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分子生物學實驗范文1
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)37-0272-03
分子生物學課程是現代生物科學的前沿和交叉學科。分子生物學實驗是分子生物學研究的重要手段和組成部分,是分子生物學教學的有力補充,學好分子生物學實驗課程對于培養學生的動手能力,強化理論教學效果具有重要作用。分子生物學與其他學科的交叉也主要體現為分子生物學實驗技術的應用[1]。分子生物學實驗技術涉及很多現代生物技術中的核心技術,掌握分子生物學實驗技術已成為農學、林學、醫學、生物學等各學科的基本需要[2-5],因此各個高校一般都將分子生物學實驗課程作為生物類專業學生的專業基礎課,緊抓教學質量,以期培養出更適應社會需求的人才。我國也早在2007年1月,由教育部財政部下發了教高[2007]1號《關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見》、教高[2007]2號《關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見》等相關文件,明確提出要高度重視實踐環節,提高學生實踐能力,加強實驗、實習等教學環節,著力培養學生創新精神和創新能力[6]。四川大學作為全國最早開設分子生物學實驗課程的學校之一,對該課程一直非常重視,每年投入大量的經費
改善實驗室的教學條件,為了適應新時代的需求,經過多年的教學實踐,分子生物學實驗課程也不斷在教學內容,教學方法、考核方式等方面進行大力的改革。
一、分子生物學實驗教學改革前現狀分析
(一)教學內容系統性、完整性不夠強
分子生物學實驗課程改革前實驗教學內容多為驗證性實驗,如:植物基因組DNA、總RNA及質粒的提取、瓊脂糖凝膠電泳、目的基因的PCR擴增、目的基因的酶切及與載體的連接、感受態細胞的制備、重組子的轉化與鑒定等實驗,實驗內容雖然都是現代生物前沿基礎技術,而且具有一定的連貫性,但每次實驗都是單獨授課,學生只需按照步驟完成實驗即可。這樣授課的弊端就是學生上完課后并不能把理論知識與實驗技術有機結合,缺乏思考,遇到實際科研問題時不能運用所學技能解決,缺乏拓展性、創新性思維的訓練。
(二)教學手段簡單,學生學習積極性差,教學效果不明顯
改革前實驗課程采用的教學形式單一,很難調動學生學習的積極性。一般是教師確定實驗的目的和方案,實驗員準備好實驗所需試劑和儀器,學生只需在規定的時間內進行操作,完成實驗方案,上交實驗報告。這種程序化、被動式的教學導致學生對分子生物學實驗課程教學目的不明、學習興趣不高,產生學習上的倦怠心理。
分子生物實驗課程開設在本科二年級下學期,實驗操作中用到的儀器精密度較高,價格昂貴,實驗試劑加入的量均為微量級別,這與學生在此之前所做的實驗完全不同。雖然在上課時教師反復強調實驗的操作步驟和注意事項等方面,但很多細節學生不能及時掌握,實驗中容易出現試劑種類加錯,試劑加入量不準確或錯誤操作儀器等,導致實驗失敗甚至儀器損壞等問題。此外,實驗課程一般設置是每周一次或隔周一次,學生不能經常練習,鞏固加深實驗技術,有些知識剛學會,還沒完全掌握,到下一次實驗時已記不清如何操作,導致教學效果不明顯。
(三)考核方式相對單一,不能全面反映學生學習的真實情況。
改革前該課程的學生學習成績的評定標準為課堂上實驗操作考核只占總成績的20%,考勤占10%,實驗報告占70%。但教師在對學生成績評定過程的研究中發現由于分子生物學實驗課程是生命科學學院全體學生的專業必修課,開設的班級多,每次課學生人數較多,課堂上老師并不能關注到每個學生,學生成績的評定主要還是根據實驗報告中結果的好壞與報告的質量來定,以至于學生中形成一種思維:只要實驗報告寫的頁數多,圖片精美,討論深刻就能得高分,實驗過程中操作是否規范,是否動作標準并不重要。這使得很多學生對實驗技術的學習流于應付,不能達到學習該課程的目的。
這些問題嚴重影響了分子生物學實驗課程的教學質量,也使得學生忽視實驗技能的提高,思維趨于懶惰,缺乏科研的自主性、創新性。分子生物學實驗課程作為一門實踐性的專業基礎學科,教師不只要注重學生動手能力的鍛煉,也要培養學生勤于思考的習慣和分析處理問題的能力。
二、分子生物學實驗教學改革方式
為了改變以上的缺點,改進教學模式,提升教學質量,提高學生學習的積極性、主動性和創造性,達到分子生物學實驗課程的學習目的,在學校及學院的支持下我院分子生物學實驗課程組對本門課程進行了全面改革,以學生為本,開發多樣化學習方式[7],學生由被動式學習轉為自主探究性學習[8],改進課程考核方式等。經過近兩年的試驗,效果明顯。實驗課程的主要改革內容如下:
(一)學校加強經費投入和師資力量建設,提高教師教學能力
四川大學生命科學學院歷來重視實驗中心的建設,目前分子生物學實驗室設備固定資產達到300多萬元,實驗教師均具有博士學位,教輔人員的學歷也在碩士研究生及以上。學院鼓勵教師積極參加國際、國內各種教學研討會,與全國的同行進行教學交流,學習其他兄弟院校的先進經驗,提高教學能力。此外,該課程每年還給教師配備了研究生助教,多人同時在課堂上進行指導,及時發現并糾正學生實驗操作中的錯誤,幫助其形成良好的實驗習慣,掌握正確的實驗操作方式。
(二)拍攝實驗操作視頻,便于學生課前課后反復學習
為了讓學生更清楚實驗操作的方式及儀器的正確使用方法,教師將分子生物學實驗中涉及的實驗內容和儀器使用按照模塊化的方式分別進行視頻拍攝,并結合多年教學經驗,在視頻中增加了學生實驗中易錯環節的提示,對初學者進行指導。學生在上課前就能清楚知道每個實驗的正確操作方法及注意事項,上課時有意識地加強學習,降低實驗失敗率,提高課程訓練效率。
(三)建立課程網站和虛擬實驗室,加強師生間及學生間的聯系,提高學習的積極性
為了有效整合教學資源,拓展教師的教學方式、教學空間,提升教學質量,提高學生的學習興趣和自主學習能力,培養學生的獨立能力及科研素質,加強師生之間的互動,使課程教學內容與教學活動完整呈現,我們建立了分子生物學實驗的課程網站,將實驗操作視頻、動畫、圖片、PPT等資料放置其上,供學生自由學習。此外,我們還注重師生間課后的聯系與互動,利用網絡平臺收集和批改學生作業,對學生學習中遇到的問題及時在網上作答,方便學生的學習,促進其對相關知識的理解與把握。
隨著社會新形勢的發展對人才要求的提高,傳統的實驗教學受課程開設的時間、地點、人力和財力等問題的限制,不能顯著提高教學質量,設計型和探究型實驗更難以開展。為解除此類限制課程教師還建立了虛擬實驗室,提供可操作的虛擬實驗儀器和試劑,學生既可通過實驗仿真平臺動手操作,又可自己設計實驗,利于培養學生的實驗設計能力,分析解決問題的能力,科學探究精神和創新意識,學生對于科學知識的學習、探究、運用更有自主性[9,10]。
(四)重視實驗內容的系統性,提高大學生的創新能力
教學內容上整合原有的分子生物學課堂小實驗,創建系統分子生物學綜合大實驗[11],給定選擇題目后由學生自行選擇并設計綜合大實驗流程。第一次上課教師只需要講解進入實驗室的要求與注意事項,給定幾個備選大實驗題目,提供模塊化實驗視頻,由學生課后學習視頻,自行選擇題目并設計大實驗流程。第二次課程為實驗設計的展示,學生分別用PPT展示、講解自己的設計,由其他同學對其設計的流程進行提問,討論其設計是否合理,是否能繼續優化,最后確定最終流程。第三次課程開始動手能力的培養,是前期課程知識的應用與實踐。對于實驗中出現的問題,首先要學生自己設法提出解決方案,并于實驗完成后師生共同討論實驗中的得失與感悟。實驗內容的系統化后整個過程學生都參與其中,將學到的理論知識運用到實際的科研問題中,充分強調學生在實驗中的主體地位,不僅使學生養成總結和反思的習慣,也大大提高學生的創新能力。因此,綜合大實驗能夠充分挖掘學生的潛能,對培養學生獨立思考能力,實驗動手能力以及解決實際問題的能力具有重要的意義。
(五)加強課程考核方式改革,提高學習積極性,科學檢驗學習效果
實驗課程中提高學生的主動性和積極性,不僅需要教學內容和手段的提高,還要有科學合理的考核方式的配合[12]。為了充分檢驗學生的學習效果,改變學生“輕操作重報告”的觀念,避免出現“高分低能”的現象,我們將課程考核方式變為:實驗流程設計占總成績的30%,實驗操作占40%,實驗結果占10%,實驗報告占20%。實驗流程的設計充分考核了學生對實驗目的,原理等的認識及對整個課程系統性的把握,能正確地將分子生物學實驗涉及的方法有機結合,真正達到課前自學的目的。這部分內容是作為作業在第二次上課討論各自的實驗設計前上交,教師及時評定成績。討論后學生便清楚自己所獲得的分數,督促其后續工作認真努力,也有利于教師及時了解學生自學情況和對實驗整體的把握情況,可以有針對性地對學生進行輔導。
在實驗操作課程中,由于學生在課余時間自學教學視頻,因此在課堂上教師的主要角色由知識的傳授者轉變為實驗操作過程的監督者,實驗的講授時間縮短,有針對性地增加實驗技能的指導時間。為了公平評價每個學生,在實驗中教師為學生準備了胸牌,上面清楚地記錄了每個學生的姓名及學號,方便教師監督其操作過程是否符合規范,及時糾正錯誤。該過程成績由于在總成績中所占比例較重,激發了學生在課前的學習熱情,提高了學習效果。
在實驗完成后,分子生物學實驗課程還增設了實驗內容相關問題的討論和搶答環節,鼓勵學生積極思考,提升了學習的趣味性,鞏固學習效果。
三、分子生物學實驗教學改革效果
經過兩屆學生的實驗教學,分子生物學實驗教師對兩個年級349名學生進行了調查,學生的實驗技能與實驗素質普遍提高,科研能力明顯增強。學生普遍認為新的課程形式更能調動其實驗積極性,鍛煉其科研思維能力,提高實驗操作的動手能力,并改變其“做的好不如寫的好”的錯誤觀念,全面客觀體現學生的學習效果,學生在課程中收獲較多。
四、結束語
高等教育肩負著培養數以萬計的高素質專門人才和一大批拔尖創新人才的重要使命。提高高等教育質量,既是高等教育自身發展規律的需要,也是辦好讓人民滿意的高等教育、提高學生就業能力和創業能力的需要,更是建設創新型國家,構建社會主義和諧社會的需要。分子生物學發展迅速,為了培養高素質人才,適應社會需求,實驗課程的教學方法應不斷更新。改革是一個需要不斷摸索與改進的過程,希望在此基礎上我們不斷總結工作中的得失,開創新的方法,培養更多具備創新精神、科學思維及實踐動手能力的人才。
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分子生物學實驗范文2
運用分子生物學實驗技術探索生命科學的奧秘,構建完善的實驗教學體系是分子生物實驗學教學的重要任務,在傳統的教學模式下,分子生物學實驗教學需要配合實驗室的建設以及實驗資源的配置情況,既缺乏有效的實驗教學方法,又沒有形成獨立的分子生物學實驗教學體系,對分子生物學實驗教學的效率也產生了較大的影響,所以需要通過有效的途徑促進分子生物實驗教學體系的完善,促進其教學效率的提升。
一、分子生物實驗教學存在的問題
1.實驗室以及實驗資源有限
分子生物學是一門新興學科,因此在高校教育活動的開展方面仍然會受到諸多因素的影響,其中最重要的就是資金的投入。當前,高校在分子生物學實驗室的建設方面投入的資金十分有限,與其他經典學科相比顯然更少,但是分子生物學實驗對于實驗室以及實驗設備都有較高的要求,很多設備都需要從國外進口,價格十分昂貴,很多高校在資金的負擔方面都有很大的壓力,因此也影響了分子生物學實驗教學的效率。
2.缺乏足夠的實驗技術人員
分子生物學在我國教育體系中的起步時間相對較晚,所以相關的教學人員和技術人員的數量十分有限,很多高校在分子生物學實驗教學方面都需要聘請專門的技術人員,而人員的缺乏也成為了限制分子生物學實驗教學的另一個重要因素。雖然我國教育機構也在積極培養分子生物學的專業技術人員,但是人員的數量以及其成長速度,都無法滿足當前分子生物學實驗教學的需求,不能保證分子生物學實驗教學的有效開展。
3.教學內容的設置缺乏科學性
分子生物學是一門跨學科的綜合性教育課程,因此其教學內容涉及到生物、醫學以及藥學等多個領域,這就涉及到知識的連接性與滲透性,因此在分子生物學實驗教學的內容設置方面,需要考慮其綜合性。但是從當前分子生物學實驗教學的內容設置方面來看,顯得較為單一,往往只是集中在某個領域,缺乏對實驗教學系統的考慮,而且沒有形成科學的實驗教學評價體系,對于分子生物學實驗教學的效果無法做出準確、科學的評價,無法為后續教學活動的開展提供必要的依據。
二、分子生物學實驗教學的改進策略
1.加大實驗室和實驗設備的資金投入
高?,F有的實驗室設備和資源無法滿足分子生物學實驗教學的需求,因此需要加大實驗室以及實驗設備的資金投入,積極引進國外先進的實驗設備,提高分子生物學實驗的精準性,才能提高分子生物學實驗教學的有效性。同時,為了保證分子生物學實驗教學的有效開展,需要加大相關技術人員和實驗教學人員的素質培養,為分子生物學實驗教學的有效開展提供足夠保障。
2.完善分子生物學實驗教學的內容
根據分子生物學的特點以及教學大綱的要求,在注重分子生物學常規實驗內容的基礎上,適當加入更多可以凸顯專業特色的實驗教學內容,如大腸桿菌活化、質粒DNA提取等,注重分子生物學與其他相關學科的結合。同時在實驗教學的選取方面,要考慮到學生對于知識的掌握程度,由淺入深、循序漸進,使學生可以參與到實驗中,并且感受分子生物學的神奇,才能激發學生求知的欲望,獲得良好的學習效果。
3.創新實驗教學方法
為了提高分子生物學實驗教學的有效性,需要改進傳統的教學方法。分子生物學實驗教學中包含很多復雜的實驗,學生理解和記憶的難度都較大,如果教師僅僅采用示范和講解的方法,顯然無法給學生留下深刻的記憶,因此要對現有的實驗教學方法進行必要的調整,使每個學生都可以參與到實驗中,親自操作和演示,也可以在教師的指導下由學生自行設計實驗方案,這種方法可以激發學生的興趣,同時也有利于培養學生的自主學習能力和研究能力,對于提高學生的綜合實驗能力有較大的幫助。
4.構建科學的實驗教學評價體系
對實驗教學的結果做出準確、客觀的評價,可以了解學生的學習情況以及對知識的掌握情況,同時也可以為后續教學活動的調整提供必要的依據,有利于提高實驗教學的針對性和可操作性,促進分子生物實驗教學改革的不斷深化。
分子生物學實驗范文3
關鍵詞:研究生培養;分子生物學;實驗教學
分子生物學是從分子水平上研究生命現象、生命本質、生命活動及其規律的科學,是當前生命科學中發展最快并與其他學科交叉滲透最廣泛的前沿學科之一.進入21世紀,分子生物學的實驗技術與方法已經應用到了生物學各個分支學科的研究中[1].研究生教育是培養具有科學精神和創新能力高層次人才的主要方式,培養碩士研究生創新思維和科學研究能力,將是作為研究生階段的研究工作和將來作為科研人員所必備的素質.近年來,很多高校在研究生的培養上采取了重大舉措,如浙江大學、中國科技大學、西安交通大學、中國農業大學等,實現了研究生的理論教學、實驗教學和學位論文研究三階段的培養模式[2].在加強研究生理論教學和學位論文研究的同時,注重研究生實踐能力的培養,增加了實驗教學環節,實現研究生實踐能力的寬領域培養,再通過學位論文的研究,形成研究生實踐能力的立體全方位培養.作為一個生物學研究生,把本科所學的基礎知識與科學研究的最新進展聯系起來,學好、學通分子生物學是必需的一步.基于此,2012年起我校在生物學科研究生學位課中設置“分子生物學實驗”課,3年來雖然取得了明顯的成效,得到了研究生與指導教師的認可,但在實際運行過程中也發現了一些問題,還需要通過不斷的改革和實踐,使生物學科的研究生更系統、更全面地掌握分子生物學的實驗技術和技能,為后續的研究性實驗工作和今后走上工作崗位提高科研水平打好一個堅實的基礎.
1課程定位及理念
分子生物學在20世紀取得了理論和技術的飛速發展.分子生物學技術越來越廣泛地應用于生命科學的各個研究領域當中.隨著越來越多的理論突破,分子生物學技術也日新月異.在高等院校的生物相關學科的研究生教學中,越來越廣泛地注重分子生物學的教學.分子生物學理論課教學內容多,范圍廣,有一定深度,學生很難透徹理解和掌握,如果不做實驗,只學習理論,往往會事倍功半,理不出頭緒.分子生物學實驗課能給學生親自動手參與實驗全過程的機會,便于學生加深對相關理論的理解[3].研究生來自不同的院校,由于各院校課程設置不同,研究生接受的本科階段的教育差別很大,這種差別在實驗操作能力上體現最為明顯.對于已經進入分子時代的生命科學來說,不熟練分子生物學實驗操作的學生就很難快速適應課題研究的科研工作.在研究生學位課中設置分子生物學實驗課,合理安排實驗課內容,建立常規操作與科研課題相結合的實驗課程體系,是提升研究生實踐能力的重要途徑,同時也能為學生完成碩士學位論文及將來從事科研工作打下良好基礎.內蒙古科技大學生物學碩士研究生學位點于2006年經批準設立,2007年起招收首批碩士研究生,近10年來,已為及全國輸送了一批從事生物學研究與開發的優秀人才.“加強專業技術教學、緊跟學科發展前沿、全面提升研究生培養質量”一直是本學科研究生培養工作的重點和目標.為適應新形勢下高等院校研究生教育與創新型人才培養的目標,對研究生分子生物學教學的改革勢在必行.2012年以來,我們通過在研究生學位課中設置“分子生物學實驗”課,不僅顯著地提高了研究生對分子生物學課程的學習熱情,而且明顯提升了研究生的科研能力.
2課程建設及特色
2.1課程建設的過程與方法
每學年的秋學期初新錄取的研究生入學,根據對新生分子生物學知識背景和實驗動手能力的詳細調研合理安排實驗課內容,建立常規操作與科研課題相結合的實驗課程體系,并根據學科發展不斷更新和完善,力求促進研究生科研工作的順利開展.研究生分子生物學實驗教學的改革分為3個階段進行.
2.1.1準備階段
組織相關人員成立課題小組,對小組人員進行具體分工,以2015年新入學的碩士研究生為研究對象,采用問卷調查方式對他們的分子生物學基礎知識與實驗操作能力進行摸底,撰寫調查報告[4].
2.1.2實施階段
(1)制定教學大綱.根據準備階段的調查結果討論研究生分子生物學實驗課教學大綱,實驗項目實行多層次、模塊化管理,分為基礎性、綜合設計性、創新性3個模塊.基礎性實驗項目以基本的分子生物學操作技術為主,如:質粒DNA的提取、限制性內切酶酶切DNA分子、瓊脂糖凝膠電泳分離DN段、大腸桿菌感受態細胞的制備、重組DNA分子的構建與轉化等、PCR擴增目的基因等.對沒有任何分子生物學常規操作基礎的研究生要逐個開出;對本科階段已經接觸并熟悉這些基礎性實驗的研究生可直接開出綜合設計性實驗,如:多種方法獲得目的基因、動植物中某關鍵基因的克隆、重組質粒的構建等.創新性實驗項目全部由本學科教師承擔的科研課題轉化而來,研究生可根據自己的研究方向與興趣愛好選擇項目完成,包括植物細胞中MYB類轉錄因子的篩選、與人類遺傳病相關的核苷酸重復序列的克隆等.
(2)學生選課.將全部實驗教學內容及具體開出安排提前公布,學生根據實際情況與自己的研究方向進行實驗內容的選擇,這一環節須由指導教師協助完成.選課結束后根據每個項目的選課情況準備實驗,包括學生分組、準備實驗材料、儀器設備、耗材試劑和實驗講義與實驗報告冊分發等.
(3)預實驗.指導教師根據學生分組情況,每組安排組長一名,副組長一名,在實驗開出前協助指導教師完成預實驗.
(4)實驗課開出.按計劃認真組織研究生開出實驗.實驗操作階段,要求學生熟練掌握實驗操作流程,嚴格按規范進行操作.同時指導教師要充分調動學生的學習積極性和主動性,增強學生獨立完成實驗的能力和實際動手能力,使學生能夠盡可能主動地、獨立地完成實驗的整個過程,為以后獨立從事科研設計和科學實驗打下良好的基礎.
(5)課程考核.實驗課結束后進行成績考核,綜合學生的預習報告、實驗操作、實驗結果與實驗報告撰寫情況給出實驗課成績.
(6)編寫研究生實驗教材.基于教學實踐的積累,編寫研究生實驗教材“研究生現代分子生物學實驗”,重點面向研究生的實驗教學,將分子生物學基本實驗技術和近年來發展起來的新技術、新方法有機融合.
2.1.3總結階段
跟蹤調查,了解研究生在分子生物學實驗課結束進入課題研究后的情況,掌握他們在分子操作各個環節上的操作熟練程度,對取得的研究資料做全面的整理分析.在學科內部推出“研究生分子生物學實驗”示范課,并完成相應的資料庫與光盤制作,并進一步在全校范圍內推廣.同時課程改革小組的成員要不斷討論項目實施過程中存在的問題,并及時與兄弟院校溝通學習,提出切實可行的辦法[5].
2.2指導教師隊伍建設
自2012年生物學科碩士研究生開設分子生物學實驗課以來,該課程的教學任務一直由我校外聘的留美分子生物學專家王建英教授負責,另配2名講師作為助手.經過3年來的教學實踐體會,加上學生與研究生導師的意見反饋,我們發現這種單一的指導教師模式是需要改進的,需要建設一支由長期工作在科研、教學一線教師組成的研究生實驗課教學團隊.教學任務分配上,根據團隊內每位教師主要從事的科研領域和專業特長,分配相應的實驗教學內容,每個項目安排2名指導教師,他們不僅熟悉所指導實驗的技術要點,及時解決實驗過程中出現的各種問題,還能將本領域相關的科研前沿、熱點問題介紹給學生,以開闊學生視野,使每次實驗均能獲得預期結果.同時,指導教師在教學實踐過程中也不斷發現和審視自己,包括對自身專業知識的把握與實驗技能熟練程度的反思,這樣也能促使他們緊密跟蹤學科發展前沿不斷提高[6].本課程經各方面協調討論,現已逐漸組建了一支人員穩定、業務基礎全面、具有團結協作精神的教學團隊.其中教授3人、副教授2人、講師2人.其中大多數教師承擔國家自然科學基金、內蒙古自然科學基金、內蒙古高?;鸬瓤蒲许椖?在努力完成這些科研任務的同時,有意識地將許多科研工作中的思路和先進的技術轉化到研究生分子生物學實驗的教學實踐中.實驗課教學團隊的建設極大地提高了研究生實驗教學質量,并申請得到了我校研究生教學改革項目建設立項資助.
2.3實驗課成績考核與結果評價
經過教學團隊的調研討論,針對分子生物學實驗考核形式的問題,提出實驗課評價體系多層次評價的管理制度,包含預習報告、平時考勤、實驗操作、實驗結果與實驗報告撰寫情況5個部分,分別所占比例為1∶2∶4∶1∶2;針對設計性與創新性實驗,要加上實驗方案制定與實驗論文撰寫環節.針對研究生各實驗組人數較少、時間較靈活、學生專業多樣化等特點,在考核中更加注重實驗的具體操作過程.在課程開課初要將考核方案告知學生,讓他們明確各環節的評分標準,在實際考核過程中如實記錄作為評價依據.實驗課結束后,通過“問卷調查與后期跟蹤相結合”的模式及時對教學效果進行評價[7].通過發放問卷調查表的方式綜合調查研究生對本門實驗課的內容設置、教學方法及授課教師的教學效果等信息的評價.另外,在實驗課結束一個學期后,我們對研究生指導教師進行問卷調查,對上一年度的實驗教學效果進行了后期跟蹤評價,對研究生進入到各自實驗室工作后的科研思維、實驗設計、操作能力等進行調研,綜合評價實驗教學效果[8].
3結語
分子生物學實驗技術是生物學各分支學科科學研究必備的手段,在研究生入學后進入課題研究之前開設“分子生物學實驗”課,熟練掌握基本的分子生物學操作技術,這是生物學研究生快速進入科研課題與順利完成碩士學業的基本保證[9].研究生經過基本實驗技能培訓、全面綜合實驗及自主設計實驗的鍛煉及創新實驗平臺的全方位提升,科研能力得到大幅度提高.學生普遍反映研究生分子生物學實驗為他們順利進行課題研究、完成學位論文和未來的科研工作奠定了良好基礎,一部分學生在碩士期間就發表了高水平的SCI論文.為生物學研究生開設分子生物學綜合實驗,在內蒙區內外兄弟院校進行此類設置的尚不多見,需要我們更加努力創立并逐步完善研究生實驗教學平臺,全面提升我校碩士研究生培養水平[10G12],及時將教師的科研成果提煉引入實驗教學,提高指導教師的教學能力,使實驗內容不斷更新,為研究生進行課題研究及畢業以后從事相關的科研工作打下堅實的基礎.
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分子生物學實驗范文4
Abstract Biochemistry and molecular biology experiment is a professional experimental course with extensive application, is the core of biological experiments. In this paper, the current status of the experimental teaching of biochemistry and molecular biology in private colleges is analyzed, and the reform of biochemistry and molecular biology experiment course is explored from the aspects of teaching contents and teaching methods, which lays a foundation for cultivating applied talents.
Keywords private colleges; Biochemistry and Molecular Biology Experiment; teaching reform
生物化?W與分子生物學這門學科在21世紀當代生命科學領域中舉足輕重,多年來理論和技術的快速發展,推動了生命科學的發展,成為諸多相關領域學科學習的重要基礎。[1]生物化學與分子生物學實驗所涉及的實驗內容和儀器設備多樣,涵蓋的基本技能項目廣泛,因此對生物技術、生物工程、生物制藥、食品技術等相關專業學生來說是十分重要的實驗課程,[2]也是一門應用型極強的專業實驗課程。
對民辦高校而言,學生所掌握的基礎理論知識和動手創新能力相對較弱,因此,培養學生的自主創新能動性十分重要,如何提高學生的學習興趣,調動學生的自主創新性,也就成為了能否成為應用型人才的關鍵。[3]此外,隨著電子信息技術的不斷創新,人才需求方向的不斷變革,民辦高校開設的生物化學與分子生物學實驗在教學本身仍需進一步完善。針對上述問題,作者根據目前我校對生物化學與分子生物學實驗教學的開課情況,對生物化學與分子生物學實驗本科教學方面進行了一些探索和改革。
1 民辦高校大學生物化學與分子生物學實驗課開課情況
1.1 實驗儀器設備
近年來民辦高校發展速度較快,人才輸出方面在社會中起到的作用也越來越明顯,但民辦高校由于自身資金來源有限,在實驗教學條件中實驗教學儀器設備臺套數無法滿足日益增加的學生人數。生物化學與分子生物學實驗所需要的儀器設備種類較多有分光光度計,離心機,電泳儀,恒溫水浴鍋,振蕩培養箱等,而民辦高校對生物化學與分子生物學實驗教學經費投入有限,使得部分實驗儀器非常緊缺、陳舊。學生在實驗操作時排隊等候時間加長,不利于實驗教學秩序的穩步運行。
1.2 實驗教學理念
目前大部分民辦高校所開設的生物化學與分子生物學實驗課只是將其作為理論課教學的輔助內容,其主要目的是為了可以使學生能對理論課的知識更好地理解和學習。老師在每次實驗開始前會對實驗目的、實驗原理、實驗步驟及實驗的注意事項一一講解,并進行一些示范操作,然后學生再按照老師所講的內容進行實驗,這樣雖然會使教學比較規范,學生操作比較順利,實驗結果也會比較理想,但不利于學生對實驗的思路創新,內容創新,抹殺了其對生物化學與分子生物學實驗操作的積極性,無法體現該實驗應當具有的探索性精神。
1.3 師資與實驗室建設
在民辦高校中從事實驗工作的技術人員普遍工資待遇偏低,人員流動性較大,加上生化實驗中所涉及到的部分藥品和試劑具有一定的毒性,導致能安心從事實驗指導工作的技術人員比較缺乏,影響生物化學與分子生物學實驗教學水平的提高。此外,各民辦高校對生物化學與分子生物學實驗室的資金投入有限,實驗室的建設工作進度也較緩慢。
2 民辦高校生物化學與分子生物學實驗教學改革舉措
目前民辦高校想生存,想發展,必定要以培養應用型人才為目標,因此綜合以上民辦高校大學生物化學與分子生物學實驗教學過程中普遍存在的一些問題,我們應充分重視學生實踐創新能力的培養,理論聯系實際,激發學生在實踐操作方面的興趣,培養學生的創新創造力,成為適應社會發展需要的應用型技術型人才。
2.1 實現實驗儀器的現代化、智能化
在實驗儀器設備選購時,應進行充分的調研,以儀器的準確性和實用性為主,與時俱進,將過老過舊的設備及時替換,購買一些可以進行多種實驗的綜合性儀器,這樣不僅可以節約資金,也可以提高儀器使用率,滿足學生的實驗需求。
2.2 優化實驗教學內容
我校生物化學與分子生物學實驗多年來經過了多次篩選和組織,目前課程內容安排如下:
(1)可溶性糖含量的測定――蒽酮法;
(2)蛋白質含量的測定;
(3)粗脂肪的定量測定――索氏(Soxhlet)提取法;
(4)SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳法測定蛋白質分子量;
(5)動物組織核糖核酸的制備及含量測定;
(6)脲酶提取及Km值的簡易測定;
(7)淀粉酶提取及酶活力測定;
(8)馬鈴薯多酚氧化酶制備及性質實驗;
(9)植物組織中維生素含量的測定。
教學內容涵蓋了生物化學與分子生物學領域最基本、最常用的多種實驗技術,如電泳技術、分光光度分析技術、生物大分子提取技術、滴定技術等。實驗中涉及到多種常見儀器設備的使用,如離心?C、水平電泳和垂直電泳裝置、凝膠成像分析系統、分光光度計等。在實驗教學過程中增加開放性設計性實驗,如“植物組織中維生素含量的測定”實驗,讓學生自己選擇實驗所需材料和實驗方法,查閱資料,形成自己的研究思路,比較不同實驗材料下結果的差異,并進行分析和討論,提高了學生對實驗課的興趣,更提高了實驗課的教學質量。
2.3 靈活運用多媒體網絡技術和3ds Max教學系統
多媒體教學可以使生化實驗教學中的文字內容、實驗現象及一些操作視頻等形式的信息整合,學生可以根據自己的興趣愛好來自主選擇實驗內容,反復觀看學習,并在網絡上完成一系列交互式操作,可以實現師生實時互動,實現個體化差異化教學。[4]3ds Max教學系統目前作為一種新興的教學手段應用在實驗教學中。[5]對生化分子實驗中所涉及到的基礎知識點如蛋白質分子結構,核酸分子結構等可以通過計算機Autodesk 3ds Max三維動畫模型的制作,幫助學生從多角度更加立體地去感受,激發他們的學習興趣。
2.4 生物化學與分子生物學實驗虛擬仿真軟件教學
生化與分子生物學實驗是探究生命奧秘,讓學生對自然界中的微觀世界進行探索和研究的一門實驗,引進生物化學與分子生物學實驗虛擬仿真軟件,把學生的思維引向微觀世界模擬的實驗環境中,更好地探究其本質和規律。如核酸電泳,蛋白質分離等分子實驗,實驗周期較長,通過虛擬方式可大大縮短周期,節約開支。如《現代分子育種仿真軟件》,建立可視化的化工生產實驗操作平臺,采用高仿真的虛擬實驗環境和實驗對象,使學生有身臨其境的感覺,彌補現場實習教學的不足,實現真實實驗不具備或難以完成的教學功能,培養學生的實踐分析問題和解決問題的能力。[6]
2.5 鼓勵學生參與實驗課前準備,培養學生自主能力。
目前,大部分生化與分子生物學實驗課前的材料準備,試劑配制都是由實驗技術人員完成,在實驗開始前分發到學生手上,如“淀粉酶提取及酶活力測定”實驗,實驗所需要的萌發的小麥種子,3,5-二硝基水楊酸試劑和檸檬酸緩沖液等,都是由實驗員來準備,這樣雖然能保證實驗能按時在教學時間內完成,但學生對該實驗無法有一個完整的認知和了解。對實驗習慣來說,也會讓學生有依賴感,因此,鼓勵有興趣的學生參與預實驗,即樣品材料的準備和藥品試劑的配制,在親自動手的同時,發現問題并解決問題,可以加深學生對該實驗的理解,培養良好的實驗習慣和素養,為適應日后的科研工作打下堅實基礎。
2.6 適當增加實驗經費的投入
生化類實驗室的建設工作中很多化學藥品及易耗品需要及時地更新,使用的儀器也需要定期地維護和保養,這就需要學校在經費預算上向生化類實驗室給予支持,以保證實驗教學和科研工作正常有序進行。
2.7 實驗技術人員也應時刻“充電”保持與時俱進
作為實驗技術人員,為國家培養實踐型所需人才任重而道遠,隨著時代的進步,不僅要求對在實驗中所涉及到的理論知識的熟知和鞏固,更要在新型實驗操作技能中刻苦鉆研,時刻為自己充電,如積極學習動畫模型的構建,軟件的制作,“微課”的制作等,以保證其在教育崗位中永不落伍。
分子生物學實驗范文5
關鍵詞:醫學分子生物學 實驗教學 教學改革 綜合性實驗
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)02(a)-0037-03
21世紀以來,隨著人類基因組計劃的完成,醫學分子生物學作為分子生物學的重要分支得以迅猛發展,其理論與技術早已廣泛滲透到生命科學的各領域,同時也成為橫跨基礎醫學與臨床醫學的橋梁課程。我校于2003年為醫學本科生開設了醫學分子生物學理論課的教學,實驗課的教學由于經費、場地、儀器等因素的限制,僅針對檢驗專業學生開設,其教學任務由醫學基礎研究中心醫學分子生物學實驗室承擔。通過多年的教學實踐和摸索,我們在現有的條件和辦學特色定位下及實驗教學基礎上,針對檢驗專業本科生教育的特點,于2011年起,我們對醫學分子生物學實驗課教學改革進行了初步探索,以期促進本學科實驗教學工作的發展,達到提高教學質量和培養學生綜合實踐能力的目的。
1 醫學分子生物學實驗教學的重要性
醫學分子生物學主要致力于闡明生物大分子結構、功能、調控機制以及人體各種生理和病理狀態的分子機制[1]。這些內容十分抽象而無直觀的實體,其中所涉及到的生理、生化過程,學生僅從書面上是無法進行形象化的觀察和認知。因此,作為一門實踐性和應用性很強的學科,實驗教學在醫學分子生物學整個教學過程中占有重要地位。通過實驗課的學習,不僅能驗證課堂上所學到的理論基礎,增強學生對知識的理解和掌控能力,而且能夠激發學生的學習興趣,培養學生發現問題、分析問題和解決問題的實際能力。
2 對醫科生全面推行醫學分子生物學實驗課教學的改革勢在必行
醫學分子生物學是生命科學發展中最重要的前沿學科之一,其發展依賴于反復的實驗驗證,故具有實驗性強的特點,分子生物學實驗技術正深刻地影響著醫學的各個分支領域。因此,對省屬醫學院校各專業的本科生來說,掌握分子生物學技術的基礎理論和基本的實驗方法非常重要。提高學生的動手能力、培養應用型人才,對廣大醫科本科學生、研究生和青年教師而言顯得越來越重要。培養應用型人才成為目前教育教學改革的趨勢[2]。因此,實驗課的教學內容應該更加結合臨床實際,除了基本的分子生物學技術,注重增加醫學應用和前沿的內容。
特別是從2012年起,國家對大學本科教育經費的投入大幅度增加,體現了國家對高等教育的高度重視。大幅度提高對教育的投入,對于醫學生來說,主要體現在對教學成本高的實驗課教學的重視和投入,理論課教學的成本畢竟相對較低。因此,對醫學院校本科生進行醫學分子生物學實驗課教學改革,加強分子醫學教學,全面推行醫學分子生物學實驗課教學改革的時機成熟、勢在必行。
3 我校醫學分子生物學實驗教學中存在的問題
瀘州醫學院是培養醫學本科生最大的省屬地方醫學院校之一。學?,F有17個二級院系,在校全日制本專科學生、研究生、留學生15000余人(http:///html/xygk/xyjj/)。醫學基礎研究中心成立于1999年,通過十多年的發展,目前擁有多名高學歷、高職稱的專職教師、實驗技術人員及先進的實驗儀器和設備,建立了“醫學分子生物學”省高校重點實驗室,“腫瘤表觀遺傳學”省高校重點實驗室和“表觀遺傳與腫瘤”省醫學重點實驗室,形成了分子生物學、細胞生物學、腫瘤生物學、實驗動物模型、形態學等研究平臺,可開展蛋白質組學、基因組學與個體化醫藥、表觀遺傳學等方面多學科交叉的科學研究工作,是我校一個重要的開放性實驗中心,為醫學分子生物學實驗教學提供了強大的師資隊伍力量和科研技術支持,但在實驗教學過程中仍存在諸多問題。
首先,實驗教學課時不足。眾所周知,醫學院校學生由于專業的特殊性所學課程繁多,各門課程的課時非常有限,就我校檢驗專業本科生而言,醫學分子生物學理論教學36學時,實驗教學18學時,理論與實驗的比例為2∶1。由于課時安排不充分,許多實驗項目無法開展,導致學生與許多醫學分子生物學的經典實驗失之交臂。而教師為了完成教學任務,被迫加快教學進度,甚至為了節約時間,提前準備好實驗所用試劑,學生沒有親自動手的機會,無法真正達到實驗教學的效果。
其次,實驗教學經費緊張。醫學分子生物學實驗項目多,所涉及的知識面廣泛,許多儀器和試劑都十分昂貴,需要大量的資金投入[3]。本中心作為全院重要的科研平臺和人才培養基地,擁有許多先進的儀器和設備,如基因擴增儀、各種電泳系統、各種離心機、凝膠成像系統、流式細胞儀等,但數量有限僅用于日??蒲泄ぷ鞯拈_展,無法完全滿足實驗教學的需求,使得學生只能減少分組,不僅動手機會減少,而且實驗內容選擇也受到限制。
最后,傳統的教學模式影響了教學質量。長期以來,醫學分子生物學實驗教學模式都遵循著一個基本流程進行:教師簡單講解實驗目的和原理,學生按照實驗操作步驟進行實驗,學生觀察結果寫實驗報告。并且在實驗過程中,教師會提前將實驗結果告知學生,學生只需要驗證結果是否相符,完全沒有獨立思考的時間和空間,成了被動的接受者,時間一長,學生失去了學習的熱情,嚴重影響了教學質量。
4 檢驗醫學專業的醫學分子生物學實驗教學改革探索
實驗教學的設計思想是通過有限數目的實驗,加上實驗原理與方法導論的講授,使學生從實驗技能和實驗理論上能全面掌握醫學分子生物學的整體實驗體系、基本技術和方法。通過實驗教學改革,特別是設計性、探索性和綜合性實驗的開展,一方面加深了對理論知識的理解和掌握;另一方面培養了學生的動手能力,獨立分析問題和解決問題的能力,以及創造性思維的能力,從而為今后從事富于創造性的實際工作奠定良好的基礎[4~5]。
(1)實驗教材改革。
盡管實驗教學學時有限,開展的實驗項目較少,但為了讓學生能全面了解醫學分子生物學這門學科所涉及的各方面知識,本中心組織了一批有經驗的教師和實驗技術人員共同編寫了可供醫學本科生和研究生使用的《精編醫學分子生物學實驗指導》[2],全書共分五章四十余個具體的實驗操作。按照實驗目的、原理、儀器材料、步驟及注意事項等結構介紹每一項實驗技術。其內容大致分為五部分,包括基本分子生物學實驗技術、基因操作技術、基因診斷技術、表觀遺傳學和蛋白質分析技術、細胞培養與分析技術。該教材不僅保留了一些經典的實驗內容,如質粒DNA的提取,大腸桿菌感受態細胞的制備等外,新增了關于臨床基因診斷以及形態學與功能學的實驗內容。在具體實驗教學過程中,我們可以根據不同專業,不同層次靈活教學。該實驗指導既有原理又有實驗結果,圖文并茂、簡潔精煉。同時附有醫學分子生物學實驗課程簡介和醫學分子生物學教學大綱。這樣,我們保證了實驗課教學內容的知識性、系統性和權威性。
(2)教學內容改革。
由于教學學時和實驗條件的限制,原有的教學內容僅開展了三個實驗項目,分別為動物外周血全血DNA的提取實驗、瓊脂糖凝膠電泳實驗和血清蛋白SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳實驗。這些實驗雖然是醫學分子生物學基礎及經典的實驗技術,重要性很強,但是它們之間相對獨立,關聯度不夠,缺乏實驗的連貫性和綜合性,且與臨床聯系不大,學生興趣缺乏。為了節約教學成本,實驗準備均由教師提前完成,學生只需提取樣品,最后電泳上樣,觀察實驗結果,完成實驗報告。因此,學生根本沒有充分的時間對整個實驗進行思考和探索,可能實驗做完,他們完全沒有理解這些實驗的目的和意義,只是照搬照抄,應敷了事,完全違背了設置實驗課的初衷,沒有達到鍛煉學生獨立思考,獨立操作的目的。
針對這些問題,為了培養學生的學習興趣,提高學生的動手能力和創新性思維,根據醫學檢驗專業的特點,我們創新性地重新設計了一個綜合性實驗――DNA指紋分析[2,6~8](見圖1),包括人外周血DNA的提取、分光光度法(Nanodrop法)測定DNA的濃度和純度、以所提取的DNA為模板進行PCR擴增D1S80短串聯重復序列、瓊脂糖凝膠及聚苯稀酰胺凝膠電泳、DNA染色(EB染色和銀染)、凝膠成像系統下觀察結果和照相,最后進行分析[2]。
同時將學生分為4人一組,每4個組為一個班,每個班由兩位教師負責。學生之間相互抽取血樣進行DNA的提取,所有實驗步驟均由學生獨立操作完成,教師只是從旁協助和指導,盡量爭取每位學生都有動手的機會。這樣改革的優點在于,我們將研究對象由模式動物轉化為人類自己,從核酸技術以及基因工程技術兩條主線展開,并且選用了基因診斷中的一個重要內容―DNA指紋分析這個能引發學生興趣的內容,使得整個實驗過程更加貼近臨床實踐,更能促進學生的積極性和參與度。而且實驗具有連續性和系統性,使學生對實驗內容有了更深刻的認識,提高了學生的動手能力,鞏固了課堂教學所學的理論知識。
(3)教學方式改革。
我們摒棄了傳統的教學方式,不再是單一的教師講,學生聽的模式,而是結合PBL法、充分利用現代教學手段,巧妙運用計算機多媒體作為實驗教學的輔助工具,合理利用多媒體系統的音頻和視頻信息,在實驗課里將一些未開展的實驗項目自然生動的展現在學生面前,方便了學生學習,提高了學生的學習興趣,為學生今后的畢業實習及工作奠定良好的基礎。同時教師帶習學生數量相對減少,有更多時間與學生進行面對面交流和溝通,啟發學生發現問題、分析和解決問題,使學生由被動的接受者轉變為主動參與者,培養學生的科研思維和創新能力。
(4)教學效果反饋。
為了了解實驗教學改革的效果,我們對參與實驗的同學進行了問卷調查(見表1)。調查表的內容主要涉及實驗開設是否具有創新性,是否能提高學生的學習興趣和動手能力,對學生今后的工作是否有幫助等等。調查結果顯示,實驗教學改革后,學生對醫學分子生物學這門課程有了更深的認識和理解,而且學習積極性明顯增加,對知識掌握更加具有完整性和系統性,達到了培養學生科研素質和創新思維、提高動手能力的目的。
5 結語
總之,經過醫學分子生物學實驗教學的改革,其實驗內容將理論基礎與臨床實踐完整地結合在一起,學生普遍反映教學效果良好,學習積極性明顯提高,實驗操作能力顯著增強。通過醫學分子生物學實驗教學激發了學生的潛在能力,培養了學生的創新思維,為學生今后從事科學研究和臨床工作打下了堅實的基礎。適應社會發展需要,由培養單一臨床技能型人才向培養具有臨床科研和動手能力強的復合型人才轉變。但本次改革仍有不足之處,學生普遍反映實驗教學學時不夠,以及實驗教學經費不足,導致實驗項目相對較少。
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分子生物學實驗范文6
關鍵詞:分子生理學;實驗室;安全管理
作者簡介:梁宏偉(1976-),男,蒙古族,內蒙古赤峰人,三峽大學生物技術研究中心,講師;王玉兵(1977-),男,湖北恩施人,三峽大學生物技術研究中心,講師。(湖北宜昌443002)
基金項目:本文系“地方綜合性高校生物類專業實用創新人才培養模式的構建與實踐”項目(項目編號:2009192)資助的研究成果。
中圖分類號:G482 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)07-0092-02
隨著生命科學的迅速發展,越來越多的科研機構和高校設立分子生物學實驗室及進行這方面的研究工作,它已經成為生物、醫學等領域的重要實驗基地。分子生物學是一門非常強調實驗技術和技能的學科,以大量的實驗為基礎,涉及的貴重儀器設備和有毒有害生化試劑種類繁多。目前,大部分分子生物學實驗室都缺乏專職的技術人員進行管理、維護,分子生物學實驗室安全問題已經迫切地擺在人們面前。加強分子生物學實驗的安全管理以及充分發揮研究生在其中的作用對整個實驗室的可持續發展、科研工作的順利開展都是十分必要和重要的。
一、實驗室安全管理的必要性
分子生物學實驗室作為高校生命科學人才培養和現代生物技術產業化的孵化器,其安全正常運轉與否直接關系到教師、學生的生命安全和學校的公共財產安全。加強實驗室安全管理與教育培訓是分子生物學學科健康發展的重要保證之一。近年來,隨著我國高校辦學規模的擴大及生命科學研究的蓬勃發展,分子生物學實驗室對外開放力度的加大,實驗室的使用、人員流動和內部管理都產生了許多新情況,這些都要求我們認真分析實驗室安全管理的新形勢,預防安全事故的發生。國外一些著名高校和研究機構在多年前就制定了嚴格規范的生物安全制度和相應的管理機構。世界衛生組織早在1983年第一版《實驗室生物安全手冊》,對實驗室生物安全、儀器設備安全使用及生化試劑、水電安全進行詳細闡述,隨后在新版本中不斷進行補充和完善更新。為加強我國實驗室的生物安全管理,國家質量監督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會在2009年7月1日開始實施新版《實驗室生物安全通用要求》(GB19489-2008),該標準對實驗室生物安全設施、設備等硬件和安全管理體系、組織、文件等軟件管理做出通用性強制性國家標準。這一法規性文件的實施對實驗室生物安全的認可和生物安全管理工作的開展將發揮重要的指導和規范作用。
盡管高校實驗室安全管理一直是人們關注的熱點,隨著一系列政策法規的出臺,人們的環保和安全意識也在不斷增強,但仍有很多問題存在。如有些師生實驗室安全意識薄弱、規章制度未能獲得有效執行、實驗垃圾和生活垃圾混放、將食物帶進實驗室等。再者實驗室生物安全管理基礎建設投入不足,很多高校尚未對分子生物學實驗中產生的廢棄物進行無害化處理,甚至對于產生的廢棄物不知該如何處理而丟入普通垃圾桶或傾倒入下水道。就此我們提出了一些關于分子生物學實驗室的安全管理措施來和大家共同探討,使其能夠安全、高效地為生命科學的教學和科研工作提供服務。
二、分子生物實驗室存在的安全問題及對策
1.有毒有害生化試劑的使用及廢棄處理
分子生物學實驗室所用到的生化試劑大多具有揮發性、強毒性、腐蝕性、致癌性等,如氯仿(CHCl3)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、溴化乙錠(EB)、丙烯酰胺、NN-亞甲雙丙烯酰胺、焦碳酸二乙酯(DEPC)、IPTG、Trizol、二甲基亞砜(DMSO)、二硫蘇糖醇(DTT)、四甲基乙二胺(TEMED)、苯甲基磺酰氟(PMSF)、過硫酸銨等。這類物品不僅對實驗操作人員毒性大、危險性高,而且對環境的危害和影響也極大。在取用這類生化試劑時應佩戴合適的手套、口罩、護目鏡等個人防護裝備,在化學通風櫥內完成相關操作,防止試劑溢灑并接觸皮膚,防止揮發性、粉末試劑吸入呼吸道及對眼睛黏膜造成毒害。對用完和廢棄的有毒有害試劑要及時進行無害化或凈化處理,然后使用專用容器盛放并做醒目標識,防止對他人造成毒害和環境污染。如溴化乙錠(EB)是強誘變劑,具有高致癌性,實驗結束后應對含EB的溶液進行凈化處理再行棄置。對于EB含量大于0.5mg/ml的溶液,先用水稀釋至濃度低于0.5mg/ml,加入一倍體積的0.5mol/L KMnO4,小心混勻后再加入等量的2.5mol/L HCl,混勻后置室溫數小時,再加入一倍體積的2.5mol/L NaOH,小心混勻后可丟棄。[1]DMSO存在嚴重的毒性,使用時要避免其揮發,皮膚沾上之后要用大量的水洗以及1%~5%稀氨水洗滌。丙烯酰胺和NN-亞甲雙丙烯酰胺具神經毒性,操作時戴手套在通風櫥內進行,聚合后的聚丙烯酰胺凝膠沒有毒性,可隨普通垃圾一起扔掉。
2.生物安全及其防護
在實驗室安全管理中人們通常只關注到有毒有害生化藥品、防火及水電安全,往往忽視生物安全的管理。這是因為人們普遍認為實驗室不太可能發生感染,即使感染也沒有很嚴重的后果。雖然從事高致病性病原微生物研究的實驗室不多,但實驗室感染是客觀存在的現象。尤其是從事致病性或高致病性病原微生物的實驗室和研究人員,本身就存在很大的風險。如2004年4月中國疾病預防控制中心病毒所實驗室由SARS冠狀病毒引起實驗人員的感染;近期報道的2010年東北農業大學28名師生因活體動物實驗而被布魯氏桿菌感染等。從事致病性或高致病性病原微生物研究的實驗人員應經專項培訓,建立健康監測制度,配備適當水平的個人防護裝備;對此類實驗室建立相應的生物安全防護等級,配備相應級別的生物安全柜等專用設備,并按照正確的程序和方法進行操作。普通分子生物學實驗室中常用的菌株往往具有抗生素抗性,在藥物存在的情況下也能正常生長。在微生物相關試驗中首先要做好個人的安全防護,實驗結束后要及時對菌體進行滅活處理,防止對人身造成感染及環境污染。試驗中用到的動植物材料也可能攜帶致病源,在實驗完成后要及時進行妥善處理,否則可能會造成病菌和疾病的傳播。對于轉基因動植物材料應嚴格控制其栽培或養殖環境,防止基因飄移擴散對生態環境造成潛在危害。
3.儀器設備的安全使用及水火電的安全
在分子生物學實驗室常用到高速離心機、高溫高壓滅菌容器、紫外光源、烘箱、微波爐、超聲波處理器等儀器設備。首先要保證不同規格型號儀器的用電安全性、線路荷載承受能力;其次要經常檢查各種儀器的自動控制裝置是否運轉正常。如對高速離心機的使用一定要確保轉子上離心管的配平,否則會導致設備損壞甚至轉子飛出傷人;對高溫高壓滅菌容器應定期檢查其壓力和溫度控制、定時裝置是否正常,對非全自動壓力滅菌容器在運轉時應全程看護;對烘箱除確認自動控溫裝置是否可靠,同時還需要人工檢測溫度,以免溫度過高,在使用時嚴禁把易燃易爆溶劑及物品送入烘箱或微波爐中。紫外光或紫外線可損傷眼視網膜,皮膚過度暴露在紫外線下導致損傷及誘發皮膚癌,切勿用裸眼觀察和使用沒有防護裝置的紫外光源,在紫外光下操作時要戴合適的防護性手套。對經常接觸有毒有害生化試劑的儀器設備(如凝膠電泳系統)應劃定專用操作區,同時還要防止在操作觀察中與其他設備的交叉污染。
分子生物學實驗室在設立之初應進行嚴格的規劃設計,遵照國際通用及國家對實驗室安全管理通用要求進行合理的布局安排。尤其應當注意的是,實驗室內嚴禁亂接電線、電源,動力電源和普通照明電源分開使用。要經常檢修、維護線路以及通風、防火設備等;在實驗結束時,要及時切斷電源、火源、水源等。
4.個人防護裝備及求助對象
個人防護裝備(Personal protective equipment,PPE)是指用于防止工作人員受到物理、化學和生物等有害因子傷害的器材和用品。在生物安全實驗室中,這些器材和用品主要是保護實驗人員免于暴露于生物危害物質(氣溶膠、噴濺物以及意外接種等),避免實驗室相關感染。[2]有毒有害試劑及感染性材料在實驗操作過程中難免溢灑,從而可能發生身體接觸,此時個人防護就是保證安全的關鍵所在。需要注意的是,任何物理防護設備的保護功能都有一定限度,都不是絕對的。
需要防護的身體部位主要包括眼睛、頭面部、呼吸道、手、軀體、耳(聽力)等。對于眼睛的防護采用護目鏡,實驗室配備的洗眼裝置應安裝在明顯和易取的地方,并保持洗眼水管的通暢,便于工作人員緊急時使用。對頭面部及呼吸道保護主要是口罩、防毒面罩及帽子,裝有過濾器的防毒面具可以保護佩戴者免受氣體、蒸汽、顆粒和微生物以及氣溶膠損害的影響。[3]對軀體的保護采用實驗服、防護服,對手部的保護需要配備手套等,如取用有毒試劑的一次性手套、高溫高壓滅菌器及焚燒爐上卸載物品的隔熱手套等。對耳的保護主要采用聽力保護器,如對超聲波處理時產生的分頻諧波對聽力的傷害。
此外,實驗室內應配備國際通用的急救箱和急救手冊,在醒目的位置標明就近的急救中心位置及聯系方式。
三、研究生在實驗安全管理中的作用
分子生物學實驗室的安全管理最終要落實到具體的實驗操作人員上,而研究生作為實驗室的重要組成部分,在實驗室安全管理中可以發揮重要的作用。研究生的畢業論文都在實驗室完成,日常的學習和科學研究活動當中要使用實驗室的各種生化試劑和儀器設備,其對實驗室的了解程度和待在實驗室的時間在一定程度上都超過了教師。如果他們缺乏高度的安全防范意識和責任意識,不能正確使用儀器設備與生化藥品,這些儀器設備與藥品的潛在危險性將會被誘發出來,并有可能導致安全事故。因此,實驗室應制訂合理的研究生安全管理體制,充分調動研究生參與安全管理的積極性,從而確保實驗室安全正常運轉。
1.安全組織和培訓
在分子生物學實驗室中應定期舉辦安全知識和生物防護培訓演練,提高師生的安全防范意識。包括對實驗室生物安全通用要求、實驗室生物安全手冊、實驗室安全管理的各項規章制度、各類儀器設備操作手冊的學習、實驗室安全緊急狀況的處理和應急程序的演練,如洗眼裝置的正確使用、緊急逃生能力等,創建實驗室的安全文化。只有師生的安全防護意識得到提高才能更有效地避免實驗室安全事故的發生。要確保每一名進入實驗室學習和開展科研工作的學生受到良好的安全意識培訓。實驗室中還應定期組織實驗技能的培訓、儀器設備的安全正確的操作及有毒有害試劑的取用等方面的培訓。熟練的操作技能和正確的操作方法也是避免安全事故發生的有效手段。
2.建立制度約束、利益基礎的安全管理制度
研究生可以協助導師對實驗室的各種儀器設備、生化試劑及水電暖等設備進行日常管理和隱患排查。針對實驗室的具體情況建立切實可行的研究生安全管理制度,根據不同研究生的研究方向側重點和不同的工作階段,可以指定一名研究生對特定儀器設備等進行具體的管理和維護,這樣將實驗室的各種儀器設備、有毒有害試劑以及水火電的安全管理分別委派到具體的研究生。遵循誰主管誰負責的原則,具體的負責人應熟悉該儀器設備或試劑的操作方法及銷售維修人員的聯系方式,其他研究生在進行相關實驗前都必須找該負責人進行登記和咨詢。此外,還要充分發揮高年級研究生對低年級研究生的“傳幫帶”作用,幫助導師指導、監督師弟師妹的學習和科研工作。
研究生參與到實驗室的安全管理中無疑增加了他們的學業負擔,為使研究生的管理作用得以充分的發揮,激勵措施是不可或缺的手段。院系可以在實驗室設立研究生助管崗位,提供一定的經費作為其勞動報酬,以充分尊重學生的勞動付出。[4]導師也應對參與實驗室安全管理的研究生給予一定的補助,以提高其工作積極性。還應把物質激勵和精神激勵相結合,對工作出色的研究生在評優過程中予以加分,從而充分調動他們的主觀能動性和工作積極性,做好實驗室安全管理工作。
四、結束語
總之,實驗室的安全管理是高校的一項重要工作,對整個高校的安全和穩定至關重要。要針對分子生物學實驗室安全特點和現狀來制訂切實可行的安全管理制度,并嚴謹認真地遵照執行,就一定能做好實驗室的安全管理工作,確保研究生科研工作的順利開展。
參考文獻:
[1]劉輝.生物實驗室常見有害物質處理的初探[J].實驗室科學,2009,
(5):140-141.
[2]李勇,實驗室生物安全[M].北京:軍事醫學科學出版社,2009.