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动物学实验课程教学改革与探索

2021-08-28 118 上传者：管理员

摘要：实验动物学是生命科学、医学创新研究的重要组成部分和可持续发展的重要支撑平台,在推动生命科学、医学等诸多学科发展方面发挥了巨大作用。本文结合实践经验,通过优化整合实验内容、实践动物福利理念的培养、构建"互联网+教育"背景下的线上与线下相结合的教学模式、"翻转课堂"、利用形成性评价科学考核学生等多个方面,对实验动物学实验教学进行教学改革与探索,进而提高学生的学习兴趣,提升教学效果。

关键词：
“翻转课堂”
互联网+
动物福利
大鼠
实验动物学
小鼠
形成性评价
教学改革
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实验动物学是一门以实验动物和动物实验为研究对象的基础应用科学[1,2],是生物医学研究的基础支撑条件[3,4],在推动生命科学诸多学科发展方面发挥了巨大作用。许多医学院校本科及研究生相关专业均开设了该门课程[5,6,7,8,9]。作为实践性、综合性极强的学科[10],实验动物学的实验课程是对理论教学的重要补充，也是学习该学科必不可少的部分，既促进了学生对知识的消化吸收，同时提高了学生的实践技能。贵州医科大学面对基础医学专业及医学实验技术专业本科生，分别于第四和第五学期开设了实验动物学课程。其中，理论课18学时、实验课18学时，开设基础操作性实验及综合性的模型制备实验共计9个，每个实验2学时。经过几年的实验教学实践，笔者对实验动物学实验课程的教学改革进行了探索。本文从5个方面总结经验，以期为实验动物学教学提供新思路，进一步提升教学效果。

1、教学内容的优化整合，提高学生实验操作能力

医学院校大部分学生在本科和研究生学习阶段，常常要利用实验动物进行教学和科学实验研究[11],尤其是对科学研究中常用的小鼠、大鼠等实验动物进行实验操作，学生的动手操作能力往往决定了实验是否顺利和有效[12]。在日常学习和科研工作中，一些本科生或研究生动手能力较差，对一些基本的操作，如动物的抓取固定、灌胃、尾静脉注射、取血等操作不熟练，导致动物受伤、死亡时有发生，甚至直接导致实验失败，实验操作技能有待提高。因此，实验动物学实验课程最重要的教学目标之一就是训练学生的操作技能，使其能对常用实验动物进行熟练的操作[13]。本课程安排了4个基础操作性实验，包括小鼠、大鼠、家兔的基本操作和实验动物外科手术的基本操作，目的就是通过这些基础性的操作技能训练，使学生具备熟练进行实验动物相关实验的能力。

然而，随着现代医学教育的不断发展，仅以基础性实验为主的实验动物学实验课程已不能满足学生对专业知识的渴求。因此，经过对比分析实验动物学相关专业教材，参考符合医学院校特点和实验动物学课程特性的内容，并结合目前的科研热点，对实验课程的教学内容和教学方法进行了创新改革，并更新了实验课的教学大纲。除开设4个基础操作性实验内容外，又设计了5个综合性的模型制备实验，包括糖尿病模型小鼠的制备及血糖检测、大鼠的全皮切除模型制备及创面愈合观察、小动物活体成像系统的使用及演示实验、小鼠胆管结扎术和动物模型设计。在综合性实验中，强调对学生综合应用能力的培养，学生需对实验操作过程有整体的把握，有条不紊地执行实验操作，激发学生的创新探索能力。

9个实验课程内容的设计由浅入深、难易结合、基础性与综合性相结合，不仅能提高学生的动手操作能力、提升学生基本操作的技能，同时突出了实验教学的综合性、应用性和创新性，可有效提高学生分析问题的能力，活跃其创新思维，提高实验动物学课程的教学质量。

2、增强动物福利理念的培养

实验动物的身心健康和动物实验的质量都与动物福利密不可分，实验动物福利会影响到科学研究的科学性和可靠性[14]。目前，实验动物福利的核心——“3R”原则，即减少(Reduction)、替代(Replacement)和优化(Refinement)[15],在实验动物福利方面已得到国际上的公认[16]。在实验动物学课程的设计和实施过程中，教学团队着重增强学生对动物福利理念的培养，从理论课到实验课始终贯穿着“3R”原则。

每次实验操作前，首先向学生强调实验动物福利的理念，如：要求学生温柔对待实验动物、在满足实验要求的情况下优化实验设计，减少对实验动物的使用量，使用低等动物代替高等动物，合理使用麻醉药进行麻醉止痛，必要时在实验结束后及时以安乐死方式处死动物等等。以小鼠实验为例，每名学生取一只小鼠，在基础性操作中，学生需掌握的内容包括对小鼠的抓取固定、性别鉴定及多种给药方式，其中灌胃、静脉注射、腹腔注射、肌肉注射等操作的注射物均为生理盐水，对小鼠的生理状态影响十分微小，经过恢复性饲养，可在糖尿病模型小鼠的制备及血糖检测等实验中作为空白组或阴性对照组继续使用，这样既保证了实验动物的充足，使每名学生都有动手操作的机会，又减少了实验动物的使用量，同时兼顾了实验动物的福利。实验过程中，根据不同的实验需求需对实验动物进行麻醉处理，如小动物活体成像系统的使用及演示实验中使用气体麻醉药异氟烷进行麻醉，麻醉诱导和复苏均较快，大鼠的全皮切除模型制备和小鼠胆管结扎术等实验使用水合氯醛进行麻醉，一次给药可以维持较长时间，使动物的痛苦程度降到最低。

在教学过程中，增强学生对动物福利理念的培养，这有利于学生在未来的科学研究和工作中科学合理地善待、使用实验动物，具有非常重要的意义[17]。

3、构建“互联网+教育”背景下的线上与线下相结合的教学实践模式

随着信息化社会的不断发展，教学资源日益丰富，教学的手段也更加多样，将多媒体教学工具广泛应用于课程教学已成为现代教育教学的必然要求[18,19]。此外，互联网科技与教育领域相结合也逐渐成为一种新的教育形式，并在2020年疫情期间得到了实践[20]。在实验动物学实验操作过程中，有些操作用语言表述并不直观，仅靠教师演示实验，由于学生人数较多，也不利于所有学生观看学习。因此，将诸如灌胃操作、尾静脉注射及颌下静脉取血等操作的相关图片、视频制作成多媒体课件或微课视频，借助线上教学平台“雨课堂”于课前推送至学生终端，既使学生学习直观，易于掌握，又可以提高实验效率、节省线下的实验课时间。如实验动物外科手术实验相关的操作比较复杂，仅手术打结的方法就有几种，由于是连续的动态过程，教师演示时，其动作瞬间完成；小鼠胆管结扎术，手术相对复杂，胆管细小不易找到。因此，将这类操作制成视频推送至学生终端，学生操作时可在手机上根据实验进度进行观看，还可随时暂停，对关键性操作反复观看。这种借助多媒体教学工具、传统板书、教师演示教学等线下教学方式与线上教学平台相结合的教学方法，链接了每次实验课的课前预习、课中操作和课后总结等各教学环节，极大激发了学生自主学习的积极性和兴趣，并达到了良好的教学效果。

4、“翻转课堂”,促使学生主动学习

美国教育工作者最早提出了“翻转课堂”相关的理论并应用于实际教学工作中，由于其新颖独特的教学方式，我国教育工作者近些年也逐渐开始实践应用[21]。“翻转课堂”改变了以教师为主体传授课本知识的教学模式，充分调动和发掘学生上课的积极性和学习潜力，变为以学生为课堂主导者的教学模式，这种改变有利于提升学生的学习效果[22,23,24]。贵州医科大学在实验动物学实验课中设置了综合性较强的动物模型设计相关实验内容，并采用“翻转课堂”模式进行教学实践。具体组织形式为：以每组6～8名学生对授课班级学生进行分组，设组长一名。于实验课前3～4周将实验原理和目的、实验操作等相关内容通过线上教学平台“雨课堂”推送至学生手机终端，由各组学生自主选择动物模型设计实验。小组各位成员分别从实验原理、实验动物制备方法、评价指标以及模型的优缺点等多个方面进行预习报告的准备。其间，授课教师指导学生查阅相关文献资料，同时学生可以通过线上教学平台与教师随时沟通、解决实验设计中的疑问。上课前一周，通过“腾讯会议”等网络平台首先由各组汇报其设计的实验，然后由其他组学生提问并给予评价，该组成员进行答辩；同时，授课教师可随时提出一些如“为何选择该种动物为实验材料”“如何设置对照组”等启发性问题进行引导，最后对各组学生表现进行综合评价。经过充分讨论试验设计可行性后，实验课上课时各组分别开展相应实验内容。实验完成后，针对实验过程及实验结果，学生撰写个人实验报告，各组经讨论分别形成小组实验报告，总结实验成功及失误等经验。这种教学模式以学生为主体，深化了学生对理论学习内容的理解，改变了传统的教师授课模式。

5、形成性评价，科学考评学生学习效果

实验教学的主要目的是使学生掌握实验操作技能，考核的目的是了解学生对实验技能和技巧的熟练程度，通过实验考核引导学生对理论知识进行反思，反过来进一步增强学习效果，锻炼实践能力和创新能力[25]。实验过程中，有的学生学习知识浅尝辄止，不肯积极探索，动手能力较差的学生往往依赖于同组的学生进行操作，在学习过程中容易形成走过场的现象，不能深入思考。考核时，传统的评价方式主要依赖学生提交的实验报告及期末考试成绩，这导致综合成绩不能客观反映学生的学习效果。该校采用形成性评价模式对学生的学习效果进行科学考评，考察过程涵盖了整个学习过程的各个环节，包括出勤情况、理论课随机提问、随堂测试、阶段性测试及期中期末测试的成绩、撰写课程论文、实验课课前预习报告、个人或分组的实验操作情况、课后实验报告等多个阶段多个环节，最终形成了每个学生的综合成绩。

通过这种多角度、全方位评价模式评价学生的学习过程，做到“以学生为中心”,切实提高了学生的学习自主性，评价体系更加客观科学，也取得了明显的教学效果。同时，由于学生的学习效果得到了及时反馈，有助于教师及时进行教学方式的调整，真正做到教学相长。

实验教学是理论教学的重要补充，是巩固理论内容的重要方式，其在培养学生实践技能、思维创新、提升科学探究能力等方面具有不可替代的作用。作为高校实验动物学授课教师，要不断探索和改进教学方式方法，使理论课程的讲授更加科学化、合理化，使实验课程设计对准科学前沿、更加贴近科学研究和学生就业后的工作实际，进而有效提高教学效果和教学质量。

参考文献：

[1]秦川,魏泓实验动物学[M].2版.北京:人民卫生出版社,2015.

[2]川中国实验动物学科发展的关键问题与对策的思考[J].科学通报,2017,62(30):3413-3419.

[3]刘恩岐,尹海林,顾为望医学实验动物学[M].北京:科学出版社,2008.

文章来源：智妍,杨红宇,罗红,张硕,邹习俊,兰露莎,刘家宇.实验动物学实验课程教学改革初探[J].医学动物防制,2021,37(09):877-879+882.