生物化學開放實驗室建設和管理模式探索與實踐

馬宏飛， 李　薇， 蔣林時， 馬會強， 姜虎生

(遼寧石油化工大學 化學化工與環(huán)境學部，遼寧 撫順 113001)

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生物化學開放實驗室建設和管理模式探索與實踐

馬宏飛， 李薇， 蔣林時， 馬會強， 姜虎生

(遼寧石油化工大學 化學化工與環(huán)境學部，遼寧 撫順 113001)

摘要生物化學實驗教學是增強學生理論知識認知、提高學生動手能力以及綜合素質的重要環(huán)節(jié)。通過開放實驗室建設提升實驗教學的整體水平是現(xiàn)階段實驗教學改革的主要方向。闡述了建設生物化學開放實驗室的意義，介紹了遼寧石油化工大學建設生物化學開放實驗室構思與采取的措施，并對初期實踐效果進行了敘述，提出了進一步完善生物化學開放實驗室建設的構想。

關鍵詞生物化學；開放實驗室；建設；管理模式

The exploration and practice of construction and management model of biochemistry opening laboratory

MA Hong-fei, LI Wei, JIANG Lin-shi, MA Hui-qiang, JIANG Hu-sheng

(College of Chemistry, Chemical Engineering and Environmental Engineering,Liaoning Shihua University, Fushun 113001， China)

AbstractBiochemistry experimental teaching is an important link to enhance the students′ theories knowledge and improve the students′ manipulative ability and overall qualities. To enhance the overall level of experiment teaching through the open laboratory construction is the main direction of the reform experiment teaching at the present stage. The importance of biochemistry opening laboratory construction has been set forth and the idea and measures for opening laboratory construction of Liaoning Shihua University have been introduced. The effect of initial practice has also been described and the further step to improve biochemistry opening laboratory construction has been proposed.

Keywordsbiochemistry; opening laboratory; construction; management model

實驗室是科技創(chuàng)新成果的搖籃，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要基地[1, 2]。為了滿足提高實驗教學水平、建設現(xiàn)代化實驗室的需要，傳統(tǒng)的實驗室必須轉變運行模式，由單純的教學場所向開放式的實驗教學平臺邁進。開放實驗室是深化教學改革的重要途徑，是各高校實驗中心近些年積極探索的熱點問題之一[3, 4]。開放實驗室既能夠最優(yōu)化地利用儀器設備、設施等資源，又能夠提高學生動手能力，增強學生學習的積極性、主動性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力[5]。通過開放實驗室建設提升實驗教學的整體水平是現(xiàn)階段實驗教學改革的主要方向。生物化學開放實驗室建設，一方面可以讓學生深化理解生物化學基礎理論知識，將理性知識和感性認識有機結合起來；另一方面通過綜合性、設計性實驗以及課外實驗(如挑戰(zhàn)杯等)的設計，能夠提高學生觀察能力、分析能力、創(chuàng)新能力及綜合素質。

1傳統(tǒng)生物化學實驗室存在問題

我校生物化學實驗室主要承擔本科生物化學實驗課程的教學工作。改革前生物化學實驗課的開設與其他很多高?；疽恢?，雖然已經(jīng)從生物化學理論課中獨立出來單獨設課，但還處于比較原始的狀態(tài)。首先，實驗學時較少，能夠開展的實驗項目有限。實驗項目都是傳統(tǒng)項目，主要是蛋白質、糖、核酸、酶性質等內容的基礎性、驗證性實驗[6]，著重于對理論知識的驗證。實驗項目缺少新意，學生實驗“照葫蘆畫瓢”。由于生物化學這門課程本身體系龐大、復雜，學生學習難度較大，生物化學實驗內容繁瑣，步驟環(huán)節(jié)很多[7]，對于生物化學實驗課程的理解普遍不深，很多學生在課程結束后仍然不太理解其開設的意義。其次，設備不足。實驗室設備還都處在多門實驗課程共用的階段，常常為了儀器設備的使用而調整實驗開設時間；對一些需要用到專門的設備未能配備，很大程度上限制了開設的實驗項目。這些問題與其他高校改革前存在一定相似性[8, 9]。

2生物化學開放實驗室建設契機

高校實驗室建設及實驗課程的重要性日益受到教育部和各個高校的重視。2009年后，我校根據(jù)實際情況, 參考實驗室建設的主要改革方向，以省級、國家級實驗教學示范中心的建設和評審為契機，對包括生物化學實驗室在內的各個實驗室運行模式和實驗教學的各個方面進行改革，加大投入，全力建設高水平的開放實驗室。

2012年，我校為了進一步資源整合，促進學科融合，彰顯石油化工特色和優(yōu)勢，在石油化工學院、化學與材料科學學院和環(huán)境與生物工程學院的基礎上，成立了化學化工與環(huán)境學部，并整合三個學院的專業(yè)實驗中心，成立了石油化工實驗教學中心。此后，提高石油化工實驗教學中心各方面水平、申報國家級示范中心成為新的建設目標。在此背景下，經(jīng)過深入討論，參考其他高校國家級示范中心的建設經(jīng)驗，繼續(xù)深化改革，進一步提高開放實驗室的建設水平。

3提升實驗室軟硬件配置水平，夯實改革基礎

3.1補充購置實驗儀器設備

根據(jù)確定的改革目標，針對改革后生物化學實驗課應開設的學時數(shù)、實驗內容等實際情況，補充了一批實驗儀器設備。包括紫外可見分光光度計、離心機、電泳儀、搖床、生物化學培養(yǎng)箱、滅菌器、無菌工作臺、PCR儀、酶標儀、凱氏定氮儀、基因導入儀等，使得生物化學實驗室在硬件上得到較大提升，并且根據(jù)運行情況、臺套數(shù)等方面的要求和生物化學科研發(fā)展情況每年補充一定的儀器設備，除了充分滿足本科教學以外，還有一定余力兼顧研究生教學和教師科研工作，使得生物化學實驗室具備了建設開放實驗室的基本條件。

3.2建立開放平臺系統(tǒng)

石油化工實驗教學中心購置了網(wǎng)上選課系統(tǒng)軟件，建立了開放平臺系統(tǒng)。包括生物化學實驗課程在內的實驗課都可網(wǎng)上選課。學生提前預約實驗課，根據(jù)自己的需要靈活安排上課的時間、根據(jù)自己的興趣選做實驗項目，大大增強了學生學習的積極性。對于需要進行創(chuàng)新性實驗研究、科學研究的學生與教師，也可以通過此平臺對生物化學實驗室、儀器、設備的相關情況進行了解并預約使用，既提高了實驗室、儀器和設備的使用效率又給相關的管理工作提供了便利。

4教學內容改革

4.1整合實驗內容增加綜合性實驗

綜合性實驗也稱為復合型實驗，是對學生實驗技能和實驗方法進行綜合訓練的一種大實驗[10]。組合了多項單個實驗，是一個系統(tǒng)的、連續(xù)的實驗過程，前一實驗內容多是后一實驗內容的基礎，相互聯(lián)系性強。一方面要求學生對理論知識有較強的綜合能力，可以培養(yǎng)學生對知識的綜合能力及應變能力，另一方面綜合實驗的復雜性也可以極大地提高學生對實驗結果的關注度，提升實踐操作的興趣和能力[ 11]。

要提高學生的綜合創(chuàng)新實踐能力就必須要打破傳統(tǒng)驗證性實驗教學的固有格局，加強大型綜合性實驗的開設力度[12]。保留了最基本的、最典型的驗證性實驗，如蛋白質性質測定、糖含量測定、核酸提取及鑒定等，確保學生對于生物化學的基本理論知識和典型實驗技術的學習與掌握；在此基礎上，重新編排應當開設的實驗項目，并結合新出現(xiàn)的一些實驗方法和技術設計出若干個綜合性、設計性實驗。如蛋白質性質實驗調整為包含了蛋白質性質、分離純化及鑒定的綜合性實驗，糖含量測定實驗擴展為包含糖提取、測定、鑒定等內容的實驗等等。

4.2增加設計性實驗，提高課程建設水平

設計性實驗項目是開放性實驗教學模式的基礎和重要組成部分，增加開設比重對提高實驗教學質量、提高學生的創(chuàng)新能力是十分有益和必要的。目前，各高校的設計性實驗普遍比例偏小，即便有也是比較簡單的設計性實驗，常年不換，網(wǎng)上一查，方案到處都是大同小異，起不到真正的讓學生參與到設計中的作用。主要原因在于設計性實驗的設計要具備一定的專業(yè)水平，耗費大量精力，更新實驗項目同步需要更新儀器設備及試劑等等都有一定難度。同時，實驗開設對應的準備工作增加極多。經(jīng)過多次討論，決定采用引入理論課教師，同時輔以完善實驗室開放制度、增加各項投入等措施解決開設設計性實驗需克服的各種難題。

4.2.1引入理論課教師力量，充分發(fā)揮理論教師的主導作用和學生的主體作用

理論教師都有一定的科研任務，除了通過指導研究生、本科生畢業(yè)論文開展研究外，也需要理論功底扎實、動手能力強、勤于思考的本科生提前進入實驗室開展科研工作。設計性實驗的題目設置由理論教師來完成，理論教師可以根據(jù)自己的研究方向設定多個小課題，在學期初確定后上報實驗中心。實驗中心將題目匯總后公布到選課平臺上，由學生自由分組、自由選擇。一般來說，這些課題都限定完成時間在8～10學時。對于較大、較難或時間較長的課題，要求理論教師盡量分成多個，以免操作時間過長。學生在開始生物化學實驗課后即可選擇相應的題目，選好后聯(lián)系對應教師，即開始由“導師”指導前期的準備工作。開放實驗室“導師”都具有較深厚的科研積累[13]。學生在生物化學實驗課其他實驗項目完成后開始進入設計性實驗階段。實驗室通過開放平臺建設，改變原有的運行模式，為學生進行設計性實驗提供支持。

4.2.2改革成績評定體系，體現(xiàn)設計性實驗的重要性

設計性實驗的完成在書面上不再采用實驗報告的形式，而是要求學生以論文的形式完成?！皩煛睂W生論文的撰寫提供指導，并給出評語和評分。其成績占總成績20%，比重較大，對學生生物化學實驗總成績有一定影響。由于設計性實驗的題目由“導師”提出，“導師”對這一實驗理解最為深刻，對學生的實驗態(tài)度、實驗能力也最了解，由“導師”給出此部分成績，增強了“導師”的責任心，也提高了“導師”的權威性，可最大限度地避免個別學生的不認真和敷衍了事。合理的比重也足以引起學生的重視，認真完成全部的實驗內容。通過設計性實驗論文，學生也可以初步學習到論文是如何撰寫的。

4.2.3完善開放實驗室平臺，促進開放實驗室建設

生物化學實驗室以網(wǎng)上選課系統(tǒng)為平臺，豐富內容、增加功能，為設計性實驗開設提供可能，同時也促進了生物化學實驗室的進一步開放建設。學生在網(wǎng)上選課時除了原有的實驗項目和上課時間可以自由選擇外，還可以在固定區(qū)域內找到設計性實驗的題目并進行自由選擇，每一個題目后面都附有簡單的說明和“導師”的信息介紹。學生選好題目后，及時聯(lián)系“導師”，了解相關知識，設計實施方案，并列出所需要的儀器、設備、試劑及用量等。之后提交給實驗室工作人員，提前進行準備。如果實驗條件不足，由“導師”決定是否更改實驗方案或調整課題的內容、方向等。如果實驗條件具備，學生可以在網(wǎng)上選課系統(tǒng)中預約實驗時間、實驗房間、儀器、設備、試劑等。通常學生在學期末一個月左右的時間內完成設計性實驗，實驗時“導師”在場，隨時指導。

采取此方法后，實驗室利用率得到很大提高。以往，學期末的一個月，只有少數(shù)儀器、設備有開放申請，生物化學實驗室基本處于閑置狀態(tài)，實施新辦法后，學期末也幾乎每天都有學生在進行實驗。

5提升實驗室管理水平

開放實驗室建設的核心是提高管理水平，保障高效運轉，促進教學和科研發(fā)展[14]。

5.1強化了儀器、設備的管理工作

根據(jù)實驗室條件和教學需要，確定儀器設備的擺放位置，嚴禁隨意挪動。每臺儀器、設備均設立卡片，標明包括設備型號、產(chǎn)地、購買年份、使用注意事項等各種信息，做到賬、物、卡的一致；卡片背面為操作規(guī)程，可以讓學生在使用儀器的時候，清楚儀器類型、操作規(guī)程、注意事項等。儀器設備使用人員，必須先經(jīng)過實驗指導教師或“導師”的專門培訓，使用儀器設備后嚴格按要求填寫儀器設備運行記錄。

5.2對實驗室工作人員提出更嚴格要求

由于開放實驗室的建設，實驗室工作人員的工作任務大大增加。一方面，需要準備的實驗教學儀器、藥品比改革之前增加很多；另一方面，為了滿足實驗室、儀器、設備的開放，實驗室工作人員在管理上也要付出大量的時間和精力，對儀器設備的管理強化也是由實驗室工作人員來完成。在這方面，實驗室工作人員的奉獻與熱忱保障了改革的成功進行。

5.3著重于制度建設，實現(xiàn)實驗室運行的規(guī)范化、制度化

5.3.1健全安全管理制度，嚴格規(guī)范管理

實驗室一旦開放，相應的安全管理制度需進一步加強[15]。在原有的實驗室安全管理制度的基礎上進行了細化，要求在生物化學實驗課開始之前進行一次安全教育培訓，強調實驗中可能出現(xiàn)的危險情況和注意事項，對需要遵守的各項實驗室制度進行說明。并在安全教育記錄本上寫明培訓內容，指導教師和學生均需要簽字。設計性實驗開始后，“導師”必須對學生進行所選項目對應的安全教育，對涉及的儀器設備、試劑的使用進行再培訓，在學生進行危險性實驗時必須在場。

5.3.2明確各方面職責，責任落實到人

對實驗室工作人員、實驗指導教師、“導師”、申請開放實驗室的師生都明確了各自的職責，對實驗室及實驗室配置的各種儀器設備、試劑等使用做出明確規(guī)定，每一項都能找到專門負責的實驗室工作人員。要求相關實驗室工作人員在實驗室開放運行期間，必須在崗；實驗指導教師負責學生的安全教育、所涉及儀器設備使用的培訓，實驗成績最后的給出等；“導師”指導學生完成設計性實驗，對學生再培訓，給出成績并把成績及時交給實驗指導教師；申請開放實驗室使用的師生必須遵守實驗室相關規(guī)定，注意安全，學生應遵守學生實驗守則等相關規(guī)定，損壞儀器要按規(guī)定適當賠償?shù)取?/p>

5.3.3建立獎勵機制，鼓勵多勞多得

考慮到設計性實驗開設后，實驗室開放程度加強，實驗室工作人員的有效工作時間大大延長，工作強度和工作壓力增大，為了新制度的順利施行，保證實驗室正常運行，對開放實驗室的工作人員，給予多計算工作量的補助。對于“導師”也根據(jù)所指導學生數(shù)量給予一定工作量的計算。對于在開放實驗室運行中，嚴格執(zhí)行各項管理制度，保證實驗室長期安全、有序運行的實驗室工作人員在評優(yōu)、評級時優(yōu)先推薦。

通過強化崗位責任制，狠抓各項制度的落實，并輔助一定的獎勵措施，實驗室的管理水平有了明顯提高。通過學期末與教師和學生座談，反饋較好。教師們反應，學生在上理論課時態(tài)度認真，在理論課和實驗課中，提問題的學生明顯增多，課堂上師生互動更多，教學效果更好。對于提出了設計性課題的教師而言，更是非常滿意。很多教師把“挑戰(zhàn)杯”的項目和研究的某些課題由學生來做，取得了很好的效果，很多“導師”對學生的表現(xiàn)表示驚喜。學生們也表示對生物化學知識理解更透徹，興趣更濃厚，一些學生已經(jīng)與“導師”相約，提前進入實驗室充當科研助手鍛煉自己，或者在進行畢業(yè)論文時再次合作。

6結語

通過“以評促建”，我校生物化學開放實驗室的整體水平得到了很大提高。經(jīng)過數(shù)年的運行，不斷接受師生的反饋意見，查找不足，持續(xù)改進，現(xiàn)在已經(jīng)基本建設成為能夠滿足廣大師生需求的現(xiàn)代化開放實驗室。同時，我校生物化學實驗室的建設經(jīng)驗也為其他實驗室的建設提供了很好的借鑒，對全校實驗教學水平的提高起到了一定的促進作用。

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中圖分類號G642.423

文獻標識碼C

文章編號2095-1736(2016)02-0125-04

作者簡介：馬宏飛，碩士研究生，實驗師，專業(yè)方向主要是生物化學和環(huán)境化學，E-mail:mahongfei06@163.com。

基金項目：2014年遼寧省普通高等學校本科教育教學改革研究項目《面向環(huán)保產(chǎn)業(yè)轉型需求的校企協(xié)同人才培養(yǎng)機制的研究與實踐》(UPRP20140012)；2014年遼寧石油化工大學教育教學改革研究項目《開放實驗室平臺建設中的服務與管理》(20145230080024)；2012年度遼寧省普通高等學校本科工程人才培養(yǎng)模式改革試點專業(yè)遼寧石油化工大學環(huán)境工程(GZ201219)

收稿日期：2015-03-16；修回日期：2015-04-22

doi∶10.3969/j.issn.2095-1736.2016.02.125