提高生物技术专业实验室利用效率的探索与研究

徐波 沈风飞 尹爱国 张玲 邱胡林

[摘 要] 近年来，国家加大了对高校实验室的资金投入，高校实验室建设规模和数量不断扩大，对学校的科研提供了很大帮助，如何高效利用实验室就显得尤为重要，生物技术专业实验室也同样面临着同样的问题。以生物技术专业实验室的利用效率为着眼点，分析了传统教学模式、实验室目前管理制度对提高实验室的利用效率带来的弊端，并根据当前实际出发，提出了改善优化现有的教学模式，充分利用教学计划外的时间以及加强实验室的开放式“一体化”管理模式来提高实验室的使用效率。

[关键词] 生物技术专业;实践教学;开放式一体化管理;利用效率

[基金项目] 2020年度广东省高等教育教学改革项目“以企业生产和发展需求为创新创业驱动力的‘食品微生物学实践教学及多元化评价体系的构建”;2019年度广东石油化工学院实验课题研究项目“提高生物技术实验室利用效率的研究”

[作者简介] 徐 波（1970—），男，江西南昌人，博士，广东石油化工学院生物与食品工程学院教授（通信作者），主要从事食品生物技术研究;沈风飞（1995—），女（土家族），重庆石柱人，广东石油化工学院生物与食品工程学院2019级生物工程专业硕士研究生，研究方向为食品微生物;尹爱国（1975—），男，湖北麻城人，博士，广东石油化工学院生物与食品工程学院副教授，主要从事生物修复研究。

[中图分类号] TP23     [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）18-0120-04   [收稿日期] 2020-08-25

一、前言

随着社会发展，用人单位对人才的需求也在悄然发生着变化，不仅对人才的专业技能知识有着高要求，更看中的是人才的综合素质、创新能力以及实践能力。高校是培养人才的主要阵地，而实践教学中的实验教学就显得尤为重要，对培养理论基础扎实、知识结构完善、工程设计能力和实践能力强、具有创新意识和创造能力的高级人才具有重要的意义。近年来，随着国家对科研的重视，高校实验室建设规模和数量不断扩大，如何高效利用实验室以及实验室管理问题就凸显出来了。不同学科所涉及的实验仪器设备不一样，所涉及的实验室管理问题也不一样。鉴于生物技术专业本科实践教学中是以大量实验教学为基础，如主要包括发酵技术和现代生物技术，现代生物技术综合有基因工程、分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、胚胎学、免疫学、有机化学、无机化学、物理化学、物理学、信息学及计算机科学等多学科技术[1]，实验涉及多种仪器、试剂等，所以在实验室管理方面以及如何提高实验室利用效率方面就显得尤为重要。

然而，目前传统固有的实验教学模式已无法跟上实验室的发展，改革实验教学模式，提高实验室利用效率以及加强完善实验室的建设必须加以重视。

二、国内高校现有实验室所面临的问题

（一）传统实验教学模式的弊端

首先，传统实验教学模式固定，多偏向于对所学理论知识的验证，主要以基础性、验证性的实验为主，老师按着实验手册教，学生照本宣科地学，这种所谓的实验教学管理的“统一性”，教学内容的“验证性”，反而造成了学生学习的“被动性”。其次，传统实验项目老旧，社会在进步，环境在改变，然而几十年如一日的实验项目一成不变，学生学习的知识陈旧，自然也就跟不上这个快速發展的时代了[2，3]。最后，专业课时间安排不合理，多安排在第二学年，学习时间比较紧张。

这种固有的实验教学模式虽然有利于学生对理论知识的巩固，但同时也使学生失去了对学习的主动性和积极性以及对问题的主动思考与解决能力、独立实践和创新能力，创造性的培养也无从谈起。

（二）实验室管理现状及存在的问题

对高校实验室来讲，首先，实验室高素质技术人员缺少，各高校响应国家的号召，充分引进科研人才并提供相应的科研补贴和住房补贴，而对于实验室技术人员，他们多由教学人员，作为教辅人员，往往需要身兼多职，管理实验室的同时，还要肩负着理论教学工作，任务重，工资少，待遇差，这使得高素质人才不愿应聘这个岗位。其次，实验室资源浪费问题，对于教学实验室除了安排相关的课程学习需要进行的实验外，其他时间往往都是空闲着，实验室的仪器设备得不到充分的使用，并且实验教学上验证性的实验也无法提起学生的实验兴趣，导致学生在除了上课时间以外基本不去实验室，这往往会造成实验资源得不到充分使用而浪费[4，5]。最后，如果仪器维护不到位，实验室建成后，后期维护也是一大工程，而大部分高校实验室一旦建成后，就不会继续关注仪器设备的使用情况。仪器运行两三年后，过了质保期，出了故障无相应的经费维修。因此许多高校都出现了实验室多数设备无法使用的问题，极大地浪费了国家资源[6]。

（三）高校实验室安全管理现状

实验室安全包括实验安全、人员安全、废物安全、药品安全、设备安全等。实验室安全问题一直以来都是容易忽视的问题，近年来，高校实验室发生的实验安全事件时有发生。如2018年12月，北京某大学实验室，进行垃圾渗滤液污水处理科研实验期间，实验现场发生爆炸，事故造成3名参与实验的学生死亡。2018年11月11日10时许，泰州某大学一实验室在实验过程中发生爆燃。强烈的冲击波将实验室大门炸飞，玻璃碴更是到处都是，而当时身处实验室内的多名师生受伤。这也是危害校园安全的一个重要原因之一。高校实验室安全方面主要存在以下方面的问题。

1.管理制度不完善。尽管几乎所有高校都设有设备处、管理处、科研处等相关部门，但由于多头管理，造成具体管理工作无法落到实处，使得无法满足实验室安全管理的需求。制度不够完善，缺乏系统的管理制度，加上没有设专职专业的实验安全管理员，同时检查时，有时也是应付检查。因此，学校没有形成完善、健全、系统的实验安全管理体系和制度[7，8]。

2.安全培训不深入。许多高校在新生进校时都会进行新生教育，普遍会进行安全教育，但对于实验室安全这一块，却做得不够细致，不够深入，进入实验室时，所做的相关培训有的也是走走过场。因此，高校学生难以掌握完整的安全教育意识和安全知识，学生安全教育就趋于形式化、表面化。另外，对于实验管理人员的培训也不完善和正规化，虽然大部分高校要求新进实验室的实验管理人员必须经过培训才允许进入实验室，但是培训往往只是通过线上自学，或者背诵纸质资料，通过考试即可取得进入实验室的许可[7]。

3.管理措施不全面。首先，由于高校实验教学改革，各高校都扩大实验室和引进大量实验设备，在仪器用电方面，乱接乱拉，线路老化没有及时更换等现象比较普遍，很容易造成线路超负荷，从而引发安全事故。例如2016年北京火災事故，原因就是实验室内存放化学药剂的冰箱因电路老化自燃，引发火灾。其次，实验试剂存放和使用方面，实验室试剂繁多，因此合理管理实验试剂对于实验室安全管理尤为重要，一是定期整理试剂，过期药品及时清理掉;二是对于危化品的管控应格外严格，及时记录备案。最后，实验后废物处理方面，由于学生安全意识的淡薄，不能很好地进行分类处理，一般都是直接导入水池中，这在一定程度上会造成人身安全、环境安全[9，10 ]。

三、提高生物技术实验室利用效率的措施

（一）实行开放式实验室管理模式

相比传统实验教学模式，开放式实验室由学校设置部门统一管理、维护，二级学院、重点实验室由专业人员负责。开放式实验室能有效实现实验平台和资源共享，促进各实验室、各学科之间的相互交流，为科研的顺利进行提供了有力保障。实验室在完成教学计划任务外，其他时间（包括晚上和节假日）全部对师生开放，鼓励学生在课余时间积极参与到科研活动中来。主要开放实验内容为学生的综合性实验、探究性实验、课外科技创新活动、毕业论文、选题实验、研究生教学、教师科研和社会科技开发等。而对于有特殊需要及实验延长时间的科研人员，可进行提前申请。这些措施不仅提高了学生实验的积极性、主动性，而且也提高了实验室的利用率。在日常管理方面，进出实验室和使用仪器实行登记在册，以备在出现问题时，能迅速找到责任人，实验室和大型仪器尤其是精密仪器分配到个人来管理和负责，让每个人都参与实验，同时负责和管理。另外，每天最后一个离开实验室的实验人员应负责实验室的水电等安全。

（二）优化实验课程内容

一方面，在设置理论性、验证性的实验基础之上，实验内容需涉及各学科知识，结合现有的相关课题实验，体现实验的综合性、系统性;难度由浅入深、循序渐进，并引导学生对相应实验内容进行思考，鼓励学生进行探究。另一方面，加强对学生实践教学的考核，不仅对学生进行的实验过程及实验结果与分析进行考核，而且需将学生实验思路及其方法的设计部分按照50%的成绩分加入考核的标准中来，对学生实践教学过程中进行多方面多层次的考核。这样可以很大程度激励学生自主学习的积极性，还能发挥学生主观能动性，培养学生的创造性思维及创新能力，这不仅有助于提高学生的学习成绩和成就感，而且为学生将来从事科研活动夯实基础。

（三）加强人才队伍建设

高素质实验人才是培养高素质人才的重要保障，加强人才队伍建设，完善人才队伍制度，对于高校实验室的发展就显得尤为重要。一方面，实验室队伍分工明确，实验室工作有实验教学、科研、公共事务服务等，因此实验室岗位设置可分为实验教学岗、实验技术岗、实验管理岗（还可细分为大型及精密仪器管理、试剂用品管理、实验室安全卫生管理）。另一方面，完善考评机制，提高实验室人员的薪酬待遇，建立科学、合理、公平的实验室人才队伍考评机制，保证每个人获得公平公正的待遇，制定符合实际、可行的考核标准，如教学成果、科研成果、工作量等[ 11 ]，这些考评机制能极大地提高实验室人员工作的积极性，还能吸引高素质实验人才，有利于实验室长远的发展。

（四）深化实验室安全教育

安全教育尤其是实验室安全教育对高校来说格外重要，它是保障实验及人员安全的重要砝码，是实验得以顺利进行的有力保障。首先，培训必须到位，对于刚到岗的实验室人员，必须进行实验室安全考核，考核通过方可允许进入实验室，对于进入实验室做实验的学生，进行实验室安全教育培训，并定期进行考核，另外定期进行实验室安全事故应急演练，以便在事故发生时，能做到冷静处理。其次，消防设施管理方面，定期检查消防设施，对已经过期不能使用的消防设施，必须及时更换。最后，实验试剂管理方面，危化品和其他试剂必须分开存放，严格管控，使用前应做好登记（包括时间、使用人、联系方式、用量、用途、指导老师），试剂必须分类整理，如碳源类、氮源类、磷酸盐等，列成表格，便于查找试剂所在位置，并且定期整理试剂，对缺少的试剂及时购买补充，以免购买重复造成浪费或者用时缺少试剂导致实验不能及时开展而耽误实验进程。

（五）加大投资力度，加强信息化管理

为提高实验室的利用率，取得更多的科研成果，提高实验室教学和科研水平，高校实验室需重视实验室的建设，加大投资力度，投入更多的时间、精力，以保障实验室能持续稳定地运转下去。

目前，随着高校实验室规模的扩大，以往的管理模式已经不再适用，而随着互联网技术的发展，信息化管理已成为各高校实验室新的管理模式，利用互联网技术如大数据技术、云技术等，使实验室管理向数字化管理转变。首先，逐一对实验室进行清查，录入相关信息，如人员信息，实行门禁，仪器和药品基本信息，以便能快速查找;然后建立试剂耗材及购买系统，管理员能及时了解实验室药品的消耗情况，如需购买药品，则需提出申请（注明药品名称、CAS号、用途、用量、使用人等），获得批准后方可进行采购;建立仪器管理系统，仪器的基本信息（名称、型号、购买年限等），如需使用大型仪器或精密仪器，则需在网上进行预约、登记，实验室管理人员也能实时了解仪器的使用年限，以决定是否需要更换;最后建立实验室安全管理教育网站与考试系统，实验室人员可通过该网站学习实验室相关内容;另外，还可通过虚拟技术模拟实验室安全事故的发生，使老师、学生对于实验室安全事故能更加有效地严加防范。将信息技术融入实验室管理当中，实现管理自动化、智能化[ 12 ]。

四、提高實验室使用效率的益处

通过提高实验室的使用效率，探索适合生物技术专业综合型实验课程教学方案来提高对实验室使用效率的提高，通过本课题的实施，以期让学生既能更好地、更积极地学习各学科专业知识，不仅可使学生融会贯通各学科知识，较好的掌握实验规范操作，还能大大提高运用所学的知识和技能去分析问题、解决问题的能力;不但可以提高学生的实验操作能力，还能提高学生的创新思维能力和解决实际问题的能力，以便更好的培养社会所需的创新性、研究性人才，适应社会对高质量毕业生的要求，为我国的生物技术事业贡献自己的一份力量，改变国家现状。经过教学效果的分析评价，可向全省乃至全国其他高校生物各专业推广，以期改善现阶段对于实验室效率使用较低、各类实验资源空置浪费、学生的专业素养得不到提高的问题。

五、结语

目前，各高校都在不遗余力地加强实验室建设和实验室管理，集中力量将实践教学打造成为培养学生工程实践能力的重要环节，只有在提高实验室的使用效率，充分利用各项资源基础上，才能将实验室打造成培养学生巩固和探索知识、提高创新能力的重要阵地和提升学生综合实力的熔炉，为国家科研事业培养高素质的研究型人才。

参考文献

[1]吴琼.高校生物技术专业主干课程整合和课程结构体系构建的研究[J].当代教育实践与教学研究，2019（22）：

109-110.

[2]苑磊，陈林.传统实验教学改革路径探究[J].教育教学论坛，2019（15）：277-278.

[3]白秀娟.高校传统实验教学模式改革的必要性[J].高校实验室工作研究，2018（2）：11-12.

[4]张喆.高校实验室管理工作的创新性探索[J].科教文汇（上旬刊），2020（6）：26-27.

[5]杜华英，朱丽琴，徐明生，等.高校实验室管理及利用效率的探究[J].教育教学论坛，2018（46）：263-264.

[6]刘丽芳，方子帆，袁显宝，等.实验教学改革与实验室建设研究[J].教育教学论坛，2020（34）：385-386.

[7]陆文宣.地方特色高校实验室安全管理工作分析[J].实验技术与管理，2018，35（8）：263-266.

[8]闫萍，宋运贤，刘树龙.高校实验室安全管理体系建设探索与实践[J].山东农业工程学院学报，2020，37（6）：36-38.

[9]安雪姣，安卫娟，郭晓燕，等.实验教学中安全管理体系的完善与实践——以江西农业大学生物工程专业为例[J].轻工科技，2020，36（5）：136-138.

[10]毛荣，王超，孙学文.构建高校实验室安全管理体系的探索与实践[J].北京教育（高教），2018（3）：81-83.

[11]施俊.高水平研究型大学实验人才队伍建设路径探析[J].淮阴工学院学报，2020，29（2）：97-100.

[12]付姗姗.强化高校实验室安全管理的措施[J].国际公关，2020（9）：158-159.

Exploration and Research on Improving the Utilization Efficiency of Biotechnology

Professional Laboratory

XU Bo， SHEN Feng-fei， YIN Ai-guo， ZHANG Ling， QIU Hu-lin

（College of Biological and Food Engineering， Guangdong University of Petrochemical Technology， Maoming， Guangdong 525000， China）

Abstract： In recent years， the government of China has increased its capital investment in university laboratories， and the scale and number of university laboratories have been expanding continuously， which has provided great help to the scientific research of schools. However， how to make efficient use of laboratories is  particularly important. Biotechnology professional laboratories also face the same problem. This paper focuses on the utilization efficiency of biotechnology professional laboratories， and analyzes the disadvantages brought by the traditional teaching model and the current laboratory management system， so as to improve the utilization efficiency of the laboratories. It is proposed to improve and optimize the existing teaching model， make full use of the unplanned time of teaching and strengthen the open and integrated management model of the laboratories to improve the utilization efficiency of the laboratories based on reality.

Key words： biotechnology major; practice teaching; open and integrated management; utilization efficiency