基于生物安全的兽医微生物实验教学改革

张焱焱 邱银生 吴涛

[摘 要] 隨着病原微生物给世界各国造成的危害越来越严重，生物安全问题越发被人们重视，生物安全在2020年已被我国纳入国家安全体系。兽医微生物近年来在畜牧行业及人群中引发的生物安全问题，成为全社会共同关注的焦点。实验操作是兽医微生物教学计划的重要组成部分，实验课中的任何不当操作都可能引发严重的生物安全问题，因此在不影响教学质量的同时，如何控制和规避由病原微生物引发的生物安全问题，成为兽医微生物实验课程的重要研究课题。

[关键词] 生物安全;兽医微生物实验课程;课程改革

[基金项目] 2013年度湖北省高等学校省级教学研究项目“‘工农相融动物药学专业人才培养模式的改革研究与实践”（2013320）

[作者简介] 张焱焱（1989—），男，山西临汾人，博士，武汉轻工大学动物科学与营养工程学院讲师，主要从事兽医学研究;吴 涛（1978—），男，湖北十堰人，博士，武汉轻工大学动物科学与营养工程学院教授（通信作者），主要从事兽医学研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）15-0076-04   [收稿日期] 2020-11-23

一、引言

兽医微生物学作为畜牧学专业的基础课程，在各大农业类院校的相关专业中均有开设[1-3]，通过理论课程与实验课程相结合的教学方式，每年给我国畜牧行业输送大量的专业人才。在不同专业课中，兽医微生物学是一门实验性非常强的课程，实验教学在培养学生综合素质和创新能力方面发挥着重要作用[4，5]。随着国家对生物安全问题的重视，在兽医微生物实验教学中可能出现的一些问题，必须要提前考虑，这是因为在兽医微生物学中涉及的很多微生物属于病原微生物，而且它们的致病性及感染途径各异，有些病原微生物只引起牲畜的感染，有的病原微生物不仅能感染牲畜，还能感染人，并且这些病原微生物可通过多种途径（包括皮肤、伤口、呼吸道和消化道等）进入机体从而引发感染，由病原微生物引发的社会问题被广泛关注[6-8]。因此，在开展兽医微生物实验课程中，存在由病原微生物引发生物安全问题的隐患[9-11 ]。这就要求我们在开展实验教学环节时要保持高度的安全意识，时刻提高警惕，杜绝任何引发生物安全问题的隐患发生[ 12-15 ]。兽医微生物的教学主要包括细菌的分离和培养、形态观察及生长特性研究。那么如何在不影响兽医微生物实验课程教学质量的前提下，做好病原微生物安全的防控呢？这里将从兽医微生物理论教学环节对学生生物安全意识的培养、实验项目的设计、培养学生在实验教学中的规范性操作及实验相关废弃物的处理四个方面，探讨兽医微生物实验课程教学中防控生物安全隐患出现的策略。

二、兽医微生物实验教学存在的问题及改革策略

（一）在理论教学中培养学生的生物安全意识

兽医微生物学是一门实践性和应用性非常强的专业基础课，实验教学是“兽医微生物学”课程的重要组成部分。由于微生物是一些肉眼不可见的生命体，因此初次接触该门课程的学生会缺乏感官认知，觉得很抽象，难以理解，逐渐对其失去学习兴趣。而且学生在接触兽医微生物理论教学初始阶段并未真正接触与微生物相关的实验操作，因此他们并不清楚微生物的特征及可能引发的生物安全问题。再加上在以往的兽医微生物学理论教学和实验教学中，教师主要关注学生对基础理论知识的掌握情况，以及实验操作技能和解决实际问题的综合能力等方面。因此，在以往的兽医微生物教学过程中，教师往往忽视对学生生物安全意识的培养，学生也很少自主培养生物安全意识。随着病原微生物引发的生物安全问题越发得到社会各界的广泛关注，我国将生物安全纳入国家安全体系，同时为了有效规避兽医微生物实验教学中出现的生物安全问题隐患，培养学生的生物安全意识显得越来越重要。这就需要教师不仅要在兽医微生物理论教学过程中培养学生的生物安全意识，更要在兽医微生物实验教学阶段让学生更加形象地理解生物安全的重要性。具体进行以下几方面的改革。

首先，应该通过理论课程学习培养学生的生物安全意识，目前兽医微生物学的理论教学内容及教学方法发展得越来越成熟，可以借助多媒体手段将一些能够引发生物安全问题的病原微生物形象地展现在学生面前，不仅要让学生了解这些病原微生物的特性，更要让学生了解这些病原微生物引发的生物安全问题及防范手段。其次，可以在理论教学中重点讲述病原微生物的致病机制，从而培养学生的生物安全意识，让学生了解微生物的生长特性可以决定其传播途径，以及引发的生物安全问题的严重性，并针对微生物致病机制研发的应对措施。最后，要对实验中涉及的病原微生物特性进行重点讲述，特别是病原微生物感染宿主的途径，以及感染部位和造成的危害。学生只有将病原微生物的这些基本特性真正掌握，才能在实验操作及以后的科研工作中，时刻保持生物安全意识。总之，通过兽医微生物学理论课程来培养学生的生物安全意识，既可以有效规避学生在实验教学环节中可能出现的生物安全隐患，也可以培养学生良好的科研素养，让学生踏踏实实上课，认认真真学习，这都需要理论课程教学做好铺垫。

（二）兽医微生物实验项目的设计

兽医微生物实验课的教学目的在于让学生熟悉微生物实验操作的基本流程，掌握基本的实验技能，完成对微生物形态的观察，以及对微生物的分离培养和鉴定。因此，应该紧紧围绕着实验目的来设计实验项目，并且应全面考虑实验中存在的生物安全隐患，并提前制定防控措施。

实验对象是引起生物安全问题的根源，因此在实验项目制定中根据实验目的选择合适的实验对象，如果灭活的微生物可以达到实验目的就用灭活的微生物，如果非致病性的微生物可以达到致病性微生物的实验效果就用非致病性的微生物，这样就从根源上降低了意外感染的概率。例如：细菌形态的观察实验是通过让学生自行制片、固定染色，最后通过显微镜观察来掌握细菌的基本形态。在整个制片过程中，学生需要直接与微生物接触才能完成实验项目，稍有操作不当，极易发生感染事件。因此，我们在实验项目设计过程中，要充分考虑整个实验过程，对于存在生物安全隐患的环节，在不影响实验目的的情况下，使用灭活或非致病性微生物取代致病性微生物完成实验，再加上有效的防控措施，就可以保证实验项目的安全进行。比如，在微生物的分离培养及鉴定中，必须使用活微生物，然而有些微生物的致病性很强，这就存在极大的生物安全隐患，如果在实验设计中使用无致病性的菌株取代致病性菌株就会大大降低生物安全隐患。总之，在实验项目设计中，以不影响实验目的为前提，尽量避免使用致病性的微生物，再提前制定防控措施，就可以有效控制生物安全隐患的发生，保证学生安全。

（三）培养学生实验技术操作的规范性

培养学生实验操作的规范性不仅对控制实验过程中微生物引发的生物安全问题意义重大，而且对学生将来在工作岗位上独立完成微生物实验也有现实意义。无菌操作技术贯穿于整个微生物实验课程，该技术在一个封闭无菌的空间（生物安全柜）内完成，是一项能够保证操作者、样本及环境安全的技术。生物安全柜为微生物实验操作的安全提供了保证，这是由于生物安全柜内的空气在内部循环后，必须经过滤除菌后才会排出柜外，因此学生只有做好安全措施，才能将手伸进生物安全柜进行操作，才能充分发挥生物安全柜的保护作用。如果学生操作不当，可能会引发生物安全隐患。因此，在学生正式接触微生物之前，培养他们的无菌操作技术，树立无菌观念，对整个微生物实验课程的意义重大。另外，让学生提前熟知实验室及实验课堂的规章制度也具有十分重要的意义。对于实验室内存放的实验试剂耗材，让学生做到不乱动、不乱摸，发现异常及时汇报;对于实验中使用的试劑耗材，要将其化学成分、化学性质及使用说明，提前告知学生，并在对应的试剂耗材上贴上使用说明;对于实验者本人，在实验操作之前做好充分的防护措施，按操作指南规范完成实验。

首次参与兽医微生物实验课程的学生，由于没有操作经验，可能会产生很多失误，虽然他们已经接受过兽医微生物理论课学习，并掌握了丰富的理论知识，但是仅仅依靠理论教学远远不能满足实验操作的需求。因此，在首次实验课之前，教师要做好引导作用，学生应以观摩为主，教师可以挑选理论知识扎实的学生展开示范操作，教师在旁边时刻关注，随时纠正操作不当之处。这样以学生示范为主、教师为辅，可以加强学生的学习兴趣，并且挑选少量学生在教师的指引下操作，可以有效规避生物安全隐患，同时学生也会加深操作体会，有利于学生课后交流学习。随后可让更多的学生参与进来，教师在这个过程中既是传授者也是监督者，要展示出标准的实验操作技术并传授给学生，而且要在学生操作过程中，时刻关注学生操作的每一个步骤，对于操作不当的地方要及时纠正，直到每个学生能够规范操作。

第一次实验课教学对于学生非常重要，学生可能由于精神高度集中，错过深入思考和体会，因此教师在第一次实验课后要及时总结实验课中出现的问题，并制定合适的应对措施，这样才能加深学生的印象，培养学生实验操作的规范性。同时，在实验教学过程中，教师在强调微生物可能存在哪些生物安全隐患时，也要将必要的应对措施传达给学生，让学生掌握应急措施有利于其进一步学好专业知识。

（四）实验课后的废弃物处理

兽医微生物实验课后产生的废弃物中存在大量活体微生物，如果不能及时将这些微生物杀死，一旦它们流入周围环境就会大量繁殖，给社会安全造成极大的生物安全隐患。由于实验室操作不当引发的生物安全问题在世界范围内时有报道，目前已有相应的防控措施被实施。但针对兽医微生物实验课中产生的实验垃圾，如何保证这些实验垃圾中的兽医微生物在流出实验室前被完全杀灭呢？想要解决这个问题，就要明白哪些实验环节存在兽医微生物的污染？哪些实验物品已被兽医微生物污染？把这些问题弄清楚后再制定相应的措施，就可以将实验垃圾中的兽医微生物完全消灭。

兽医微生物实验操作环节中主要在接种菌体及观察中接触微生物，因此在这个过程中应该严格控制学生在接种及观察过程中使用物品的存放及流向。兽医微生物实验的废弃物主要包括培养微生物使用的玻璃器皿、培养基和污染的实验耗材。微生物实验完成后，要保证使用过的耗材分类存放，并选择合适的灭菌方法将其充分灭活。实验室中灭活实验废弃物中的兽医微生物方法有很多，包括紫外线杀菌、高温高压灭菌及化学灭菌等。对于不能高温灭菌的实验废弃物应该选择紫外线杀菌或者化学灭菌法，对于剩余的菌液可以选择高温高压将其彻底灭活。当然还应该采取相应的检测方法，检测灭菌效果，为了保证充分杀死废弃物中的微生物，不仅需要针对不同污染物选择合适的灭菌方法，而且要对灭菌后废弃物中的微生物进行重新培养，证明其被全部杀死后，再将废弃物丢弃到指定地点。只有每一步都充分考虑、仔细操作，才能将兽医微生物废弃物中的残余病原体充分消灭，从而规避生物安全隐患。

三、结语

近年来，由微生物引发的生物安全问题频发，不仅给养殖业造成了巨大的经济损失，而且严重威胁了公众健康，为了杜绝一切生物安全隐患的存在，每个人都应该高度重视生物安全问题。这就需要每个人以身作则，从源头抓起，充分了解并认识生物安全问题，时刻保持警惕。高校不仅要重视微生物理论课程教学，培养学生的生物安全意识，更应该重视微生物实验教学，通过设计合理的实验内容，培养学生实验操作技术的规范性，保证实验垃圾中的微生物被充分灭杀，促进微生物实验课的顺利开展，为社会中的相关行业培养合格的专业型人才。

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Teaching Reform of Veterinary Microbiology Experiment Course Based on Biosafety

ZHANG Yan-yan， QIU Yin-sheng， WU Tao

（School of Animal Science and Nutritional Engineering， Wuhan Polytechnic University， Wuhan， Hubei 430023， China）

Abstract： As more and more harm caused by pathogenic microorganisms to all countries in the world， people have paid more and more attention to the issue of biosafety. This year， biosafety has been included in our countrys national security system. In recent years， the biosafety problems caused by veterinary microorganisms in animal husbandry industry and the population have become the focus of attention of the whole society. Experimental operation is an important part of Veterinary Microbiology teaching plan. Any improper operation in experiment class may cause serious biosafety problems. Therefore， how to control and avoid biosafety problems caused by pathogenic microorganisms without affecting the quality of teaching has become an important research topic in Veterinary Microbiology Experiment course.

Key words： biosafety; Veterinary Microbiology Experiment course; course reform