生物化学开放实验室建设和管理模式探索与实践

马宏飞， 李　薇， 蒋林时， 马会强， 姜虎生

(辽宁石油化工大学 化学化工与环境学部，辽宁 抚顺 113001)



生物化学开放实验室建设和管理模式探索与实践

马宏飞， 李薇， 蒋林时， 马会强， 姜虎生

(辽宁石油化工大学 化学化工与环境学部，辽宁 抚顺 113001)

摘要生物化学实验教学是增强学生理论知识认知、提高学生动手能力以及综合素质的重要环节。通过开放实验室建设提升实验教学的整体水平是现阶段实验教学改革的主要方向。阐述了建设生物化学开放实验室的意义，介绍了辽宁石油化工大学建设生物化学开放实验室构思与采取的措施，并对初期实践效果进行了叙述，提出了进一步完善生物化学开放实验室建设的构想。

关键词生物化学；开放实验室；建设；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

实验室是科技创新成果的摇篮，是培养创新型人才的重要基地[1, 2]。为了满足提高实验教学水平、建设现代化实验室的需要，传统的实验室必须转变运行模式，由单纯的教学场所向开放式的实验教学平台迈进。开放实验室是深化教学改革的重要途径，是各高校实验中心近些年积极探索的热点问题之一[3, 4]。开放实验室既能够最优化地利用仪器设备、设施等资源，又能够提高学生动手能力，增强学生学习的积极性、主动性，培养学生的创新能力[5]。通过开放实验室建设提升实验教学的整体水平是现阶段实验教学改革的主要方向。生物化学开放实验室建设，一方面可以让学生深化理解生物化学基础理论知识，将理性知识和感性认识有机结合起来；另一方面通过综合性、设计性实验以及课外实验(如挑战杯等)的设计，能够提高学生观察能力、分析能力、创新能力及综合素质。

1传统生物化学实验室存在问题

我校生物化学实验室主要承担本科生物化学实验课程的教学工作。改革前生物化学实验课的开设与其他很多高校基本一致，虽然已经从生物化学理论课中独立出来单独设课，但还处于比较原始的状态。首先，实验学时较少，能够开展的实验项目有限。实验项目都是传统项目，主要是蛋白质、糖、核酸、酶性质等内容的基础性、验证性实验[6]，着重于对理论知识的验证。实验项目缺少新意，学生实验“照葫芦画瓢”。由于生物化学这门课程本身体系庞大、复杂，学生学习难度较大，生物化学实验内容繁琐，步骤环节很多[7]，对于生物化学实验课程的理解普遍不深，很多学生在课程结束后仍然不太理解其开设的意义。其次，设备不足。实验室设备还都处在多门实验课程共用的阶段，常常为了仪器设备的使用而调整实验开设时间；对一些需要用到专门的设备未能配备，很大程度上限制了开设的实验项目。这些问题与其他高校改革前存在一定相似性[8, 9]。

2生物化学开放实验室建设契机

高校实验室建设及实验课程的重要性日益受到教育部和各个高校的重视。2009年后，我校根据实际情况, 参考实验室建设的主要改革方向，以省级、国家级实验教学示范中心的建设和评审为契机，对包括生物化学实验室在内的各个实验室运行模式和实验教学的各个方面进行改革，加大投入，全力建设高水平的开放实验室。

2012年，我校为了进一步资源整合，促进学科融合，彰显石油化工特色和优势，在石油化工学院、化学与材料科学学院和环境与生物工程学院的基础上，成立了化学化工与环境学部，并整合三个学院的专业实验中心，成立了石油化工实验教学中心。此后，提高石油化工实验教学中心各方面水平、申报国家级示范中心成为新的建设目标。在此背景下，经过深入讨论，参考其他高校国家级示范中心的建设经验，继续深化改革，进一步提高开放实验室的建设水平。

3提升实验室软硬件配置水平，夯实改革基础

3.1补充购置实验仪器设备

根据确定的改革目标，针对改革后生物化学实验课应开设的学时数、实验内容等实际情况，补充了一批实验仪器设备。包括紫外可见分光光度计、离心机、电泳仪、摇床、生物化学培养箱、灭菌器、无菌工作台、PCR仪、酶标仪、凯氏定氮仪、基因导入仪等，使得生物化学实验室在硬件上得到较大提升，并且根据运行情况、台套数等方面的要求和生物化学科研发展情况每年补充一定的仪器设备，除了充分满足本科教学以外，还有一定余力兼顾研究生教学和教师科研工作，使得生物化学实验室具备了建设开放实验室的基本条件。

3.2建立开放平台系统

石油化工实验教学中心购置了网上选课系统软件，建立了开放平台系统。包括生物化学实验课程在内的实验课都可网上选课。学生提前预约实验课，根据自己的需要灵活安排上课的时间、根据自己的兴趣选做实验项目，大大增强了学生学习的积极性。对于需要进行创新性实验研究、科学研究的学生与教师，也可以通过此平台对生物化学实验室、仪器、设备的相关情况进行了解并预约使用，既提高了实验室、仪器和设备的使用效率又给相关的管理工作提供了便利。

4教学内容改革

4.1整合实验内容增加综合性实验

综合性实验也称为复合型实验，是对学生实验技能和实验方法进行综合训练的一种大实验[10]。组合了多项单个实验，是一个系统的、连续的实验过程，前一实验内容多是后一实验内容的基础，相互联系性强。一方面要求学生对理论知识有较强的综合能力，可以培养学生对知识的综合能力及应变能力，另一方面综合实验的复杂性也可以极大地提高学生对实验结果的关注度，提升实践操作的兴趣和能力[ 11]。

要提高学生的综合创新实践能力就必须要打破传统验证性实验教学的固有格局，加强大型综合性实验的开设力度[12]。保留了最基本的、最典型的验证性实验，如蛋白质性质测定、糖含量测定、核酸提取及鉴定等，确保学生对于生物化学的基本理论知识和典型实验技术的学习与掌握；在此基础上，重新编排应当开设的实验项目，并结合新出现的一些实验方法和技术设计出若干个综合性、设计性实验。如蛋白质性质实验调整为包含了蛋白质性质、分离纯化及鉴定的综合性实验，糖含量测定实验扩展为包含糖提取、测定、鉴定等内容的实验等等。

4.2增加设计性实验，提高课程建设水平

设计性实验项目是开放性实验教学模式的基础和重要组成部分，增加开设比重对提高实验教学质量、提高学生的创新能力是十分有益和必要的。目前，各高校的设计性实验普遍比例偏小，即便有也是比较简单的设计性实验，常年不换，网上一查，方案到处都是大同小异，起不到真正的让学生参与到设计中的作用。主要原因在于设计性实验的设计要具备一定的专业水平，耗费大量精力，更新实验项目同步需要更新仪器设备及试剂等等都有一定难度。同时，实验开设对应的准备工作增加极多。经过多次讨论，决定采用引入理论课教师，同时辅以完善实验室开放制度、增加各项投入等措施解决开设设计性实验需克服的各种难题。

4.2.1引入理论课教师力量，充分发挥理论教师的主导作用和学生的主体作用

理论教师都有一定的科研任务，除了通过指导研究生、本科生毕业论文开展研究外，也需要理论功底扎实、动手能力强、勤于思考的本科生提前进入实验室开展科研工作。设计性实验的题目设置由理论教师来完成，理论教师可以根据自己的研究方向设定多个小课题，在学期初确定后上报实验中心。实验中心将题目汇总后公布到选课平台上，由学生自由分组、自由选择。一般来说，这些课题都限定完成时间在8～10学时。对于较大、较难或时间较长的课题，要求理论教师尽量分成多个，以免操作时间过长。学生在开始生物化学实验课后即可选择相应的题目，选好后联系对应教师，即开始由“导师”指导前期的准备工作。开放实验室“导师”都具有较深厚的科研积累[13]。学生在生物化学实验课其他实验项目完成后开始进入设计性实验阶段。实验室通过开放平台建设，改变原有的运行模式，为学生进行设计性实验提供支持。

4.2.2改革成绩评定体系，体现设计性实验的重要性

设计性实验的完成在书面上不再采用实验报告的形式，而是要求学生以论文的形式完成。“导师”对学生论文的撰写提供指导，并给出评语和评分。其成绩占总成绩20%，比重较大，对学生生物化学实验总成绩有一定影响。由于设计性实验的题目由“导师”提出，“导师”对这一实验理解最为深刻，对学生的实验态度、实验能力也最了解，由“导师”给出此部分成绩，增强了“导师”的责任心，也提高了“导师”的权威性，可最大限度地避免个别学生的不认真和敷衍了事。合理的比重也足以引起学生的重视，认真完成全部的实验内容。通过设计性实验论文，学生也可以初步学习到论文是如何撰写的。

4.2.3完善开放实验室平台，促进开放实验室建设

生物化学实验室以网上选课系统为平台，丰富内容、增加功能，为设计性实验开设提供可能，同时也促进了生物化学实验室的进一步开放建设。学生在网上选课时除了原有的实验项目和上课时间可以自由选择外，还可以在固定区域内找到设计性实验的题目并进行自由选择，每一个题目后面都附有简单的说明和“导师”的信息介绍。学生选好题目后，及时联系“导师”，了解相关知识，设计实施方案，并列出所需要的仪器、设备、试剂及用量等。之后提交给实验室工作人员，提前进行准备。如果实验条件不足，由“导师”决定是否更改实验方案或调整课题的内容、方向等。如果实验条件具备，学生可以在网上选课系统中预约实验时间、实验房间、仪器、设备、试剂等。通常学生在学期末一个月左右的时间内完成设计性实验，实验时“导师”在场，随时指导。

采取此方法后，实验室利用率得到很大提高。以往，学期末的一个月，只有少数仪器、设备有开放申请，生物化学实验室基本处于闲置状态，实施新办法后，学期末也几乎每天都有学生在进行实验。

5提升实验室管理水平

开放实验室建设的核心是提高管理水平，保障高效运转，促进教学和科研发展[14]。

5.1强化了仪器、设备的管理工作

根据实验室条件和教学需要，确定仪器设备的摆放位置，严禁随意挪动。每台仪器、设备均设立卡片，标明包括设备型号、产地、购买年份、使用注意事项等各种信息，做到账、物、卡的一致；卡片背面为操作规程，可以让学生在使用仪器的时候，清楚仪器类型、操作规程、注意事项等。仪器设备使用人员，必须先经过实验指导教师或“导师”的专门培训，使用仪器设备后严格按要求填写仪器设备运行记录。

5.2对实验室工作人员提出更严格要求

由于开放实验室的建设，实验室工作人员的工作任务大大增加。一方面，需要准备的实验教学仪器、药品比改革之前增加很多；另一方面，为了满足实验室、仪器、设备的开放，实验室工作人员在管理上也要付出大量的时间和精力，对仪器设备的管理强化也是由实验室工作人员来完成。在这方面，实验室工作人员的奉献与热忱保障了改革的成功进行。

5.3着重于制度建设，实现实验室运行的规范化、制度化

5.3.1健全安全管理制度，严格规范管理

实验室一旦开放，相应的安全管理制度需进一步加强[15]。在原有的实验室安全管理制度的基础上进行了细化，要求在生物化学实验课开始之前进行一次安全教育培训，强调实验中可能出现的危险情况和注意事项，对需要遵守的各项实验室制度进行说明。并在安全教育记录本上写明培训内容，指导教师和学生均需要签字。设计性实验开始后，“导师”必须对学生进行所选项目对应的安全教育，对涉及的仪器设备、试剂的使用进行再培训，在学生进行危险性实验时必须在场。

5.3.2明确各方面职责，责任落实到人

对实验室工作人员、实验指导教师、“导师”、申请开放实验室的师生都明确了各自的职责，对实验室及实验室配置的各种仪器设备、试剂等使用做出明确规定，每一项都能找到专门负责的实验室工作人员。要求相关实验室工作人员在实验室开放运行期间，必须在岗；实验指导教师负责学生的安全教育、所涉及仪器设备使用的培训，实验成绩最后的给出等；“导师”指导学生完成设计性实验，对学生再培训，给出成绩并把成绩及时交给实验指导教师；申请开放实验室使用的师生必须遵守实验室相关规定，注意安全，学生应遵守学生实验守则等相关规定，损坏仪器要按规定适当赔偿等。

5.3.3建立奖励机制，鼓励多劳多得

考虑到设计性实验开设后，实验室开放程度加强，实验室工作人员的有效工作时间大大延长，工作强度和工作压力增大，为了新制度的顺利施行，保证实验室正常运行，对开放实验室的工作人员，给予多计算工作量的补助。对于“导师”也根据所指导学生数量给予一定工作量的计算。对于在开放实验室运行中，严格执行各项管理制度，保证实验室长期安全、有序运行的实验室工作人员在评优、评级时优先推荐。

通过强化岗位责任制，狠抓各项制度的落实，并辅助一定的奖励措施，实验室的管理水平有了明显提高。通过学期末与教师和学生座谈，反馈较好。教师们反应，学生在上理论课时态度认真，在理论课和实验课中，提问题的学生明显增多，课堂上师生互动更多，教学效果更好。对于提出了设计性课题的教师而言，更是非常满意。很多教师把“挑战杯”的项目和研究的某些课题由学生来做，取得了很好的效果，很多“导师”对学生的表现表示惊喜。学生们也表示对生物化学知识理解更透彻，兴趣更浓厚，一些学生已经与“导师”相约，提前进入实验室充当科研助手锻炼自己，或者在进行毕业论文时再次合作。

6结语

通过“以评促建”，我校生物化学开放实验室的整体水平得到了很大提高。经过数年的运行，不断接受师生的反馈意见，查找不足，持续改进，现在已经基本建设成为能够满足广大师生需求的现代化开放实验室。同时，我校生物化学实验室的建设经验也为其他实验室的建设提供了很好的借鉴，对全校实验教学水平的提高起到了一定的促进作用。

参考文献:

[1]肖耀峰，何源. 高校开放实验室建设与管理初探[J]. 教育教学论坛，2014, 48: 12-13.

[2]常国权，刘玉慧. 基于开放实验室的人才培养模式研究[J]. 安阳工学院学报，2014, 13(6): 90-92.

[3]赵立青，张金红，赵玉红，等. 以实验教学中心为平台组织生物化学开放实验[J]. 生物学杂志，2013, 30(3): 97-99.

[4]张妮，焦哲，廖文波. 建立开放式实验室管理模式的思考与探索[J]. 东莞理工学院学报, 2014, 21(3): 114-116.

[5]黄燕芬，袁小凤，金波，等. 浅谈开放实验与学生能力培养模式[J]. 教育教学论坛，2014, 15: 240-241.

[6]蔡志强，赵希岳，王利群，等. 提高生物工程专业生物化学实验教学效果的改革初探[J]. 生物学杂志，2010，27(3): 104-105.

[7]王冬梅，洪泂，王秀海. 探索生化实验教学方法，增强教学效果[J]. 生物学杂志，2011，28(5): 98-99.

[8]赵云涛，刘海，任鹏康，等. 生物化学实验课程化的改革与实践[J]. 生物学杂志，2011, 28(4): 99-101.

[9]景红娟，张长付，李翠香. 生物化学实验教学改革初探[J]. 生物学杂志，2010, 27(5): 100-102.

[10]曹正宇，朱国萍. 分子生物学综合性实验教学改革和探索[J]. 安徽农学通报, 2014, 20(10): 126-129.

[11]倪郁. 分子生物学综合实验课程的设计和实践[J]. 西南师范大学学报：自然科学版, 2012, 37(2): 147-149.

[12]王义良. 加强综合性实验和研究性实验注重实践能力和创造能力培养[J]. 中山大学学报论丛, 2001, 21(5): 48-50.

[13]韩国君，姚海波，范传刚. 本科生导师制与开放性实验室建设的结合初探[J]. 教育教学论坛，2014(48): 273-274.

[14]龚竞，徐水，侯勇，等. 高校研究型学院开放实验室管理模式和运行机制研究[J]. 西南师范大学学报：自然科学版，2014, 39(10): 137-140.

[15]张小平. 开放实验室安全管理的若干关键环节分析[J]. 实验室科学，2014, 17(6):181-183.

中图分类号G642.423

文献标识码C

文章编号2095-1736(2016)02-0125-04

作者简介：马宏飞，硕士研究生，实验师，专业方向主要是生物化学和环境化学，E-mail:mahongfei06@163.com。

基金项目：2014年辽宁省普通高等学校本科教育教学改革研究项目《面向环保产业转型需求的校企协同人才培养机制的研究与实践》(UPRP20140012)；2014年辽宁石油化工大学教育教学改革研究项目《开放实验室平台建设中的服务与管理》(20145230080024)；2012年度辽宁省普通高等学校本科工程人才培养模式改革试点专业辽宁石油化工大学环境工程(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