融入安全教育的研究生仪器应用课程改革实践——以陕西师范大学生物学专业为例

［收稿时间］2020-11-18［基金项目］陕西师范大学研究生教育教学改革研究项目“生物实验室安全及大型仪器应用优质课程项目”（GERP-18-09）。

［作者简介］孙燕（1975—），女，河南人，博士，副教授，陕西师范大学生命科学学院副院长，陕西省毒理学会副理事长，陕西省微生物学学会常务理事，研究方向：实验室管理、实验室安全教育、大型仪器共享平台管理等。

2022年7University Education
［摘
要］高校研究生教育质量是近年高校在深化教育改革方面的关注点。

然而，生物学等实验学科的部分改革重视学生科
研素质、科研能力的提升但不够重视学生在实验室安全方面的教育，近年高校频发的实验室安全事故与此不无关系。

基于此，陕西师范大学生物学专业在生物实验室安全及大型仪器应用研究生优质课程建设项目实施过程中，构建模块化、专题式教学体系，探索与教学内容相符的课堂教学及实践教学新模式，实现以课程为载体促使学生牢固树立安全意识、严格规范安全行为的教学目标。

这个面向研究生的提升生物实验室安全意识的课程建设与教学实践，为安全、有序、高效地开展实验室科研工作提供了有力支撑。

［关键词］安全意识；实验室安全；研究生教育；生物学；课程改革
［中图分类号］G643［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2022）07-0244-03
党的十九大报告提出“加快一流大学和一流学科建
设，实现高等教育内涵式发展”，研究生教育处于我国教育体系的顶端，与本科生相比，研究生具有深度参与科研活动的显著特点，特别是生物学这样的实验学科，因此生物学一流学科建设与其研究生教育质量有着密切关系[1]。

然而，目前不少高校的生物学科研究生教育，重视科研素质、科研能力培养，却不够重视实验室安全意识的培养和大型仪器安全操作规范的培训，导致发生了不少安全事故，比如2018年北京交通大学、2017年复旦大学和2015年清华大学的实验室都发生过爆炸事故。

因此,实验室安全教育既要要求学生掌握通用的安全知识,也要要求学生加强对特殊仪器设备安全、正确使用规范的学习,使实验室能更安全高效地为教学科研服务[2]。

针对这一问题，陕西师范大学（简称“我校”）生命科学学院积极贯彻教育部《关于改进和加强研究生课程建设的意见》要求，通过生物实验室安全及大型仪器应用研究生优质课程建设项目的实施，从课堂教学模式、实践教学模式、课程教材及考评模式等方面进行积极探索，以课程为载体，使生物学科相关专业研究生牢固树立安全意识、严格规范安全行为，为安全、有序、高效地开展实验室科研工作提供了有力支撑。

一、生物实验室安全及大型仪器应用课程的教学内容优化
实验室安全是一个包含意识、制度、环境、设施、操
作规范等众多方面的综合概念。

我校生物实验室安全及大型仪器应用课程以主题形式授课，在有限的教学课时中覆盖必要的实验室安全教学内容[3-4]。

我们将教学内容分为两大模块：模块一是相对宏观、侧重于意识形态层次的实验室安全概念、理论、相关政策法规等；模块二是相对具体、注重实验过程及现场操作的大型科学仪器的原理、规范操作及安全注意事项等。

（一）生物实验室安全模块教学内容的优化及教学实践
模块一的具体教学内容共计9学时（见表1），介绍生物实验室的基本安全知识、安全设施及安全防护手段等。

这一模块由从事实验室安全管理及教育、具有多年安全培训经验的教师团队授课，多位一线教师结合各自工作领域的经验，对实验室安全进行全方位、多角度的讲授。

模块一的教学首先是让研究生从思想上意识到实验室安全的重要性及学习实验室安全知识的必要性，加深对实验室安全全过程的理解，从根本上降低实验室安全事故发生的风险。

其次，模块一不仅是理论讲授，更关注学生对实验室安全技能的熟练掌握。

要求研究生学会安全风险的防范手段、学会安全事故的处置方法，面对突发情况能够做到不慌乱并及时妥善地应用所学习的安全技能，最大限度地降低突发情况的危害性。

融入安全教育的研究生仪器应用课程改革实践
——以陕西师范大学生物学专业为例
孙
燕
曹
冰
林立亮
陕西师范大学生命科学学院实验中心，陕西
西安
710119
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University Education 模块一的教学内容是生物实验室安全的根基，通过正
规、系统的教学，同时采用闭卷考试的形式，促使研究
生提高重视程度，使其在今后的实验室操作和科研工
作中受益。

表1模块一的主要教学内容及授课方式
1 2 3 4 5 6 7 8 9
主要教学内容
生物实验室安全概念、危险来源及防护原则
生物实验室的安全级别及相应设施
病原微生物分级及安全操作
基因操作实验室生物安全
实验动物伦理学简述
生物实验室个人防护
实验室安全设施及紧急事故处理
消毒及灭菌
实验室废弃物处置
授课方式
讲授
讲授
讲授
讲授+讨论
讲授
讨论
讨论
讲授+讨论
讲授
（二）大型仪器应用模块教学
大型仪器应用模块教学内容的优化及教学
内容的优化及教学
实践
模块二的“大型仪器应用”部分包括理论讲授、规范操作演示、上机实训等环节。

首先，教师通过理论讲授帮助研究生在掌握仪器设备工作原理的基础上，可以更好地理解仪器设备操作的安全注意事项。

其次，专业技术人员进行仪器规范操作的演示，让研究生更直观地熟悉仪器操作的规范流程。

随后，专业技术人员指导研究生上机实训。

模块二包含9个专题（见表2），而研究生来自生物学及生态学相关的十几个二级学科，因此研究生根据其专业及课题的研究领域，选择不少于3个专题进行学习，然后参加操作考核，能够独立、规范、完整地完成仪器操作的视为考核合格。

研究生通过本模块的学习，不仅提高了实验技能，更重要的是在掌握规范操作的同时，增强了安全操作意识，降低了因操作失误而发生安全事故的风险。

表2模块二的仪器专题及主要教学内容
1 2 3 4电子显微
镜技术
激光共聚
焦显微镜
技术
活细胞成
像技术
小动物活
体成像技
术
1.1仪器结构及原理
1.2扫描电子显微镜样品制备
1.3透射电子显微镜样品制备
1.4电子显微镜操作及样品观察
2.1激光扫描共聚焦显微镜的结构及原理
2.2转盘式激光共聚焦显微镜的结构及原理
2.3荧光染料及样品准备
2.4仪器操作及数据分析
3.1高内涵细胞成像系统的结构及原理
3.2高分辨活细胞成像系统的结构及原理（在建）
3.3样品准备及仪器操作
3.4数据分析
4.1精诺真成像系统的结构及原理
4.2microCT成像系统的结构及原理（在建）
4.3样品准备及仪器操作
4.4数据分析
仪器专题主要教学内容
5
6
7
8
9
核酸/蛋白
定量检测
技术
色谱技术
液相色
谱-质谱
技术
气相色
谱-质谱
技术
流式细胞
术
5.1超微量核酸/蛋白浓度测定仪原理及操作
5.2实时定量PCR仪原理及操作
5.3数字PCR仪原理及操作
5.4化学发光/荧光图像分析系统原理及操作
5.5全自动蛋白质印迹分析系统原理及操作（在
建）
6.1液相色谱学的原理及应用
6.2液相色谱的样品准备及仪器操作
6.3气相色谱的样品准备及仪器操作
6.4数据分析
7.1液相色谱-质谱学的原理及应用
7.2电喷雾四极杆飞行时间质谱的样品准备
7.3电喷雾四极杆飞行时间质谱的仪器操作
7.4电喷雾四极杆飞行时间质谱的数据分析
8.1气相色谱-质谱学的原理及应用
8.2气相色谱-质谱的样品准备
8.3气相色谱-质谱的仪器操作
8.4数据分析
9.1流式细胞术的基本原理
9.2分析型流式细胞仪的样品准备及仪器操作
9.3分选型流式细胞仪的样品准备及仪器操作
9.4数据分析
（续表）
仪器专题主要教学内容
二、生物实验室安全及大型仪器应用课程的教学改革
生物实验室安全及大型仪器应用课程不仅仅是传
授理论知识和实验技能的课程，更是培养实验室安全意
识的课程，因此我们从多个方面、多个层级对教学方法
和教学手段进行了探索，期望通过教学模式的改革，让
研究生在学习掌握具体理论和技术的同时，增强安全意
识、提高解决突发实验安全问题能力以及持续的自主学
习能力[5]。

（一）开展课题教学模式实践
这门课程的教学针对研究生自学能力较强的特点，
督促研究生建立良好的SQ4R学习模式，在课堂上注重
重点、难点和疑点的讲授，对于一般性知识通过问答、讨
论等方式进行教学，改变呆板的“教师讲学生听”的授课
模式。

另外，加强实操环节教学，把课堂搬到实验室、搬
到仪器平台，通过实地教学提高研究生对仪器的操作能
力和应用能力。

（二）开展实践教学模式实践
这门课程的教学根据研究生更多是在研究中学习
的特点，不是强制要求研究生掌握所有大型仪器的操作
使用办法，而是要求结合研究项目的需要，有针对性地
选择仪器进行学习。

在教学过程中，教师强调只有规范
操作才有可能获得理想的实验结果的理念。

同时，考虑
到要拓宽其知识面，要求研究生选择不少于3个仪器专
题进行学习。

通过这样点面结合来提升研究生的综合
素质。

（三）开展课程教材建设
教学团队采用完全开放的教材体系，引导研究生尽
可能避免学一门课程只使用一种教材的现象。

课程教
材开放性体系的探索，可以结合研究生具有较强自主学
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习能力的实际，引导、督促研究生以课堂的知识点为突破口，归纳整理相关知识并构建自己的知识体系[6]。

（四）课程考评方式探索
考评方式是课程改革的重点。

本课程的教学目标重在实验室安全意识的培养，“生物实验室安全”部分采用计算机在线考试+纸质卷面闭卷考试相结合的方式进行系统全面的考核，以此提高研究生对实验室安全的重视程度。

在线考试限时1小时，随机抽取题库中的100道题目，90分为合格，学生有1次补考机会。

卷面考试2小时，有部分选择、判断类型的客观题，更主要的是简答、论述等主观题，75分为合格，不合格的学生需要重修。

“大型仪器应用”部分注重实践操作，采用上机考核方式进行，研究生自带样品进行完整的上机操作。

整个过程由专业技术人员进行观测及评价，能够独立、规范、完整地完成仪器操作视为考核合格。

考核合格的研究生给予大型仪器平台仪器使用自主测样权限，不合格的研究生需要重新参加培训，直至合格为止。

三、生物实验室安全及大型仪器应用课程的教学资源建设
课程教学资源的丰富程度对课程的教学内容范围、教学效果水平等都有极大影响。

生物实验室安全及大型仪器应用课程教学资源建设，综合考虑了校内教学资源、校外教学资源以及信息化教学资源的建设。

（一）校内教学资源的挖掘
其一，重点是建设规范、系统的教学课件，教学团队反复讨论、修改，配合教学目标和教学内容，开发覆盖相关知识点、内容丰富的系列化教学课件。

其二，开发系列化的大型仪器规范化操作教程，目前已经完成了《激光扫描共聚焦显微镜》的教程。

教学课件更侧重理论知识讲授，操作教程更侧重实践操作，两者配合可以给学生提供更全面的学习资源。

其三，动态更新教学资源，与大型仪器平台建设配套，不断开发新购置设备的相关教学资源。

（二）校外教学资源的拓展
教学团队加强与企业的有效合作，邀请消防安全设施公司、科学仪器生产厂家的专业技术人员到校进行主题式的专场讲座。

专场讲座更侧重具体案例、问题的分析及解决，进一步拓展研究生的知识面，丰富教学内容，是校内教学资源的有效补充。

比如“突发火灾应急演练专题”会准备灭火毯、消防沙、各种灭火器，针对不同类型的起火，让研究生在专业技术人员的指导下操作演练，以达到使研究生强化安全意识、提高安全技能的目的。

“液相色谱-质谱技术专题”选择具有代表性的、由研究生提交的实验样品，由厂家安排专业技术人员到我校仪器平台进行现场操作示范，让研究生从实验实践中学会分析问题、解决问题。

（三）信息化教学资源的完善
这门课程建设了内容丰富翔实、功能完善、界面人性化且能满足相关专业学生需要的网络教学平台。

该
平台的构架包括课程背景、教学团队、教学资源、参考资料、互动交流等内容。

信息化教学资源包括教学大纲、教学日历、教学课件、规范操作教程、实验室安全试题库、课堂教学录像、仪器操作视频等等。

教学课件、规范操作教程定期更新；试题库允许学生自主练习、自主测评，也可以安排统一考试；仪器操作视频包括本校技术人员的操作、仪器厂家专业技术人员的操作等。

互动交流部分借助QQ和/或微信平台，创建安全经验交流群、各个仪器的技术交流群。

各群都有教学团队的相关教师，以便及时给予学生学习指导，降低实验室安全风险。

四、结语
近年来，高校实验室安全事故时有发生，实验室安全逐渐受到重视，各个高校已陆续开展实验室安全培训或开设实验室安全课程[7]。

但是由于实验室安全教育的效果是隐性的，大部分课程的开设只停留在形式上；很多安全培训也只停留在传统意义上的消防安全知识讲授,缺乏结合本实验室实际的系统安全教育。

此外，国内有些安全教育没有像其他课程一样建立起教育团队,缺乏既懂学科专业知识又具有丰富安全教育与管理工作经验的专业化队伍，造成了实验室建设与管理部门以及国有资产部门甚至保卫部门都开设实验室安全培训或课程，培训和课程质量参差不齐[8]。

我校生物实验室安全及大型仪器应用课程能够较好地围绕生命科学相关实验室存在的安全问题及常用大型仪器使用情况给出学习建议或意见，在研究生实验室安全教学体系建设方面进行了有效探索，对研究生实验室安全意识及科学研究素养的培养具有重要意义。

［参考文献］
［1］李育佳，章文伟，章福平.高校化学实验室安全教育培训体系构建［J］.实验技术与管理，2019（7）：232-234，247.［2］林玮，孙建林，毛璟红.基于普适性和特殊性的实验室安全教育研究［J］.实验技术与管理，2017（10）：252-254.［3］戴橄，陈利玉，刘水平，等.病原生物学研究生开设生物安全课程的重要性探讨［J］.基础医学教育，2015（12）：
1057-1058.
［4］严金凤.高校实验室安全教育课程体系改革与创新［J］.
实验室科学，2018（5）：215-217，221.
［5］何兰英，马丽云，王亚平.“实验室安全学”课程在线教育的设计与探索［J］.实验技术与管理，2017（2）：151-153.［6］李昕昱.我国与英美两国生物实验教学课程资源的比较研究［D］.上海：上海师范大学，2014.
［7］邴杰，郝晓冉，李小蒙，等.高校生物学实验教学中心安全教育课程建设探究［J］.实验室科学，2018（2）：221-
224.
［8］荆亚璟，伍扬.高校学生实验室安全意识现状的调查与实践［J］.实验技术与管理，2019（5）：251-254，267.
［责任编辑
责任编辑：：庞丹丹］
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