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导语:在实验室生物安全论文的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
关键词:生物安全;实践教学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-9324(2012)03-0100-03
近年来,社会经济发展和生态环境中的生物安全问题引起了人们的广泛关注。[1]外来入侵生物对生态环境、生物多样性、农林业生产、对外贸易及人类健康造成了巨大的影响,这些外来入侵生物潜在的危险严重威胁着生物多样性和生态环境安全。[2]另外,转基因生物的安全性问题也已经引起世界各国的广泛关注。[3]因此,根据目前我国社会经济的发展和人才市场的需求,生物安全专业人才的培养十分迫切。为了满足社会需求和学科发展的需要,福建农林大学于2004年申报了生物安全专业,并获得教育部的批准,率先在全国设立生物安全本科专业。从2005年开始,植物保护学院设立生物安全系加强生物安全新专业建设,2005年9月招收第一届4年制生物安全专业本科生,2009年6月,首届毕业生已顺利毕业并获得理学学士学位。自生物安全系成立以来,按照人才分类培养目标制定相应的实践教学目标,根据不同培养阶段安排相应的实践教学内容,依托国家重点学科(植物病理学)和福建省重点学科(昆虫学),以“农业部重点实验室”、“教育部重点实验室”、“应用生态研究所”和“益虫研究所”为依托平台,以专业实验室和校外实验基地建设为重点,进行了生物安全专业实践教学体系的构建与实践,并取得一定成效。现将生物安全专业实践教学体系的构建与实践情况总结如下:
一、实践教学目标
根据社会发展的需求和生物安全专业办学的实际,结合福建农林大学的学科优势和福建省闽台地域优势,生物安全专业人才培养模式既要独具特色又要符合教育规律[4]。福建农林大学研究和探索,确定生物安全专业的培养目标:培养具备高尚的健全人格、宽厚的业务基础、扎实的基本理论和实验技能、敏捷的创新思维、厚重的社会责任、广阔的国际视野和潜在的领导能力,毕业后能在学术上继续深造或进入社会并开展终身学习的复合型人才。按照“厚基础、宽口径、强实践、重素质”的人才培养目要求,结合“研究型”学院建设的实际,福建农林大学植物保护学院在生物安全专业学生培养过程中实行分流培养,并根据培养类型制定相应的实践教学目标:“研究型”人才培养:强化专业基础培训和科研素质培养,通过提供良好科研平台,争取使这部分学生能够推免考试直接攻读硕士研究生,为生物安全科研方面的塑造后续人才。“应用型”人才培养:重点培养学生的实践经验和专业技能,尤其是在生物安全检测技能、外来入侵生物的检疫处理技能、生物安全的评估等方面具有生物安全专业特长,争取获得国家或行业相关技能认证,为今后从事生物安全专业工作打好基础。“复合型”人才培养:重点培养学生的实践能经验和综合素质,充分发挥学生个性和优势,通过提供多样化的实践条件,在人文素质、学科文化和综合素养方面具有生物安全专业特色,调研生产中的实际问题,从解决生产中的实际问题的实践中完成毕业论文,为今后从事生物安全相关领域工作打好基础。
二、实践教学体系
福建农林大学植物保护学院通过整合和优化专业课程实验和加大实验教学的学分比例,设立创新性、综合性和探究性实验,建立了具有生物安全专业特色的实践教学体系,依据培养阶段和实验性质的不同培养锻炼相应的实践技能。
1.基础培养阶段的基本实践技能培训。该部分实践主要在大一至大二上学期进行,主要是进行基本实验技能训练。基础培养阶段,以通识教育为重点学习基础知识和技能,结合开设网络教学、自学课程、讨论课程、培养和强化学生的自学能力;增设《学科文化》课程,组织师生交流、读书报告(人文底蕴和表达能力的培养),学术沙龙(学生定期参与校、院的各类学术报告活动),通过总结、提炼、挖掘福建农林大学植物保护学院深厚的学科文化引导学生巩固专业思想。这部分实践教学多为专业必修基础课的实验教学内容,包括《大学信息技术基础》上机实习(24学时)、《文献检索》上机实习(14学时)、《大学物理III》实验(15学时)、《植物学》实验(15学时)、《动物学》(12学时)、《微生物学》实验(30学时)、《学科文化》讨论教学(15学时)等。
2.专业培养阶段的专业实践技能培训。该部分实践主要在大二下学期至大三下学期进行,主要主要是进行专业实践技能培训。将专业基础课提前到二年级进行,将专业课的实验课独立开课,并提前到二年级下学期和三年级上学期执行,在三年级下学期即开展综合性、创新性和探究性实验,通过系统化培训全面掌握专业实践技能。这部分实践教学内容主要为综合性、创新性和探究性实验教学内容。综合性实验课程主要包括《基础化学实验》(80学时)、《生化实验》(45学时)、《分子生物学实验》(15学时)、《农业昆虫学实验》(36学时)、《普通植物病理学实验》(36学时)、《植物检疫学实验》(45学时)、《生物安全检测技术》(45学时)等。同时,为开展科研素质和科研文化的培养,学校、学院设立科技创新项目,鼓励学生申报国家、省、校级各类创新项目,学生双向选择导师,自主选择申报创新性实验项目开展创新性实验,要求学生在实验设计、研讨的基础上,撰写创新性实验项目结题报告。由指导老师组成的评估专家进行评分,合格者计入学分。
3.综合培养阶段的综合实践技能培训。该部分实践主要在大三下学期至大四下学期进行,主要是进行综合实践技能培训,重点是培养效果的提升及定位,强化毕业实习和毕业论文工作。在大三下至大四上(3月15日~10月15日),开展形式多样的综合毕业实习。在大四开设《科研实践》(3周2学时)、《综合实践》(3周2学时)、《工作实习》(4周3学时)等综合性实践教学。本阶段强化实践教学,实行宽口径专业教育,因材施教,分流培养。对于“研究型”,进入导师实验室,参加导师主持的科研项目,持各类创新项目,开展研究性工作。在完成创新项目的基础上,提前完成毕业论文,撰写学术论文、参加相关学术活动,提前做好保研和考研准备。对于“应用型”,进入校实验中心、动检局、检测中心和相关企业,主要涉及入侵生物诊断和鉴定、生物安全检测,服务社会,鼓励取得相关技能认证证书,开展专业技能综合训练并完成毕业论文,提前做好报考公务员和企事业单位招聘准备;对于“复合型”,通过科研院所、企业、基层单位联系,指导学生开展野外科学考察、社会实践、社会调研工作,调研生产中的实际问题,鼓励将实际问题带回学校进一步探讨,从解决生产中的实际问题的实践中完成毕业论文。
综合以上安排,福建农林大学植物保护学院生物安全专业实践教学环节进度安排(表1)。
三、保障措施
1.校内实践教学平台建设。经过几年的新专业建设,生物安全专业已建成“生物安全专业综合实验中心”,先后投资150多万元,对4间实验室进行改造,建成符合现代教学的多媒体实验室,添置了一批现代化教学仪器设备,诸如人工气候箱、超低温冰箱、基因扩增仪、酶标仪、电泳图象分析系统等高精教学设备。依托农业部、教育部重点实验室,国家和省级重点学科,应用生态研究所,益虫引进与利用研究所等,为该专业的人才培养提供了良好的实践教学平台。目前已在校内建成了生物安全综合性实践基地并且安排专职指导教师负责指导,主要包括农产品安全(残留)检测、转基因生物检测、病原微生物检测、检疫性有物预防与控制研究基地等(表2)。
2.校外实践教学基地建设。经过几年的新专业建设,福建农林大学植物保护学院生物安全专业与省内外生物安全专业相关单位联合建设了一批校外校外实践教学基地(表3)。在省内的实践基地主要包括指导教师科研基地,福建出入境检验检疫局技术中心和出入境检验检疫机构,福建省农业科学院植物保护研究所,福建省农业厅农产品质量安全检测中心和全省各市农业局农产品质量安全检测中心等。在省外的实践基地主要与从事生物安全研究的科研院所开展合作,如与中国农业科学院植物保护研究所、浙江省农业科学院植物保护研究所、云南省农业科学植物保护研究所、上海市农业科学院植物保护研究所等多家单位建立了联合培养实践教学基地。
表3 福建农林大学植物保护学院生物安全专业校外实践基地
3.实践教学的组织管理。①采取多样化的实验教学考核方法。生物安全专业实验教学考核采取多样化考核方法,分别按照实验报告、考察报告、专业论文、毕业论文等的质量和水平,参考实验过程中的表现来分三类综合评定:对于研究性实验与论文(报告),主要以揭示生物安全相关规律、机理,具体技术的应用效果和技术集成等为主,重点评价其研究内容和实验方法的创新水平;对于应用性实验与论文(报告),主要以生物安全相关的检测、检疫等为主应用性研究,重点评价其以其设备使用和实验技能水平。对于实践性实验与论文(报告),主要以解决生产中的实际问题的调查报告、考察报告为主,重点评价其分析问题和解决问题的综合能力水平。②采取双导师制的实践教学管理方法。在生物安全专业的实践教学过程中,通过与合作单位开展合作研究,采用双导师制,促使学生的毕业实习与岗位工作相结合,顶岗实习,学生的实习、论文工作与岗位衔接,在场地与时间上实行弹性处理;强化学生的实践和岗位适应能力,为学生毕业后从事相关工作奠定基础。
经过四年来的实践,生物安全专业实验教学取得了显著的效果,学生专业思想稳定,学习积极性高,自觉学习文化知识,主动锻炼实践能力,积极塑造高尚品质,努力提高综合素质等已在学生中蔚然成风,综合素质培养效果明显,毕业论文质量提高显著[4]。在后续的培养中,生物安全专业实验教学继续按照人才分流培养目标要求,通过多样化的实践教学支撑体系,加强实践技能培训。对于“研究型”培养对象,创造条件让学生主持或参加大学生科技创新实验计划项目,鼓励同学在毕业前公开发表学术论文,鼓励应届本科毕业生推荐或考取国内外硕士研究生;对于“应用型”培养对象,指导学生获得相关技能认证(检疫员、检验员等),在技能方面有生物安全专业特长,让毕业生能比较顺利地获得能够发挥其技能优势和专业特长的工作岗位;对于“复合型”培养对象,充分发挥学生个性和优势,通过提供多样化的实践条件,在人文素质、学科文化和综合素养方面具有生物安全专业特色,使毕业生具有继续发展的潜能和优势,为今后从事生物安全相关领域工作打好基础。今后,我们根据社会经济与生物安全科技发展的需要,结合福建农林大学的学科优势和福建省闽台地域优势,进一步加强对外联系与合作,进一步加强实践教学的组织管理与考核,不断完善实践教学体系,使其在生物安全专业人才培养中发挥更大作用。
参考文献:
[1]万方浩,郭建英,张峰.中国入侵生物研究[M].北京:科学出版社,2009:2-24.
[2]宋宗水.外来物种进入与生态环境变化[J].中国农业资源与区划,2004,25(1):11-14.
[3]陆群峰,肖显静.中国农业转基因生物安全政策模式的选择[J].南京林业大学学报(人文社会科学版),2009,9(2):68-78.
[4]侯有明,艾洪木,杨广,黄居昌,等.生物安全新专业人才培养模式的探索与实践[J].福建农林大学学报(哲学社会科学版),2009,12(增刊):15-19.
根据水产养殖学专业的特点,实验室开放的模式主要分为三种:一是技能训练型:多是因学生在教学时间内没有完成实验教学内容而通过在实验室开放时间进行的实验教学;二是科学研究型:主要是学生申请的创新研究课题及教师结合自己的科研内容,吸收部分优秀本科生进入实验室参与的课题研究;三是毕业设计(论文)型:实验室为毕业设计(论文)以及实习活动提供场所、设备和基本条件,在毕业设计指导教师的指导下,学生自行进行毕业课题方案设计、实验操作及撰写毕业论文等。
2水产专业实验室开放模式的实践
广西大学作为一所培养应用型人才的综合性大学,一直把培养学生创新精神和实践能力放置于首位。水产养殖学专业尝试在大一阶段以专业教授开设“水产养殖学概论”讲座形式开展新生专业教育,在帮助大一学生适应大学学习生活、了解本专业基本课程内容和发展前沿的同时,也激发同学们对科研的参与热情。在近两年的实验教学改革中,我们针对学生动手能力差、综合分析解决实际问题能力弱等问题,在完成正常教学的前提下,利用现有师资、仪器设备、环境条件等资源,逐步开放教学实验室,并不停探索、改进开放模式,以便能更好地为学生提供研究工作(如进行技能训练、创新和自主实验、毕业论文设计)实验平台。
2.1技能训练型
此类型的实验室开放时间约占总开放的五分之一,如“水产动物疾病防治学”的“几种药物对鱼苗的急性毒性试验”的实验,就要求学生连续96小时观察鱼苗的存活情况及药液的更换;“甲壳动物增养殖学”的“虾类胚胎及幼体发育过程活体观察”实验,就要求学生对胚胎及幼体的发育状况进行一周以上的连续观察;“水环境化学”的“养殖水体溶解氧的24小时动态变化”实验,就要求学生连续24小时、每隔1小时进行采样分析;“生物饵料培养”的“枝角类的培养”实验,就要求学生连续一周以上、间断性地对水蚤的生长进行观察并适时补充营养液。
2.2科学研究型
此类型的实验室开放时间约占总开放的五分之三,依照实验经费的来源又可分为2种类型:(1)学生申请的创新研究课题。学生在教师指导下申请的国家级、省级及学校的大学生创新课题,并在教师的指导下进行文献资料的收集、讨论及综述的撰写;推敲设计实验路线和方案;实验器材、药品的准备;独立测试;数据的分析与整理、撰写论文等步骤。由于学生在选择实验时间、选择实验课题、选做实验个数等方面有较大的自由度,更有利于提高学生的学习兴趣及学习的主动性。据统计,以2010级同学为主的分别申请到了5个广西区级大学生创新训练计划项目和2个校级实验创新项目,6个校级实验技能和科技创新能力训练基金项目,共获6.5万元资助,参与创新项目的同学达29人,占2010级学生总人数(39人)的74.4%。特别值得一提的是,2012年广西大学针对2010级本科学生还专门设立“大学生实验技能和科技创新能力训练基金”,以课题的形式强化实验技能和科技创新能力训练,不但提高了实验教学质量,而且使学生对专业课程基本理论及操作技能都得到较大提高。(2)依托教师科研课题,在教师课题下做子课题项目。教师的科研项目紧跟学科的最新动态,教师把科研活动纳入本科实验室开放计划中,学生可以通过帮助教师做科研课题的方式参与实验,使科研和实验教学有机结合,同时也提高了学生的动手能力、实践能力、创新能力以及分析、解决问题的能力。如程光平申请的广西大学创新开放综合设计性实验“罗非鱼排泄对养殖水质的影响”吸纳2名在校研究生及3名在校本科生;陈琴教师申请的广西大学科研基金项目“淡水养殖池塘水质模型建立及其应用”,吸纳2名在校研究生及5名在校本科生;李文红教师申请的2012年广西自然科学基金项目“低温胁迫对罗非鱼补偿生长的影响及其生理学机制”,吸纳3名在校研究生及7名在校本科生。
2.3毕业设计(论文)型
此类型的的实验室开放时间约占总开放的五分之一。由于开放实验室给毕业生提供了一个宽松、自由的实验环境,使他们充分发挥主观能动性,利用自身所学,通过查文献资料,主动进行科学探索这样不仅激发学生的创新意识,增强其动手能力,而且较好地实现了实验室资源利用的最大化,提高实验室仪器设备使用率。据统计,广西大学2011届水产本科生毕业论文选题与科研课题结合率达76%,2012届本科生则达85%。
3实验室开放涉及的主要问题
开放实验室主要是实验室的开放给本科教育带来了生机,不仅能使学生更好地巩固理论知识,而且在培养学生动手能力、训练学生科研思维、提高创新能力等方面起着极其重要的作用,但要使实验室开放真正达到预期的目的,也还面临着不少的问题,如指导教师、开放经费及实验室管理等方面。
3.1指导教师水平
实验指导教师知识与业务水平的高低直接影响实验室开放效果。按传统的教学计划开设实验时,内容固定、单一,相对来说较容易指导;实验室开放后,学生实验的内容和形式丰富了许多,不仅有课内的,也有课外的,提出问题的深度和广度也增加了,这对实验室指导教师的业务能力、素质提出了更高的要求,不仅要有扎实的理论功底,更要有丰富的动手能力和实践经验。因此实验指导教师必须不断地提高自身的业务能力和综合素质,才能保证实验室开放正常、实验顺利地进行,进而为学生能力的培养创造更好的条件。
3.2实验经费不足
实验室的开放,必然会涉及到经费问题。由于水产养殖学实验不同于其他学科的实验,不但实验准备复杂,实验动物、药品试剂等耗材较多,而且需要的仪器设备多与养殖水体直接接触,仪器设备的损坏也相对其他学科严重。另外,实验室开放后,实验人数、项目、内容、实验设备损耗与耗材的需求及教师和实验室工作人员因工作时间延长而涉及156的劳动酬金也随着增加,特别是对现代大型先进仪器的使用率明显提高。但由于这些仪器的维修保养需请专业工程师,耗材成本也很高。开放实验室所需的经费如果光靠教师的科研经费或学生所申请的创新课题的经费是远远不能满足的,必须增加经费投入。因此,经费的保障成了实验室开放能否正常运转的重要一环。
3.3开放实验室的管理
与传统实验室相比,开放实验室在运行过程中,存在着实验时间不确定、实验项目更多、实验内容日趋复杂、实验对象的多层次等许多问题,这给实验室的管理工作提出了更大的挑战,主要是实验室的安全和仪器设备的管理。由于水产养殖学专业涉及的内容较广,实验过程中常会使用到危险化学品,易燃易爆物品、剧毒药品、放射性物品和生物实验品(特别是带病菌的)以及各种压力容器,高电压和高转速电器设备等,如存在安全隐患不能及时排除,稍有疏忽就会造成不可估量的损失,故开放实验室相对其他理工科及传统的实验教学面临着更多的安全隐患,如火灾事故、水淹事故、化学试剂腐蚀、灼伤事故、生物安全事故等;水产养殖学专业的特点决定了其实验内容及方式多以户外采样及室内分析为主,故仪器设备的合理化管理也成了实验室顺利开放的关键一环。
4实验室开放的科学化管理
实验室开放是提高学生解决实际问题能力和创新能力的主要手段,也是激发学生学习积极性和自主性的有效途径。为此要不断强化科学管理,完善实验室开放制度,使实验室开放工作在培养学生创新能力、提高学生综合素质方面发挥更大作用。实验室开放是系统工程,需要科学的组织与各因素联动,才能有效实施并充分发挥其在培养大学生综合能力中的作用。
4.1加强实验队伍建设
实验室开放对实验人员和指导教师提出了更高层次的要求,素质优良、结构合理的师资队伍是实验室开放能够顺利实施的重要保障。为此,学校要注重实验人员的培训学习,给实验指导教师提供进修和培训的机会,同时要鼓励他们多参加生产实践及科研活动,以提高业务能力和综合素质,为实验室高水平的开放奠定良好的基础。由于实验室的开放往往安排在学生课余时间、教师的休息时间,而教师还有生活方面等其它很多事情需要处理,没有充足的时间精力来做这项工作,占用实验指导教师的不少业余时间,故对在实验室开放工作中付出较多的教师应计算一定工作量,并应给予适当的奖励,从而提高教师参与实验室开放指导工作积极性。广西大学在2005年开始把开放实验室工作作为实验人员的工作量,这在一定程度上调动了教辅人员的工作积极性。
4.2实验室开放经费的来源
为保证实验室开放的顺利进行,其经费来源可从二方面着手:一是学校建立实验室开放专项基金,主要用于低值易耗品和部分实验试剂的购买、仪器设备的维护及实验教师的适当补贴等;二是用科研力量来推动实验室的开放。由实验室提供基本的实验条件,如实验场地、实验仪器,而如药品、实验动物以及其他经费由教师的科研经费中支出。这在一定程度上既解决了困扰实验室开放的资金问题,同时也解决了指导教师缺乏问题,因为科研负责人就是很好的指导教师。
4.3健全实验室管理制度
实验室开放是一项十分复杂而细致的工作,需要建立健全一整套完整的规章制度加以保证。从安全角度看,在平时的实验教学中一定要对学生强化实验室安全教育意识,提高自我防范能力;开放题目及内容由各室负责指导的教师进行严格的安全性审查和把关,禁止安排没有安全保证的实验;建立健全实验室的各项管理制度;强化和规范危险品的使用、管理工作;强化实验室环保意识,加强“三废”和生物废弃物管理。如有机废液和无机废液分别收集,严禁实验室废液直接排入下水道;对带有病菌动物的尸体的必须在远离人群、不影响环境卫生、不构成环境污染的指定地点进行深埋,坑深在1米以上,同时撒上消毒药液如烧碱、漂白粉等;对于健康的不可食的实验动物,处死后按指定地点进行深埋,坑深在0.5米以上。从设备的管理角度看,小型仪器设备的使用、外借一定要有完备的手续,加强仪器操作的岗前培训,减少仪器设备的人为损坏。对于大型精密仪器设备,不能随意搬至它处使用,采取专业人员负责的原则,严格按操作规程操作。从软件的管理角度看,要做好开放实验室档案管理工作。实验室开放要有明确的记录,如实验室开放项目申请、学生开放实验申请、实验开出记录、开放登记本、实验报告、结题报告、奖励等原始材料收集和归档,学期结束后及时将开放情况纪录统计汇总报设备处,作为核定实验室相关实验费用和指导教师教学工作量的依据。另外,针对农科学生参与开放性实验积极性不高的现象,可采取多种手段,如,设置创新学分,把开放性实验内容纳入培养计划,让学生能够得到相应的学分,对表现突出的或完成具有独创性成果的学生给予一定的奖励,从而更好地调动学生参加科学实践和创新活动的积极性、主动性。同时,也可采用勤工俭学方式,让学生自主参与一些日常的实验室管理与技术工作,如在实验室做一些日常清洁卫生,配制试剂等,这样既可培养大学生的创新能力和实践能力,在经济上补偿有困难的学生,又可减轻实验指导教师的额外工作量。
5结束语
七十年代中期起,美国化学会文摘社开始注意收集中国的化学化工文献,但当时所录用的数量很少。我国实行改革开放政策以来,化学化工事业得到迅速发展,化学化工期刊不断增加,发表的论文数量急剧增多,质量也逐步提高。美国化学会文摘社最近公布的数字表明,我国化学化工论文在CA中所占的比例连年增加。1977年CA收录我国论文仅300余篇,占CA总篇数的0.1%,1989年增加到1.4万余篇,占3.7%。从收录论文数的排行榜看,1977年我国在世界各国中排第18位,1981年为11位,1985年为第9位,1989年跃居第7位。1985到1989年平均年增长率为9.76%,远远高于CA文献数增长率的0.9%,居各国之首。
从发展趋势看,未来十年中我国化学化工文献的数量有希望达到CA总篇数的6%,进入CA“五强”之列。
广东建成重点实验室
广东省在“七五”期间建成重点实验室,并投入使用。其中包括合成纤维技术开发实验室、稀土合金材料实验室、华南药用资源开发实验室、工业表面活性剂实验室、风湿临床实验室、菌种保藏与选育实验室、饲料研究实验室、精密模具设计实验室,合计投资1500万元。“八五”期间还将建设激光生命科学、森林病虫害综合防治、专用集成电路设计、无融合生殖遗传育种等高技术性和强实用性的重点实验室和中试基地。
细胞反应器
华东化工学院研制的动物细胞大规模培养器和南京化工学院研制的植物细胞大规模培养器,于11月下旬和12月初分别在上海和南京通过国家级鉴定。
超导医疗设备
深圳蛇口中国科健有限工业公司研制成功6000高斯的超导磁体A,并用于我国第一台磁共振成像仪。这台大型医疗设备分辨率高,可检查早期癌症。该项成果是我国超导研究首次投入实用。
彩釉砂涂料南京栖霞山装饰材料厂用彩釉和多种化工原料高温烧结制成彩釉砂涂料,广泛适用各种材料的表面喷涂,制成壁画和工艺画,装饰古典建筑和雕塑。该产品曾获国家科技一等奖和35届布鲁塞尔世界发明博览会金奖。
弹塑性防水涂料
南京市建筑材料研究所研制成功的弹塑性防水涂料通过鉴定。新型涂料的优点是高温下不流淌,低温下柔性大、粘接强度高,耐酸碱性均较强。近10年防水工程堵漏用塑料油膏,虽能耐腐蚀、耐冷热,但施工时需加热熔融,产生气味大、污染环境的问题,导致烫伤和火灾枭故的机会增多。用弹塑性防水涂料代替塑料油膏,可避免以上各种毛病。
工业废液气化灶
南京大学营防灶具厂和张家港市节能气化炉厂,分别研制成功再生民用液化燃料及专用灶具。
再生液化燃料以石油、化工和印染厂的废液为原料,加入特别添加剂制成,具有火力强、热值高、价格低的优点,采用塑料桶常压贮存、运输和使用,价格大大低于液化气和煤气。
专用灶具燃烧充分、无泄漏、预热时间短、燃烧产生的废气对人无毒害。
香味广告
美国乔奇欧公司在杂志上做香水广告。读者在翻阅杂志时会无意触破杂志上的香水微囊,从而对该公司的香水留下深刻印象,诱发对该香水的购买欲。罗布斯制革公司在《建筑文摘》杂志上刊登的广告,散发出该公司皮革制品的香味。.
生物组织粘合剂
山东莱阳农学院从牛、锗等动物的血液和肺、脑组织中,用盐析、吸附、透析、等电点沉淀和低温沉淀等方法,研制出纤维蛋白复合生物组织粘合剂,可用来粘合皮肤、神经、肌肉、血管、器官、子宫、肠道等。粘合剂可在生物体内被吸收,使用时没有毒副作用,不会产生局部或全身反应。
ZT胶
西安市化工研究所开发成功粘补生物体用的2T胶,可用于粘合皮肤、肌肉等生物组织,起定向枯连、加固作用,甚至可在高度炎症水肿的肌体上用作修补粘合,减少患者的痛苦,减少并发症,降低死亡率。
微生物电池
日本东京农工大学和理化研究所研制成。功微生物电池。试制品外形5x5x3厘米,充填水、微生物、电解质和二氧化碳。经光线照射,能释放出约1/1000安培的稳定电流,足以驱动表用塑料电动机。
变色颜料
国外流行变色颜料多年,最初用于毛巾、服装布、毛线,通过颜色变化表示天气和物体的温度,并表示影响温度的昼夜、阴晴等因素。
最近变色颜料的用途更加广泛:
1. 变色瓷杯倒入开水,杯上的画瞬间发亮、水温降低时慢慢恢复原来色彩。
2. 变色牙膏刷牙时间超过3分钟,牙膏颜色转变,提醒人们停止刷牙。
3. 变色房屋水泥生产过程中加入二氧化钴等矿物质,空气干燥时呈淡蓝色,潮湿时变紫色,下雨变成玫瑰色。
铺路采用化学品
聚笨已烯9厘米厚的泡沫砖铺路面,1972年在挪威奥斯陆附近铺设,重量仅混凝土的1%,坚固耐用,弹性好,易修补。
发光水泥用来划分车道、横道线和路面标志,夜间闪光,有利安全,增添夜景。
马来酐制成丁二稀一苯乙稀一马来酐三元聚合物,与沥青混合铺路,提高路面强度和熔点,法国最早研制使用。
作者简介:张娜 (1982-),女,河南濮阳人,博士,讲师,主要研究方向:微生物学
摘 要:介绍了生物安全教育概念和内涵,分析了生物安全教育与《医学微生物学》教学的相关性,首次提出在中医院校开设生物安全教育的初构想。
关键词:生物安全教育,医学微生物学,中医院校
中图分类号: G621 文献标识码:A文章编号:1673-9795(2014)01(b)-0000-00
《医学微生物学》是高等中医院校本科生培养的一门重要的基础课程,也是一门对动手能力要求较高的课程,包括理论课和实验课两大部分。由于中医院校人才培养的特殊性,笔者在的教学过程中发现,《医学微生物学》理论课学时安排紧凑,实验课多是将实验材料提前准备好,由学生按照步骤开展的验证性实验,对学生的理论水平和实验技能的培养效果一般。特别是近年来出现的一系列与微生物学密切相关的公共卫生事件,如SARS事件、禽流感事件、布氏杆菌病事件、流行性出血热事件等,使高校的生物安全教育成为一项重要的内容[1,2],进入高等中医院校的人才培养计划之中。由于其与《医学微生物学》教学内容的重要关联性,笔者首次提出了将生物安全教育引入中医院校《医学微生物学》教学体系的构想。
1生物安全教育的定义和内涵
生物安全是指防范、处理病原微生物及其毒素对人体危害的综合性措施,生物安全与微生物学密切相关,生物安全教育是指通过学习生物安全相关知识达到保护医疗工作者、实验室工作人员、社会公众以及周围环境的目的[3]。医疗工作者、进入实验室的工作人员和学生都容易接触一些生物样品,如血液、体液、组织、菌液、培养基等,这些都是病原微生物的载体,如果缺乏相关的背景知识,随意处置这些生物样品,将对接触人员以及周围环境产生较大的生物威胁。因此,开展生物安全教育要从基础抓起,在本科生培养阶段树立生物安全意识,有助于进行医疗卫生和实验室相关标准操作。
2生物安全教育与《医学微生物学》的相关性
医学院校生物安全教育的内容与《医学微生物学》有重要的相关性,都是以微生物概论、微生物形态生理、微生物的感染与免疫、消毒与灭菌等,为基础内容,在《医学微生物学》现有课程基础上教师容易向学生引入生物安全的概念,开展生物安全教育的内容。
3生物安全教育的初构想
3.1 教学准备
对许多医学院校而言,生物安全是一种新兴内容,又是备受社会和教育界关注的内容,目前只有为数不多的高校开设了专门课程,其教学内容、课程体系可以被我们借鉴,但不能完全照搬,要针对高等中医院校学生的特点,我们有所取舍的借鉴其教学经验。为此,要组织承担教学任务的专家成员从新编排现有《医学微生物学》的教学内容,加入生物安全教育的章节,组织授课老师集体学习,安排试讲,加强授课内容的丰富性,可以结合国内外突发的生物安全事件进行导入式教学,调动学生积极性,提高学生学习的主动性。
3.2教学内容
生物安全教育涉及内容较多,针对中医院校学生的特点,我们在内容上有所取舍,侧重病原微生物对人体、环境所造成的危害,重点阐述实验室中的个人安全防护,实验室的等级划分,实验室规范操作等内容,教材可参考高等教育出版社出版《实验室生物安全》一书[4]。
⑴生物安全概论:介绍生物安全的概念、历史发生的由于实验室微生物感染引发的重大的生物安全事件,介绍国内外实验室管理经验,以及我国颁发的实验室安全管理条例。
⑵实验室常见病原微生物:介绍实验室常见对人造成威胁的病原微生物,针对微生物危害的实验室安全等级的划分,介绍在相应级别实验室的管理和使用规范。
⑶人员自身防护:介绍进入实验室后人员的自身防护,应按照要求穿戴工作服、口罩等防护工具,当操作对象具有高度传染性时,应在生物安全柜、或隔离器等设备中进行。
⑷突况的应急预案:介绍在发生高致病性病原微生物泄露时,如何采取快速有效的应急措施,防止疫情的进一步恶化。
3.3考核形式
生物安全教育将作为《医学微生物学》的重要章节进行考核,包括理论考试和专题论文两部分,请相关教师设计,安排,使考生能够在掌握知识的基础上做到灵活运用,主动查阅文献,获取与自身专业相关的生物安全技能。
4结语
生物安全教育与高等医学院校学生的实验、实习、以及将来走向工作岗位都密不可分,了解生物安全,避免由于无知造成的职业暴漏,在救治患者的同时,做好自身防护。生物安全教育是使医学院学生受益终身的一门课程,需要引起社会和教育者的深刻关注。
参考文献
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【论文摘要】:食品微生物实验教学中,本文从精心选择实验内容,有效组织管理实验教学,引进综合考评机制并加强开放管理实验室方面进行思考和总结,以期确保实验课安全、有序、成功的完成,达到教学目的。
实验教学是高等教育教学活动的重要环节。通过实验课不仅可以加深学生对课堂内容的理解,巩固已学到的理论知识,而且能够培养学生理论联系实际的能力、分析问题和解决问题的能力,对于活跃思维、提高创新能力起着积极的作用。
食品微生物学是食品专业学生必修的专业课,是普通微生物学的延伸。食品微生物学是一门实践性和应用性较强的学科,它要求学生在系统学习基础理论知识的基础上,掌握食品微生物学检测技术、分离纯化技术、鉴定技术、发酵食品的制备技术、食品加工与保鲜技术以及现代分子微生物学实验方法等。通过食品微生物实验教学培养出不仅具有丰富理论知识,而且能掌握现代生物技术并熟练操作的高技能人才。
如何加强食品微生物实践教学的组织指导,如何调动学生的积极性,提高实验教学效果一直是我们关注和探索的问题。下面简单谈一下我们在食品微生物实验教学中遇到的问题,解决的方法和对一些问题的思考。
1精心选择实验内容,调动学习积极性
随着食品工业和微生物检测技术的迅速发展,食品微生物学及其实验课的内容也不断扩展,而实验课既受理论课内容进度的限制,又受课时及实验室等客观条件的限制。要在有限的课时内,系统、科学地完成食品微生物所有的实验项目是绝对不可能的,这就要求我们实验教师在掌握微生物学教学大纲的前提下,结合现代科技的发展和食品微生物的研究动态,精心设计实验课教学体系,合理选择实验项目。
选择实验内容,我们由浅入深,由感性到理性。首先要求学生对食品中常见细菌、酵母菌、霉菌、乳酸菌进行观察,掌握其性状特征和培养生长条件。学会识别哪些是有益菌,哪些是有害菌,利用有益菌的代谢活动制造更多的发酵产品,提高食品的质量,同时防止有害菌引起食品腐败变质以及食物中毒。其次选择有代表性的发酵食品作为实验内容,使学生了解利用微生物生产发酵食品的整个过程,通过这些实验使同学们对食品发酵有一个总体印象,并能举一反三。最后对不同的食品和发酵食品设计实验,让学生掌握食品微生物学检测技术、分离纯化技术、鉴定技术。并在课堂上结合自己的科研成果和食品研究热点介绍食品工业发展的前沿动态。
实验设计过程中,不仅有验证性实验,更多地引进了综合性和设计性实验,学生分成几人一组,让学生从实验设计,自己选择原材料,准备实验材料,试剂的配置,培养基的制备和灭菌等都由学生自己完成,最后写成规范的实验报告。学生对此积极性很高,甜酒酿、酸奶、腐乳等都是同学们喜欢并制作的发酵食品。在这个过程中学生将所学内容贯通,并熟悉掌握各个环节的操作步骤,这对学生将来步入社会,在工作岗位上独立开展工作都会有很大的帮助。
2强化基础技能的训练,有效组织管理实验教学
食品微生物学是在掌握微生物的基本实验技能的基础上开展的,学生无菌操作观念的培养、正确使用、掌握微生物的实验仪器,如光学显微镜、灭菌消毒器械等都非常重要。但基于很多原因,学生的这些基础技能还是很薄弱,所以我们在进行食品微生物的每一个实验的每一个步骤中只要涉及这些基础性的知识,都会给予强调,亲自演示。
学生微生物基础技能培养和形成,不是一两堂课能完成,也不是单单有老师演示后学生就可以掌握,必须让学生每人亲自动手。但在实际教学过程中,由于学生人数的增加,硬件等条件限制,人手一套实验器材不现实,那么在有限人力、有限资源情况下,使每一位同学都能动手操作并熟悉实验过程,有效组织和管理实验教学过程就尤为重要。
(1)首先任课教师和实验技术人员充分做好预实验,对实验的关键步骤和关键操作点都做到心中有数,在授课过程中有重点地强调,并分析某步骤出现问题可能会出现的结果。
(2)每次实验之前任课教师和实验技术人员就实验进行积极的沟通,不仅对实验准备的物品和材料沟通,更要对实验的组织过程协商。
(3)在实验过程中则需要任课教师和实验技术人员相互协作,并充分发挥学生班干部和小组长的作用。课堂理论教学课和实验课最大的区别在于,实验课更注重学生的动手参与,以及实验过程出现问题发现问题的及时解决。
(4)教师要严于律已,教师要严格要求自己,实验过程中耐心指导,热情帮助,回答好学生提出的每个问题,并随时纠正不正确或不规范操作。
3加强实验课考核,引进综合实验考评
实验课的成绩给定,往往包括实验课出勤率和实验报告成绩两方面综合。所以首先就要求教师认真考勤,只有学生的出勤率有保证才能有效地组织教学活动。其次,要求实验报告书写规范,详细完成实验报告,对实验结果进行讨论,实验失败要分析原因。同时教师也对实验报告认真批改,实验报告是对实验的总结,也是对实验课质量高低的检验。通过对实验报告的批改,可以发现学生的实验操作能力和观察分析问题的能力。
实际教学中,实验报告雷同和抄袭的现象比较多见,为综合考评学生实际动手能力和对实验技能的掌握,建议今后引进期末的综合实验考评:即将各个试验项目设计成不同的实验题目,让每个学生随机抽取并在有限的时间内独立完成操作,视完成的情况给予评分。比如:“食品中常见菌类的平板培养”考察了无菌操作、培养基的制备,对食品中常见菌类平板接菌技术;“食品中常见菌类的形态观察”考察了革兰氏染色,各真菌形态辨别等。在进行具体考核过程中,可把每个考核的内容进行量化定出详细的评分标准,根据学生的每一个操作环节现场打分,并对同学进行现场提问,让学生进行答辩。
4有计划推进实验室的开放加强实验室开放管理
微生物实验室的开放是对食品微生物实验课的有益补充,能强化、巩固、提升对食品微生物课程内容的理解,我们鼓励学生设计和开发自己的科研项目,而且学校有很优厚的资金加以支持。但是开放实验室不是无条件的,有时因实验操作不当引起的安全隐患是很严重和难以预料。因此实验室开放时管理须给予加强。
建立科学的管理机制,利用校园网建设实验网站,公布开放实验项目的题目、时间和地点,供学生选择和预约。
专人负责学生的科研队伍,对菌种、标准品、和学生用到的有毒有害物质要有专人负责,注意保管,不随意丢弃,做好无害化处理。对使用仪器学生做好使用登记,实验物品注意清洗、归还、交接。
总之,食品微生物实验课,只有提高对实验教学活动的认识,精心选择实验内容,合理有效组织和管理实验过程,并加强实验课的考核,在此基础上,推进实验室对学生的开放,加强开放实验室的管理,就能确保实验课安全、有序、成功的完成,达到教学目的,也使学生真正有所收获。
参考文献
[1]赖建平.从培养学生创新能力入手加强化学院食品微生物学实验教学改革[J].广东化工,2007,2:77~79.
【关键词】微生物学;自主设计性实验;教学改革
微生物学实验是微生物学教学的重要组成部分,通过微生物学实验教学,不仅能使学生了解和掌握微生物学实验基本方法、基本操作技能,而且也为学生深入学习微生物学及相关学科奠定了基础。同时,对培养学生的动手能力、创新思维能力及理论联系实际的能力起着非常重要的作用[1]。所以,微生物学实验教学是培养优秀生命科学人才的一个重要环节[2]。以往我校开设的微生物学实验主要包括显微镜技术、微生物染色技术等微生物学基本实验技能。由于这些传统的实验多以教师为中心,学生没有参与实验设计和实验准备,课堂上只是很机械地模仿和验证,极大的束缚了学生的创造性思维,不利于学生独立思考、综合分析问题和创新意识的培养[3]。为了改善微生物实验教学的效果,提高学生的自主能动性,笔者在完成微生物基本操作技能的教学后,尝试开设了自主设计实验。所谓自主设计性实验,是指学生自己选题,自行设计实验方案、准备实验仪器和药品,独立进行实验操作,独立书写实验报告,总结实验结果的实验。整个实验过程由学生独立设计和操作,实验中出现的问题由学生自己设法解决。因此,大大提高了学生的积极性和能动性,提高学了生分析问题和解决问题的能力,同时也培养了学生的创新意识和团队合作意识。经过几年的教学实践,取得了良好的效果。现将开展学生自主设计性实验的一些做法和体会报告如下。
1、自主设计实验的实施过程
1.1学生分组、选题
根据学生的学号和实验座次进行分组,每组3~5人[4]。实验以小组为单位,小组成员通过讨论确定感兴趣的实验项目。在这个环节,教师应根据实验室的条件和学生的能力水平,结合学生所学专业,对学生的选题进行指导,既保证所选择的实验项目不能过大过难,超出学生的基本操作能力和知识水平,使学生丧失信心,也不能过小过于简单,难以达到“设计性”实验的目的。选题的一般原则是以学生已经掌握的基本知识为基础,有利于学生将已学过的知识系统化和实用化,有利于启发学生探究学科理论。
1.2查阅文献、设计实验方案
每个小组在确定实验项目后,通过图书馆、网络等查阅有关资料、文献等,对所查阅的文献资料进行归纳总结,制定详细的实施方案。在完成实验设计后,教师组织学生在教室中利用多媒体向全班同学展示实验内容,包括实验的目的、原理、步骤、可能遇到的问题及解决的措施等,与全班同学进行交流和沟通,使每个同学了解各个组的实验内容、原理和方法,拓展自己的知识面。
1.3实验操作
学生按照实验设计方案,独立进行实验。微生物实验所用的培养基、染色剂、药品等较多,且一般要进行微生物培养,时间跨度比较大。因此,实验时要求小组成员科学安排实验时间,合理分工、通力合作,同时在使用公共仪器设备和药品等方面与其他组及时沟通,以免引起不必要的麻烦影响实验进程。在实验中出现意外或遇到困难,尽量独立地处理、解决,必要时指导教师给予适当的指导。在实验的同时,小组成员要做好各项实验的原始记录,已备出现问题时查找原因和实验结束后撰写实验报告。
1.4总结实验结果,撰写实验报告
实验结束后,应及时对所记录的实验数据进行整理、归纳和分析,并按照科研论文的要求和格式撰写实验报告。如时间允许,教师可组织学生在多媒体教室内进行论文答辩。
1.5考核评价
自主设计性实验考核评价应该对学生的设计思路、操作能力、综合处理问题和分析问题的能力等做重点考察。在实验之前就应该向学生公布考评要求,考评指标要量化。
2、开设学生自主设计性实验应该注意的问题
自主设计性实验要求学生独立的设计实验,调动了学生的积极性和能动性,提高了学生分析问题和解决问题的能力,同时也培养了学生的创新意识和团队合作精神。然而,自主设计性实验的开设也需要注意一些问题:
首先,自主设计性实验持续时间往往比较长,且不同组同学的实验时间一般不同,很多实验可能会安排到周末或晚上。所以,为了保证自主设计实验的教学效果,保证实验室的安全,维持实验室的正常运转,要求实验教师跟踪每一组学生的实验进程,这要比普通的实验付出更多的时间和精力。
其次,自主设计性实验时间较长,同时同学们还要兼顾其他课程,所以只能利用课余时间进行实验,这就要求实验室必须向学生完全开放。实验室的开放提高了实验室及其仪器设备的利用率[5],但也提高了实验教师的工作量,增加了实验室的安全隐患,这就需要对实验室进行规范化的管理,以保证实验的顺利完成。
第三,在学生分组时,尽量避免自愿分组。自愿分组往往会出现学习好的一组、关系好的一组、被剩下的一组等现象,导致小组之间的水平相差较大,实验效果参差不齐。所以,应采用按座次分组的原则,如每一排4个同学为一组,实现了不同学习成绩的同学随机搭配,同时规定自己的物品放自己的实验台上,实现实验用品的科学管理,避免了物品被误用等混乱现象。
第四,自主设计性实验是以小组为单位进行的,但实验过程中发现有的学生不动手不动脑只作旁观者,更有个别学生钻了自主设计实验难以考勤的空子干脆不来实验。这些都背离了开展自主设计性实验的初衷。因此,需建立一套科学有效的实验过程评价体系。
尽管自主设计性实验在实施中存在一些不足,但我校多年的实践证明,它有利于学生创新意识和创新能力的培养,有利于培养学生的动手能力和实际应用能力,有利于学生综合素质的提高,应该是实验教学改革的一个方向。我们今后将继续开展微生物实验教学方法的研究,不断尝试设计性和综合性实验教学,紧密结合学生专业和社会生活的实际,以增强知识的实用性,从而提高学生的综合能力。
参考文献:
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[5]毛露甜,王绍芬.微生物学实验教学中开展设计性实验的做法与体会.微生物学通报.2007,34(3):614-616
为促进、提高我国的医疗卫生保健水平,推动研究成果的转化,我国科学家们广泛开展相关的医学研究。他们孜孜以求,不懈探索和创新,以现代生物医学研究的新方法和新技术,结合中医药的理论实践,研究神经相关疾病的中西医防治新途径。
南京中医药大学神经疾病中医药防治重点实验室,正是这样一个致力于将鲜明的中医药特色,与现代生物医药研究元素创新结合,致力于打造中西医兼备的神经疾病研究机构。在唐宗湘教授、黄熙教授、王福顺教授、贡岳松教授、朱静教授、闫丽萍研究员等中西医专家的参与和引领下,实验室着眼于建立起中医药研究的创新平台(包括新技术和新方法),通过3-5年的努力创造一批拥有自主知识产权的科研成果,以提高未来中国在生物医学领域特别是中医药对神经系统疾病防治的国际竞争力。
志同道合 逐梦神经疾病科研创新
科研和实验室的灵魂在于人才。南京中医药大学神经疾病中医药防治重点实验室,之所以不断前行,正是因为集聚了一群学有所长、志同道合的科研逐梦者。
作为实验室主任,唐宗湘教授有着深厚的科研积淀。他是近五年来多项美国NIH基金、HHMI基金和其他一些美国基金项目的主要参与者;从美国约翰霍普金斯大学引进到南京中医药大学后,是江苏省首届特聘教授,也是江苏省创新人才、江苏省“青蓝工程”优秀科技创新团队学科带头人和江苏省“六大人才高峰”高层次人才A类,并获得多项国家自然基金、海外及港澳学者合作研究基金江苏省自然基金资助。
2011年,唐宗湘教授在海外留学工作多年后只身回国,希望带着自己半生的医学研究积累,为中国医学贡献一份力量,并开启了其在南京中医药大学神经疾病中医药防治重点实验室“科研创新/创业”征程。
和唐宗湘教授一起前行的,还有一群有相同志向,在各自细分领域有着相当影响力的专家。他们中西互补,哿ν心,朝着创建一流的中西医兼备的神经疾病研究机构而携手并进。
其中,方向带头人黄熙教授,是一位主任医师,也是一位中西医结合专家,具有很强的中医和西医背景,获国自8项,发表百余篇论文含中医SCI论文35篇,他引近千篇次。2001与2011年,黄熙教授分获国家科技进步二等奖与湖南省科技进步一等奖,分获国家杰出青年科学基金(2001)、总后科技银星(2002)和首届湖南省医学领军人才,是一位实力派的科研专家。
王福顺教授,2002年获得中山大学博士W位后,先后在美国新泽西大学医学院做博士后、罗彻斯特大学助理教授,2012年全职回国,受聘江苏省特聘教授,现为南京中医药大学教授。主要从事星形胶质细胞对大脑功能的调节研究。在这期间,有许多成果发表在国际上十分有影响力的杂志上,包括在影响因子很高的 Cell Stem Cell,和Nature Medicine。
贡岳松教授,也有着丰富的科研积淀,先后就读于南京中医药大学、中国药科大学、中国医学科学院、和美国Northwestern University;历任美国Northwestern University、美国Drexel University College of Medicine、和南京中医药大学 Research Scientist、首席研究员或教授等职务,主要研究老年性神经疾病及中医药防治。
团队最年轻的朱静教授,大学毕业后就留学美国,先后在美国辛辛那提大学、约翰霍普金斯大学和哥伦比亚大学获得博士学位和接受博士后训练,2015年受聘江苏省特聘教授后加入该团队。主要研究领域: 神经疾病药物、新型轮烷药物载体。近年来在从事研究领域的国际主流期刊上发表SCI论文10篇,其中第一作者/通讯作者SCI论文8篇以及获得专利6项。
闫丽萍研究员是一位从事针灸镇痛的一位专家,长期站在科研和教学第一线并积累了丰富的经验。她的研究方向为“电针干预神经病理性痛中枢敏化的机制研究”,并取得了诸多创新性研究成果。
唐宗湘教授表示,正是聚集了这么多优秀的专业人才,南京中医药大学神经疾病中医药防治重点实验室才能将生物医药的新技术和中医院的理论实践不断融合创新,逐渐在业界“崭露头角”,并朝着当初设立的目标前行。
攻坚克难 探寻神经疾病的中医药防治途径
在神经学领域,一系列关于痛和痒的问题一直困扰着医学科研工作者。专攻“痛痒”难题的唐宗湘教授,在美国期间就已经开始疼痛和瘙痒形成的机制研究了,并取得了系列开创性成果,在生物医学研究领域中重要期刊(如:Cell, Nature Neuroscience等)发表了几十篇研究论文。
回国后,唐宗湘教授便开始组建团队,带领实验室的科研人员依旧选择挑战疼痛和瘙痒顽症,并以中医药防治为研究目标,充分利用实验室不同学科背景专家的实践经验和专业知识,展开了将现代“疼痛”和“痒”研究的最新成果应用到传统中医药镇痛和止痒的研究工作,用以阐释中医药镇痛和止痒的机制。
围绕“疼痛”和“痒”研究的内容,唐宗湘从不同侧面开展“疼痛”和“痒”产生的细胞分子机制、中医药镇痛止痒研究。基础研究是应用研究的基础,成果的转化和应用是科学研究的目标。在一系列基础研究的基础上,唐宗湘教授已经开始寻找与疼痛和瘙痒密切相关的应用研究。近年来,他花了大量时间熟悉中医药在镇痛和止痒中的作用,并出版了相关的著作。他希望在中医药镇痛止痒方面能够找到较好的方法和途径,在国家非常重视中医药发展的有利形势下,顺势而为,利用好中医药的宝库,为疼痛和瘙痒患者寻找新的福音。
黄熙教授多年来一直致力于中医肝藏象相关疾病、中医脑病、中西医结合基础与临床、中药药理等方面的研究。目前主要对抑郁共病肝郁证的脑平滑肌轴机理展开了研究。他先后提出证明证治药动学假说,首次阐明代表方剂疗效的药效成分,首次提出/验证疏肝-抗抑郁促动力假说与应激-脑肠轴紊乱的脑肠共享调节分子。
抑郁症又称抑郁障碍,以显著而持久的心境低落为主要临床特征,是一种典型的神经相关疾病。实验室王福顺教授的研究正是以抑郁症的中医药个体化治疗作为切入点,运用现代医学的技术和方法揭示中医药治疗情志疾病的生物学机制,并进行临床药物开发。另外,他还一直致力于星形胶质细胞对大脑功能的调节研究,目前主要对中医情志理论进行深入研究,探究神经体液因素改变-情绪-疾病的关系,从实证研究的角度揭示七情致病的内在科学原理,为情绪心理疾病的防治工作提供了有力的科学依据。
神经退行性病变一般是发生在老年人身上的神经性疾病,在该领域的研究上,有着广泛的国外深造经历的贡岳松教授最有发言权。他曾用二十多年的时间致力于中医药和现代生物医学防治老化相关神经退性疾病的研究。早在上世纪九十年代初,就已经筛出中药单体衍生物Berbamine E6作为Calmodulin选择性抑制剂,现与经典的工具药W-7齐名,并应用于如《Nature Medicine》等顶尖的研究论文中,并被Nature Medicine 等著名杂志所引用。他还曾率先研究骨质疏松与阿尔兹海默症的关系,以及采用人参皂苷进行防治的研究,并在国际上首先提出了老年痴呆症在特定的时间是可以预防和逆转,为老年痴呆症的R床诊断,药物筛选及免疫治疗,早期防治开拓了新的方向,同时改变了几十种类淀粉样蛋白质疾病的研究。目前,贡岳松教授正在中医精气神理论指导下,致力于神经退行性病变的防治和中医药转化应用研究。
在开发新方法和药物的过程中,对神经疾病药物、新型轮烷药物载体有着深入研究的朱静教授有着很大优势。另外,对电针干预神经病理性痛中枢敏化的机制有着深入研究的闫丽萍研究员,也将为痛觉的治疗提供新的思路和方法,她的相关研究指出,神经病理性痛是最为难治的疼痛,电针干预在临床上运用颇多,相应的基础研究将进一步揭示其机制,以寻找新的针刺镇痛有效靶点及物质基础,丰富针刺干预神经病理性痛的基础理论,为针灸临床干预治疗神经病理性痛提供实验依据。
学有所长又“殊途同归”,南京中医药大学神经疾病中医药防治重点实验室的所有专家们,聚集在这里,让科研合力得到了迸发,为了打造中西医兼备的神经疾病研究机构,他们无畏艰险,执着前行。
结 语
1高等医学院校生物化学实验教学现状
生物化学既是高等医学院校的一门专业基础学科,又是当代医学和生命科学的前沿学科,其理论研究的深入与实验技术的革新息息相关,生物化学实验技术在生物学及医学发展的科研实践中,展现出不可限量的前景,不仅在新理论发现和开发应用新技术方面起着决定性的作用,同时也为实现科技创新和社会生产力跨越发展提供重大战略机遇。特别是进入21世纪以来,生命科学突飞猛进,生物化学实验技术已渗透到医学科学的各个领域,成为诊断、治疗、预防疾病的重要手段[5-9]。然而,相对生物化学理论教学,当前的实验教学普遍存在一些弊端和不足,难以满足学科发展与创新的需要。生物化学课程内容广泛,授课学时有限,特别是教学改革后各专业的实验课时都进行了压缩,实验课程内容往往只能选择一些简单的实验项目,实验教学模式往往是教师课上讲解、现场演示实验步骤、学生动手实验的传统模式。学生只需严格按照教师的指导被动地进行实验操作,而无需进行独立思考和自主设计。这就造成了教学内容、教学模式与新技术的不断涌现及学生多角度、多层次学习需求之间的矛盾,造成学生主动性的缺乏。现代科学技术的发展为解决这一矛盾提供了契机,“互联网+”、大数据、云计算、移动互联、多媒体、流媒体等技术能够突破时空限制,使多维度、多方位、多手段、实时实地的学习成为可能[10-12]。因此,在当前的生物化学实验教学中,采用结合现代科学技术的混合式的教学模式是解决问题的良策。
2“互联网+教育”实验教学模式研究思路
研究过程遵循“一个理念,两项策略,三点提高,四个改变”的核心思想。
2.1落实“一个理念”
新型教学模式应真正落实“以学生为中心”的教学理念。传统教学中,在传授实验步骤、强调注意事项后,让学生进行操作的方法,基本上是一种灌输式的教育模式,是以教师为中心的。新的实验教学模式则是让学生先自学实验内容,再上机进行虚拟实验操作,自己总结出问题和注意事项后再进行实践操作,这对学生的能力培养具有很好的作用。
2.2实现“两项策略”
旨在充分利用现代信息技术扩充教学资源,包括微实验制作策略和手机端平台策略。微实验制作策略。微课视频时间短、内容精、趣味强、效果佳,有利于生物化学这样内容较抽象、知识点较繁杂的学科教学。利用微实验对仪器操作技术进行放大处理,对关键问题进行重点强调,增加了直观性,有助于学生掌握操作要领和教师节省课堂讲解时间,学生能够通过反复学习达到易学、乐学的效果。手机端平台策略。蓝墨云班课、微信工作平台,因信息传播的及时性、互动性、广泛性、高效性和低成本等特点而备受教育工作者的青睐。构建生物化学实验教学手机端实验课程平台,并要求学生及时上传当天实验结果,便于查找教学问题、激发学生学习动机、考查课前预习效果、加强师学互动,以及提高学生的主体性和实验效率。
2.3应用“三点提高”
旨在提高学习使用高、精、尖生物化学实验仪器设备的效果。生物化学实验涉及许多贵重的仪器设备,如PCR仪、高速冷冻离心机、凝胶成像系统等。这些仪器设备价格昂贵、操作复杂,对操作人员素质要求较高,且需专人维护、保养,不能满足学生人人通过上机操作熟练掌握技术的需求。在实验教学过程中的具体做法是,一方面以第二课堂形式吸引部分优秀学生参与科学研究,在实践中学习;另一方面通过虚拟实验教学系统帮助学生认识和熟悉高、精、尖仪器设备的使用方法及其注意事项,提高学习使用这些仪器设备的效果。
2.4达到“四个改变”
在实验教学模式方面主要有4项改变,一是由传统的再现式学习模式改变为探究性、合作性学习模式;二是知识的传授方式使学生由被动接受变为主动学习;三是教师由原来的知识灌输者变为学习的组织者、引导者、参与者;四是学生由知识的被动接收者变为主动融入课堂。
3“互联网+教育”实验教学实践
在生物化学实验课程教学实践中,采用蓝墨云班课和手机端平台,遵循“课程视频提前推送—学生自由自主学习—师生线上线下互动”的教学模式。电脑端平台的功能包括管理课程运行、制作视频微课、上传编辑资源、编写在线测试等,手机端平台的功能包括通知、参加头脑风暴和讨论等各项活动,以及在线测试、作业互评等,实现了实验教学“线上—线下—线上”的过程。教师在切实做好课前推送的同时,精心组织课中指导和课后分析讨论,并根据各方面反馈对教学过程进行修改完善。
3.1课前资源准备
构建实验项目区、实验工具区、前沿知识链接及即时通知等课前资源。实验项目区主要针对课堂实验教学环节,上传所有实验课件、视频资料;实验工具区主要针对生物化学实验常用仪器;前沿知识链接的目的是分享生物科学前沿动态;即时通知主要涉及课前实验安排、实验计划、实验须知的。
3.2虚拟实验和微实验制作
虚拟实验如SDS-PAGE凝胶电泳、紫外可见分光光度计使用、基因克隆技术等,通过虚拟的动画演示和互动操作,能够方便学生掌握实验操作流程和注意事项。利用PowerPoint2016、Flash等软件,根据教学大纲和学生专业需求,选择WesternBlot、分光光度技术等科学研究常用技术进行微实验课制作,使实验理论和实验操作直观易懂,对注意事项和重要步骤进行字幕说明或旁白解说,对实验结果以动画形式呈现,使学生对实验过程、实验现象有直观的认知。
3.3手机端平台建设
用于构建生物化学实验教学微信平台和蓝墨云班课,能够提供实验室设备、使用时间等信息,方便学生在线预约、登记;能够在课前推送实验须知、微视频、电子课件;能够使学生上传实验结果,并在云班课APP上进行结果欣赏、分享实验趣闻等;能够使学生就实验报告进行分析讨论,激发学生的学习动机,增强学习效果,加强师生互动,提高学生的主体性和实验效率。
3.4实验室开放
高校实验教学改革的重要内容之一就是实验室开放,开放实验室对于学生参与或独立开展科研活动至关重要。实验室开放应进行规范化管理,制定安全、低值易耗品管理、易燃易爆品管理、废弃物品处理管理等规章制度,并在贯彻落实中鼓励学生参与。在一些非教学时段开放实验室,提高了实验室的利用率,对培养学生的科研思维、动手能力和管理能力有促进作用。
4结语
关键词:生物学;科研实验室;有毒有害物质;生物安全
一、引言
生物学科研实验室是指与生物学研究相关的并专属用于研究生做科学研究的实验室,涉及医学、动物学、植物学、微生物学等多门学科[1-5]。它不仅是培养学生观察能力、科研能力与创新能力的实践教育场所[6],更是创新人才的培养基地和科学技术的发源地[7]。中国科学院院士冯端曾经指出,“实验室是培养创新人才的摇篮,是现代大学的心脏[8]”。科研实验室运行状况的优劣直接关系到这一专业的科研水平和学校的综合实力。由于生物学科研实验室存在多种生物活性材料有毒有害物质,并且在研究过程中还常会产生大量生物垃圾的特点,所以对其进行安全控制和科学管理具有至关重要的意义。
二、生物学科研实验室的特点
生物学科研实验室具有与其他实验室共同的特性:精密仪器集中、技术含量高、操作管理人员水平参差不齐[9];同时由于生物学研究的高度专业性,又具有自己的特征:(1)有毒有害物质集中(包括易燃易爆试剂、易制毒试剂、剧毒药品、致癌化合物);(2)生物活性材料复杂(包括致病细菌、致病病毒、实验细胞菌株、转基因材料、实验动物)。由此可见对生物科研实验室进行科学管理的必要性和重要性。
三、生物学科研实验室管理策略
目前,按照实验室人数分,国内的生物学科研实验室可以分成以下三种模式,详见图1。以下三种规模的生物学科研实验室,少则一间多则几十间,但是不管哪种模式的科研实验室,如不进行科学的管理,都有可能成为交叉污染之源。这不仅会影响小区域的环境,甚至会波及到该区域以外的较大区域甚至是周边的土壤、水源等,产生严重的后果。目前已发表的文章多是针对学校或学院公共实验室或本科教学实验室的管理,而针对于研究生科研实验室管理的文章却论述很少。本人近十年来先后在国家重点实验室和农业部生物工程实训中心教学示范平台从事生物科研实验室管理及大型仪器共享平台管理的一线工作,现结合单位实际和个人工作体会,就生物科研实验室的安全管理谈一点建议与大家共勉。
1.实验室功能区域的划分。由于生物科研实验室有其特殊的性质,所以实验室的建设必须经过专业人员进行特殊的设计(包括气体过滤、污水处理)才可以投入使用。对于硬件条件措施,在不同的高校和科研院所往往不尽相同,本文不进行深入讨论,这里我们要重点讨论的是实验室内部的区域划分。生物学科研实验室一般由生物培养区、试剂存放区、实验操作区和污染区等组成。实验室功能区域的划分能够强化空间的利用率,同时避免或减少交叉污染,方便开展实验。生物培养区是实验核心区,通常包含实验动物、植物和微生物的培养,一般必须以满足生物的正常生长为最基本条件;试剂存放区中的试剂必须分类存放在试剂柜中,适宜安放在室内空气流通性较好的地方,对于剧毒和特殊管制的试剂必须专人专管并存放在特定区域;实验操作区主要是研究人员开展研究工作的区域,往往是多种生物体和仪器、试剂汇聚的集合,必须保障操作台的条件能够安全顺利的开展实验;而污染区在生物实验室中一般为电泳和病原菌处理区,一般在此区域要对危险性做出明确提示,并严格按照生物安全的要求处理废弃物的存放,避免对相关人员的人身和环境产生二次危害。
2.落实实验室成员主体责任。实验室是每个研究生开展科研活动并完成学业的重要场所,也是所有研究人员组成的一个紧密集体。实验室的正常运转离不开实验室中每个学生的积极参与,因此让实验室中的每个成员具有明确的权利和义务是保障实验室健康运行的基础。首先,实验室的每个学生都应该拥有对实验室的参与权、建议权,同时还必须完成实验室负责人和管理人员对其安排的合理任务。其次,对于实验室功能区域和工作台的管理必须落实到特定人员,不可进行模糊化的笼统管理。同时,还要通过定期检查、监督确保制度落实。为了保证实验室管理的责任能够具体落实在每位学生身上,制度制定时必须考虑到现实可行性,任务分配时要注重公平合理。制定管理措施时要明确,制度是为了让实验室更流畅高效的运行,让每个在实验室中的学生能够安全、顺心的完成实验,同时还能够体会到合作互助所带来的乐趣。切不可为了管理而管理,最终让制度流于形式,实验室趋于混乱。
3.实验试剂材料订购。现在很多生物学实验室在研究中都涉及到了分子生物学等最新的研究技术,通常所购买的相关试剂和材料价格非常昂贵,所以制定合理的试剂材料订购制度对于科研经费的高效利用非常重要。实验室应该建立一个统一的订购平台,可以使用软件系统或者自己建立数据库,固定周期集中采购,同时要对试剂的品牌、价格、公司、原产厂家以及实验室可用量做到心中有数。通过智能化的动态管理节约开支、减少浪费。
4.实验室垃圾的安全处理。生物实验室由于其研究对象是活体生物,而且常常会接触到许多对人体有害的病原菌,因此对于生物垃圾的处理是实验室安全中一个非常重要的环节。生物垃圾一般分为普通垃圾和有毒有害垃圾。对于普通垃圾,包装分类后按照日常垃圾处理要求即可处理;而对于有毒有害垃圾,必须依据其危害和毒性严格按照相关要求进行专门处理或交相关专业公司进行处理。常见有毒有害垃圾的处理方式具体包含:(1)对于病原菌及其他有活性的质粒、菌类及肿瘤细胞培养废弃物如液体培养基/斜面培养基及提取物,必须进过高压灭活后才可以排放。(2)含有有毒物质的电泳凝胶及被污染的手套应该存放在专用收纳的容器里,交给学校相关部门统一处理。(3)对于有毒的试剂及药品容器及其废液,应将其倒废液桶收集,然后交给学院相关部门,对于有毒有害的空试剂瓶,应对试剂瓶清洗干净后并将标签除去,才可作为普通垃圾处理。(4)对于实验动物尸体不能随便丢弃,必须进行无害化处理后统一交给学校专门机构进行处置。
5.实验室技术培训和数据保存。生物学实验室作为一个专业技术集成化比较高的研究机构,特定的实验室中总有不少多年来形成的专门技术。为了使进入到实验室中的新成员能够快速了解、掌握相关仪器和技术的使用方法,必须对其进行专门的技术培训。培训内容除涵盖相关仪器、技术的操作方法以外,还应该使新成员了解实验室中相关的规章制度,方便大家遵照执行,同时有利于新成员更快融入研究团队,提升整个实验室的运行效率。具体培训工作可以由实验室中专业技术人员或者高年级的研究生担任,这样做不仅可以增强培训工作的针对性,也有利于新成员对整个实验室的了解。培训结束后,应当进修针对性的考核并颁发相关实验室准入资格证,督促新成员对培训工作的重视,从而有利于整个实验室科研工作的顺利开展。随着实验室的不断运行,积累的科研材料、数据和成果也越来越多,对于这些资料的积累、保存是科研工作不断顺利向前推进的重要保障,是整个实验室别需要重视和关注的一环。我国的很多生物学科研实验室,由于早期的研究基础较弱,研究方向不固定,很多时候研究资料往往随着学术论文的发表和研究生的毕业就丢失了,形成了很大的浪费。因此对实验室中积累的科研资料要建立一个有效妥善的保存方式,使所有资料数据都做到有据可查,保管妥当。特别是对实验记录,应该建立规范完善的管理系统,每个实验室尽量统一实验记录本,研究生在特定时间段对实验记录要复印并上交导师,毕业后要对实验记录本原件全部上交,由实验室专门保存。随着技术的发展,现在也有一些实验室采用了电子实验记录系统,对这些新的电子记录数据应当做到定期数据备份,建立多个拷贝,避免由于硬件原因丢失数据。
6.建立实验室文化。科研实验室成员一般由在某一时期内具有特定研究方向的研究人员和研究生组成,作为一群高级人才组成的研究团队,实验室文化是不可或缺的一个组成部分。实验室文化顾名思义就是沿着实验室建设发展的脉络而形成的一种特殊文化[10]。实验室文化建设是属一种综合性的激励,它更强调人的精神力量作为行动、行为的动力源泉[11]。良好的实验室文化对实验室成员以及实验室的整体行为具有导向作用[12]。科研实验室的日常活动一般有小组学生学术报告、专家学术讲座和实验室游玩聚会活动。小组学生学术报告一般由学生汇报文献阅读和研究最新进展,这应该是实验室一项常规活动,实验室成员不仅可以通过汇报的方式增进学术交流,而且对于锻炼学生的学术演讲能力也是一个很好的平台。专家学术讲座可以让大家对最新的学术动态有一个了解,同时也加强了不同实验室之间的学术交流,对于锻炼学生的思考和提问能力也是一个很好的帮助。在紧张的实验之余,组织一些游玩活动对于放松大家的身心,增强实验室的凝聚力也很有必要。实验室作为一个大集体,不同的成员对于管理制度的执行肯定会存在差异,甚至会有因为违反相关制度而造成严重后果的事情发生;同时不同学生的研究能力和学术水平也良莠不齐,因而制订合理可行的奖惩制度对于保障实验室的正常运行具有重要的作用。奖励和惩罚制度必须建立在一定的现实基础之上,制度制定中要广泛征求各实验室成员的意见,确保参与权,注重可行性,一旦形成最终制度,必须严格执行。
四、结语
随着我国经济的持续发展,国家对科技投入力度不断加大,高校科研实验室也相应逐年增多[13]。生命科学作为21世纪重要的科学发展领域,生物学科研实验室在推动其发展中起着不可或缺的作用。建立科学合理的实验室管理制度,重视制度的可操作性和执行力,是推动生物学研究不断向前发展的重要保障。在实验室管理中,要注意生物学科研实验室的特点,以维护生物安全为底线,做到以人为本,努力将科学化的管理贯穿于科学研究之中。同时,要注重培育实验室文化,充分发挥每个研究人员的特长和学术研究潜能,为促进我国生命科学研究的持续健康发展,培养综合能力强的高水平生物学创新型人才贡献力量。
作者:陈惜燕 兰晓继 单位:西北农林科技大学生物工程实训中心
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