李倩如 京舒婷 蘭文波 廖芳芳 唐美軍

摘要 微生物實(shí)驗(yàn)室是高校開展微生物實(shí)驗(yàn)的重要場(chǎng)所，目前，社會(huì)對(duì)生物安全給予了高度重視，對(duì)高校微生物實(shí)驗(yàn)室潛在的生物安全風(fēng)險(xiǎn)關(guān)注與日俱增。文章根據(jù)生物安全的要求，剖析了高校微生物實(shí)驗(yàn)室在管理制度、設(shè)施設(shè)備、職責(zé)劃分、生物安全意識(shí)方面的現(xiàn)狀及存在的問題，并從健全管理體系、加強(qiáng)培訓(xùn)考核、加大設(shè)施設(shè)備投入和結(jié)合虛擬仿真技術(shù)方面提出了具體建議，以期對(duì)高校微生物實(shí)驗(yàn)室管理改革提供一些借鑒。

關(guān)鍵詞 生物安全；微生物實(shí)驗(yàn)室；現(xiàn)狀和問題；改革

中圖分類號(hào)：G482文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.11.020

20世紀(jì)50年代，美國(guó)率先提出了實(shí)驗(yàn)室生物安全的概念[1]，雖然我國(guó)相較于發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚，但隨著社會(huì)的發(fā)展、經(jīng)濟(jì)水平的提高，生物安全在我國(guó)逐漸得到重視。隨著《中華人民共和國(guó)生物安全法》的制定實(shí)施，生物安全作為國(guó)家安全的重要組成部分[2]，被提升到了國(guó)家戰(zhàn)略地位。

微生物實(shí)驗(yàn)課程是大多數(shù)綜合性高校開設(shè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，其涉及醫(yī)學(xué)、食品、環(huán)境、農(nóng)林等多個(gè)專業(yè)[3]。微生物實(shí)驗(yàn)課程不同于一般的實(shí)驗(yàn)課程，不但存在普通理化實(shí)驗(yàn)均有的試劑、儀器等常見危險(xiǎn)因素，當(dāng)涉及病原微生物時(shí)，還存在一定的生物安全隱患[4]，稍有不慎就可能會(huì)引起群體性生物安全事故，并且高校實(shí)驗(yàn)室還普遍存在實(shí)驗(yàn)人員流動(dòng)性大、實(shí)驗(yàn)技能不熟練、實(shí)驗(yàn)環(huán)境不熟悉等問題[5]。因此，高校微生物實(shí)驗(yàn)室需得到足夠的重視，微生物實(shí)驗(yàn)室管理和課程教學(xué)需不斷進(jìn)行改革探索。

1高校微生物實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀及存在的問題

隨著國(guó)家對(duì)高?？傮w建設(shè)投入的不斷提高以及涉及微生物實(shí)驗(yàn)課的專業(yè)數(shù)量增加，開設(shè)微生物實(shí)驗(yàn)室的院校逐年遞增。與此同時(shí)，微生物實(shí)驗(yàn)室配套的教師數(shù)量增速卻相對(duì)較低，實(shí)驗(yàn)室設(shè)施設(shè)備方面投入力度不夠。量與質(zhì)的發(fā)展不同步，導(dǎo)致微生物實(shí)驗(yàn)室在多方面存在不同程度的問題。

1.1管理制度不夠健全

由于微生物實(shí)驗(yàn)室的特殊性，需建立相應(yīng)的微生物實(shí)驗(yàn)室專門管理制度。目前，大多數(shù)高校由于專職實(shí)驗(yàn)老師數(shù)量較少，普通實(shí)驗(yàn)室的日常管理已有缺位現(xiàn)象，而要求更高的微生物實(shí)驗(yàn)室管理更是較難達(dá)到規(guī)范水平。微生物實(shí)驗(yàn)室要求有菌種管理制度、實(shí)驗(yàn)室安全管理制度、培養(yǎng)試劑管理制度等，但現(xiàn)狀是部分高校相應(yīng)的制度不完善，比如未建立專門的微生物實(shí)驗(yàn)室生物安全管理制度。有些高校雖然已建立實(shí)驗(yàn)室相關(guān)管理制度，但是存在制度落實(shí)不到位的現(xiàn)象，對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理和生物安全風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避并未真正發(fā)揮實(shí)效。

1.2設(shè)施設(shè)備不齊全

按照《病原微生物實(shí)驗(yàn)室生物安全管理?xiàng)l例》要求，禁止一級(jí)、二級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室開展高致病性或疑似高致病性病原微生物實(shí)驗(yàn)活動(dòng)[6]，對(duì)人體有潛在危險(xiǎn)的致病微生物應(yīng)在生物安全二級(jí)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)操作。但由于高校實(shí)驗(yàn)室空間普遍較為緊張，很難單獨(dú)為微生物實(shí)驗(yàn)室劃分出與《生物安全實(shí)驗(yàn)室建設(shè)技術(shù)規(guī)范》（GB50346-2011）相符合的區(qū)域?，F(xiàn)實(shí)情況是微生物實(shí)驗(yàn)室與理化實(shí)驗(yàn)室混用的情況較多，部分高校即使有單獨(dú)的微生物實(shí)驗(yàn)室，也很少能達(dá)到開展高致病性病原微生物實(shí)驗(yàn)時(shí)所需的清潔區(qū)、緩沖區(qū)、污染區(qū)等區(qū)域劃分要求。

同時(shí)，微生物實(shí)驗(yàn)室設(shè)備配備不齊全、老化現(xiàn)象明顯。設(shè)備老化可能會(huì)導(dǎo)致達(dá)不到實(shí)驗(yàn)要求，比如實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備和后期滅菌所必需的高壓滅菌鍋、紫外燈老化現(xiàn)象較多，這可能會(huì)使實(shí)驗(yàn)受到雜菌污染，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。需特別指出，高壓滅菌鍋的操作人員按要求應(yīng)取得相應(yīng)的特種設(shè)備操作證并在4年有效期內(nèi)及時(shí)換證，但無證、無資質(zhì)操作現(xiàn)象在高校中較為常見。

1.3職責(zé)劃分不明確

微生物實(shí)驗(yàn)室管理職責(zé)較多，需要細(xì)致劃分權(quán)責(zé)，責(zé)任到人。目前部分高校存在菌種保存不當(dāng)、化學(xué)試劑存放不當(dāng)、特種設(shè)備管理不當(dāng)?shù)惹闆r。具體情形如無存放菌種的專用冰箱，或者無存放病原微生物菌種要求的專用超低溫冰箱；化學(xué)試劑特別是危險(xiǎn)化學(xué)試劑無專人專鎖保存；特種設(shè)備如高壓滅菌鍋無專人管理；無菌室、超凈工作臺(tái)、生物安全柜無專人定期清潔、滅菌等。

1.4生物安全意識(shí)較弱

微生物課程屬于基礎(chǔ)課程，一般會(huì)將微生物實(shí)驗(yàn)課安排在本科一、二年級(jí)進(jìn)行教學(xué)[7]。雖然在正式開展微生物實(shí)驗(yàn)課之前會(huì)進(jìn)行理論課教學(xué)，強(qiáng)調(diào)生物安全的重要性和實(shí)驗(yàn)中的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，但具體開展微生物實(shí)驗(yàn)后，由于學(xué)生人數(shù)較多，微生物實(shí)驗(yàn)室條件有限，還是會(huì)存在不按照實(shí)驗(yàn)規(guī)程操作的情況。部分學(xué)生認(rèn)為環(huán)境中本來就存在微生物，對(duì)致病性微生物未能引起足夠重視，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)前后滅菌等處理省略不做的情況時(shí)有發(fā)生。

2高校微生物實(shí)驗(yàn)室改革探索

2.1建立健全生物安全管理體系

在組織建設(shè)方面，學(xué)?？蓮男ｎI(lǐng)導(dǎo)層起從上至下建立一整套生物安全組織體系?？蓞⒖颊憬髮W(xué)現(xiàn)行模式，成立學(xué)校生物安全管理工作小組[8]，由校領(lǐng)導(dǎo)擔(dān)任小組的主任、副主任，實(shí)施“學(xué)校―學(xué)院―實(shí)驗(yàn)室”分級(jí)安全管理責(zé)任制體系。通過此體系，既可快速準(zhǔn)確傳達(dá)校領(lǐng)導(dǎo)層關(guān)于生物安全方面的決策意見，又可將微生物實(shí)驗(yàn)實(shí)際教學(xué)管理中的問題和生物安全隱患及時(shí)向上傳遞，爭(zhēng)取在不利局面產(chǎn)生或擴(kuò)大之前得到解決。

在體系文件方面，需要建立較為全面且行之有效的管理制度體系文件?？蓪⑼ㄓ脤?shí)驗(yàn)室管理文件與微生物實(shí)驗(yàn)室的特殊性要求相結(jié)合，制訂包括質(zhì)量手冊(cè)、程序文件、作業(yè)指導(dǎo)書和記錄格式在內(nèi)的管理制度體系文件，并每年定期由管理層組織管理評(píng)審、質(zhì)量負(fù)責(zé)人組織內(nèi)審，以驗(yàn)證體系文件的有效性和實(shí)用性，及時(shí)糾正管理中存在的偏差。

2.2加強(qiáng)生物安全培訓(xùn)和考核

學(xué)校要大力培育高校生物安全方面人才隊(duì)伍的建設(shè)。對(duì)于微生物實(shí)驗(yàn)室相關(guān)的教師需要定期進(jìn)行培訓(xùn)，包括但不限于生物安全法的解讀、微生物實(shí)驗(yàn)室管理體系文件宣貫、特種設(shè)備的使用和日常維護(hù)等。同時(shí)，建立生物安全全流程考核機(jī)制，定期對(duì)微生物實(shí)驗(yàn)室管理者和教學(xué)人員進(jìn)行考核，如實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作是否到位、生物安全柜的使用是否規(guī)范、病原微生物的實(shí)驗(yàn)操作步驟是否正確、生物廢棄物的處置是否合理等，確保考核合格后才能上崗，考核結(jié)果與年底績(jī)效考核以及評(píng)先評(píng)優(yōu)掛鉤。

對(duì)于會(huì)使用到微生物實(shí)驗(yàn)室、接觸病原微生物的學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)。除了微生物實(shí)驗(yàn)的理論教學(xué)外，平時(shí)可進(jìn)行生物安全法校內(nèi)宣講、開展生物安全方面的知識(shí)講座、舉行微生物實(shí)驗(yàn)室開放日活動(dòng)、防護(hù)服等生物安全防護(hù)用具的演示體驗(yàn)課等。同時(shí)，可定期開展生物安全事故應(yīng)急演練，讓同學(xué)們清楚發(fā)生生物安全事故后應(yīng)該怎樣正確處理，按照應(yīng)急方案沉著冷靜地處理風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，避免安全事故的擴(kuò)大。

2.3加大生物安全防護(hù)設(shè)施設(shè)備投入

微生物實(shí)驗(yàn)室由于其特殊性，需要配備一定的防護(hù)設(shè)備才能保障實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。對(duì)于普通病原微生物實(shí)驗(yàn)，一般要求在二級(jí)或者二級(jí)以上生物安全實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，而如病毒核酸的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室要求更高，理想為負(fù)壓環(huán)境，且須設(shè)置排風(fēng)處理系統(tǒng)，防止提取核酸時(shí)可能產(chǎn)生的氣溶膠危害實(shí)驗(yàn)人員和污染外界環(huán)境。生物安全柜、高壓滅菌鍋、緊急沖淋設(shè)備、護(hù)目鏡、防護(hù)服等要按需配備。同時(shí)還需配有用以處理生物廢棄物的設(shè)施設(shè)備，以免對(duì)環(huán)境和人員造成污染。

2.4利用虛擬仿真技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)方式

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是依托于虛擬實(shí)驗(yàn)人機(jī)交互多媒體等技術(shù)，構(gòu)建出高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境[9]。

2.4.1虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)點(diǎn)

不受場(chǎng)地、設(shè)施設(shè)備的限制。高校所配備的生物安全實(shí)驗(yàn)室數(shù)量有限，但開展微生物實(shí)驗(yàn)課的專業(yè)較多，大部分同學(xué)沒有足夠的時(shí)間進(jìn)行一次完整的微生物實(shí)驗(yàn)操作，少數(shù)同學(xué)甚至沒有在生物安全柜中操作過。利用虛擬仿真技術(shù)可以不受場(chǎng)地限制，讓學(xué)生身臨其境地進(jìn)行微生物實(shí)驗(yàn)操作。

避免潛在生物安全風(fēng)險(xiǎn)。病原微生物實(shí)驗(yàn)特別是高致病性病原微生物實(shí)驗(yàn)都存在一定的生物安全風(fēng)險(xiǎn)，若采用虛擬仿真技術(shù)，既可避免現(xiàn)實(shí)中實(shí)際接觸病原微生物，營(yíng)造無生物污染的微生物實(shí)驗(yàn)環(huán)境，又能讓同學(xué)體驗(yàn)微生物培養(yǎng)、分離、鑒定等實(shí)驗(yàn)操作。

調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[10]。以往由于實(shí)驗(yàn)課的嚴(yán)肅性，課堂氣氛較為拘謹(jǐn)?shù)统?，但利用學(xué)生對(duì)于虛擬仿真技術(shù)的好奇，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和能動(dòng)性，帶給學(xué)生沉浸式的微生物實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，是一種自主自助式的教學(xué)方式。

2.4.2虛擬仿真應(yīng)與實(shí)操交互聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“線上+線下”良性互動(dòng)

虛擬仿真技術(shù)的確有諸多優(yōu)點(diǎn)，但仍不可替代實(shí)操教學(xué)，最優(yōu)教學(xué)方案是以現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室操作為主，虛擬仿真技術(shù)為輔。在課程設(shè)置方面，需充分考慮到線上、線下課程的優(yōu)缺點(diǎn)，本著“能實(shí)不虛，以虛補(bǔ)實(shí)”的原則進(jìn)行課程安排。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)條件較充足，屬于基礎(chǔ)性需掌握的知識(shí)點(diǎn)時(shí)可進(jìn)行實(shí)操教學(xué)，如微生物形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)、革蘭氏染色實(shí)驗(yàn)、菌落總數(shù)平板計(jì)數(shù)等；而涉及要求在生物安全二級(jí)實(shí)驗(yàn)室或生物安全柜操作的對(duì)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地要求較嚴(yán)格的內(nèi)容時(shí)可考慮采用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，如病毒毒力因子測(cè)試實(shí)驗(yàn)、病毒分離培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)、毒動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)、遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)等。

3結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)全球化水平越來越高、世界交往越來越頻繁，流行病等生物安全問題大規(guī)模暴發(fā)的可能性與日俱增，我們?nèi)匀恍枰掷m(xù)關(guān)注生物安全，對(duì)生物安全方面的研究亟待加強(qiáng)。高校微生物實(shí)驗(yàn)室是生物安全課題研究的孵化點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行改革創(chuàng)新可為微生物研究創(chuàng)造更好的條件、營(yíng)造更好的氛圍，同時(shí)也能科學(xué)地規(guī)避其潛在的生物安全風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)高校微生物實(shí)驗(yàn)室良性發(fā)展。

基金項(xiàng)目：湘南學(xué)院2022年校級(jí)教學(xué)改革研究項(xiàng)目“生物安全背景下高校微生物實(shí)驗(yàn)室改革探究”；湘南學(xué)院校級(jí)教改項(xiàng)目“生物安全背景下的公共衛(wèi)生學(xué)院實(shí)驗(yàn)室教學(xué)改革探索”（湘南學(xué)院校發(fā)〔2020〕78號(hào)）；湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目（HNJG-2020-0920）；郴州市科學(xué)技術(shù)局“郴州市環(huán)境微生物資源保護(hù)與利用技術(shù)研發(fā)中心”；郴州市科學(xué)技術(shù)局“郴州市應(yīng)用數(shù)學(xué)成果轉(zhuǎn)化技術(shù)研發(fā)中心”；郴州市科學(xué)技術(shù)局“郴州市重金屬污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)研發(fā)中心”。

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