关键词：生物工程;实验室;建设与管理;优化策略
Problems and Optimization Strategies in the Construction and Management of Bioengineering Laboratory
MAISUTI Maisudan TIAN Zhongping*
（College of Life Science， Xinjiang Normal University， Urumqi， Xinjiang Uygur Autonomous Region ， 830054 China）
Abstract： Biological engineering is a practical major， and experimental conditions， experiment content have a large scale in the ministry of education undergraduate teaching assessment in colleges and universities system. Through questionnaires survey， such as Xinjiang Normal University， Liaoning Petrochemical University， Shenyang Agricultural University， Shenyang University of Chemical Technology， Nanyang Normal University， the data show that 6.28% of the students said laboratory of the overall layout and the structure is unreasonable in biological engineering， 7.17% of students said laboratory instrument configuration is not reasonable in biological engineering， 5.83% of students said experiment teaching team is not reasonable in biological engineering， 16.59% of students said laboratory instrument quantity cannot meet the needs of the experiment in biological engineering， 32.74% of the students will not use the fire extinguishers， and through field survey， found many problems existing in the construction and management of undergraduate bioengineering specialty laboratory. By consulting literature， data and consulting experts， the paper puts forward specific optimization strategies， in order to provide reference for the construction and management of undergraduate biological laboratory.
Key Words： Biological engineering; Laboratory; Construction and management; Optimization strategy
21世紀是科学力量加强的世纪，也是生物技术的世纪，是当今世界处理世界人口、资源和环境的三大风险，是完成可持续发展的关键之机。1998年，教育部新增了生物工程本科专业。2006年，我国成立“全国工程教育专业认证委员会”，对我国的工程教育专业开展专业认证试点工作，其中生物工程专业是试点认证专业之一。2012年，教育部把生物工程专业增列为一级学科[1]。2016年11月，北京化工大学和华东理工大学相继通过生物工程专业认证，走向国际工程教育发展道路。逐渐凸显生物工程专业，在我国生物领域本科生培养中的重要地位。
生物工程专业是一门实践性强的专业，实验教学质量的高低是高等学校办学的关键，在教育部表示在高校本科教学分析研究中，实验内容与条件等占的比例很大[2]。本文通过对新疆师范大学、辽宁石油化工大学、沈阳农业大学、沈阳化工大学、南阳师范学院等非“985”和“211”高校发放调查问卷和实地调研，针对本科生物工程专业实验室建设过程中存在的问题加以探讨，以期对我国本科生物工程专业实验室的建设和管理提供参考意见。
1加大建设生物工程专业实验室及管理的重要性
生物工程专业是一个实践性很强的专业，要求学生在学习理论知识和技术后，需通过实验加以验证，最终应用于实践生产。很多课业都需要以实验室为依托，才能顺利完成，所以该专业应配有专门的实验室，建设一支科学的实验队伍[3]。目前国内设立该专业的高校近200所，而对于新成立生物工程专业的院校，需要对实验教学和管理进行调整，以提升教学质量。抓住我国工程教育走向国际化的时机，转变以往的教学理念，以新的教学理念顺应学科教学改革的趋势，进一步改善实验室建设和管理[4]。同时，实验室建设和管理水平的好坏的重要标志是高校教学、科研和管理等方面的高低，在提高学生的实验操作能力、创新创造观念、解决问题和分析问题等能力方面起着很重要的作用，所以实验室的建设及管理在教学方面是不可忽视的重要因素[5]。
2生物工程专业实验室建设与管理过程中存在的问题
高校生物学实验室中存在的问题，可以分为两部分，一是硬件方面，二是软件方面。在探讨生物工程专业实验室建设与管理过程中存在的问题之前，要确认实验室的内在因素，《高等学校实验室规程》对实验室的概念是依托学校或隶属学校的管理，是进行科研或实验教学、技术开发、生产试验的教学或科学研究实体的场所[6]。本文中所讲到的实验室是指专业实验室、教学基础实验室和教师科研实验平台以及专业基础实验室。
2.1实验室硬件设备配置中存在的问题
实验室的硬件设备配置由实验室的功能的发挥，整体规划以及仪器设备的质量、数量、品类、更新率等部分组成[6]。通过调查数据显示，有6.28%的学生表示学院实验室的总体布局和结构不合理，7.17%的学生认为生物工程专业实验室的仪器配置不够合理，16.59%的学生表示生物工程专业实验室的仪器数量不能满足实验需要，具体存在以下几方面的问题（见表1）。
1
实验室总体布局和规划不够合理
6.28%的学生表示学院的实验室的总体布局和结构不合理。基础和公共实验室比较分散，没有统一的规划，显得杂乱;个别院校没有专门供毕业生实验的实验室，毕业生只能在基础实验室拼凑实验;教师科研实验平台简陋，位置狭小，难以开展大型实验。
2
实验室的仪器配置不够合理
7.17%的学生表示生物工程专业实验室的仪器配置不合理。个别昂贵的仪器闲置，没能正常使用;实验教师计划开设的生物工程模拟与仿真实验，由于仪器设备限制，而无法开展
3
实验室的仪器数量不能完全满足实验需要
16.59%的学生表示生物工程专业实验室的仪器数量不能满足实验需要。实验室原有仪器的种类单一，加之经费有限，不能及时补充更新实验设备，部分学生上课时，在别的实验室借仪器使用。
4
实验室信息化平台建设不够
调查的几个学校，基本都没有对实验室实行信息化管理和网络预约平台，很难对大型仪器及门禁进行24小时的監控，也不能实现远程控制。
5
实验室设备建设和维护经费紧张
调查的几个学校，学校的经费来源有限，从而导致设备维护困难，出现实验教学以及毕业论文仪器设备不足。
6
实验室耗材管理
调查的几个学校，实验药品和玻璃器皿都是实验室中不可缺少的仪器，因此，它们的管理显得很重要，所以把登记和保管工作要做好。
2.2实验室日常管理中存在的问题
实验室的日常管理，是高校实验室工作的重点，也是难点。实验室的制度建立不完善，缺乏专业的管理队伍都会导致实验室日常管理混乱。通过调查，发现存在以下几方面的问题（见表2）。
表2、实验室日常管理中存在的问题
1
实验室开放管理程度不够
4.48%的学生表示承担本科教学任务的实验室没有对外开放，各学科实验室都是独立并没有融合，交流性不足从而抑制了学生们的创新思维，5.38%的学生表示科研实验室没有面向本科生开放。部分想进入实验室进行探索研究的本科生很难能够实现，这就严重影响到了学生创新能力和综合素质能力。
2
实验室信息化管理程度不够
调查院校仪器设备主要靠人为管理，很难对设备运行状态进行实时跟踪，设备发生故障，不及时排除，影响以后学生和教师的使用。管理人员下班后，部分24小时运转仪器，如发酵罐、高效液相色谱、气相色谱、冷冻干燥机、超低温冰箱等的使用状况难于监测。
3
实验室安全培训程度不够
7.62%的学生表示从未接受过安全培训，36.77%的学生表示导师和同学介绍过安全规程，13%的学生表示参加了临时培训，32.74%的同学不会使用灭火器，但希望学习。从数据显示，学校对在读学生进入实验室的安全操作培训程度远远不够。
4
实验室仪器设备预约困难，共享困难
常用的仪器如高效液相色谱、气相色谱、灭菌锅、发酵罐等，使用频率高，预约紧张，有的学校就没有预约机制。人工预约常常出现设备空置时也不能及时取消预约记录，从而出现使用者得不到预约，而仪器却空置的现象。
5
实验室公共平台环境管理不善
部分公共平台使用人员流动量大，环境卫生差，灰尘多。尤其发酵罐、灭菌锅、离心机、超低温冰箱等常用设备，由于使用过程中，伴随部分含水样品，地面早上打扫，晚上即布满灰尘，严重影响实验室清洁及仪器安全顺利运行。
6
实验室仪器设备管理不善，故障频繁
仪器使用者范围较广，包括本科生、研究生以及毕业生。学生操作不够规范，随意插拔仪器，从而造成设备故障，影响科研和教学。
2.3实验队伍建设中存在的问题
实验室建设核心以及实验室发展的关键是实验队伍的建设。通过调查，有5.83%的学生表示生物工程专业实验教学队伍不够合理，主要存在以下几方面的问题（见表3）。
1
缺少有经验的管理人员
一般学院实验室的管理，都是由专业教师兼任，虽然有在实验室开展研究工作的经验，但对于管理实验室，不是所有教师都擅长。
2
专业技术实验教师缺乏
部分实验教学由各科室的教师来担任，没有专门的实验教师，所以实验项目及要求都是由理论课教师来决定，完全不能完成难度大、费时、费力的实验课程，不能全面考虑设计性、创新性的实验课程，实验室开放的要求就不能实现。
3
实验队伍整体素质不高
在大家看来实验室工作不是一种专业性工作，实验室工作人员的文化程度低，学历高和职称高的人员不愿意到实验室工作，导致实验操作技术弱，设计能力不高，实验都是由高校教师和学生一起进行，虽然学会了操作，但实验设备仪器发生故障或系统升级就无人維护。
4
实验员编制少、专业培训力度不大
各个学校对提高师资水平关注力度比对实验教学人员的关注力度大，因此实验人员的工作积极性和主动性不能充分发挥，优秀人才到实验技术队伍的吸引力下降，这样就导致了实验人员职称结构、学历结构偏低、人员配置不够。
5
实验人员队伍缺乏交流
实验室分割过细，各学院的实验室之间有一定的距离，实验人员不能相互沟通交流，也不利于他们提高实验水平，与其他学校的实验人员交流就更少。
2.4实验教学体系建设中遇到的问题
大学教学是由理论与实验等两个教学组成。实验室是实验教学的基地，以各种硬件与软件为依托，通过学生的动手操作、仔细观察、分析实验结果，培养学生的观察力、分析力和判断力等方面的教学过程。实验教学是学生理论联系实际的关键，是提高学生实践能力与综合素质的重要途径[7]。通过调查和资料整理，发现存在以下几个的问题（见表4）。
1
实验教学目标不够明确，认识不足
目前高校对实验教学的目标不明确、认识不足，在制定专业实验教学目标，不考虑地方人才培养的需求，把实验教学当作理论教学的课外延伸部分，照搬教科书的目标，显得架子大，内容空，导致实验教学能力不能提升。
2
实验教学内容和实际脱节
实验课内容与学生将来工作的单位或企业脱节，学生在实验室学到的操作方法，很难能和企业一致，导致学生到企业以后，还得重新学一遍。
3
实验教学内容单一
由于经费有限，仪器和试剂的够买也有限，设备更新落后。因而，实验内容过于简单，大多都是验证性实验，没有创新性。
4
实验教学方法落后
个别高校，实验教学，还处在利用黑板和教师口述实验流程，或者让学生自己按照书本琢磨实验流程。在演示中没有合理的使用现有的的多媒体设备。有些教师，在教学实验中不进行现场实验演示，全凭学生自己琢磨，很难能达到实验教学效果。
5
实验成绩评定不规范
个别高校的实验教师，在给学生评定实验成绩时，主要依赖学生的平时表现，能够全勤的学生，成绩就会较高，较少的教师通过学生的实验操作技能来规范打分。
3生物工程专业实验室建设与管理的优化策略
3.1实验室硬件设备配置的优化策略
3.1.1制定科学合理的实验室建设规划。
在生物工程专业建设规划中，结合学校的实际情况，同时借鉴国际国内知名大学的科研人员的意见建议，制定出符合本校实际的实验室建设规划，不断总结经验，不断完善实验室建设规划。生物工程专业的实验室不仅要符合生物教学的条件，又要符合教师、学生科研的条件，就必须要求全面做好计划，充分发挥资源优势有序开展各项实验工作。首先，对部分专业课程任务和实验项目少的实验室进行整合，组建一个综合性的实验室，购置和配备实验试剂、药品、仪器等设施，以便学生在毕业论文和综合性实验时使用。其次，为教师准备若干个专用实验室，存放体积较大、价格高或精密仪器，提供给课题组和教师使用[3]。
3.1.2整合实验室资源，构建智能化管理系统和管理中心。
随着互联网的快速发展，在高校中，图书馆、学生公寓都已使用了门禁管理系统，对出入人员进行管理[8]。制定仪器设备资源整合标准和规范（包括计划购进的仪器），将学院各种仪器按照功能分类，实行房间集中分类放置及管理，并对各个实验室仪器设备状态的在线监控。在实验室内部，以房间为单位，布设电子门禁锁、设备状态传感器、漏水传感器、烟雾传感器、监控摄像头，对实验室进行实时监控。以有线、无线局域网为信息传送介质，实现管理中心对实验室内部整体情况全天24小时不间断实时监控[9]。
3.1.3精准采购与科学配备。
要根据《生物学科学生上岗实验的基本仪器掌握标准》和人才培养方案的要求，首先，对实验室的水电等各项基础设备进行更新，结合实际，由各专业教师和实验室的教师共同商量研究，制定详细的采购和实验配备的标准，提出合理的建议后按照计划进行购置，这样可以减少仪器无法使用的现象。同时，各专业在放置仪器方面既要科学、方便，又要符合专业课程实验教学的需求，以便规范完善实验教学过程，提高实验教学的质量。在购置和添加低值易耗品时，根据生物工程、生物技术、生物科学等专业实验课程相似特点，在制定耗材计划时，要以各专业实验室为主，各专业实验室清理现有的库存实验耗材，同时按照教学课程来制定计划，防止重复购置药品与试剂，避免浪费[3]。
3.1.4加大实验室经费投入，有效使用实验室资金。
实验室是教学的场所、科学研究的基地、科技发展的源泉。学生通过实验将课堂所学的理论知识与实际相结合进一步巩固知识，这样，实验就成为学校科研工作和教学中不可缺少的组成。实验室是提高学生综合素质能力和创新创业的重要途径，实验室的建设是专业课程建设中的核心要素。因此，学校要进一步加大对用具的配置、仪器设备的购置等方面的建设力度，要确保经费的有效投入使用。这样不仅为学生搭建了动手操作的平台，也为基础生物实验课程的建设奠定了坚实的基础[10]。为此，一是通过报告或者建议的形式，争取大学的资金，让学校认识到实验室建设对本科教育的重要性。二是鼓励多渠道筹集资金，争取企业支持和校友的捐赠。
3.1.5规范完善各项规章制度。
成立专门组织机构，明确责任分工，规范完善配备仪器设备、购置仪器设备的招标、仪器设备的验收、登记、使用、检查、维修、报废等方面的制度，同时修改与改革不相适应的管理机制，有效的提高管理效果与效率。
3.2实验室日常管理的优化策略
3.2.1不断规范实验室的开放制度，提高实验室的开放程度。
实验室在管理上虽然制定了各种管理制度，但缺乏系统整体的管理，在执行上也因各种原因执行不到位[11]。根据《普通高等学校实验室工作规程》、《实验室仪器设备管理及使用方法》、《实验室安全制度》、《实验室事故损坏赔偿制度》等相关制度，应严格规范实验室的开放管理制度，提升實验室的开放程度，尤其对学生科研实验的开放程度。根据学生自己的意愿，结合专业课的基础，自己动手操作进行一些简单的实验，就让学生通过实验发挥自己的创新能力进行研究[12]。
3.2.2构建智能化网络管理系统。
对实验室信息、设备、房间安全实行全方位监控，系统管理员可以通过网络随时发布仪器设备相关信息。建立综合管理平台基础数据信息库，实现设备购置、验收、维修、维护、预约、收费等功能，实现仪器设备资源和服务共享。建立实验室防水、防火、视频摄像、门禁等系统的联动机制，对实验室环境实时监测[9]。加强对实验仪器的智能化管理，减少仪器故障的出现。
3.2.3建立仪器设备预约平台，提高仪器使用效率。
学院可以依靠信息平台的建立，首先对实验室内的仪器设备能否正常运转、仪器测试结果是否稳定、贵重仪器和共享仪器等进行分类统计、建立台账、统筹管理，其次建立一个预约平台，及时发布和更新仪器的使用情况，方便使用者能够及时预约，从而提高仪器的使用效率。
3.2.4加大学生进入实验室的安全培训力度，及时排除实验室安全隐患。
可以通过以下几个方面加大对本科生实验室的安全培训：A、建立实验室的准入制度，通过安全知识测验的学生方可进入;B、进行安全培训，并计入学分;C、请专业老师做系列讲座;D、定期进行安全宣传;E、建立安全交流平台。并且要求管理员及时排除安全隐患，比如仪器是否陈旧或故障频发;实验室线路是否老化或负荷过大;安全通道是否畅通;安全警示或逃生指示灯是否正常;防护用具是否欠缺;通风设备是否正常，有害气体弥漫是否通畅;针对火灾、容器爆炸、危险化学品泄露等要制定相应的应急演练方案，提高教师及学生对实验室事故的应急能力[13]。
3.2.5加大对实验室的公共平台及其环境卫生的管理。
实验室公共平台的管理是各个学校的薄弱环节，学校领导要重视对公共平台的管理，特别对公共平台仪器的维护以及环境卫生的管理，保证仪器在一个干净的环境，从而减少仪器故障的出现，提高仪器的使用效率。
3.2.6采用计算机软件来提高工作效率。
实验室都配备了计算机并连上了互联网，我们充分利用计算机操作来实现实验室物品管理、养护记录、仪器的试用申请、报废以及物品的出入口登记等方面的工作，既节省人力又提高工作效率。
3.3实验队伍建设中的优化策略
选优配强实验教学队伍，组建一支业务能力强、专业化水平高的实验指导教师队伍是实验室建设与管理的基本条件[14]，是优化实验教学的本质，完成实验室建设目标的任务。
3.3.1加强实验室管理人员的建设
实验室的管理需要高标准、严要求，实验室的管理人员是实验室的核心，因此提高实验室管理人员的业务能力和综合素质，既能调动管理人员的积极性和发挥主观能动性，又能保证实验室的高效运转[15]。应该招聘优秀并有经验的管理人员，可以提高实验室的运行效率，减少实验经费的浪费。同时要培育优秀的实验室管理人员，前提条件是，得有优秀的管理者去培养。
3.3.2不断提升与发挥实验技术人员的地位和作用
长期以来实验技术人员看成是教学辅助人员。所以，实验室的工作部分学历高、职称高人员不愿去，导致学历和职称较低的人去实验室工作，呈现出实验技术人员学历和职称普遍低的局面。为了搞好实验室建设，首先要重视实验技术人员，在业务上要像重视教师的培养一样，在职称晋升等方面应充分考虑他们的利益，激励他们的工作积极性，使他们爱岗敬业、尽职尽责。通过这种方式让更多的高学历、高职称人才在实验室工作，不断加强实验技术队伍建设[16]。
3.3.3增加实验队伍的交流，不断提高实验室队伍的专业水平，广泛开展专业培训
随着学校的发展，实验室不断添置、更新实验室仪器设备，必须充实实验室技术力量，配备层次较高的实验室人员，调整人员结构，根据不同身份的人员，设置不同实验项目的培训，制定相关政策，为实验室人员的业务能力和水平的提高提供更多的学习和交流机会，加大实验人员培训力度，比如派遣优秀的实验室人员到国外或者别的高校学习，不断提高业务水平[14]。
3.3.4加强队伍建设 ，创新考核机制
学校本着以人为本的理念，实验技术是一项特殊的工作，采取个性化措施，不断提高实验技术人员待遇与地位，进一步激发现有实验技术人员的工作主动性和积极性。激励和推动实验技术人员的参与技术和学术交流的积极性。首先，制订首次上岗的实验教师的要求和学院实验中心工作人员年度考核暂行办法，考察实验技术人员的“量”和“质”两个方面。对实验技术人员考核进行“量”化考核，将实验室管理、实验课教学、指导毕业论文（设计）、开放性实验室管理等进行量化，制定不同职级工作人员工作量;对实验技术人员工作进行“质”的考评，同时要建立奖励制度，结合教学的效率，管理能力的表现、科研和教学的获奖、论文的检索等给予奖励。其次，完善实验技术人员的“量”和“质”考核与民主测评的综合考核机制，确保实验室的正常运转。第三，对实验技术人员的考核要采取公开、公平、公正的全透明方式进行，考核结果要与职称评定、工资和奖金挂钩[16]。
3.3.5引进人才注入新的活力
人才有丰富的专业知识和技能、思路清晰开阔、综合能力强、业务素质高，可以促进实验教学的质量。因此，高校实验室应引进高学历的人才来参与生物实验与教学工作，人才也通过自己的知识引导学生开拓思路、大胆创新，激发学生的积极性和主动性。
3.4实验教学体系建设的优化策略
3.4.1建立健全实验教学目标的分类体系
树立教学目标，实施实验教学新体系。实验教学的目标可分为横向和纵向两个体系。既要达到实验各阶段（或单元）的教学目标及实验能力的要求。又要根据各阶段的教学目标，根据实验课的教学目的和任务来制定。
3.4.2完善实验教学内容，强调和实际联系
丰富实验教学的内容，改变常规的实验方式和实验手段，利用实验教学网络资源库，结合现代多媒体设备不断完善演示实验的教学手段，通过图片、音视频、动画 等素材，提升学生的学习主动性，拓宽学生的视野，结合动手操作，不断提升学生动手能力及创新性地思考能力，多开展与生产实际相关的实验提升生物技术在相关产业中的应用效果，带学生出去参观学习，促进学生实际操作能力，实现由教师主导实验教学向学生主动探索实验的转变。
3.4.3改进实验课的教学方法，充分发挥学生创新能力
在教学过程中要采取多种方法引导学生进行思考，一是让学生充分理解实验的理论基础，然后发挥学生的创新能力，比如可以提前要求学生设计创新实验，在教师的指导下完成实验。二是让学生加入到科研中，感受到科学研究的奥妙，培养学生对科研的浓厚兴趣。这样可以促进教师与学生之间的相互沟通、交流，使教师掌握了解学生的想法与需求，使学生进一步掌握专业知识和学科方向。同时，学生在参与科研实验的过程中通过自己动手操作和思考，提高了理论知识的掌握和实验的技能，不断开阔视野、接触学科前沿领域 [17]。
3.4.4建立实验成绩评定的科学体系
首先，制订实验目标评定量表，细化评分标准。其次，制定实验考核的内容、范围、要求、形式、步骤及评分细则，方便学生对实验考核做好准备。最后，实验成绩采用结构评分法，综合学生仪器操作水平、实验预习和报告水平、創新实验设计能力、实验操作能力[18]。
4结语
实验室的建设与管理是非常复杂的一个系统工程。结合高等教育的发展趋势，紧跟生物工程专业国际发展的道路，不断完善生物工程专业实验室运行模式以及管理制度，是每个实验室管理人员的诉求。
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