安全風險點進行說明，形成書面報告。該項目的實驗準備以及實驗的后續處理也由該組學生全程參與。比如“培養基的配制”實驗項目，學生可查閱相關教材和資料，準備需要使用的培養基以及天平、錐形瓶、玻璃棒等實驗器材，并對于電磁爐和高壓蒸汽滅菌器的安全風險點進行歸納說明。學生參與到實驗項目的全過程，也有助于對實驗項目的理解和掌握，提高學生主動學習能力。

（二）定期進行實驗項目的安全性評估

隨著科技的發展創新以及行業的變化，相關實驗技能、實驗儀器也都在不斷更新發展，原有的實驗項目不一定依然適用，需要定期進行評估，研究是否改良保留還是由新的試驗項目進行替換。在進行評估時，也要對實驗項目的安全性進行評估。如有實驗項目存在安全風險較大，且該風險在實驗室現有的條件下難以解決的，應討論進行實驗項目的修改、替換，甚至剔除。目前實驗實訓相關的教學仿真軟件也越來越多，一些安全風險較大，或者在學校實驗室內難以開展的實驗項目，可以通過相對應的模擬仿真軟件來實現，沒有了耗材和試劑的限制，學生也可以利用實驗實訓相關的教學仿真軟件反復練習，熟悉實驗原理和實驗過程。

（三）實驗安全教育課程建設

作為醫藥高校，我校大部分專業的實驗實訓課程占總課程的比重較大，鑒于實驗安全的重要性，未來需要將實驗安全教育單列成一門課程，結合相關實驗室安全事故、實驗項目等，系統介紹不同實驗室的安全風險，以及有效規避風險的手段和途徑，使實驗安全教育更具系統化和專業化。

隨著社會大環境對于科技創新的重視程度不斷提高，應用型醫藥高校課程體系中實驗實訓課程的比例不斷增加，實驗安全教育成為課程改革中的一個重要探索方向。加強實驗安全教育，不僅能提高學生的實驗安全意識，培養學生的實驗安全素養，也是有效規避實驗室安全事故，營造平安校園的有力保障。

參考文獻：

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[7]Kiyoshi Yoshino，姜偉.紫外線殺菌的原理和最新應用[J].中國照明電器，2005（04）：28-31.

[8]孫曉晨，張放，邵華.紫外線對人體健康影響[J].中國職業醫學，2016，43（03）：380-383.

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