【关键词】生物化学与分子生物学；实验室；安全隐患；安全管理
21世纪，生命科学迅速发展，生物化学与分子生物学作为联系基础医学与临床医学的重要学科，是医学院校学生的必修课，而实验课则是生物化学与分子生物学教学中的一个重要环节。随着一些高校教育模式的转变，对学生动手和科研能力的要求越来越高，在生物化学与分子生物学实验中涉及到的仪器设备日益增加，易燃、易爆、有毒试剂药品的使用越来越多，实验过程可能伴随高速离心、高温、高压等特点，实验废弃物的处理不当，使得实验室安全问题日益凸显。因此，加强生物化学与分子生物学实验室建设和安全管理对实验教学和科研活动的开展有着重要的意义[1]。
生物化学与分子生物学实验室的安全管理是一项长期复杂的工程，需要在发展中不断的进行改进和完善，我们针对本实验室生物化学与分子生物学实验的准备和教学中可能存在的安全问题进行总结并提出防范措施，以确保实验教学顺利进行。
1实验室不安全因素分析
近年来我校的招生规模逐渐扩大，生化与分子生物学实验教学工作量急剧增加，实验仪器设备、试剂药品的使用量越来越多，实验室的安全面临以下几方面问题。
1.1仪器设备因素
基础生化实验中常用仪器设备包括高速离心机、恒温水浴锅、高压灭菌锅等，这些仪器在使用时未按操作规程如使用时离心机没有配平、水浴锅温度异常、电路老化仍在使用等会造成仪器设备的损坏从而引发安全事故。分子生物学实验中经常用的二氧化碳、氮气等压缩气体容器在搬运使用时发生碰撞极易引起爆炸的事故。此外一些需要在紫外灯下操作的实验若防护不当会引起人体眼部和皮肤的不适，长期接触会诱发癌症。
1.2试剂药品因素
基础生化实验中用到的危险试剂药品如易燃易爆的乙醇、甲醇、三氯甲烷等，强腐蚀性的浓硝酸、浓盐酸、苯酚等存放不当或保管不善都会使其发生变化，降低使用效果，有的甚至会引发重大事故。分子生物学实验中经常用到丙烯酰胺、溴化乙锭、TEMED、DEPC等试剂会对实验人员的身体健康有很大危害。
1.3实验废弃物因素
在基础生化实验中会产生一些有毒、强腐蚀、有刺激性的化学废液或气体，分子生物学实验后废弃的菌液、移液枪头、离心管、使用过的组织样品等，这些废弃物如果未经处理S意丢弃，会造成病毒传播或环境污染，直接或间接的危害人体健康。
1.4安全防范意识薄弱
部分学生安全观念不强，不按操作规程操作仪器设备，常见的现象如将早饭带进实验室；随意接触毒性试剂药品；在实验课堂上吵闹嘻戏，造成课堂混乱等，这些行为容易造成安全事故。
2防范措施
为了避免由于各种原因引起的实验室安全事故，及时消除安全隐患，处理解决好实验室安全的问题，防止事故发生，需从以下几方面着手。
2.1健全实验室安全管理制度
为保证实验的顺利进行，加强师生的安全意识，防止实验事故，我们制定了相应的规章条例，并要求所有进入实验室的师生严格执行，仪器设备的使用要建立严格的工作责任制度，仪器设备要责任到人，加大对实验技术人员的基本操作培训，特别是大型精密仪器应实行专人负责[2]。对违反仪器设备操作规程者，实验技术人员有权要求其停止使用。对实验室内的仪器设备应按精密程度分级使用，在实验开始前检查仪器装置是否完整稳妥。
2.2加强实验室的仪器设备管理
实验室常用仪器设备的日常维护是保证仪器设备量值稳定、可靠的常用手段。特别是对大型仪器设备要注意防尘、防潮、防霉、防晒。做好仪器设备的分类，根据各自的特点要求进行维护保养对故障仪器设备及时登记报修。同时建立各种仪器的操作规程，在学生初次使用仪器时实验技术人员应事先讲解，并随时注意给予必要的指导，让每位学生都能标准、规范、合理的使用仪器。例如高速离心机在使用前应配平，恒温水浴箱和高压灭菌锅在使用前应检查是否有水，并且在使用过程中应密切观察仪器状况不得离开岗位[3]。在实验结束后，实验技术员应切断实验室所有仪器电源同时检查水龙头是否关闭以防引起火灾水灾。
2.3试剂药品的安全管理
实验室设立专门的试剂药品室，依据试剂药品自身的物理性质和化学性质分门别类存放，并设置编号。易燃易爆强腐蚀的试剂药品应要专人、专门储藏室、专柜存放，实行双人双锁管理制度，同时建立易燃易爆有毒试剂药品的领用登记制度。规范管理危险化学药品包括药品的合理定购、合理存放、合理使用。
2.4加强实验人员安全防范意识教育
有危险的实验在操作过程中应使用防护眼镜、口罩、手套等防护设备，如产生刺激性气体或有毒气体的实验应在通风橱内操作，可产生含生物因子的气溶胶的实验应在相应的生物安全柜内操作。
2.5废弃物的处理
绝大多数生化与分子生物学实验中，实验后都会不可避免地产生各种废物、废液、废气、有毒有害的包装容器和微生物污染物，均应按属性分别妥善处理，以免对环境及人体造成污染、损害。例如蛋白质硝酸纤维薄膜电泳后的漂洗液可经活性炭吸附后回收利用，试验后的动物尸体应统一于焚烧炉内焚烧，分子生物学实验后的肿瘤细胞、细菌等应经过灭活和消毒处理。
实验室安全问题是一个涉及多方面的问题，我们应充分了解并熟悉实验室存在的安全隐患，建立安全制度、培养安全意识，以人为本安全第一，预防为主，把安全教育纳入到正常的教学工作中，按照相应的对策去做好防范工作，使生物化学与分子生物学实验室课堂真正成为辅助教学中培养人才的重要平台。
【参考文献】
[1]孙莉丽，李荣华.高校生化实验室的安全管理[J].学术论坛，2010（2）：281-282.
关键词：分子生物学经典实验教学应用
现代分子生物学在60余年的发展历程中，许多已被公认的理论与机制是通过一些非常著名的经典的实验发现或验证的。比如证明DNA是遗传物质的肺炎链球菌感染实验、噬菌体感染实验；又如DNA半保留复制机制的验证及冈崎片段的发现等[1]。这些实验设计精巧、论述严密，其中有的研究方法现在仍然在分子生物学的研究中使用。通过对这些经典工作的分析与回顾，可以为科研工作者提供解决问题思路提供帮助，也可以帮助本科及研究生在专业学习中了解研究方法，提高对相关理论的掌握程度。在实际教学中，许多教师以对研究实例的分析作为课堂教学的手段[2][3]。
但也有一些实验并不像前述的那些例子那么众所周知，特别是一些学科跨越较大、研究思路或方法已很少应用在现在的科研实践中、非主要的理论成果等的理论证明过程中。这些结论在多数分子生物学的教科书中一般都是一句带过或者根本不提及其研究的过程。但如果仔细分析这样的一些研究论文，则仍然可以从不同角度帮助相关学科学习人员对该研究点的理解与掌握。
本文以三个教学实例为主线，探讨经典实验的分析在分子生物学课堂教学中的应用。
1.提高学生学习的兴趣
生物学科理论知识的学习，尤其是《分子生物学》和《生物化学》，因其研究对象都是在分子水平上，看不见摸不着，很难形成感性认识。而且这两个学科知识涵盖面广，理论框架繁复。特别是《分子生物学》主要讲述分子的结构与作用机制，单纯以传统的课堂讲授的方式授课，会给学生枯燥无味的感觉。另外，《分子生物学》部分内容在初中、高中的生物课程中都或多或少地有所涉及，国内外生物院系的相关专业许多专业基础课如《普通生物学》、《遗传学》等课程也与《分子生物学》有内容重复的地方[4][5]。这些重复的内容给学生“复习”的感觉。而单纯通过增加学习的深度区分这些不同的课程的内容会加重烦躁的情绪。
通过引入一些经典实验过程及其结果分析的内容，可以在很大程度上提高学生对相关领域的兴趣，增进对这部分知识的了解。比如，“DNA是遗传物质”的论点就主要是在几个主要的实验基础上得到最后的确证的。在“分子生物学研究历史”章节中，从最早的核酸发现开始，让学生了解分子生物学发展之初的研究基础与背景，引导他们通过讨论及问答解决“验证什么是遗传物质”这一命题；然后将这一命题的验证过程中包括肺炎链球菌感染实验、噬菌体感染实验等几个重要的实验设计思路、原理、讨论一一阐述，并与学生的思路相比较。通过这种方法，可以有效地把纯粹的理论学习置入该理论产生的时代，通过“侦破”式的线索游戏，提高学生的学习兴趣。
另外，近年来诺贝尔生理与医学奖及化学奖许多奖项都授予了与分子生物学相关的一些工作，如2012年山中伸弥的多能干细胞的诱导等；通过介绍这些工作，既可以提高学生的学习兴趣，又可以把国际上的研究热点与分子生物学的发展方向介绍给他们[6]，[7]。
2.启发学习过程中的创新思维
随着近年来基础教育的改革，学生创新思维不断得到发展，但应试的压力迫使中学阶段的教育在大多数的中学课堂遵循着以往的课堂讲授的方式，学生也更适应“老师讲，学生记”的灌输式的教育方式。如何在本科专业教学中进一步启发学生的创新思维是一项长期任务。
《分子生物学》本身是尚不完善的专业学科，新的知识新的发现和新的研究方法层出不穷。如小RNA的研究是近些年来分子生物学的研究热点[8]。小RNA的干扰作用的研究历史以故事的形式讲述，继而采用启发的方式引导学生讨论这一作用在研究中的应用[9]。通过这一启发过程，学生会充分了解在现代生物学研究中理论与技术的相互促进发展，鼓励他们对已有的知识充分思考，建立基础研究与社会应用间的联系，提高创新思维的主动性。
3.综合不同学科知识，开启学生进入科研殿堂之门
现代分子生物学在研究过程中综合了生物化学、遗传学、物理学、计算机科学等不同学科的技术与方法，目前的生物学研究也需要具备多学科知识的复合型人才。但限于实验条件与各学校的特点，大部分的教学实验室，尤其在多数地方性院校，几乎不可能具备条件让学生接触所有相关的实验过程，比如分子生物学最基本的放射性标记、分子杂交等。让学生知道这些技术、了解这些技术的原理与应用范围，对发展他们的科研思维具有重要意义。但仅通过幻灯片、多媒体等形式只能把这些方法的操作过程或仪器设备展示给学生，而不能让学生了解这些方法具体能做什么、得到什么样的结果、结果如何分析，等等。在经典的一些科研实例中，却不乏综合了多学科知识的精妙设计，对这些实例的分析可以具体地把其中使用的一些方法与技术的作用、结果分析等展示出来。
对于“mRNA的合成方向是5’―3’”这一过程的证明，早期发表的文献中便使用了多种不同的方法[10][11]。包括同位素标记、细菌生长曲线绘制、RNA的提取与纯化、RNA的浓度测定、RNA的碱水解等多种微生物学、生物化学的方法经过两个实验路线被串联起来，简单的方法却得到了可信的重要结论[11]。通过分析，学生认识到科学研究过程中结果讨论的严密性，认识到今天的许多成果与结论得来不易，改变他们“眼高手低”的惰性思想；另外，使他们认识到拓宽知识面在生活、工作中的必要性。
4.提高学生的检索能力和逻辑思维能力
学生自主学习的能力是他们走上社会后应对复杂环境的有力武器，对自主学习能力的培养要贯穿于整个教学工作过程。在教学实践中，一些细心的学生提出的一些有意义的问题，引导他们利用网络和图书馆资源，通过检索相关文献，得出问题的答案；最后与老师的结果对比印证。这种方法在提高学生自学能力的同时，提高了他们文献检索的专业技能，为他们未来的工作提供了一种新的工作方法。
仍以“mRNA的合成方向是5’―3’”这一问题为例。有学生在学习转录一章的内容后，想了解这一结论是通过什么方法获得的。但多个版本的《分子生物学》教学参考书中并没有提及这个问题。通过一些中文搜索引擎，也只能得到一些对这个问题并不确切的回答，只能查阅到在证明这个问题的过程中利用C14标记U。学生提出问题：起始和终止都有U，没办法证明转录的过程就是从5’到3’啊？
这个问题被作为课后作业布置给全班同学。在这个作业中，附带提醒学生注意这一问题作为研究热点所处的时间段，然后针对这个时间段通过学术检索系统检索最权威的文献。结果学生通过谷歌的学术搜索搜到了1960年表的两篇最相关的文献[11]。讨论后经过综合，这一验证过程可以描述如下：大肠杆菌在耗光培养基中所有的U后，0℃培养以放慢其mRNA合成的速度；加入放射性标记的U，在不同的时间点取细菌提取RNA，测定放射性掺入RNA的速度；用碱水解的方法从3’末端水解mRNA，最后检测水解后的单核苷酸及RNA的放射性。如果转录是从3’向5’方向的，那么单核苷酸中的放射性与RNA中放射性的比值会随着细菌培养时间的增加而减小；如果转录是从5’向3’方向，则这个比值会随着培养时间的增加而增加。实验的结果证明转录的方向是从5’向3’的。
通过这个作业，学生了解了专业文献检索中的一些方法，同时对前人工作中的逻辑推理过程也有了一定了解。另外，这个过程还帮助学生回顾了微生物培养中的生长曲线、RNA的生物化学性质等其他相关学科的知识。
总之，在《分子生物学》的教学过程中，充分利用经典实验的分析，可以在多方面强化教学效果，提高学生学习与掌握分子生物学基础知识与技能的能力。当然，这个过程要求任课教师充分了解学科发展历史和前沿，也需要系统的教学参考书籍、教学方案及媒体的支持。这需要一线教学工作者付出巨大努力，结合自己的科研，建立适合分子生物学这一重要的专业课程自身特点的教学方法，为国家与社会的发展培养更优秀的人才。
参考文献：
[1]Weaver.R.F著.郑用琏译.分子生物学[M].科学出版社，2010.
[2]蒋桂林.生物教学中的策略教育[J].生物学杂志，1999，16，（3）：36-36.
[3]李科友，朱海兰.创新理念，培养能力[J].微生物学通报，2011，38，（2）：250-255.
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[6]张凯，邱念伟.与分子生物学有关的诺贝尔奖简介[J].生物学通报，2012，47（8）：59-62.
[7]王长林，陈岩，魏力军.诺贝尔生理学或医学奖在“普通生物学”教学中的应用[J].微生物学通报，2013，40（011）：2123-2127.
[8]王云，罗勋，刘天骄，等.小RNA的生成机制与功能[J].生物学杂志，2011，28（2）：58-61.
[9]谢兆辉.小RNAs作用机制的研究进展[J].遗传，2009，31（12）：1205-1213.
[10]MaitraU，HurwitzH.TheroleofDNAinRNAsynthesis，IX.NucleosidetriphosphateterminiinRNApolymeraseproducts[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica，1965，54（3）：815.
关键词医学生物化学分子生物学实验教学分层教学教学改革
中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.09.054
ApplicationofLaminationTeachinginMedicalBiochemistry
andMolecularBiologyExperimentalTeaching
LICuiping，ZHANGWei，ZHAOChunpeng
（DepartmentofBiochemistryandMolecularBiology，
XinxiangMedicalCollege，Xinxiang，He'nan453003）
AbstractMedicalbiochemistryandmolecularbiologyexperimentsisanimportantsubject，whichhasasignificantenlightenmentroleinpromotingtheoperativeabilityanddevelopingtheinnovativepotentialandscientificresearchabilityofthestudents，toconnectmedicaltheorywithpractice.However，traditionalmedicalbiochemistryandmolecularbiologyexperimentsteachinghasitslimits，suchasthequicklyupdatetheoreticalknowledgewiththeobsoleteexperimentcontentandstudentsparticipatingintheexperimentalcoursespassively，whichisnotconducivetotheinnovationabilitydevelopmentandpracticeparticipationofthemedicalstudents.Tosolveabovelimitations，weputforwardtheconceptof"laminationteaching"anddividetheexperimentalclassesintobasicexperiment，comprehensiveexperiment，designedexperiment，accordingtothedifferenceofeachstudentineducationalresourcesincludingbiochemistryandmolecularbiologyknowledge，abilitylevelandpersonaldevelopmentdirection.Theimportantroleof"laminationteaching"inteachingreformofbiochemistryandmolecularbiologyexperimentsisalsoanalyzed.
KeywordsMedicalbiochemistry;Molecularbiology;experimentteaching;Laminationteaching;teachingreform
医学生物化学与分子生物学是从分子水平研究生命现象本质、疾病发生机制的学科。由于生物化学、分子生物学的内容繁多、理解和记忆难度较大，对于临床医学的学生而言，医学生物化学与分子生物学实验既有利于学生理解理论知识、掌握相关技术，又可以提高动手能力、参与能力、分析及解决问题的能力、团结合作的能力，可以说实验课的学习过程是一个理论与实际联系的过程，更是一个对理论知识进一步升华的过程。通过实验课的学习，可以让学生充分认识到医学生物化学与分子生物学对人类医学发展的重要作用。但是，在实际教学中出现了很多不利于学生学习和发展的问题，显示出传统医学生物化学与分子生物学实验教学模式的局限性。分层教学的应用可以解决这些弊端，让学生根据自己的知识、能力、发展倾向选择不同层次的实验课题，从调动学生的主动性和创造性出发，对培养高素质的创新型人才发挥重要作用。
1传统医学生物化学与分子生物学实验教学的局限性
生物化学与分子生物学知识繁多、内容抽象、概念枯燥，理解和记忆的难度很大，使得不少学生越学越记不住，越学越难理解，产生厌烦和畏难情绪。随着时间的积累，各个学生对生物化学与分子生物学知识的掌握参差不齐，从而影响在实验课上的表现和发挥;生物化学与分子生物学教材更新迅速，但实验内容陈旧落后，主要为一些简单的验证性实验，与临床实践、实际应用明显脱节，严重滞后于学科发展;①实验课教学采用教师预先优化实验环节，讲授实验原理、介绍实验试剂、演示重要操作步骤、强调注意事项，然后学生按照操作步骤依次做实验、写实验报告的教学方法，学生仅仅被动学习，缺乏主动思考，很多学生甚至出现了抄袭实验报告的现象，根本不知其所以然，更不懂得实验中观察实验现象，发现问题、分析并解决问题的重要性;生物化学与分子生物学实验课是一门强调学生动手操作，在动手的过程中独立思考，发现问题、分析问题、解决问题的重视实践的学科，但由于实验操作中以组为单位，有些学生不亲自做实验，抄袭实验报告，养成了眼高手低的习惯，对于临床本科生而言，不利于今后的发展;可见，传统实验教学理论与实践脱节，对其改革是学科发展、培养创新型人才的教育需求。
2应用分层教学法，全面改革医学生物化学与分子生物学实验教学
分层教学又称分组教学、能力分组，是教师根据学生的知识、能力水平和潜力倾向把学生科学地分成几组水平相近的群体并区别对待，使得各群体在教师恰当的分层策略和相互作用中得到最好的发展和提高。根据分层教学的理念，教师可以根据各个学生对生物化学与分子生物学知识的掌握、能力水平及个人的发展方向，将实验课分为基础实验、综合实验、设计性实验等。医学的学习过程是一个重视实践的过程，所以基础实验、综合实验作可为必修课程要求每个学生都参加并进行实验考核;而设计性实验可作为选修课程，根据学生自己的科研兴趣及未来发展志向，自愿选择。大体规划如下：
2.1精选基础实验，掌握基本实验技能
基础实验的教学目标是掌握基本实验技能，如医学生物化学与分子生物学实验中常见玻璃仪器的使用、清洗和干燥、电泳技术、层析技术、光谱光度技术、离心技术、物质的分离提纯及含量测定。按照教学目标，可安排如下基础实验：血清蛋白含量的测定、血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳、氨基酸薄层层析、肝脏DNA的提取等。通过基础实验，学生加深了对基本理论知识的理解，掌握了分光光度计、离心机、电泳仪、水浴锅等常见生化仪器的使用，熟悉了基础实验的操作过程，为开设综合实验、研究型实验奠定了基础。
2.2开设综合性实验，提高动手能力和科研素质
综合性实验的教学目标是提高学生的动手能力，培养分析问题、解决问题等科研素质。综合实验侧重以生物大分子的分离、提纯及测定为主，涉及各种实验技术的综合。②为了达到上述教学目标，可筛选以下实验：细胞核分离纯化及DNA、RNA含量的定量测定、聚丙烯酰胺凝胶电泳分离血清蛋白、碱性磷酸酶的提取和测定等。通过基础实验课的学习，学生已掌握了基本实验技术。在综合性实验的开展过程中，要突出学生的主体地位，以学为主，以教为辅。学生通过预习课本，动手实验、发现问题、分析问题，最后解决不了的问题，教师可以组织学生讨论，最后再答疑，指导实验的完成。通过实验，学生对实验原理有了更深入认识、提高了发现问题、分析问题及解决问题的能力，发挥了学生的主观能动性。如“细胞核分离纯化及DNA、RNA含量的定量测定”实验中，由于细胞质、细胞核的水解液中容易吸入少量沉淀，导致比色时吸光度偏大，实验数据有偏差，出现该问题怎样解决呢？首先让学生观察实验现象，试管中的反应液是不是有悬浮物，不清澈呢？然后分析问题。根据分光光度计的测定原理Lamer-Beer定律A=KCL可知，在实验条件一定的情况下，A与C成正比，那么吸光度（A）偏大是由反应液的浓度（C）增大而引起的。是什么原因引起反应液的浓度增大呢？引导学生思考，是由于吸取水解液时混入少量沉淀而造成的。那如何解决该问题呢？是不是可以采用离心技术，将悬浮物沉淀，再用上清液比色呢？通过离心前后实验结果的比较，学生懂得了实验中发现问题的重要性，体会了运用所学知识去分析并解决问题的成就感。当然，也有同学实验数据还没认真分析，就已经把反应液倒掉了，若实验数据有问题，已来不及查找原因，在这种情况下，可以让学生再重复进行测定部分的实验。通过重复实验，学生了解到保存实验材料的必要性及其对实验结果分析的重要性。综合实验的开设，提高了学生分析问题、解决问题的能力，更重要的是学生通过自己的主动学习，参与实验的热情提高，对实验过程的理解更加透彻，科研素质得到了提升。
2.3组织“研究性实验”，突出学生创新能力的培养
研究性实验可作为选修课，实验题目待定或由各学业导师出相关题目，让学生参考。学生根据自己的专业特点、兴趣爱好、发展倾向选择研究项目，由学业导师负责指导。学业导师负责做好以下相关工作：（1）帮助学生选题，引导学生查阅资料，设计实验并跟踪指导实验;（2）做好实验室开放工作，保障实验药品、器械的正常供应;（3）帮助学生分析实验结果。③当然，研究性实验也可以在学业导师自己的实验室进行。在完成实验的过程中，学生围绕自己感兴趣的课题经历了查阅资料、选择材料、确定方案、准备试剂、分析结果、撰写研究报告等一系列过程，教师则全程跟踪指导。研究性实验的开设让学生体会到科研的过程，体会到自己查找资料、学习知识的过程，体会到发现问题、解决问题的过程，体会到独立思考在科研中的重要性，培养了严谨的科学态度，同时提高了学生的动手能力，激发了学生对科研的热情，提高了学生的创新能力，更重要的是提高了学生的独立性和自信心，这对学生日后从医或搞科研是非常重要的。在教师的指导下，一些学生通过查阅资料后提出有价值的问题，写出课题申请，获得了大学生创新项目的资助，还有一些学生将自己的研究成果在学术刊物发表。④可以说研究性实验为那些喜欢做实验、搞科研的学生提供了一个平台。
总之，应用分层教学法，开设基础实验、综合实验、研究性实验，是全面改革医学生物化学与分子生物学实验教学的有效途径。各学校根据情况设定实验内容，本文只提供了一种改革思路，仅供参考。
*通信作者：李翠萍
基金项目：新乡医学院高学历人才资助计划（505026）
注释