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關鍵詞:生物技術;生物安全;生物廢棄物;實驗室管理;防護措施
隨著生物、醫療、衛生事業的迅速發展以及生物技術的應用,在基因工程、生物技術開發、病毒研究等方面,對于實驗室生物安全提出更高的要求。最近十年,新的生物安全問題不斷的出現,如SARS、禽流感、瘋牛病、艾滋病、禽流感疫情等疾病,甚至炭疽病毒等生物恐怖事件,使到實驗室的生物安全問題成為全球關注的問題,也已引起各國政府的高度重視。實驗室生物安全不僅是實驗室的局部問題,而且是涉及到環境安全和社會安全的問題。
1 生物安全及實驗室生物安全的概念
生物安全的概念有狹義和廣義之分。狹義生物安全是指防范由現代生物技術的開發和應用(主要指轉基因技術)所產生的負面影響,即對生物多樣性、生態環境及人體健康可能構成的危險或潛在風險。廣義生物安全不僅針對現代生物技術的開發和應用,它涵蓋了狹義生物安全的概念并且包括了更廣泛的內容。大致分為3個方面:①指人類的健康安全;②指人類賴以生存的農業生物安全;③指與人類生存有關的環境生物安全。
2實驗室生物安全存在的問題與現狀
2.1生物安全意識和自覺性有待強化,執行安全制度及安全標準不嚴格
由于生物安全工作涉及的相關部門多、涉及面廣,而且生物安全管理工作只是從近十年里才引起重視,所以有關人員的生物安全意識淡薄、自覺性不強,生物安全管理工作還有待加強,管理制度和措施有待進一步落實和完善,有關專業人員的安全防護知識和專業操作技能的培訓有待加強,安全設施需待完備。另外,自從新的生物安全問題不斷的出現后,各相關部門加快了生物安全實驗室的建設(尤其是三級實驗室的建設),但是長期以來由于我國對生物安全實驗室的建設缺乏統一的監督與管理,所以缺少建設與驗收的標準,執行安全制度及安全標準不嚴格。
2.2.法律法規及規章制度不完善,基礎設施建設不完善
我國目前雖然已經制定了部分有關生物安全的法規、政策、標準文件及規章制度,包括專門性的生物安全立法文件和相關性的生物安全立法文件。但與生物安全立法較完善的國家相比,我國生物安全立法的法規級別較低,立法體系不夠健全,遠不能適應我國面臨的相當嚴峻的生物安全問題。此外,基礎設施建設不完善,如除菌系統等,缺少生物廢棄物的安全處理裝置等,缺少完善的實驗室生物安全管理的規章制度,存在實驗室生物安全隱患。
3 實驗室生物安全管理的主要措施
3.1成立生物安全管理組織
實驗室所在單位法定代表人是實驗室生物安全管理的最高管理者,他要確保實驗室生物安全工作應有的資源(人、財、物等),并根據情況制定實現生物安全目標、持續改進的措施,同時制定激勵措施,保證管理體系運行的有效性和效率。實驗室生物安全管理實行分級負責制,成立生物安全委員會,具體負責實驗室生物安全的組織管理與監督實施工作。由于生物安全管理環節多,部門職能交叉,還應明確各部門職責,實驗室主任應為實施生物安全具體管理工作的第一負責人,另設實驗室生物安全專門負責人,負責監督檢查實驗室技術規范和操作規程的落實情況。成立生物安全管理機構的目的是加強實驗室生物安全管理。
3.2 制定安全標準并健全法規和實驗室管理制度
實驗者往往忽略實驗室的生物安全管理,因此制定安全標準并健全法規和實驗室管理制度并嚴格執行是非常必要的,應制定安全標準和健全生物安全法、生物安全管理辦法等法規。明確規定生物安全管理的原則目標、基本管理制度和措施實施程序監督管理體制違法責任損害賠償等條款等。制定和完善各類與生物安全有關的實驗室相應的規章制度,如生物安全操作程序及防護措施等。
3.3 提高工作人員的安全防范意識
不提高工作人員的安全防范意識,就是要嚴格遵守國家相關規定,嚴格進行生物安全管理,加強宣傳教育,定期對實驗室工作人員進行嚴格的生物安全培訓。要學習國家有關生物安全的法律法規以及實驗室生物安全方面的知識。還要加強對外來人員如進修人員實習的學生的管理, 全面掌握防止生物危害的知識在工作前工作中工作后都能自覺遵守實驗室有關生物安全的各項規定,通過教育培訓使相關人員養成高度重視和認真對待實驗室生物安全問題的習慣。
3.4 加強生物廢棄物的管理
(1)完善安全管理制度,加強執行力度;(2)由于廢棄物種類不同、性質各異,為減少交叉與重疊污染以及可能的直接機械傷害,不同廢棄物應該分類儲存,及時回收處理;(3)建立專門的機構進行監督和管理;(4)提高認識,加強宣傳力度,強化崗位培訓。
3.5建立安全預警機制
由于實驗室的生物安全問題常常是隱性的,為防患于未然,一項很重要的工作就是建立有效的預警預報系統。 如對相關人員定期體檢實行實驗室準入制度,采取有針對性的免疫預防措施等,使安全隱患或生物安全事故能夠被及時發現、及時報告、 快速反應、及時采取糾正措施給予解決和控制,避免事故的發生或將事故造成的損失降到最低。同時政府職能部門要加強監管力度 全面掌握生物實驗室的名稱 地點等級項目安全操作程序及防護措施等各項工作并就有關數據信息進行全面的統計匯總以便更好地協助專家做好各項指導工作。
5小結
鑒于上述文獻復習所分析的實驗室生物安全存在的問題與現狀,建議從成立管理實驗室生物安全的組織、制定安全標準并健全法規和實驗室管理制度、提高工作人員的安全防范意識、加強生物廢棄物的管理、建立安全預警機制、加強生物材料的檢疫工作等幾方面加強實驗室生物安全管理。
參考文獻
2.學生要認真聽講,在教師的指導下按步驟操作實驗。
3.學生要認真觀察實驗現象,細心解剖,做好記錄,填好實驗報告。
4.注意實驗室衛生,對解剖實驗的物品,不能亂扔,要放在指定位置。
5.做完全實驗后要把儀器、標本放回原處,防止損壞。
生物科學是一門實驗學科,許多規律、結論的得出都是借助于實驗。自2007年實行新課程高考以來,實驗題的考查方式呈現多樣化,既有對教材實驗的考查,又有對教材科學史實驗的考查,還有也是最重要的是新情境下的科學探究實驗的考查。在這種情況下,僅靠高三黑板上的講實驗及實驗設計三步法的系統復習對于學生的實驗與探究能力的培養毫無疑問是低效的。那么應如何使高三生物實驗復習做到有效、高效呢? 一、歸類復習,把握規律 考綱中規定,“生物知識內容表”中所列出的20個實驗屬于必修和選修3的考試范圍。考綱要求考生能夠獨立完成這些實驗,包括理解實驗目的、原理、方法和操作步驟,掌握相關的操作技能,并能將這些實驗涉及的方法和技能進行綜合運用。為此,高三的實驗復習應該分為兩個階段:第一階段是隨著第一輪復習同步復習相關的實驗,第二階段是進行相關實驗方法和技術的歸類復習。根據所用實驗技術、方法可將上述的20個實驗分為顯微觀察、物質提取鑒別、模擬、調查、探究五大類。對于這幾類實驗,相關的歸類總結如下。 1.顯微觀察類 此類實驗(名稱、內容見表1)常綜合運用顯微觀察技術、染色技術、裝片制作技術等。 2.物質提取、鑒別類 此類實驗常利用某種試劑對生物體或細胞中的成分進行鑒別,不同的鑒別對象要用不同的試劑。歸類見表2。 3.模擬類 考綱中此類實驗包括三個:①模擬探究細胞表面積與體積的關系;②通過模擬實驗探究膜的透性;③模擬尿糖的檢測。這些實驗的原理各異,但都是利用模擬材料來模擬生物對象,根據實驗現象得出不同的實驗結論。例如實驗①是用3cm×3cm×6cm含酚酞的瓊脂塊來模擬細胞,實驗②是用玻璃紙(半透膜)來模擬生物膜,實驗③是用模擬“尿樣”來模擬真正的尿樣。通過上述模擬實驗得出以下結論:實驗①—瓊脂塊的表面積與體積之比隨著瓊脂塊的增大而減小,NaOH擴散的體積與整個瓊脂塊的體積之比隨著瓊脂塊的增大而減小;實驗②—生物膜與半透膜類似,都允許水分子透過,但是生物膜具選擇性;實驗③—尿中有糖,經檢測可見試紙變色,且變色程度的深與淺意味著糖含量的多與少。 4.調查類 調查類實驗要用到調查法,調查法中常使用統計技術和測量技術。考綱中所涉及的調查類實驗包括:①種群密度的取樣調查;②調查常見的人類遺傳病;③土壤中動物類群豐富度的研究。這些實驗常從研究對象、統計方法、計算公式等方面加以區別。例如實驗①中可用標志重捕法對活動能力強、活動范圍大的動物進行取樣調查,所用到的計算公式是:個體總數(N)初次捕獲個體數=再次捕獲個體數重捕的標志個體數;可用樣方法對植物或活動能力弱、活動范圍小的動物等進行取樣調查,所用到的計算公式是發病率=患病人數被調查人數×100%。實驗②中常用匯總法對人類的某種遺傳病進行調查,所用到的計算公式是記名計算法、目測估計法對土壤中的小動物進行調查研究,根據調查樣本中小動物的種類和數量來推測某一區域內土壤動物的豐富度。 5.探究類 考綱中涉及的探究類實驗包括:①探究影響酶活性的因素;②探究酵母菌的呼吸方式;③探究植物生長調節劑對扦插枝條生根的作用;④探究培養液中酵母菌數量的動態變化;⑤探究水族箱(魚缸)中群落的演替。另外高考還經常考查教材外的探究類實驗。對于探究類實驗需要依據科學探究的一般程序對某些生物學現象作出合理化的假設并通過設計實驗進行驗證。具體程序及其設計詳見本文第四部分。 二、真題演練,尋找規律 通過前面的歸類,師生們對各類實驗的規律已有所把握,下面闡述如何通過真題的演練,尋找復習規律。真題,即高考題。精心地選擇高考題,在解題過程中對復習規律靈活掌握,學會舉一反三,是提高實驗有效性的做法之一。例1(2009•福建理綜)下列對有關實驗的敘述,正確的是( )A.在觀察洋蔥細胞有絲分裂實驗中,將已經解離、漂洗、染色的根尖置于載玻片上,輕輕蓋上蓋玻片后即可鏡檢。B.對酵母菌計數時,用吸管吸取培養液滴滿血球計數板的計數室及其四周邊緣,輕輕蓋上蓋玻片后即可鏡檢。C.在葉綠體色素提取實驗中,研磨綠葉時應加一些有機溶劑,如無水乙醇等。D.檢測試管中的梨汁是否有葡萄糖,可加入適量斐林試劑后搖勻并觀察顏色變化。首先進行試題分析。該試題考查了考綱中四個實驗的實驗步驟:A選項考查的是“觀察洋蔥細胞的有絲分裂”實驗的制片步驟,該實驗制作裝片的正確步驟是根尖需經過解離、漂洗、染色、壓片以后,才可以用于觀察,而A選項未經壓片操作無法觀察到分裂相;B選項考查的是“探究培養液中酵母菌數量的動態變化”實驗,由于酵母菌繁殖速度很快,為做到準確計數,對酵母菌計數時,通常用抽樣檢測的方法,具體做法為先將蓋玻片放在計數室上,用吸管吸取培養液,滴于蓋玻片邊緣,讓培養液自行滲入,多余培養液用濾紙吸去,稍待片刻,待酵母菌細胞全部沉降到計數室底部,將計數板放到載物臺上鏡檢,由此可見B不正確;C選項考查的是“葉綠體中色素的提取和分離”實驗,在該實驗中,因為色素不溶于水,而易溶于有機溶劑,因此在研磨綠葉時應加一些有機溶劑,如無水乙醇等;D選項考查的是“檢測生物組織中還原糖、脂肪和蛋白質”實驗,檢測試管中的梨汁是否有葡萄糖,可加入適量斐林試劑后搖勻,而后需用50~65℃水浴加熱2min,再觀察顏色變化,否則Cu2O不會呈現磚紅色。所以C正確。通過該題分析可總結出以下復習規律: 1.理綜考試的實驗選擇題經常是多個實驗分別考查,因此在考綱實驗的復習過程中,既要有對每個實驗的細致復習(如實驗原理、實驗材料、實驗用具如試劑等、實驗步驟、實驗結果、實驗結論等的復習),又要有像前面那樣的對比復習,把握相關實驗的區別與聯系,這樣才能保證考生迅速提取所學信息,準確回答問題。#p#分頁標題#e# 2.一個選項考查一個實驗,因此復習時應對該實驗進行變式訓練,做到在高考真題下面增加變式訓練題,考查該題實驗的其他方面;在真題講解時做到“一題多練”“一題多解”,即師生共同研討針對該實驗還可如何考查———進行編題解題訓練。通過此種方式的演練,促進學生熟練掌握每個實驗,規范、準確地回答每個實驗的問題,真正達到實驗復習的高效。 3.實驗的考查內容很細,因此應創造條件讓學生親自動手做實驗。由于科學強調“做”中學,因此目前的高考實驗題越來越傾向于考查學生親自動手做的情況,所以教師應創造條件讓學生親自動手做實驗,在實驗中體會、反思,這樣既使學生熟練地掌握了實驗方法,又有助于學生對實驗內容的深入理解。即使學校沒有實驗條件,也應在播放實驗視頻的情況下創設仿真的實驗問題情境,促使學生去思去想,從而彌補學生不能親自動手做實驗的缺陷。 三、挖掘教材,體驗方法 《生物課程標準》和《生物考試大綱》都強調在重視基礎知識、基本能力的前提下,要使學生學會生物科學探究的一般方法,重視科學素養的考查,在科學研究方法等方面對考生的表現進行測量。因此挖掘教材的科學史實驗,使學生體驗科學研究的方法,且體會各種科學探究方法在科學發現中的作用,并學會將其應用到探究類實驗中,這是每個考生需要掌握的內容。同時將教材中介紹的方法遷移到其他實驗問題的解決上可以起到事半功倍的效果。以數學模型為例。教材中介紹,數學模型是用來描述一個系統或它的性質的數學形式。且以理想環境中的細菌種群的數量增長為例,介紹了建立數學模型的一般步驟。下面總結數學模型的不同表達方式。以一個細菌為例,其產生的后代在不同時間的數量如表3所示。
這屬于數學模型的表達方式之一—數據分析表格式。根據表3,可以寫出n代細菌數量的計算方程式N=2n,此為數學模型的第二種表達方式—數學方程式,此種方式精確,但不直觀。根據表3,還可以曲線形式表示,如圖1,此為數學模型的第三種表達方式—坐標曲線式,此種方式直觀,但精確度欠佳。上述三種表達方式即是生物教材以及高考試題(理論與實驗題)中常涉及到的數學模型的類型。我們可據此遷移建立不同類型的數學模型。 四、運用方法,系統設計 運用教材中介紹的科學研究的方法可以進行各種探究實驗的系統設計。探究實驗的設計通常依據科學探究的一般程序進行,具體程序見圖2。那么如何在探究實驗中進行某程序的設計呢?首先,在設計實驗時要注意遵循對照原則、等量原則、單一變量原則、科學性原則和平行重復原則等設計原則。而后要了解在整個實驗探究過程中要涉及的上述基本環節(程序)。
以“擬定課題”為例。例題(2008•寧夏理綜)在用生長素促進某植物枝條生根的實踐過程中,發現枝條生根情況不一,分析其原因,認為可能與生長素的濃度有關。請據此擬定一個相關研究的課題,寫出課題名稱。解決此題時首先要明確一個典型的探究實驗課題應包括哪些要素。對此一般從實驗變量的角度考慮,即自變量、因變量、無關變量等,而后根據題目所給的信息理清因果關系,用足、用準條件。 在教學中發現對于此題學生起初的答案往往是“探究植物生長調節劑對扦插枝條生根的作用”,這是教材中的一個實驗,學生記住了并移植過來。但仔細分析會發現題干中并沒有植物生長調節劑,而是生長素,且該實踐只是針對某植物,不具有普適性,因此教師可以指導學生將“植物生長調節劑”調整為“生長素”,探究其“濃度”,將“扦插枝條生根”改為“扦插該植物枝條生根”,即完整準確的課題為:探究生長素濃度對該植物枝條生根的影響。這里面,關于探究實驗課題的要素如下:生長素濃度是自變量,影響觀察指標的因素;該植物枝條生根是因變量,生根數量是觀察指標。 綜上所述,一個完整的實驗課題的模式為:實驗課題=探究(或驗證)+自變量+因變量其他程序可參照“擬定課題”進行逐項分析,鑒于篇幅略。以上從四個方面闡述了新課程背景下生物實驗復習的有效措施。隨著新課程的推進,只要我們在教學中加強教學研究,做好歸類復習,善于總結規律并加以靈活運用,定會取得實驗高考的優異成績。
一、激發學生學習生物的興趣
在初中生物實驗教學中,要想激發學生的學習興趣,教師必須解放思想,更新觀念,放開學生的手、腳,不要牽著學生一步一步地走,讓學生去模仿,教師要相信學生都能成功的完成實驗,允許學生實驗失敗,鼓勵他們從失敗中找原因,直至實驗成功,要讓學生從實驗中品嘗到成功的喜悅。例如,在第二節調查周邊環境中的生物中,調查校園、公園或農田的生物種類,可以帶領學生到校園內調查校內的生物種類,并且可以把不認識的生物拍照課后查找。這樣學生既了解了生物種類又熟悉了校園。但在放手實驗時,首先要讓學生帶著明確的目的去實驗、去探究,把知識從實驗中體會出來,然后引導學生總結實驗結論,這樣既體現了教師的主導作用,又發揮了學生的主體作用,才能充分調動學生學習生物學知識的積極性。
二、不同實驗方式的不同功能
觀察實驗是人對客觀事物的一種生動的感性認識形式,它往往通過多種感覺器官的聯合活動,并在思維的參與下進行的。例如,在觀察花的結構中觀察時,必須對觀察者預先提出一定的目的或任務,擬定一定的計劃,按計劃仔細地觀察,提出問題,尋求某種答案,這樣才能保證注意力集中在所要觀察的事物中。
演示實驗是初中生物實驗教材的一個重要組成部分,它具有現象鮮明、直觀、簡潔明了等特點,它是課文文字敘述的一個重要輔助部分。例如,光合作用還能產生氧氣,教師演示學生觀察,現象明顯一目了然。離開了演示實驗的鋪墊,課文中的部分概念、原理及規律就顯得蒼白無力,如空中樓閣,飛來之峰了。
學生實驗是學生學習活動的一個不可缺少的重要組成部分。新課程標準倡導學生的學習方式為“自主、合作與探究”,而學生分組實驗正是這種學習方式的一個具體體現,也是落實“雙基”的一個重要環節。例如,在學生分組實驗中,練習使用顯微鏡、制作并觀察植物細胞臨時裝片和觀察認得口腔上皮細胞三節實驗課中雖然也是觀察實驗但動手能力要求比較高,通過三節的實驗練習,學生的觀察能力,動手能力得到了很大的提高。實驗前先將實驗步驟由繁化簡,再指導學生在預習中抓住每一步的關鍵,并在每個實驗步驟 中規范操作,這樣才可以收到好的實驗效果。中規范操作,這樣才可以收到好的實驗效果。如在學習使用顯微鏡時,如果用左眼觀察,要注意糾正學生用右眼觀察或閉著右眼的習慣;轉動轉換器時,應及時糾正學生轉換物鏡的錯誤操作。這樣學生就能很快對好光,觀察到標本在視野中的圖像。這樣學生的合作、探究能力,分析問題、解決問題的思維能力,以及動手操作技能都得到了鍛煉與提高。在實驗中讓學生體味了生物課其樂無窮,同時也鍛煉了他們各方面的能力 。
三、培養學生發散思維能力
愛因斯坦說過“提出一個問題比解決一個問題更加重要,因為后者僅僅是方法和實驗過程,而提出一個問題則要找到問題的關鍵、要害。”發現問題是解決問題的起點,而且也是解決問題過程中的一種動力,它孕育著希望的光芒、美好的情景,我們在教學中要盡量鼓勵學生積極開動腦筋,希望他們通過自己不懈的努力和辛勤的勞動去發現問題。例如,在研究“消化”的實驗里所提出的假設: “細胞膜只能透過小分子物質,食物中的大分子物質必須先變成小分子物質才能透過細胞膜。”這個假設的理論根據是:(1)人和動物都是由細胞構成的;(2)生活的細胞需要從外界吸收營養物質;(3)營養物質是通過細胞膜進入細胞里的;(4)人和動物的營養物質來源于食物;(5)食物營養成分中有大分子物質。通過生物實驗使學生理解科學研究的基本過程,經過反復訓練,從而提高學生分析問題和解決問題的能力。
——比較不同果蔬中維生素C的含量。
一、實驗在教材中的地位與作用
中學生正處于身體發育和智力發育的關鍵時期,各種營養物質必須足量攝入,缺乏任何一種都會造成嚴重的后果。現在的中學生絕大多數都是獨生子女,在家里嬌生慣養,只吃自己喜歡吃的菜,吃自己喜歡吃的零食,這樣勢必會造成營養不良,如很多學生刷牙時有牙齦出血的癥狀,這就是缺乏維生素C導致的。通過本實驗學生可以了解到哪些果蔬中含有維生素C,養成常吃新鮮果蔬的生活習慣,關注自身的身體健康。此外,很多中學生喜歡喝果蔬飲料而不喜歡吃新鮮的蔬菜水果,本實驗也對二者的維生素C含量做了簡單的比較。
二、實驗原型及不足之處
教材中對人體所需的糖類、脂肪、蛋白質以及無機鹽等營養物質的重要性有大篇幅的介紹,同時還安排了學生實驗,而對于維生素這種人體需要量少但對人體生長發育以及生命活動調節有極其重要作用的營養物質卻只做了簡單的文字介紹,未在課上用直觀的實驗去展示。這樣編排教材不僅失去了一次引起學生學習興趣的機會,同時也失去了讓學生進一步獲取新知識的機會,我認為這是本教材的不足之處。
三、實驗創新與改進之處
我認為應該編排為演示實驗,直觀性強。通過比較學生日常生活
中喜歡吃的果蔬以及果蔬飲料中的維生素C的含量,培養學生多吃新鮮果蔬的情感態度價值觀,同時激發他們的學習興趣。
四、實驗器材
青椒、橙子、鮮橙多飲料、研缽、紗布、試管架、試管、燒杯、量筒、滴管、加碘的淀粉溶液。
五、實驗原理
新鮮的果蔬中含有維生素C,維生素C可使加碘的淀粉溶液褪色。果蔬中維生素C含量越高,加碘的淀粉溶液退色的程度越大
六、實驗過程
1. 將橙子和青椒去皮后在研缽中研碎,然后分別用雙層紗布將汁液過濾到兩個小燒杯中。
2. 配置加碘的淀粉溶液,取三支潔凈、干燥的小試管,分別注入2毫升加碘的淀粉溶液。
3. 取一支潔凈、干燥的滴管,吸取第一種汁液,逐滴加入第一支小試管中,邊滴、邊振蕩、邊觀察現象。依此類推,將第二種汁 液滴加到第二支試管中,記下滴數,直到三種新鮮果蔬的汁液以及果蔬飲料全部滴加計數完畢。將三種果蔬的滴數進行比較,即可得出結論。
討論:1. 三種果蔬汁液是否都含有維生素C?
2. 果蔬飲料與新鮮果蔬汁液,哪一種維生素C含量更高?
3. 實驗結果說明了什么?
七、實驗結果