动物实验设计范例

摘要：伴随科技的飞速发展，动物实验作为生命科学基础和科研的重要支撑，实验动物的使用数量和频率加大，动物的伦理问题和福利问题逐渐显现出来。根据调研发现，医学生对动物实验等相关伦理知识的认知较为模糊。因此，文章对实验动物伦理的基本含义、实验动物的现状及福利进行了阐述和分析，并探讨了教学改革的方向。

关键词：伦理学；动物实验；课程思政

0引言

当前，随着科学技术的高速发展，生物医疗、生命科学、生物技术、基因工程、食品医药［1］等领域都取得了大量的科研成果。科研成功的背后离不开实验动物的“功劳”。动物实验在药品研发、疾病的病理、生理及机理研究等方面发挥巨大的推进作用，但是在现实的动物实验中，存在动物实验的必要性、合理性及动物的伦理问题，成为学界争议的热点。一门医学课程，只是注重专业知识和技能的传授，而忽视人文精神的培育，则很难培养出德高望重、技艺超群的高素质医药人才［2－3］。医学课程作为一门应用学科，在当今医学和生命科学发展中都离不开实验动物，不可避免遇到各种动物伦理学问题［4］。有文献报道，每年欧盟用于实验的动物有1200万只，而我国在此方面的数字达2000万只，美国达到2200万只。［5］巨大的实验动物使用量引发了我们对实验动物伦理问题的关注，生命伦理学原则在这种大环境下诞生。因此，在动物实验中，如何优化实验，利用“3R”原则，是每个生命科学工作者必须探索的问题。

1动物实验与实验动物是支撑生命科学研究的重要桥梁与枢纽

生命科学研究的基本条件包括：动物（Animals）、设备（Equipment）、信息（Information）、试剂（Reagents），简称为AEIR［6］。动物排在首位，证明其地位的重要性。由此可见，实验动物在生命科学中具有不同寻常的位置。实验动物在教学、科研中有着无可代替的作用。由于人类疾病发生的机制十分复杂，为进一步探索机理的秘密，我们不可能在人体上进行相关的实验，因而实验动物成为人类的受难者。人类通过利用动物实验，可以深入探索疾病发生的自然法则，从而进行预防与治疗措施。比如，肿瘤、易传播的传染病等在临床上发病率较低，存在潜伏期长等特征，人类可以通过建立动物模型，深入观察探讨，并对临床用药的剂量及安全性开展试验，最终提高人类存活率，保障生活质量。

2动物伦理学与“3R”原则

作者：王晓凑 薛庆华 晏馥霞 李立环 李守军 胡盛寿 单位：中国医学科学院北京协和医学院阜外心血管病医院

CPB与心脏手术麻醉后常规建立CPB，降温至34℃左右，阻断主动脉，主动脉根部灌注Thomas心肌停跳液，经肺动脉根部灌注肺保护液。降温至25℃时，开始低流量CPB(50mL•kg－1•min－1)，在主动脉阻断2h后，鼻咽温调至30～32℃时，开放主动脉。全流量辅助循环30min，鼻咽温升至35～36℃时停CPB，血管活性药物辅助治疗心脏功能，观察2h后处死取材。

观察项目(1)血流动力学指标:平均动脉压(MAP)、心率(HR)、中心静脉压(CVP)、呼吸道峰压(PAP)、潮气量(Vt)、肺动态顺应性(Cdyn)和鼻咽温(NT);(2)动脉血气分析指标;(3)使用药物。观察时点为麻醉诱导后即刻(T1)、鼻咽温降至25℃时(T2)、主动脉开放后5min(T3)、停CPB后5min(T4)、停CPB后1h(T5)、停CPB后2h(T6)。同时记录麻醉诱导时间、主动脉阻断时间、CPB转机时间和麻醉维持时间。

麻醉效果评估参照文献［3-4］行麻醉效果评估。(1)麻醉诱导:Ⅰ级为过程平稳，气管插管顺利，颈动、静脉置管无反应;Ⅱ级为有反抗，反复气管插管，颈动、静脉置管需追加全麻药物;Ⅲ级为对抗明显，气管插管失败或需要紧急气管切开。(2)全麻维持:Ⅰ级为HR、血压平稳，肌松良好;Ⅱ级为HR、血压改变幅度稍大，肌松度尚可，配合手术欠理想;Ⅲ级为呼吸、循环抑制明显，肌松度欠佳，配合手术勉强。全麻评价包括呼吸、循环、眼征、皮肤刺激和肌肉张力5项综合评价。

统计学处理应用SPSS16．0软件，计量资料以x珋±s表示，各时间点比较采用重复测量设计的方差分析，两两比较采用LSD-t检验，P＜0．05为差异有统计学意义。

幼猪一般情况幼猪体质量(4．6±1．5)kg，1只死于CPB后心脏骤停，其余41只完成至实验终点。肌注氯胺酮(5±2)min后动物开始安静，CPB转机时间为(184±10)min，主动脉阻断时间为(125±8)min，麻醉维持时间为(335±17)min。

幼猪血流动力学、呼吸参数和体温变化指标结果见表1。

摘要：针对目前毒理学实验教学存在的问题，如教学方法与手段陈旧、学生不够重视或态度不认真等，运用虚拟仿真实验教学、优化实验项目、改革考核方式和规范实验报告、贯彻动物伦理学理念等多种方式或措施进行教学改革尝试。经过一系列教学改革后，学生学习积极性明显提高，克服了对动物的恐惧心理，实验技能和动手能力增强，而且实验报告质量明显提高，分析和解决问题能力也进一步增强，取得了较好的教学效果。

关键词：毒理学；实验教学；教学改革

毒理学基础作为预防医学的专业基础课，是一门具有极强的理论性、实践性和应用性的课程，因此，其实验教学和理论教学同样重要。其中动物实验是毒理学的主要研究方法，它在毒理学教学占据了重要地位。它不仅能验证和深化理论知识，而且还可以增强学生观察、分析和解决问题的能力［1－3］。此外，实践技能训练也是毒理学教学过程一个不可缺少的重要环节［4］。因此，科学规范的开展毒理学实验教学是培养高质量预防医学人才的重要手段和形式。为了能使学生在实验课的有限时间内熟练地掌握实验方法和技能，进一步提高理论知识的实践应用能力，本文就我们在毒理学实验教学遇到的问题，对毒理学实验教学方法和内容提出相应的对策，以便为高校毒理学教学同行深入探讨起到抛砖引玉的作用。

1毒理学实验教学存在的问题

1．1实验教学方法或手段较陈旧或单一

在传统课程的内容安排上，毒理学实验教学主要是演示性与验证性实验，一般为教师先讲解实验原理目的、演示操作方法与步骤，然后学生按照实验步骤进行操作［5－7］。当中所运用的教学手段较为简单，仅仅为示教和讲解，致使学生整体动手能力、发现问题、解决问题能力较为薄弱。这与实验教学的目标是不符合的［8］。同时呆板、单调的教学方法也致使一部分学生的积极性下降。

1．2实验过程重视不够

摘要：实验针灸学是运用现代科学技术和实验方法研究针灸作用基础、针灸作用规律、针灸效应及机制的一门学科，是传统针灸学与现代科学相结合而产生的新兴交叉学科，是针灸学科的重要组成部分。在21世纪这个信息的时代，各行各业都在传统的工作和学习方式上进行改革，以收获更高的效率和效益，实验针灸学的教育也不例外。如何让学生高效率的学习并掌握实验操作技术、激发学生的创新思维，培养学生科研创新能力，在大数据背景下的创新教育显然比传统教学更有明显优势。基于此，我们将实验针灸学的实验部分独立成一门课程进行改革，以期能提高学生的创新能力和科研能力。

关键词：实验针灸学；教学改革；创新创业训练

实验针灸学是运用现代科学技术和实验方法研究针灸作用基础、针灸作用规律、针灸效应及机制的一门学科，是传统针灸学与现代科学相结合而产生的新兴交叉学科，是针灸学科的重要组成部分[1]。本课程的教学任务主要是培养学生的实践能力、科研能力和创新能力，要求学生既掌握针灸实验研究的基本方法和实验基本操作技能，同时又能对针灸、经络现代化研究的主要成果和学术动态有较全面地了解，以便在进行针灸学术理论研究和创新中有较坚实的基础和较高的起点，是大部分高等院校针灸推拿学学生的必修科目。贵州中医药大学是一所以中医药学科为主体，突出特色和优势，多学科协调发展，立足贵州，面向全国，培养具有创新精神和实践能力的高级中医药专门人才及相关人才的普通高等中医药院校。重临床、重实践、重实用的办学理念始终伴随贵州中医药大学的发展历程。实验教学是贵州中医药大学实践教学体系的重要组成部分，是培养中医药专业学生实践能力和创新精神的重要手段。数年来，围绕学校“发展为先、质量为本、创新为源、育人为用”的教育理念，在不断建设发展和实践凝练中形成针灸推拿学院实验教学理念：“学生为本、能力为先，强化基础、注重实践、培育创新”。

1改革规定性实验的教学方法

2007年5月教育部《关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》中指出“大力加强实验、实践教学改革，推进高校实验教学内容、方法、手段及实验教学模式的改革与创新，以倡导启发式教学和研究性学习为核心，激发大学生的兴趣和潜能，培养大学生的团队协作意识和创新精神”。这对培养学生的创新思维与动手能力具有特殊的作用。为贯彻落实这一文件精神，响应学校“以学生为中心，培养教学科研型人才”的号召，拟改革实验针灸学实验教学方法。在贵州中医药大学2015版培养方案计划修订意见“有条件的学科和课程应当积极推进实践教学体系独立运行改革”的指导下，经实验针灸教研室研究讨论后我们将实验针灸学的实验课程独立成一门课程，并提前到大学二年级的上学期就开课。一方面提前让学生接触，激发学生的创新思维，提高学生的学习兴趣；另一方面也能根据实验针灸学学科特点，录制动物实验基本技术的小视频。在保证实验针灸学的规定性实验教学内容的基础上，做到以学生为中心，改革现行的创新性、设计性实验教学。从以往我们的实际教学情况来看，实验针灸学的规定性实验教学主要采用传统口传心授的教学模式，即教师讲授甚至演示-学生操作的过程，学生只是被动接受，忽视了学生的独立性、自主性及创造性。即使我们在实验教学中开设了创新性、设计性实验，但仍有相当一部分学生没有参与科研设计的思考过程就完成了实验的实施。且在实验针灸学规定性实验的教学中，经常也会出现学生被动物抓咬的现象。究其原因，（1）学生人数过多，由于学时限制，很难在课堂上给学生进行逐一的演示；（2）学生在学习阶段，缺乏规范的动物实验基本技术培训及自主创新实验设计的训练。基于此，为了更好地提高学生动手操作能力、开发学生创新思维及全面提高学生的综合素质，我们以国家卫生部“十三五”规划教材《实验针灸学》为教材蓝本，选取2个比较有针灸特色的规定性实验为依托，根据制定的实验录制的常用动物实验基本操作技术视频，该视频在手机上即可观看，我们通过学生微信、QQ群、学习通等网络平台进行传播，在每次实验课前让学生先进行自主学习，使学生在短时间内能够扎实掌握实验基本操作技术。改革以往“教师讲授-演示-学生操作”的模式，留出时间让学生可在规定性实验的基础上有想法的进行自主创新性、设计性实验。

2建立以学生为中心的创新性设计性实验项目开题论证

随着信息时代的到来，互联网如今已渗透到人们日常生活的各个领域。在21世纪这个信息的时代，各行各业都在传统的工作和学习方式上进行改革，以收获更高的效率和效益，实验针灸学的教育也不例外。如何让学生高效率的学习并掌握实验操作技术、激发学生的创新思维，培养学生科研创新能力，在大数据背景下的创新教育显然比传统教学有明显优势。微课、慕课、翻转课堂等新兴教学模式不断涌现，教育改革进入了信息化教育时代，同时新兴教学方法和教学模式对传统教学模式提出了巨大挑战[2]。为了激发学生的创新思维和探索精神，我们让学生自由组成8～10人的小组，通过课上、课下的引导和启发使学生进行创新思维训练，教授学生如何查阅文献、自主选题、自行设计课题等。每组派选一位组长，组员发挥团队精神，互相配合。学生确定选题即通过CNKI等开始查阅文献并设计好实验方案（方案应包括实验目的、实验原理、实验材料、研究方法、时间安排及进度），期间配有教师指导；然后由指导教师组织并邀请科研能力相对较强的教师进行开题论证，给学生指出问题，以培养学生的科研能力及严谨的治学态度。开题论证后如有教师觉得可行的方案设计就进一步指导学生进行大学生创新训练项目申报，一方面促进了学生的创新思维的提高，另一方面也培养了学生的严谨学风，为学生今后无论是攻读研究生还是工作都打下了基础。

1高度重视实验教学，培养学生创新能力

药理学实验可以培养学生严谨的科学态度，踏实的学习作风，团队合作精神，提高学生观察、比较、分析、综合、解决问题的能力。由于受传统应试教育的影响，药理学实验以传授知识为主，缺乏设计性和综合性实验，忽略对学生素质的培养，因此必须对动物药理学实验课进行改革。

2教学模式的选择，从验证性实验为主向多元化实验设计发展

传统的药理学实验教学是教师讲授示范为主，学生按照步骤验证实验结果。实验课从属于理论教学，实验均为验证性实验内容，缺乏探索性和综合性实验。学生只是按部就班地按教材规定的方法即可完成实验，只是局限于观察表面现象，很少能够思考更深层次的问题。这种教学模式难于调动学生主观能动性、提高学生素质，对于创新教育的实施仍显得有所欠缺。因此药理学实验教学内容应向多元化方向发展，以适应当前大学生的发展和能力培养。应注重学生综合素质与创新能力的培养，使学生掌握信息的收集与加工的能力、实践能力、知识运用的能力、科学的思维方法与创新能力。参考国外基于问题的学习方式，结合学生的实际情况，灵活采用启发式教学方法。动物药理学实验教学体系为循序渐进、层次递进，从基础到综合，再到与科研结合的创新。“验证型实验、综合型实验、创新型实验”实验教学模式，符合从简单到复杂的普遍认知规律和实验教学规律，改变过去以验证性实验为主，实验设计更具深度，能够进一步深化知识理论体系，激发学生探索知识的兴趣。通过这种教学改革，培养学生独立思考进行实验，提高学生动手能力，以达到深化和巩固专业基础理论的目的。

3优化实验类型结构，新增设计性实验内容

动物药理学研究的主要内容包括药物效应动力学和药物代谢动力学。设计深度不一的药效学和药物动力学实验，不但可以加强学生对药理学基本原理的理解，而且可以使学生对研究内容产生强烈的研究热情。例如通过实验验证药物的剂型、药物的剂量、给药途径和联合应用都是影响药物作用的主要因素。验证型实验是按照教学大纲的要求，通过观察实验结果验证已知结论，使学生掌握实验方法，掌握基本的实验技能，同时能够理解和掌握相关理论知识点。例如在掌握动物给药剂量的计算，实验动物的保定和不同给药途径等知识基础上，验证型实验是提高学生学习兴趣，为进一步创新提高奠定基础。药物药效的验证性实验，有助于学生掌握药物的作用机制和临床应用。例如消化系统的药物实验可以通过体外实验和在体内动物实验观察药物作用的结果，分析药物作用的机理，加深对药物合理应用的学习。药物使用不当会出现药物不良反应，通过验证实验可以加深对配伍禁忌的了解。例如链霉素的毒性及解救实验，磺胺类药物的不良反应实验观察。综合型实验是提高学生实验能力，是理论知识的全面运用。在验证型实验基础上提高的学生综合分析问题、解决问题的能力。要求学生必须综合运用所学多个知识点进行分析和解决问题，是对学生灵活运用知识解决实际问题的一种锻炼，对其创新精神和实践能力的进一步提高具有明显的作用。例如抗微生物药磺胺嘧啶钠的药效学与药动学实验综合了动物医学的微生物学、生理学、免疫学等知识。这个实验通过研究磺胺类药物将动物药理学两大板块知识药效学和药动学联系起来，同时采用不同的实验手段解决问题和说明问题。将知识点进行串联，立体化的展现给学生，对培养学生的科研意识尤为重要。创新型实验是在综合型实验的基础上，与教师的科研方向和研究课题相结合。教师指导学生自主创新、开放式的实验教学，给学生从事科研的空间，充分调动学生的学习积极性。通过学生自主选题或教师指定研究方向使学生充分得到锻炼，以提升学生的创新能力，培养学生的创新思维和求知精神，推动教学与科研相结合。例如进行大肠杆菌耐药基因的研究。组织学生检索文献，形成技术路线，开展实验等。充分提高学生的科研能力。创新型实验注重教学与科研的结合，用科研带动创新实验，注重学科理论知识的交叉与融合，提高学生科学研究的水平，为培养研究型人才奠定基础。

4注重实验报告的批阅和对实验结果的分析

作者：魏莲 陈永忠 王敏 赖延东 杨巧媛 林丽白 王立辉 雷毅雄 单位：广州医学院公共卫生学院

学生上实验课时积极性不高授课过程中我们发现少部分学生对实验课不太重视,经过询问发现很多学生觉得动物不干净或是存在恐惧心理,不愿意接触动物。还有部分学生认为现在所学内容和以后工作关系不大,导致学习积极性不高。兴趣是学习动力的来源。因此调动学生的积极性,培养学生学习毒理学实验课的兴趣是学生掌握毒理学实验方法的关键环节。

不重视实验过程由于学生对毒理学理论课掌握程度不高;又由于部分学生认为毒理学实验课程实用性不强,与今后工作关联性不大,所以导致学生对实验课不太重视。实验课过程中我们发现少部分学生不动手,只是作为旁观者观摩其它同学的操作,然后完成实验报告。其实对学生来讲,学习过程的重要性远远大于获得的实验结果。通过实验过程的实践,学生可以全面掌握毒理学理论与实验知识,充分了解毒理学实验方法在实际工作中的应用。因此,提高学生对毒理实验过程的重视程度是个亟待解决的问题。

实验课考核机制不完善传统实验课的成绩评定是以学生的实验报告为基础,与实验是否成功、实验技能掌握熟练程度的联系比较少,因而导致实验课的成绩考核机制不完善。有部分学生的实验报告甚至是照抄实验教材或其他同学,因此不能真实全面衡量学生的成绩和能力,也不能完全反映学生平时的学习态度。因此,完善实验课成绩考核制度,使学生对毒理学实验方法的掌握水平更上一个层次是毒理学实验教学过程中的重要环节。

毒理学实验师生互动的综合毒理学实验教学模式

针对上述实验过程中的常见问题及薄弱环节,我们采取了预防医学专业本科生与毒理学实验教学教师互动的综合毒理学实验教学模式,即采用多种实验教学方式相结合,拓展学生的知识面。本校的综合毒理学实验教学模式中,共开设5个实验,除制作彗星实验为录象示教外,其余4个实验(急性经口LD50毒性试验、微核试验、精子畸形实验)均为操作性实验,其中微核试验为综合设计性实验,急性经口LD50毒性试验为验证性实验,由于实验课学时有限,近一年实验中动物实验操作技术内容被删去,其相关基本操作技能训练于其他几个实验中穿插讲解。现将本校的综合毒理学实验教学模式归纳如下。

1基本技能操作的训练在实验教学过程中,做到“人人动手”,让每个学生都有动手机会。让学生进行动物实验的基本技能训练,比如实验动物的选择、分组、染毒方法以及生物材料的采集与制备等极为重要。在课堂上采取学生自练与老师示教相结合的方法,通过反复的讲解和示范,耐心的鼓励大家通过多看多练、循序渐进。并且要求学生克服胆怯心理,要求学生都能达到独立、正规、准确的操作,促使每个学生都能自己动手,掌握最基本的技能。同时在此基础上,使每个学生都能很好地掌握各种染毒、取材方法,使学生对实验课的基本技能训练达到预期的目的。

1开设生物安全教育的意义

1．1实验课较多，很多实验设计到生物安全问题

《免疫学检验》在本院专科医学检验技术专业的课时分配：总课时90节，理论48节，实验42节，几乎是1∶1的比例。本院医学检验技术专业开设的实验有：抗原抗体的制备（2节）、动物实验（4节）、凝集反应（4节）、沉淀反应（2学时）、血清总补体测定（2节）、免疫荧光技术（4节）、化学发光（4节）、免疫细胞分离技术（4节）、免疫细胞功能测定（6节）、酶联免疫吸附试验（ELISA）（4节）、免疫病理实验（2节）、医院免疫室见习（4节）。除了医院免疫室见习外，其他每个实验都要学生自己动手操作，这些实验中，不是要接触细菌，就是要使用血清，或是接种实验动物，而这些标本都是可能带有极大生物危险的感染性致病因子，不管是直接感染，还是因为一些操作因素导致的感染性致病因子间接的播散到环境中去，都会对动物、植物、人类社会造成潜在的危险。虽然在实验之前都对细菌、动物、血清进行了筛选，但是不可预知的生物危险仍然存在。另外，《免疫学检验》实验中还要经常开启橡胶瓶塞、离心、移液器吹打、去注射器针头、混合震荡等实验操作，都会导致气溶胶产生，而实验室感染的最常见原因就是气溶胶吸入。由此可见，《免疫学检验》实验课中开设生物安全教育的意义非常大，也是十分必要的。

1．2学生生物安全意识淡薄，不重视生物安全

《免疫学检验》和《微生物学检验》这两门课程是医学检验技术专业的主干专业课，本院通常在第2年的第一学期同时开设这两门课，在学生学习完免疫学基础理论知识，进入免疫学实验室学习免疫学检验实验技术时，微生物检验实验技术的学习也还只在入门阶段，对于生物安全还没有什么概念，对一些潜在的生物危害因素，认识不到位，尤其是对待血清标本，学生认为培养出来的，看得见的，比如一些致病菌可能是生物危险因子，但是血清标本里面那些看不见、潜在的生物危害因子，比如乙肝病毒往往被忽视，特别是同学之间相互检测血清标本时，不认为自己同学的血清是可能带有生物危险因子的。因此，在《免疫学检验》这门实验课中，体现的是在思想上，学生没有自我保护意识或者意识淡薄。在行为上，对实验室的各种实验标本看作普通东西，在实验操作的过程中没有看到潜在的危险因素，很容易忽视其在实验过程中可能产生的生物危害。

2探索《免疫学检验》实验中的生物安全防护对策

2．1提高《免疫学检验》实验教师的生物安全防护知识

1专业合作开展仿真综合实践教学的必要性

1.1实践教学模式陈旧

长期以来，我校外科护理实践教学紧紧围绕本专业教学大纲展开，以单项操作技能学习为主，如打结训练、手术人员无菌准备、常用手术器械认识等。在进行综合模拟手术实验，如阑尾切除术、胃穿孔修补术、肠吻合术时，通常是由教师指定护生扮演医生角色配合小组其他护生共同完成。在处理和解决问题时，往往会局限于本专业角度，片面考虑问题，使学生对外科整体护理流程缺乏认识，对临床实际工作中专业内容的运用更是无从知晓。

1.2实践条件有限，动手机会少

外科护理实践教学的开展，需要大量教学设备和一定的场地。我校现有的实验室最多只够容纳40名学生同时开展实验。虽然可以完成教学任务，但在练习时，一部分学生扮演医生角色，完成护士工作内容的机会较少，导致教学效果欠佳。

1.3学时紧张，教学内容多

外科护理课程安排在第三、四学期，学习内容多，由于综合仿真实验的特殊性，如动物实验前期的动物准备、教学组织、项目策划、学生演练等需要花费大量时间，在教学计划的学时内无法完成多个综合实验。通常在学期结束前只能开展1~2次综合实验，不利于护生对专业知识的认识和理解。