基于生物安全的兽医微生物实验教学改革研究
何 华，余 沛
（1.河南农业大学动物医学院，河南 郑州 450046；
2.河南农业大学人事处，河南 郑州 450046）
实验室教学是现代高校教学体系中不可或缺的重要教学场所，从高校的教学目标来看，只有让学生在动手操作的实践过程中掌握微生物学的知识技能，才能为社会岗位输送高质量的专业化兽医人才。因此来看，高校实验室的建设质量将直接影响到教学水平与教学效果。然而相比于理论课堂来说，标准实验室环境中具有较多的风险隐患，这些风险主要来自试验使用的生物样本、检测试剂以及仪器设备等，一旦处置不当极容易引发严重事故。所以为了确保师生的人身安全，从生物安全的角度来改进实验室教学程序是非常必要迫切的。
根据教学大纲要求，兽医微生物试验是动物科学专业开设的必修课程，通过微观视角的病料观察试验以及操作试验，让学生掌握病料的鉴别、培养与移植等常规试验操作。通过兽医微生物试验学习，学生可以基本掌握细菌、病毒与真菌等不同致病原微生物的形态特征，理解病（毒）种繁殖、变异导致宿主感染的致病机制，甄别不同宿主面对不同病源所表现出的抗原性与免疫性，为兽医诊断学提供动物疾病病理、病因方面的理论知识支撑。
2.1 生物样本危害不明确
在开展兽医微生物试验教学时，经常会出现不同批次专业学生混用一间试验室的现象，这样高人员流动性的教学活动无疑给微生物实验室管理带来了极大的困难阻力。但在实际组织教学时，部分高校教职人员由于平日教务繁忙，很难接受系统化的安全培训教育，缺少基本的隐患辨识与防范能力，且实验室管理人员也很少对样本的禁忌关系、危害性、危险等级进行明确。
2.2 安全管理制度不健全
由于部分高校尚未针对微生物实验室管理建立安全责任机制，所以在实际教学授课时，很少有实验室管理员跟班保障，而专业教师并不会过多留意实验室的安全管理问题，错误地认为实验室的安全问题不属于自己的教职责任范畴。这样的制度环境下，实验室安全问题很难被引起相应的重视，导致本该负起安全检查责任的教师与管理员在工作上互相推诿拖拉，形成“上头无人问，下头无人管”的管理僵局[1]。更有部分管理者与教师责任心意识不是很强，为了图便利甚至会安排毫无经验的学生来协助搬运处理微生物试验教学的样本与配套仪器，对潜在的危险隐患视而不见。
2.3 师生安全意识较淡薄
当前部分师生在使用实验室器具时，安全意识普遍不是很高。这是因为师生存在一种错误认知，认为普通微生物实验中存放的病原样本都是一些非致病性或致病性不强的微生物，或者是认为样本中致病菌的种群数量不足以引起感染疾病，所以很少会对生物安全事故引起相应重视。例如学生在完成真菌菌株的分离的试验操作时，很少对分离样本进行仔细的菌种鉴定，这样容易导致少数致病菌被一同带入到样本中。
就微生物学的知识理论来看，在某些极端特定环境下少数病毒或细菌会因变异而获得致病性，尤其是人体身上存在开放性外伤创口时，感染致病菌的概率更会增大7-8倍[2]。尽管高校兽医微生物试验教学课程开展前，教师都会先对学生进行安全教育，然而这种口头说教往往流于形式，很难从根本层面提高学生的安全意识。
2.4 实验室硬件条件落后
多数高校微生物实验室虽然在建设时达到安全防护等级要求，但在连年高使用率条件下，部分老旧设备已难以维持实验室安全操作的使用需求。例如部分高校微生物实验室的用水设备、培养基制作材料与样本容器超出使用年限，不仅容易导致试验数据受到影响，造成样本材料的浪费，还极容易成为潜在的污染源。另外一部分高校则不注重实验室消毒设施建设，以病原微生物的培养繁殖试验为例，若是在感染性微生物样本的运输、储存以及试验操作过程中遗失或暴露，极容易导致人员感染，或者向实验室外部环境扩散传播。而在处理此类样本的废弃试验用品时，高校却很少对废弃一次性试验器具进行妥善的消毒处理，所以若是不及时采取合适的消毒措施来预防致病菌扩散，很容易导致师生的身体健康受到侵害，严重时甚至会在校园内扩散传播，造成爆发性的区域传染疾病[3]。
2.5 实验教学创新性不足
最后是教学观念上的不足问题，当前高校普遍存在着演示性教学与验证性教学内容过重的问题。这主要是因为兽医微生物试验教学课程中，部分试验内容不仅具有潜在的安全操作风险，且材料成本消耗极大，很难为每一位学生都提供足够的动手实践机会。且部分试验教学课程往往需要拆解为多课时组织，且连贯性较强。例如病毒的HA试验，它需要学生进行试验操作后，在完整的培养观测周期进行时填写试验记录或报告。然而此类课程在组织时严重忽视了学生的独立设计能力，导致部分学生只能完全模仿试验的流程操作，很少去设想试验操作的意义与作用[4]。学生从主观意识上也很难重视起试验课程，错误地认为实验操作仅仅是理论课程的附属品，在这样的学习观点下，很难对试验操作提起兴趣，反而会在填写试验记录时抄录同组学生的观测成果，导致试验教学的质量大打折扣。
3.1 严把样本准入关卡，阻断风险扩散路径
首先是无菌环境的建立，试验台每次使用前后必须由管理员指定专人负责采用高压灭菌的方式进行消毒处理，并如实填写相关的值班登记表。若在试验教学环节需使用接种环等直接接触病原样本的试验器具，需要在归还前用火焰炽烤或微波加热的方法进行消毒灭菌处理，避免外来菌种入侵实验室环境。
其次是要建立值班登记制度，全天候记录实验室所有菌种样本的进出流动、储存以及收集情况，专门为每一份菌种样本建立各自的管理记录文件，其中要详细注明实验室标准菌种的申购采买记录、由标准菌到操作菌的培育过程以及使用记录等信息。实验室定期组织菌种样本的传种传代试验时，还需一并记录菌种的生长培养条件、传代次数、并作纯度以及生长特性等，确保每一份菌种样本都有管理档案跟踪。为降低微生物实验室保存菌种样本的变异概率，需要保证菌种的引进来源正规，在样本入库登记前，必须要指定专人负责查验样本的生产批号、来源以及运输情况，确认菌种样本质量信息无问题后，由接收人员如实填写《菌种接收记录》，根据菌种的保存条件放入双锁管理的冷藏器柜中，在试验领用前让菌种样本始终处于低温休眠状态。
3.2 明确实验操作流程，推行跟踪抽检机制
首先应当加强人员的安全防护意识，在教学计划任务中，适当地安排课时用于安全教育培训，未经过安全培训准入考试的学生一律不得进入实验室环境。同时应当由高校院系的管理员与授课教师一同签订安全责任书，厘清各自的管理责任范畴。
其次是要规范试验操作，试验开展时应当由实验室值班人员在旁监督管理，严禁任何人员出现进餐、吸烟、喧哗或私自脱下防护用具等与试验操作无关的行为。在师生进入微生物实验室前，应当由实验室值班员收缴保管个人随身用品，除了用于试验记录的表单与水性笔以外，一律不得带进任何其他物品。同时严禁任何实验室的物品被私自带出，尤其是不能让学生擅自将未使用完的试验用品或废弃物品带离实验室。
最后是要定期抽检实验室的库存情况，实验教学前应当由授课教师向院系提出申请，将所有需取调的菌种样本的种类和数量以清单的形式列出，经过实验室管理员检查核对无误后方可领用[5]。每周应至少检查1次实验室器具与样品的外观质量情况。
3.3 引入真实事故案例，强化生物安全培训
2010年12月，黑龙江省某大学在组织兽医专业学生进行“羊活体解剖试验”教学时，由于活体样本采买未经过防疫检测，且教师在组织授课时未按照规定督促学生佩戴防护用品，导致该校27名学生在实验过程中感染布鲁氏菌。上述事故案例带给我们的深刻教训是一旦违反微生物实验室的管理操作章程，极容易因试验材料污染造成疾病传染事故。在进行免疫性试验教学时部分试验样本中可能会潜伏血源性污染，因此在组织试验教学操作前，需要由实验室管理员进行专题授课，结合各地微生物实验室案例讲解实验室的安全规范操作与管理制度，让师生理解实验室生物安全的重要性。接着需要由院系牵头组织试验教师与实验室管理员、值班员定期参加安全技能培训，其中主要是学习常见实验室操作事故的应急处置方法。只有提高教职员工自身的生物安全防护能力，才能使其真正在试验教学环节发挥安全监督功能，保障师生的人身健康安全。
3.4 加快基础设施建设，重视废弃物品处理
首先是要参照微生物实验室安全防护等级规定，配置好实验室消毒灭菌设施，为监控灭菌工作提供有力的硬件环境，例如在水龙头、生物安全柜等部位安装传感器装置，同时还要按照规定要求，定期以涂洒生物指示剂的方式来监测实验室的灭菌设备情况，为了避免指示剂提前失效，应当专门存放在经过无菌化处理的环境中。同时还要采买符合标准的紫外线灭菌灯、高压无菌锅等消毒设备，对于培养室、培养箱等重点部位应当在风险等级评估后，采取合适的灭菌消毒方法进行定期消毒。其次是需要做好微生物试验废弃物品的销毁处理工作，实验室废弃的菌液进行高温灭菌、无菌检查后方可废弃处理，所有暴露菌试验使用的双碟型培养基，高温灭菌处理的时长最低不能小于30min。试验使用的一次性试验器材以及防护用具，应当在专用的容器内浸泡消毒液30min以上，再运往指定地点进行丢弃处理，不得直接与非污染性垃圾装入同一容器桶内。
3.5 充实线上教学资源，发挥仿真技术效能
无论是出于成本方面还是实验室安全方面考量，都很难将一些毒性细菌或致病性极强的病种样本带入到实验室进行观察试验，因此我们需要借助虚拟仿真技术搭建线上试验室平台，利用沉浸式的虚拟实验来弥补实体教学条件的不足。首先借助特定的教学案例来启发教学问题，教师可以通过互联网搜索“非洲猪瘟”“狂犬病”与“禽流感”相关信息，用“三维动画+文字”的形式来演示病毒性动物疫病的获病原因、发病症状以及具体危害，让学生认清兽医微生物试验检测技术在动物疾病诊断预防上的信息支撑功能，初步认识到几种不同致病原的危害。
在多媒体虚拟实验室应用上，教师只需要将与教学配套的实验模块与工作流程导入学生的操作界面后，就可以让学生自行进行虚拟试验操作了。这样的虚拟教学好处有多个方面：一是感染性微生物试验的安全性得到了极大保障，部分高致病性病原样本的观察试验不适合直接交由学生进行操作，所以借助虚拟试验操作既能够让学生感受到临床实践的真实性，又规避了不可逆试验事故的发生风险。二是加快了教学效率，当组织病毒的鸡胚试验、药敏试验等长跟踪观察期的试验教学时，学生可以通过调节虚拟试验操作界面的时间轨来加快观察过程，使得整个试验教学变得更加紧凑高效。三是锻炼学生的独立实践能力，由于虚拟试验是以模块运行的方式来模拟试验过程的，因此当试验观察结果与预期不符时，学生可以反复回溯至此前阶段来查找操作问题，进而更好地理解每一个独立试验操作步骤的原理与要点，而多次反复操作的过程既加深学生的记忆印象，也能够启发学生独立形成的试验诊断思维。
综上所述，微生物实验室是高校实践教学最重要的设施场地，必须不断完善管理制度，提高硬件设备的防控条件，从根本上预防各类实验室致病性污染物扩散传播的事故隐患。应当坚持“安全第一，预防为主”的教学管理原则，继续加大常态化安全检查巡视力度，确保教职员工与学生群体的健康安全。在此基础上还需不断改进教学模式与组织方法，强化学生的动手操作实践与解决实际问题的综合能力，教会学生利用微生物学试验方法完成动物医学诊断的同时，培养学生正确处理分析试验数据的良好习惯。
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