分子生物實驗室管理范文

時間:2023-11-30 17:30:34

導語:如何才能寫好一篇分子生物實驗室管理,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文,供你借鑒。

分子生物實驗室管理

篇1

中圖分類號:R19

文獻標識碼:B

目前,分子生物學飛速發展,分子生物學相關的理論和技術已深入到生命科學的各個領域,一些常用的技術,如基因組DNA的分離純化,質粒DNA的抽提及純化,RNA的提取,PCR擴增,Southern blot等成為分子生物學研究的強有力工具,為分子生物學的發展起了巨大的推動作用,然后,這些實驗操作技術都涉及到氯仿、DEPC、同位素等有毒有害或具放射性的物質,對環境和人身安全也造成巨大的威脅。因此,弄清這些有害有毒物質的作用,加強實驗室安全管理,建立良好的制度和處理,保證分子生物學實驗室成為真正的科研陣地。

1 完善實驗室安全制度

分子生物學實驗室是教學和科研的重要場所,化學試劑種類繁多且成分復雜。如果處理不好、管理不善,就會對實驗人員和環境造成危害。因此,應加強分子生物學實驗室的安全管理。對不同的化學品進行分類專人專管,對易燃、劇毒物品應有領用管理辦法,簽定安全責任書,確保做到責任到人。同時,加強對危險化學品的購買、運輸、儲存和使用的監督管理,使實驗室的安全工作做到規范化、制度化和標準化。此外,分子生物學實驗中。經常要用到整只動物或動物的部分組織器官進行實驗,因此,建立健全實驗動物的臨時飼喂、管理和死后處理制度,對動物的食物、排泄物及毛發及時進行處理,對動物的抓咬、逃逸等也應有嚴格的管理規定和制度。

2 建立一支高水平的師資隊伍

提高實驗隊伍的業務素質。不僅讓實驗員會操作各種儀器,還必須熟悉實驗室各種試劑的性能、毒性、防護等。加強對實驗員人員的管理和安全教育。使實驗人員養成良好的工作和生活習慣。如進入細胞培養宣前更衣、戴帽、換拖鞋;進入同位素室先穿鉛衣,戴上一次性手套,再用蓋革計數器將可能污染的物品全部檢查一遍,確保沒有放射源的情況下開始動手實驗;實驗中有氯仿、四氯化碳等有毒的揮發性氣體,必須在通風柜里進行操作等。實驗內容設計要盡量選擇無公害、低做實驗,實驗殘液、殘渣要少、要可回收,以減少污染,保護環境。

3 實驗室合理設計和布局

實驗室的布局是實驗室安全的一個重要環節。因此,對實驗室應進行合理布局,劃分專用的功能區,規定人員物品行走路線、進、出通道控制等。同時,確保實驗動物不能逃逸,非實驗室動物(野鼠、昆蟲等)不能進入,實驗室內儀器的擺放要既合理又方便操作。對實驗室廢液應根據其性質選擇適宜的有明顯標記的容器和存放地點,密閉保存。放射性同位素室布局在人員活動較少、較偏的房間內,并由專人負責管理。核酸電泳時要用到溴化乙錠(Ethidium Bromide,EB)進行染色,因此,電泳室要布局在相對偏僻且方便的單間內。進行電泳操作時,要防止EB擴散,一只手戴一次性手套,接觸EB區,另一只手接觸非EB的器皿如微波爐、電泳儀、冰箱等。

4 各種廢物的處理

4.1實驗耗材和生物材料的處理:實驗中廢棄的吸頭、Epp-endorf管、手套、試管等定期滅菌后,深埋;廢棄的玻璃制品和金屬物品應使用專用容器分類收集,統一回收處理。實驗廢棄的生物活性實驗材料特別是細胞和微生物必須及時滅活和消毒處理,實驗動物尸體或器官需及時進行妥善處置,按要求消毒,統一送有關部門集中焚燒處理。實驗內容設計過程中要盡量選擇無公害、低毒性藥品做實驗,實驗殘液、殘渣要少,要便于回收,以減少污染,保護環境。

4.2放射性物質的處理:放射性同位素技術具有靈敏、簡便和廉價等優點,在分子生物學實驗室應用普遍,但由于放射性同位素的輻射會給人體造成損傷,如果使用不當或操作不規范,會造成環境污染,甚至損傷人員。在進行同位素操作時一定要注意個人防護,包括使用隔離、專用衣帽手套及防護背心、擋板等。對放射性同位素的污染進行安全性教育,實行責任到人的做法,對放射性物質統一保管、集中存放、集中處理的做法。在定購同位素時,根據需要量進行訂購。α-31p半衰期為14.5天,在southern blotting應用較廣,是危害較大的放射性物質。DNA雜交時,在探針標記、洗膜等幾個階段都涉及同位素。對含α-31p固體廢物,放入鐵皮箱10個半衰期(約半年)后埋到指定的地點:對于含α-31p濃度較高的液體廢物(如首次洗膜液),在厚實的朔料桶放置8個半衰期后倒入專用的下水道;含α-31p濃度較低的液體廢物(如二、三次洗膜液),則直接倒入專用的下水道。

4.3常見的有毒物質的處理:溴化乙錠、Trizol、丙烯酰氨、DEPC、甲酰氨等毒性高、環境危害大的物質,分類收集后統一處理。

4.3.1 EB(Ethidiunl bromide,溴化乙錠):EB是一種強烈誘變劑并有中度毒性,應戴手套操作,對于含有EB的溶液也不應直接倒下水道,用后妥善凈化處理:EB含量大干0.5μg/ml溶液先用水將EB濃度稀釋至0.5μg/ml以下,每100ml溶液加入100mg活性碳。不時輕輕搖蕩混勻,室溫放置1小時,濾紙過濾將活性碳與濾紙密封在塑料袋中作為有害廢物丟棄。或用專用一次性染料清除袋(Gene有限公司)吸附過夜,再焚燒袋子即可。EB接觸物,如抹布、槍頭等埋入地下。

4.3.2 Trizol:提取組織和細胞RNA的一種重要試劑,在提取RNA時一定要在通風進行。如皮膚接觸Trizol,請立即用大量去垢劑和水沖洗,廢液埋入地下。

4.3.3 DEPC(Diethylprocarbonate,二乙基焦碳酸酯):RNA酶的強抑制劑,一種潛在的致癌物質。操作時戴口罩。在通風櫥中進行。沾到手上立即沖洗,廢液通過廢液道排泄。

4.3.4 CHCl3(ChIoroform,氯仿):常用于DNA和RNA提取,對皮膚、眼睛、黏膜和呼吸道有強烈的刺激作用和腐蝕性,易損害肝和腎。操作時戴手套在通風櫥里進行,廢液收集后埋入地下。

4.3.5 Acrylamide(丙烯酰胺):DNA測序、SSR及蛋白質分離等技術中作電泳支持物,具神經毒性,聚合后毒性消失。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,千萬不要倒入下水道。

4.3.6 DMSO(二甲亞砜):是一種既溶于水又溶于有機溶劑的非質子極性溶劑,常用作細胞的凍存液和配制AS。皮膚沾上之后用大量的水洗及1%~5%稀氨水洗滌。

篇2

關鍵詞:中醫 分子生物學 實驗準備

中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)09(a)-0126-01

隨著分子生物學的迅猛發展,該技術已經滲透到基礎醫學和臨床醫學的各個領域,與醫學聯系日益緊密。中醫院校的實驗教學課程大多是實驗性很強的專業課,而醫學分子生物學實驗大多是蛋白質和核酸等的定量實驗,要求更嚴格,操作更復雜,實驗難度更大,要保證實驗課有序高質量完成,實驗準備工作起著關鍵性的作用,環環相扣,不能疏忽大意。

為在中醫院校普及和推廣分子生物學技術,培養學生基本實驗技能和理論聯系實際的能力,我校基礎醫學院實驗教學中心于2012年全面開展分子生物學教學實驗的準備工作,現準備工作已經完成。經歷我校分子生物學教學實驗室從無到有的整體建設,從耗材購置到預實驗進行,結合具體工作,談一談自己的體會。

1 提高自身業務能力

個人認為扎實的業務素質是實驗準備工作必不可少的前提,我校本科分子生物學實驗包括質粒的提取、基因組DNA的提取、PCR、轉化等五個小實驗,這些小實驗之間具有連續性強、時間長等特點,要求實驗準備工作人員必須具有扎實全面的理論基礎和熟練的實驗技能,掌握實驗原理、方法步驟和試劑配制,熟悉掌握設備儀器的操作和注意事項,出現問題能及時解決,對不同實驗結果有合理的解釋。如電泳,膠的濃度很大程度上決定了圖片漂亮與否,任何大小的DN段都有一個合適的濃度的膠,做PAGE時膠的濃度更為明顯;這些是實驗準備的重點,那么怎么尋找這些實驗中的重點呢?那就要在預實驗中仔細揣摩實驗原理、步驟;再如轉化會有多次失敗,許多人認為是感受態做的不好或者是抗生素加過量,可是有一次的感受態是“粗放型”做的,最后效果卻很好,這有可能是載體自我環化沒連上,或者是熱激時間過長;對于抗生素用量多的問題,則把平板在恒溫箱里多放置一段時間仍仍然什么都沒有(這時抗生素已經失效),這就不是抗生素的問題了,這些只有實驗之后才能體會;有時候轉化子太多,就不妨把平板室溫下放置數小時,挑大菌落(質粒拷貝數多)去驗證。最后,作為實驗技術人員,要關注國內外實驗技術新動態,改進實驗方法,不斷提高自身業務能力。

2 積極做好預實驗

所謂預實驗是指在進行實驗教學或者是科學研究時,經常需要在正式實驗之前先做一次實驗,簡稱預實驗[1]。它不僅僅是一個簡單的準備過程,而且實驗準備人員能通過這一過程摸索實驗條件,確保實驗順利進行,同時許多新的實驗方法和技巧都可以由預實驗探索而來[2]。

每次實驗都會因時間、室溫、試劑批號及濃度和儀器的改變而出現不同的實驗結果,所以每次實驗前都要做好預實驗。做好預實驗首先需要注意環境的干凈整潔,該滅菌的儀器和器皿是否準備充足,然后認真完成所需要的各種試劑的保存條件、稀釋時的配比等。

其次是儀器設備的準備,實驗前要仔細調試設備,這樣才能確保實驗的正常進行。比如我們實驗室新買了一臺離心機,空機轉動很好,可是在預實驗時發現放到里面的離心管頂部與機器有摩擦,及時與廠家聯系進行維修解決了問題。其實預實驗目的就是確定實驗條件,尋找存在的問題及注意事項,確保實驗課的正常進行。

3 加強各方面的協調工作是實驗準備的保證

實驗準備工作特點是接觸面廣,與學校教務處、設備科、學科教師、學生的關系密切,處理好以上幾個方面的關系是搞好實驗工作的重要保證。(1)設備科:分子生物學實驗是一門新開實驗,作為采購部門的設備科第一次采購某些耗材就有可能會發生理解上的錯誤,這就需要和設備科老師有良好的溝通,比如填寫的購置計劃只寫著封口膜(全名叫無菌培養容器封口膜),在領取時設備科老師就先讓供貨商拿來一包樣品(Para film),發現不對我們及時調貨最終確保了實驗的順利進行;(2)學科教師:實驗教學是教師和實驗人員共同完成的教學任務,二者相互依賴,缺一不可,在實驗準備中要求學科教師意見,互相尊重,密切配合;(3)學生:每次實驗課前都要給本實驗室的負責人交代清楚實驗過程中的注意事項,有些必要的要打印出來貼在醒目處請學生注意。

4 加強日常管理

良好的實驗室管理是保證實驗順利進行的基礎。在實驗過程中要做到以下幾點。

4.1 實驗儀器的管理

分子生物學操作中會涉及一系列儀器,管理不當或者使用不當導致實驗失敗、減少儀器使用壽命或損壞儀器,因此在進行操作前細致地了解各種儀器的使用方法及注意事項,是使后繼實驗事半功倍的一個必要準備。比如超低溫冰箱和可調微量移液器,在超低溫冰箱內儲存的物品包裝盒材質應為不銹鋼、鋁質或耐低溫的硬質塑料。禁止使用紙盒、橡膠器皿、玻璃器皿以及軟質塑料袋;盡量減少開門的次數和開門時間,以保證箱內溫度的穩定;存取樣品時動作應迅速,不能長時間打開冰箱。離開時務必確認冰箱已經關嚴。可調微量移液器在使用過程中動作要緩慢平穩,不使用時要調至最大值的刻度,使彈簧處于松弛狀態以保護彈簧。實驗結束后督促學生填寫儀器使用情況表,如有故障要寫明原因,以便及時聯系維修人員進行檢修。

4.2 實驗材料的管理

實驗室的安全最重要,分子生物學實驗經常與毒性強,甚至是致癌的試劑接觸,像氯仿、異戊醇、甲醛、乙醚等許多溶劑,都應在通風櫥中使用,并且注意保護皮膚和呼吸道。另外一些致癌物或誘變劑,像溴化乙錠等,在操作中要注意防護,并注意使用后的處理。特別是一些試劑盒,一定要掌握相關知識后方可使用。實驗室工作人員要列出每次實驗的材料清單,每次實驗課前組長按照清單一一清點,對于有毒及需要特殊處理的試劑要對學生交代清楚,同時要明確下課后按時把所有實驗材料整理歸位,老師檢查合格后方可離開。

4.3 實驗室衛生管理

從第一次上課就要強調實驗室環境衛生的重要性,促使學生養成良好的衛生習慣。每次實驗結束后值日生認真打掃衛生,并將實驗室儀器、物品擺放整齊,為下一次實驗創造良好的氛圍。

分子生物學的準備工作繁瑣而復雜,即使有幾年的工作經驗也難免會有疏漏,這就要求我們平時的經驗非常重要。注意總結實驗中注意事項,每次的物品準備都要有詳細的記錄,每學期實驗項目一旦確定就不會改變,準備教師可以提前熟悉實驗程序。嫻熟的操作技能是保證實驗準備得以順利進行的重要條件,只有做到正確使用、熟練和規范操作,才能得到正確結果[3]。長此以往,可以改正不足,逐漸完善實驗準備工作。

參考文獻

[1] 孫蕊,于洪帥,丁寧,等.預實驗在培養大學生綜合素質中的作用[J].現代醫藥衛生,2008(22):151-152.

篇3

中圖分類號:R2-04 文獻標識碼:A 文章編號:1005-5304(2014)04-0118-02

如何更好地發揮臨床醫學院公共研究平臺資源整合優勢,提高科技資源使用效率,增強科技創新能力,并實施科教互動,實現科研活動與教學活動、科技創新與人才培養的結合,使公共研究平臺真正成為科研與教學活動的支撐平臺,構建科研與教學雙軌并行模式,是目前國內許多臨床醫學院迫切期望解決的課題。自2011年開始,按照上海中醫藥大學工作精神,以實驗教學改革為契機,上海中醫藥大學附屬岳陽中西醫結合醫院積極探索公共研究平臺科研與教學的雙軌并行模式,以提高學生綜合創新能力,增強醫院科研發展動力。茲介紹如下。

1 構建公共研究平臺科研與教學雙軌并行模式的必要性

分子生物學是生命科學的帶頭學科,其理論與技術幾乎滲透到醫學、藥學所有領域。中醫藥專業的醫、教、研工作者,尤其是研究生對學習和運用分子生物學技術的熱情十分高漲。然而,與國內外西醫界相比,分子生物學技術在中醫藥研發中的應用還存在著很大的差距[1]。一方面,對該技術在中醫藥研究中是否能用、為何用、如何用,以及對中醫學術的繼承和發展有何幫助等存在許多困惑,以致在研發中對是否采用該技術猶豫不決,甚至形成學術阻力;另一方面,一味追求一些技術新、價格昂貴的設備和方法,與原有實驗積累不相銜接,檢測數據不能有效消化,造成資源的浪費。為此,充分發揮公共研究平臺資源整合優勢,從中醫藥研究實際出發,實施科教互動,實現科研活動與教學活動、科技創新與人才培養的結合,促使中醫藥專業的醫、教、研工作者尤其是研究生進一步掌握必要的分子生物學知識和相關的技術手段,學以致用,使公共研究平臺真正成為科研與教學活動的支撐平臺,構建科研與教學雙軌并行模式,是當務之急。

2 公共研究平臺科研與教學雙軌并行模式設計與實踐

我們以公共研究平臺為依托,開展分子生物學實驗教學課程改革,實踐和探索公共研究平臺科研與教學雙軌并行模式。本課程以第一課堂(實驗室操作現場及授課課堂)為基礎,以自主創新、動手實踐為主旨,以第二課堂(專題研討會、課題論證會等)為拓展,課程得到大學及醫院教學與科研等管理部門的大力支持,以及資深專家監督指導,同時還得到青年骨干教師的熱情參與,發揮了研究平臺豐厚的科研資源優勢,也得到了廣大醫、教、研工作者,尤其是研究生的積極參與及好評。經過3年多的實踐與探索,本課程以邊實踐、邊總結、邊改進的方式,順利完成了一個完整的教學循環,結果令人滿意。

2.1 構筑以需求為導向的課程教學體系

本課程在上海中醫藥大學附屬岳陽中西醫結合醫院范圍內,以公共研究平臺為依托,針對廣大醫、教、研工作者培訓需求日趨多樣化和差異性明顯的現狀,推出了以學生需求為導向的課程教學模式,使需求調研成為制訂教學大綱的必經環節。篩選了一批典型的科研項目和成果,有效整合實驗內容,提高教學培訓的針對性和實效性,分別組成教學內容相對獨立的小單元。其內容涵蓋了分子生物學、組織病理學及細胞生物學等技術平臺關鍵技術和方法,鼓勵新思路、新知識點與經典實驗技術教學內容的融合與滲透。以實驗室為第一課堂,完成了“基礎實驗-綜合實驗-設計性實驗”實驗教學體系的初步探索,形成了一套系統、完整又互相銜接的課程體系。與此同時,將本課程建設中所涉及的教學與課程管理內容納入實驗室標準操作規范(SOP)管理體系,為今后更大范圍和規模教學提供質量控制的保障。

2.2 改革教學手段和方法,提高自主學習探究能力

本次教學改革充分考慮醫學院校學生的特點,融入了開放式教學、討論式教學、探究式教學及多媒體教學等多種實驗教學方法,組織學生輪流到實驗室相關技術平臺,由資深專家和一線青年骨干教師現身說法,用通俗的語言和直觀的形式(如實驗室現場、題板、演示文稿、視頻動畫、前沿報告及啟發式設問等)全方位展示教學內容,與學生進行討論交流,分享自己的經驗教訓、心得體會。讓學生了解和掌握分子生物學技術在中醫藥研究領域所遇到的問題,使學生能將分子生物學的基本理論和實驗技術與臨床實踐、科研新發展相結合。逐漸建立起了一套指導學生自己準備實驗試劑、材料和條件的方法,強化實驗教學中學生的主體地位,使其主觀能動性得到充分發揮,增強創新意識,培養獨立思考和解決問題的能力。

2.3 拓展第二課堂,強化實踐教學

由實驗室組成的教學科研服務平臺是培養學生創新能力和實踐能力、進行實驗教學和科學研究的重要場所。第一課堂之外,拓展第二課堂,全面開放實驗室,積極引導課外探究式閱讀,構建專題研討交流、師生共研課題的實踐載體。專題研討會是本課程開展教學科研的另一重要方式。由資深專家主持,全方位探究科研過程,講述項目背景、立項和實施的過程,以及所依托的裝備條件和遇到的問題、解決問題的思維方法,組織并開展了20余次課題論證會議,并在此基礎上逐漸形成了每周例會制。重視擴大本課程對中西醫結合臨床學科發展的輻射效應,以教學促進科研,借助實驗技能培訓與課題論證等方式,促進學科梯隊人才對分子生物與其他常用實驗技能及其應用的理解,規范學科研究項目實驗方案的實施過程,促進學科研究水平的提高。

3 小結

經過2年多的公共研究平臺科研與教學雙軌并行模式實踐與探索,逐漸形成了一套系統、完整和互相銜接的課程體系,并增強了本課程的輻射效益,充實了上海中醫藥大學附屬岳陽中西醫結合醫院科技強院的內涵建設,不僅促進了研究生科學研究能力和素養的提高,同時也加強了青年醫務骨干對中醫藥現代化研究的認識和理解。近幾年來,上海中醫藥大學附屬岳陽中西醫結合醫院國家自然科學基金中標率得到了進一步提升,特別是青年項目已達到總中標項目的近四成。在今后的教學科研活動中,我們將進一步把研究生課題研究的共性技術和理論問題與個性技術及醫學研究的前沿相結合,進行興趣教學、科研素質教育與針對性更強、更為深入的專科實驗技能培訓等多層次的模式相結合的探索,以期促進人才梯隊科研素質培養和科研實施質量,進一步提高學生綜合創新能力,增強醫院科研發展的動力,并有望得到同領域的推廣和借鑒。

參考文獻:

篇4

關鍵詞:生物化學;開放性實驗;實驗教學

生物化學是一門實踐性很強的課程,是醫學院教學中重要的醫學基礎課程之一。隨著生物化學與分子生物學實驗技術的飛速發展,生物化學與分子生物學實驗的技術、手段和操作方法已廣泛應用于臨床,對疾病的預防、診斷和治療發揮著重要的作用。開放性實驗是學生在學有余力的情況下,個人或團隊在教師的指導下完成一些具有創新性的實驗項目[1]。開放性實驗以學生為主,教師在實驗過程中只提示和引導,啟發學生自己獨立思考,解決實驗過程中遇到的問題。傳統的生物化學實驗較為簡單,缺乏創新性和綜合性,而且驗證性實驗較多,通常以測定物質含量和酶活性等的實驗為主,加之標本來源有限,所以實驗的效果很不理想[2]。開放性實驗能夠彌補傳統生物化學實驗的不足,增加了學生參與實驗的過程和實驗設計,使學生在實驗過程中更加善于思考和學習。為此,我校生物化學與分子生物學實驗室在開展正常的實驗教學外,結合我校特點,在小學期(第一學期)開放實驗室,在正常實驗教學中設置了多個開放性實驗項目。近年來,我們針對生物化學實驗教學中設置開放性實驗進行了有益的探索,取得了一些經驗,現介紹如下。

1實驗教學內容的改革

(1)在生物化學實驗中設置開放性實驗,首先要進行教學內容的改革,將生物化學與分子生物學新近發展的實驗技術引入教學,形成一系列的綜合性、開放性實驗,例如將基因提取、PCR、酶切、電泳等原本獨立的實驗結合在一起。我們設計了乙醛脫氫酶突變基因型的檢測、肥胖因子的檢測、PCR法對基因突變位點的確認等多個分子生物學實驗。實驗標本均采自學生自身口腔上皮細胞,標本來源簡單,實驗效果明顯,學生對測定自身標本的實驗項目表現出濃厚的興趣,取得了很好的教學效果。(2)教學過程引入與生物化學密切相關的臨床案例,化抽象為生動,將模糊變具體,是激發學生學習興趣的一劑良方[3]。例如針對“胰島素和腎上腺素對血糖含量的影響”,我們設計了動物實驗,通過對兩組家兔分別注射腎上腺素和胰島素,測定家兔注射相應藥物前后血糖含量的變化。經測定,學生掌握了相關的知識點,加深了對書本理論知識的認識。結合大理植物資源豐富的特點,我們設計了大理不同產地茶葉中茶多酚含量測定、葛根黃酮含量測定、刺梨多糖的提取和含量測定等一系列活性成分的提取和含量測定的實驗。這些實驗貼近生活,實驗材料簡單易取,實驗過程學生易掌握,同時實驗又具有探索性和比較性,且重復性較好。通過測定含量,比較不同產地的含量變化,得出相應的調查數據,為以后進行深入調查研究打下了基礎。

2開放實驗運行模式的改革

傳統的開放性實驗運行模式是由實驗室管理處制訂開放實驗室相關制度及開放實驗室管理辦法,各個二級學院教師根據所在學科及具備的儀器設備申報開放性實驗項目,學生則根據不同的專業選擇相關的實驗項目來進行實驗,最后由指導教師對學生的實驗結果進行評價。學校應加大對開放性實驗宣傳的力度,鼓勵學生積極進行申報,同時加大資助力度,學生管理辦公室、班主任、團委等都積極廣泛地參與開放性實驗的宣傳活動,吸引更多的學生加入開放性實驗的教學實踐。

3實驗項目實施過程的變化

以往的生物化學實驗是按教學大綱的要求、根據專業的不同安排相應學時的實驗項目,學生按教學進度表在規定的時間內,按照實驗教材所寫的實驗步驟和方法進行操作。而開放性實驗打破了傳統實驗對時間的限制,學生進行實驗時不再按部就班,而是根據項目名稱查找相應的實驗資料,自己設計實驗方案,直至得出實驗結果。具體到實驗室是這樣的一個過程:首先對所要開設的實驗項目進行申報;其次是上級主管部門評審,評審通過則批準立項;最后則是實驗的實施。在實驗項目申報方面我們分為兩種方式:一是教師申報(即傳統的開放性實驗)。教師通過提交開放性實驗項目申請表,申請開設相應的項目,做出經費預算和提供開放性實驗的學生名冊,給出參加實驗能獲得的相應學分數,學生通過教務處教學管理系統選修自己感興趣的實驗項目。另一種方式(新模式開放性實驗)是學生自己組成實驗團隊,每個團隊10人左右。在選定了實驗項目后,聯系實驗室和指導教師,填寫開放性實驗項目申請書,在指導教師的幫助下設計出合理的實驗方案,做出經費預算,上報實驗管理部門審批。開放性實驗項目獲批后,實驗室教師安排好實驗室和值班教師,學生根據安排的時間進入實驗室,填寫開放性實驗登記本,按設計好的實驗方案配制實驗所需試劑及準備相應的實驗用品和儀器設備,準備好后即開始實驗。教師在實驗中只起指導作用,對于暫時解決不了的問題,可鼓勵學生下去查資料和文獻然后再進行實驗。實驗結束要求所有實驗者上交實驗報告,作為學生獲得學分的依據。

4開放性實驗教學的不足及應對措施

新模式的開放性實驗雖然彌補了傳統生物化學實驗的不足和缺陷,但也存在一些問題。首先,由于實驗室的開放,儀器的損耗較大,故障發生率較高;其次,實驗室開放率的提高使得實驗教師的工作量大大增加,實驗室管理工作難度加大;再次,實驗室的支出經費增加。對于以上存在的問題我們采取了相應的應對措施。為增強學生的責任感,學生進入實驗室必須嚴格遵守實驗室規章制度,實驗過程中遇到任何問題必須向教師報告。在實驗室開放前對學生實施包括儀器使用在內的生物化學實驗基本操作技能的強化訓練[4],對于精密和貴重的儀器,則要求指導教師示教,學生旁觀學習。對于嚴重危及儀器設備安全的操作,應該在儀器的醒目位置做出相應的標識,以示警告。學生進入實驗室需填寫“大理大學開放性實驗項目登記本”,使用相關儀器后應填寫使用登記本,完善實驗室建設相關資料,并作為檔案進行保留。在實驗過程中,如果對實驗室儀器設備違規操作造成損壞,則按實驗室規定進行賠償。開放性實驗增加了實驗室教師的工作量,因此應該在立項項目中或相應的基金中提供經費作為實驗室教師的加班補助。

5展望

在生物化學實驗教學中設置開放性實驗,能夠提高生物化學實驗教學的效果。學生通過開放性實驗,學會了利用網絡和圖書館資源獲取知識的方法,調動了學生學習的積極性和創新性,激發了學生的學習興趣,培養了獨立思考的能力和團隊合作精神,增加了與教師互動的機會,培養了不怕困難和失敗的精神。在經費允許的情況下,可以舉辦開放性實驗設計競賽,并對優秀的設計進行獎勵,以調動學生學習的積極性。另外,隨著學校教學改革的深入,應該加大投入,建立相應的開放性實驗項目庫,充分利用網絡資源,調動學生學習興趣,讓學生也參與開放性實驗項目庫的建設。

參考文獻:

[1]丁愛俠.高校開放實驗項目實施及現狀調查與分析[J].實驗技術與管理,2012,29(2):156-161.

[2]陳艷炯.醫學生物化學實驗課教學改革初探[J].西北醫學教育,1999,17(2):118-119.

[3]蘇上貴,凌敏.醫學生物化學教學實踐中調動學生學習積極性的幾點體會[J].廣西醫科大學學報,2003(20):147-148.

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關鍵詞:分子生物學;教學改革;實驗教改

中圖分類號: G642.0 文獻標識碼: A 文章編號: 1674-0432(2013)-08-92-2

引言

分子生物學是在分子水平研究生命現象本質及其規律的一門新興學科,它是研究核酸等生物大分子功能、形態結構特征及其重要性和規律性的學科,是人類從生物分子水平上真正揭開生物世界奧秘,由被動適應自然界轉向主動地改造和重組自然界的學科[1]。近些年來分子生物學已日益滲透到生物學的各個領域之中,并產生了巨大的影響。而分子生物學實驗技術也已成為生物學、醫學、農學等學科站在新的高度和角度揭示生命奧秘的重要手段。分子生物學的理論掌握和實驗操作是掌握分子生物學精髓的重要途徑。因此,從培養學生能力出發科學地創建分子生物學理論和實驗體系、選擇適當的實驗教學方法及客觀地評定學生實驗課成績,會對分子生物學理論課理解和實驗教學的效果產生重要的影響。高等學校傳統的分子生物學實驗教學[2]往往只是結合各自的實驗室條件開展有局限的分子生物學實驗教學,缺乏科學的實驗體系,忽略合適實驗方法的選擇,缺少對實驗教學效果全面、客觀、系統的評估,這些都不利于學生學習興趣和創新能力的培養。而高校是孕育和培養創新型人才的搖籃。實驗教學作為高校教學體系的一個重要組成部分,是培養學生科學思維、創新意識的重要途徑[3]。本文就分子生物學課程教學的改革闡述一些觀點和體會,以期為提高分子生物學教學質量及培養創新型和素質型人才提供一定的參考。

1 分子生物學教學改革具體的措施

1.1 教學體系的優化

分子生物學是在生物化學和遺傳學的基礎上發展而來[4]。隨著分子生物學研究的快速發展,分子生物學已經成為一門獨立的學科。很多分子生物學教材的內容與生物化學、細胞生物學、分子遺傳學、遺傳學等課程重復較多,例如DNA 和染色體的結構,RNA轉錄和蛋白質翻譯等課程內容在分子生物學、生物化學和分子遺傳學方面都有一定篇幅的介紹,重復的課程內容占用了大量的教學課時。因此,為了避免課程教學的重復,通過與生物化學、遺傳學,細胞生物學,分子遺傳學等課程的教師交流與研討,對相關課程內容進行了具體而系統的優化,明確課程之間的有機銜接,突出了分子生物學的教學重點。在“RNA轉錄和蛋白質翻譯”這部分的教學內容中進行了相應的優化,生物化學注重講述轉錄和翻譯的基本過程、而分子生物學則注重介紹具體的分子機制,又如原核和真核轉錄起始復合物的形成過程及分子機制的教學內容生物化學和分子生物學也進行了相應的側重。

1.2教材的優化選擇

通過多年的教學實踐過程,選取適合本科生學習的分子生物學教材,對于學生系統的掌握本課程的理論知識及最新研究動態至關重要。課程設置之初選取閻隆飛主編的《分子生物學》第二版,之后開始側重理論課與實驗課的有機結合,選用朱玉賢等主編的《現代分子生物學》,它的知識體系較為完整,內容較前沿,尤其是第三版將分子生物學研究法分為了兩章,分別講述了DNA、RNA及蛋白質操作技術和基因功能研究技術,突出強調了分子生物學實驗技術和原理,同時對基因組與比較基因組學也做了較大幅度的修改和充實[5]。這些內容均體現分子生物學的最新技術和研究成果,同時也滿足學生了解分子生物學最新進展和考研的需要。為避免教材單一的局限性,還為學生推薦閻隆飛編著的《分子生物學》(第二版),LewinB主編的《Gene Ⅷ》,吳乃虎主編的《基因工程原理》(第二版)等書籍作為參考教材,并在教師的指導下有針對性地學習,這樣不僅滿足了大多數學生考研的需求,同時也加深了學生對分子生物學學習的興趣及教學難點和重點的理解,取得了較好的教學效果。

1.3教學方法與教學手段的改善

在教學方法上,除了采用傳統的教師講授方法之外,為發揮學生作為教學主體的能動性,根據具體的教學內容安排啟發式,討論式等多種教學方法,讓學生參與到教學過程中。如在講授分子生物學研究法時,在班級內以各個學習小組為單位進行研究討論會,以學生為主體討論他們感興趣的分子生物學實驗技術,鼓勵學生主動思考,自由發表他們的觀點,通過討論的方式測試相應的知識,以學生樂于接受的方式完成對知識的學習。本課程通過多種教學方法的有機結合,充分調動了學生的學習興趣,分子生物學課程也因此受到學生的好評。近幾年來學生考研選擇生物化學及分子生物學作為專業課的人數日益增加并且考研專業課成績逐年上升。

在教學手段上,采用傳統教學與計算機輔助教學 CAI相結合的方法。計算機輔助教學 CAI 應用于高等學校教育已成為主流趨勢,它的優勢在于可以通過文本、圖形、動畫、音頻、視頻、仿真軟件等多種媒體最大限度地整合教學資源,形象直觀地進行教學內容的呈現[6],使學生通過多種展示方法理解并掌握課程的難點。如在“DNA高級結構” 這部分教學內容中,學生對DNA的分子結構感覺很抽象,在教學過程中通過圖片和視頻等手段使學生對此結構有了具體的感知。又如在“DNA復制,RNA轉錄,翻譯和真核和原核生物的基因表達調控”的教學內容中,僅通過傳統課堂講解,學生無法理解,通過多媒體的方法,利用動畫、視頻和圖片對其涉及的微觀機制進行相應的演示,使學生理解其具體過程和分子機制,提高了學生學習的積極性。

2 分子生物學實驗教學的改革措施

2.1加強實驗教學條件建設,構建良好的實驗教學平臺

分子生物學是20世紀中期隨著核酸的發現及結構和功能的研究發展起來的新興學科,研究基礎較為薄弱。我校前身是師范類院校,對物理、化學、數學、計算機等傳統學科側重較多。自2004年我校升級為本科院校,由師范類院校轉變為綜合類院校,學校增加了對各學科的實驗教學投入。分子生物學實驗室先后配備了Eppendorf PCR擴增儀、Eppendorf梯度PCR擴增儀、高效制冰機、UVP凝膠成像系統、Millipore超純水系統、Eppendorf臺式高速離心機、sigma大型高速冷凍離心機、日本三洋超低溫冰箱、分子雜交儀等先進儀器,滿足了分子生物學基礎實驗和綜合性實驗課程的開設要求,為學生的實驗教學與科研構建了一個良好的平臺,為我院分子生物學實驗課教學改革提供了有力的支持。通過上述平臺由我院學生參與的分子生物學方向科研實驗在國家級挑戰杯競賽中取得了良好的成績。

2.2 實驗教學體系的優化

之前由于實驗條件的限制,我院分子生物學實驗教學主要以基礎性和驗證性實驗為主。隨著實驗條件的改善,逐步在實驗設計上加大綜合性、設計性實驗、所占的比例。實驗內容的選取也根據生物科學、生物技術專業的不同專業特點設置相應的實驗教學內容。根據生物科學師范類專業的特點,在注重分子生物學基礎驗證實驗的同時開設與分子生物學快速發展相結合的綜合性實驗。在生物技術專業的實驗教學上則注重選取以實踐操作為主的操作性和設計性實驗。

在實驗教學體系的優化中應注意各個實驗內容之間的銜接與關聯[7]。實驗教學內容中建立好各實驗之間的銜接對學生系統思維的培養具有重要意義,有利于學生對所學實驗操作內容的理解和熟練掌握以及實驗技術邏輯體系的建立。我院在實驗課內容開設的順序為基因組DNA的提取,聚合酶鏈式反應獲得目的片段,電泳檢測,大腸桿菌活化、感受態細胞的制備,質粒 DNA 提取,DNA 片斷酶切,目的片段與載體的連接,轉化等,當學生預習實驗時,會注意到各實驗內容之間彼此承接與關聯。前面實驗效果的好壞直接影響到下一個實驗的正常進行,以此來培養學生在分子生物學實驗操作過程中的系統性與邏輯性。

2.3分子生物學實驗教學方法的探索

合理的實驗教學方法可以使實驗內容取得預期的實驗效果,在實驗教學方法上注重深入淺出的闡述原理,重點在實驗環節的解析。針對學生的興趣特點在教學方法上做了以下幾點改進。一、把學生分成多個實驗小組,每組選出一人輔助實驗教師完成實驗的準備工作。在學生準備實驗的過程中發現問題。二、發現問題后,在實驗課講授的過程中,教師對問題有針對的講解與演示,強調標準的操作方法及實驗中各環節的注意事項。并將實驗過程做成電子課件指導學生正確操作。三、在實驗過程中注意實驗操作主體的差異性指導。教師在實驗課講授和演示結束后,注意觀察學生的操作過程,針對學生存在的普遍問題,給予及時糾正和指導;對于少數同學存在的個別問題個別指導。這樣既保證學生實驗操作的準確性,又達到在有限的時間內完成實驗教學任務的要求。

2.4分子生物學實驗課成績評定方式的改進

科學、有效評價學生實驗理論及操作技能是提高實驗教學質量強有力的措施[8]。在分子生物學實驗成績評定中采用多樣化考核手段,主要從兩個方面評定:一、實驗理論的評定,主要通過實驗報告考察學生對實驗原理和步驟的掌握和理解。通過結果分析考查學生對整個實驗的理解與掌握。二、實驗操作技能的評定。在實驗過程中,各實驗小組不同學生實驗態度以及對實驗教學內容的理解思考差異很大。鼓勵那些大膽對實驗步驟提出疑問的同學,同時激勵其他的同學,在成績評定中不同學生的評定會有所區別。

3 結語

如何教好分子生物學課程,提高學生的學習興趣,改變學生為了考試而學習的觀念,提高教學效果,是擺在所有分子生物學理論及實驗教學工作者面前的一個共同問題[9-10]。通過以上的改革和探索。無論及教學,考研,科研還是就業都取得了一定的成效。為了更好地提高分子生物學的教學效果,希望能夠與各高校的分子生物教師進行交流和合作,進一步優化分子生物學理論和實驗教學的課程體系及教學方法和手段。從學生作為教學主體出發,發揮學生的主動性和能動性,以期培養出更高質量的高校畢業生。

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篇6

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、內蒙古高校基金等科研項目,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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篇7

【關鍵詞】 醫學檢驗;分子生物學;實驗室技術與方法;教學方法

隨著基因克隆技術趨向成熟和基因測序工作逐步完善,后基因時代逐步到來。在結構基因組學,功能基因組學和環境基因組學蓬勃發展形勢下,分子診斷學技術將會取得突破性進展[1],也給檢驗醫學帶來了嶄新的領域,為學科發展提供了新的機遇。這種以核酸生化為基礎的新技術自發現以來,已逐漸成為醫學領域不可缺的最有價值的診療手段之一[2],作為醫學檢驗的最新方法,已廣泛應用于檢驗學科的各領域之中;如PCR技術廣泛用于病原微生物感染的檢測和某些遺傳性疾病的診斷。開設《分子生物學檢驗技術》課程對檢驗醫學專業學生實驗技能有促進作用[3],因此與時俱進地在檢驗醫學專業開設該課程顯得緊迫和必要。

分子生物學技術種類繁多,發展迅速,對于醫學本科生階段來說不可能全部實際操作,事實上也沒有必要,關鍵是要找到一種有效的教學方法。對于醫學檢驗專業本科生我們要以傳授分子生物學中和臨床檢驗診斷關系密切的技術為主,改善檢驗醫學專業知識結構,適應新世紀臨床檢驗診斷的需要,同時啟發學生對生命科學及疾病診斷研究的熱愛[4]。分子生物學實驗課與其他實驗課有相同之處,又有其明顯的特點:實驗過程中的現象與結果往往是看不見,摸不著,如何激發學生的學習興趣,讓學生既體會到生命微觀世界之奇妙,又認識到分子生物學實驗在醫學檢驗的重要性和實用性,使學生獲得知識的同時,得到實驗技能的全面訓練,是我們在分子生物學實驗課教學實踐中不斷努力探索的動力和方向。

1 完善實驗課整體設計

根據醫學檢驗本科生教學以及分子生物學技術的特點,結合本校的實際情況編寫合適的實驗指導書;在教學過程中,優化實驗的整體設計,以完整、系統、實用為原則,經典與先進技術相結合,將分子生物學實驗課程從整體上設計為一個完整的大實驗,實驗之間既獨立,又相互連貫,前一個實驗的結果是下一個實驗的材料;同時開設與臨床應用較密切的實驗項目。如我們在設計遺傳多肽性診斷實驗時就包括DNA的提取、PCR擴增、限制性酶切、凝膠電泳、結果統計分析等方塊。不僅如此,在整個的教學過程中還強調一種總體的設計理念,系統的思維方式,要求學生不僅學會如何去做實驗,更要學會如何去設計實驗、如何籌備實驗,因為他們是未來的醫學檢驗診斷研究人員而非簡單的操作人員。對任何一個實驗,都要求學生認真分析、領會,掌握其原理,尤其是實驗的整體設計思想,逐漸形成一種科學的思維方式,從中吸取其精華,學為己用。而且,通過課外作業的方式讓學生們接觸更多的、課堂上又無法實際操作的實驗技術,這樣既拓展了學生的知識面,又增強了他們的自學能力,為真正走進實驗室做好技術上和心理上的準備。

2 實驗項目及內容的選擇

鑒于以上的設計理念,在實驗項目及內容上進行了精心選擇和合理安排,既注重系統性,又強調實用性,將教學實驗、臨床檢驗與科研實踐相結合。實驗內容更加貼近現代生物技術的發展,使學生了解更多的生物技術在醫學研究及檢驗中的應用;內容的選擇實際上是以一個臨床檢驗診斷或科研項目的分子生物學實驗部分為基礎。如:PCR-RFLP 檢測基因長度多態性分析實驗,就含有基因組DNA的提取、核酸瓊脂糖凝膠電泳、聚合酶鏈式反應、限制性酶切分析等幾個實驗內容。基因的克隆表達實驗就包括:質粒DNA的提取、限制性酶切、目的片斷連接、大腸桿菌感受態細胞的制備、重組質粒轉化大腸桿菌感受態細胞以及表達產物的鑒定等內容。而最后的實驗設計更是要求學生對整套實驗技術及原理的全局把握,讓學生自己思考,如何將學到的知識和技能融會貫通,去解決實際問題。教學方式中充分發揮學生的主觀能動性,發揮他們的想象力和創新精神。適當劃分小實驗課的實驗分組人數,使學生有更多的動手和動腦的機會,注意實驗教學過程的各個環節,嚴格把關,使教學目標得以順利完成。

3 規范實驗教學過程

實驗教學包括備課、預實驗、實驗講課、指導、總結、批改實驗報告等環節,把培養目標嚴格貫穿于整個教學活動中。在規范教學過程中,我們注重積累教學管理經驗,逐步將教學管理制度化、規范化,以提高教學效果。采取的措施是:①新開課之前首先試講,聽課對象是教研組的全體教師和技術人員,對內容安排、授課重點等進行把關。同時,必須做預實驗,熟悉掌握整個實驗流程。第一次帶實驗的年輕教師必須先聽課,并與高年資教師一起帶教,以后再單獨帶教。②堅持集體備課。在開課之前,組織全體教師和技術人員集體備課,理順前后課之間的關系,分清各課內容的主次。實驗技術人員介紹實驗總體安排,強調操作注意事項,教師相互協調實驗的具體步驟,保證在共用儀器時步調一致。③聽取學生反饋意見。組織部分學生座談,面對面聽取學生對教學工作的意見、建議和要求。④改善實驗條件。聯合臨床檢驗科配備了熒光定量PCR儀、冷凍離心機、低溫冰箱、各種電泳儀、恒溫振蕩培養箱、紫外暗箱凝膠分析儀等分子生物學實驗教學必備的儀器和設備,從而保證了分子生物學實驗教學得以完成。

4 實驗教學效果及體會

學生在開始接觸分子生物學的時候總覺得很深奧,在理論講解時總感覺很難理解;特別對于以前沒接觸過分子生物學的醫學檢驗專業學生來說更是如此。但經過整個實驗教學完成后,很多同學都覺得分子生物學實驗技術以及許多看似復雜的原理突然顯得前所未有的清晰、有條理。這其中包括對分子生物學實驗整體流程的全局把握,也包括對有關實驗原理、分子生物學理論及臨床診斷應用有了直觀、全面、現實但又體系的認識。學生感到分子生物學實驗課不僅涵蓋了分子生物學實驗技術的重要內容,而且前后貫通,學到的不僅是幾個實驗的具體操作,而是掌握了一種研究思路和方法以及分子生物學研究當中常用的一整套技術,這是一般零散實驗難以達到的一種效果。

從這幾年的分子生物學檢驗技術實驗教學中體會到,首先教師要做到經驗豐富,實驗準備工作充分,教給學生規范的操作方法,培養學生的實際操作技能。同時,要積極啟發學生的思路,仔細分析實驗步驟以及每步的條件是如何設計出來的,探討其優缺點,如何改進,還有無其他方法,讓學生了解與實驗相關的一系列同類技術,使學生的思路不僅僅局限于一種方法,而是擴展到解決這個問題的多種途徑。盡管他們可能沒有機會將這些方法一一實踐,但開闊了思路,有利于學生在以后的工作中更加靈活自如地選擇應用,做出正確的判斷,而且當面對新的相關實驗技術時也不會束手無策。

5 結束語

分子生物學檢驗技術在教學過程中還有許多問題需要探討解決,比如在教學中如何處理新觀點、介紹新技術、實驗教學的考核、實驗成本昂貴與實驗經費緊張的矛盾,以及師資隊伍的培養與知識結構的更新等,都有待在今后的教學實踐中進一步完善。每一位從事實驗教學工作的教師都應該不斷探索和完善, 使分子生物學實驗教學在醫學檢驗專業人才的培養上發揮更大的作用。

參考文獻

[1] 侯天文,尹曉琳,陳興,等.綠膿假單胞菌超廣譜B內酰胺酶基因型分布[J].中華檢驗醫學雜志,2003,26(9):546-548.

[2] 呂建新.分子診斷學在檢驗醫學中的應用前景[J].中華檢驗醫學雜志,2005,28(2):137-139.

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人教版全日制普通高級中學教科書(簡稱“舊課程”)《生物》包括必修1、2、選修共3冊,共有實驗15個、實習5個、研究性課題6個。人教版普通高中課程標準實驗教科書(簡稱“新課程”)《生物》共有教材6冊,包括必修1、2、3和選修1、2、3,共有實驗等實踐內容51個,其中必修1、2、3分別有實驗、探究、模型構建、調查等實踐內容32個;選修1《生物技術實踐》全部為實驗內容,包括6個大專題,每個大專題含2-3個課題,共計16個課題(實驗);選修3《現代生物科技專題》有實驗、模型構建、課外活動等實踐內容3個;選修2《生物科學與社會》不含實驗。

從數量上看,新課程《生物》教材比舊課程《生物》教材的實踐內容要多得多。從內容上看,新課程更加緊扣生物的學科發展趨勢,增加了酶、蛋白質、DNA等分子生物及其它相關的現代生物實驗。從實驗要求上看,新課程更加強調學生參與探究過程,逐步培養學生搜集和處理科學信息的能力、獲取知識的能力、分析和解決問題的能力和科學探究能力。為了能很好的開展新課程生物實驗,購置新的實驗設備,改善實驗條件勢在必行,同時更要注意科學、合理地配套與使用實驗儀器設備,使其充分發揮其應有的功能與作用。

1 實驗室建設的功能化

新課程增加的很多實驗,專業性非常強,對實驗室的條件要求很高,因此,我們提出新課程背景下應該對生物實驗室進行功能化建設,比如說建設“中學生化與分子實驗室”、“細胞與組織培養實驗室”、“顯微觀察實驗室”、“數字傳感器實驗室”等功能實驗室。

根據不同實驗室的功能,對其進行不同的實驗儀器裝備,開展各類生物實驗。①生化與分子實驗室,主要開展蛋白質的提取、分離和DNA的提取、分離、純化及擴增等實驗,同時根據學生興趣愛好,還可以開展許多分子生物方面的課外活動實驗,比如轉基因食物中外源基因的檢測等。根據它的這些功能,我們配置:PCR儀、電泳設備、凝膠成像系統、離心機、微量移液器、電子天平等設備。②細胞與組織培養實驗室,主要是進行微生物的分離、培養及發酵,植物的組織培養,因此應該配置高壓滅菌鍋、無菌工作臺、恒溫培養箱等設備。③數碼顯微網絡互動實驗室,配備顯微鏡、計算機系統等,可進行顯微鏡觀察的相關實驗。④數字傳感器實驗室:配備氧傳感器等傳感器模塊、計算機系統,可進行植物細胞生理等相關實驗。

這些功能實驗室的建設,除了重要的儀器配置以外,還有很重要的就是大型儀器的配套基礎設施建設。因為有很多大型儀器對使用條件有特定的要求,只有對這些儀器進行科學的配套,才能使其正常地發揮功能,最大化地為生物實驗教學服務。

2 實驗室建設的科學性與規范化

傳統的實驗室布局與教室很類似,講臺面向一排排的雙人實驗桌。這種傳統布局模式不便于學生間的相互討論探究學習,也不便于對實驗儀器與藥品的高效利用。因此,我們提倡生物實驗室的實驗桌布局呈“島型”,每一個實驗桌也就是一組,每組可以分布8~10名學生。這樣布局非常有利于學生的相互討論的探究性學習,適合培養學生團隊精神,更符合新課程的教學要求;也有利于實驗儀器的高效使用,比如PCR儀等很多大型、貴重儀器數量很有限,只能是8~10名甚至更多學生合用,還有很多試劑也是,比如吡羅紅、甲基綠等染液可用量少,價格貴。

在實驗室建設過程中,還必須注意到科學性問題,同時要符合生物實驗要求。比如組織培養室的建設,應該包括無菌操作室、準備室和恒溫培養室。《科學實驗建筑設計規范》提出:“生物培養室應防止人流交叉感染。生物培養室與非生物培養區之間應設置實體磚墻。生物培養室各功能房間之間,宜采用密封的玻璃隔斷墻分隔。玻璃隔斷墻的骨架宜采用不易變形及易清洗的材料制作。玻璃隔斷墻上的門宜采用推拉門”等。而有一些大型儀器需要固定的擺放位置或是臺面,這一些問題我們在實驗室建設時都應該予以充分的考慮和論證。有的學校購買了一些大型儀器,但是一直處于閑置狀態,不能充分被利用的一個很重要原因就是,實驗室的建設沒有按照生物實驗室的特殊要求對大型儀器進行配套。

3 實驗室建設的現代化

信息化建設也是現代生物實驗室建設必不可少的部分,主要包括網絡與多媒體系統,現在中學的教室都配備了多媒體系統,而且多媒體系統、現代網絡等信息化產品,能夠給課堂帶來更多、更直觀的信息。那么在生物實驗室裝備多媒體系統就顯得更為有用了。一直以來,顯微觀察都是中學生物實驗的重點、難點,難就難在原來沒有什么辦法能夠很好的將顯微鏡視野內的物象更好地呈現給同學們。但有了多媒體系統,這一切就可以迎刃而解。因此說,生物實驗室多媒體系統可以很好的提高實驗課的質量和效率。

4 實驗室建設的安全性

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(1)為了豐富和完整獸醫微生物實驗課的內容,在教學中應該運用現代化的教學手段如多媒體和錄像等,學生可直觀地認識各種儀器實物,并利用錄相和幻燈片的視頻播放給學生演示整個實驗的基本操作過程,同時也能豐富學生的理論知識,使學生的知識體系更加完善,從而順利完成實驗。如學生在制作完培養基的過程后需要及時滅菌,微生物實驗室中一般都只有手提式和立式兩種高壓蒸汽滅菌器。而在實際工作過程中,很多單位應用的是臥式高壓蒸汽滅菌器,這樣就可以通過多媒體和錄像給學生放映,讓學生對這樣的高壓蒸汽滅菌器有直觀的印象,豐富學生的知識面。

(2)學院應在原有實驗設施基礎上,增加實驗教學儀器的投入,如建立獨立的顯微鏡實驗室,增加顯微鏡的數量,提高顯微鏡的質量。增加PCR儀等分子生物學儀器、細菌自動化檢測分析儀、電泳儀、凝膠成像系統、蛋白層析及純化裝置等先進的儀器和設備,以滿足快速發展的微生物分子生物學實驗方面的需要。

(3)制定完善的學生實驗室守則和實驗室管理規章制度,實驗室工作人員以身作則,認真履行,給學生樹立良好的榜樣。重點強調實驗室清潔以及無菌操作技術在獸醫微生物學實驗中的重要作用,給學生制定上實驗課的課堂紀律并和期末成績相結合,提高實驗質量,規范學生的操作技能并培養學生嚴謹認真的工作態度。

2實驗教學內容的改革

(1)根據動物醫學培養方案,結合獸醫微生物學課程本身的特點,及該門課程在生產和科研中的重要性,對獸醫微生物學實驗課教學內容進行合理的改革,主要是去掉一部分驗證性實驗,增加綜合性、設計性實驗。按照臨床上病原菌的檢驗過程,開展設計性實驗,讓學生自己設計實驗思路,充分調動學生的主觀能動性,把實驗室的基本操作和生產實際緊密結合起來,增加學生對本門實驗課的興趣。讓學生充分認識到獸醫微生物學實驗并不是孤立的,而是一個連續不斷的整體,每個驗證性實驗連續起來就可以解決生產實踐中的實際問題,為學生以后從事臨床生產實踐工作打下良好的基礎。

(2)獸醫微生物實驗內容較多,但是受學時所限,課堂只能完成少部分實驗內容。尤其對于實驗周期較長的實驗項目,不能在課堂上開展。針對上述矛盾,學校可以進行實驗室開放,讓學生利用晚自習和假期進行實驗。這樣既可以培養學生參與科研的意識,也為學生提供了自由發揮的空間,學生可以將所學知識充分的發揮,同時也可以提高學生動手操作能力和實驗設計能力。有了學生的參與,減輕了承擔科研工作教師的負擔并培養了科研助手,使學生可以早日承擔科研工作,為以后的繼續學習和工作打下良好的基礎。

3實驗考核方式的改革

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[關鍵詞] 臨床實驗室;建設探索;體會

隨著檢驗醫學的發展,特別是生物化學、免疫學、分子生物學、材料科學、信息科學等新技術、新成果在檢驗醫學中的應用,極大地推動了檢驗醫學的現代化進程,也使醫學檢驗告別了手工操作的時代,但原有的手工作坊式的臨床實驗室因空間和結構的限制,成為了制約檢驗科發展的瓶頸。對原有的實驗室進行必要的系統整合和全面改造,建設大廳式的臨床實驗室已成為了一種趨勢和潮流,也只有現代化的臨床實驗室才能具有標準化、自動化、人性化、科學化的特性,做到實驗室歷久彌新,安全高效。現結合我們在科室建設方面的實際,談談在臨床實驗室建設方面的感悟和體會。

1 臨床實驗室的整合與裝修

隨著對外交流和現代化裝備的引進,國外先進的管理理念也得到了國內同行的認可和借鑒,發達國家無不把寬敞的環境、有效的使用面積、人性化的設計作為建設臨床實驗室的基本要求。由于過去對實驗室缺乏法制化的管理,臨床實驗室往往使用面積小,位置分散,材料落后,不利于檢驗醫學的發展,要依據有關規定對現有實驗室進行適當的整合,并建設一體化的檢驗科。我院在對科室進行整合和裝修過程中,結合了實驗室的功能和要求,建設了大廳式的臨床實驗室,并在裝修過程中綜合考慮地磚、墻磚、吊頂板材及給排水管道的抗化學腐蝕和抗污染性能。在有關廠家的支持下,對工作臺進行了全新設計和布局,在布局過程中充分考慮了檢驗流程的便捷,有利于消防等因素。深深體會到實驗室的整合和改造是一項系統的綜合工程,涉及土建、配電、給排水、通風、照明、生物和消防安全、醫療垃圾處理以及配套設施的安裝等,要根據自身實驗室實際情況進行綜合設計最為適宜。實驗室的體液收檢臺要盡量靠近衛生間,并給患者提供一個較為私密的空間,方便患者留取標本;大廳式的實驗室還要配備空氣凈化設施,確保符合生物安全的要求。

2 實驗室設施選擇

實驗臺、通風柜、生物安全柜等是實驗室的基礎設施,質量的好壞直接影響到檢驗工作的正常開展。目前國內生產這類產品的廠家很多,但質量參差不齊,也沒有統一的國家標準。在選擇過程中要根據自身情況追求最佳的性價比,選擇有豐富制作、安裝經驗的廠家進行裝配。實驗臺是承放實驗儀器,完成實驗的直接部分,不僅要求堅固結實,而且臺面必須耐酸、堿腐蝕,同時具備耐熱及阻燃性能。實驗臺的設計要考慮中國人的平均身高來確定實驗臺的高度,在裝配過程中要考慮到網絡線、配電線的走向和使用。與木制、石制臺面相比,合成材料的臺面在耐化學腐蝕、耐熱、抗沖擊以及防水性質等方面,都有了明顯的改善。我院選用美國威盛亞(WILSONART)耐腐蝕實芯理化板臺面,三聚氰胺浸漬板的柜身,耐腐蝕專用柜腳,根據本實驗室的實際布局制作的鋼架結構實驗臺,可以調整實驗臺的高度和平面。在實用性,美觀性以用耐用程度方面都達到了領先水平。檢驗科的分子生物學、微生物實驗室是在生物安全方面有特殊要求的實驗室,在建設這些實驗室時一定要按照國家有關規范進行,充分考慮通風和消毒的要求。基因擴增實驗室的設置原則是“各區獨立、注意風向、因地制宜、方便工作[1]”。另外臨床實驗室還要配備空調設備和溫度濕度記錄表,只有保證了適宜的溫度和濕度才能保證各種儀器裝備的正常運行;實驗室還要配備必要的生物安全防護設施,以保證工作人員有一個舒適的工作環境,使空氣指數、噪音指數達到國家相關衛生標準。

3 安全、環保與醫療廢物的處理

臨床實驗室對環境的影響和潛在的危害是客觀存在的,在建設與改造實驗室過程中必須充分重視,并采取了有效的措施盡可能避免這種危害。在實驗中產生的醫療垃圾要按有關規定進行處理,但在布局時就要注意人流、物流和污物流的分開,避免交叉污染,同時要提高空間的利用率。實驗室要根據功能布局的劃分貼上明顯的清潔區、污染區、半污染區和生物安全的警示標志。要對具有生物危險的垃圾進行適當的處理后,比如微生物實驗室的垃圾必須經過高壓滅菌后方可帶離實驗室,這樣就要給實驗室配置高壓滅菌設備。

4 實驗室的信息化建設

現代化的檢驗科需要信息化的支持,檢驗科的網絡化實現了檢驗工作信息收集的自動化,簡化了單據的傳遞、記錄,整理、審核等環節,減少了人為的差錯,提高了工作的效率和質量,但在檢驗流程的設計過程中就要充分考慮標本的采集與收檢、檢驗與審核、報告的發放是否簡捷,是否和網絡的布設相一致,是否能和醫院網絡對接、服務器的存放位置是否適中等等,并做好隱藏布線工作。通過整合裝修后,我院檢驗科的整體水平邁上了一個新的臺階。實驗室的硬件設施、安全性能、綠色環保水平及檢驗質量都比以前有了進一步的提高,并順利通過了三級甲等醫院檢驗科的評審,得到了專家的好評。以上是本人在臨床實驗室建設方面的一些體會和感悟,與同道們商榷。