4R运用到动物学教学中创新
4R运用到动物学教学中创新 在现代生物医学研究的四个主要因素(动物、仪器设备、 信息和试剂)中,实验动物作为生物医学研究的重要实验材 料,在某些情况下起着不可代替的作用[1-2]。根据前 美国国会技术评估办公室和美国国家生物医学协会统计:美 国政府资助的所有生物医学研究项目中,70%以上课题要 使用实验动物;历年来三分之二的诺贝尔生理学和医学奖获 得者所取得的研究成果,都是从动物实验中得来的[2-3]。
由此可见,熟悉实验动物学基本理论,掌握动物实验基本技 能在科研创新过程中发挥着重要作用。实验动物学的发展是 生物医学发展的主要推动力之一,要进行生物医学科学研究, 很大程度上离不开实验动物。研究生是我国科学研究的主力 军和生力军,要进行生物医学科学研究创新,就必须具备一 定的实验动物学知识。在动物实验研究中,动物的反应(动 物实验的结果)可以简单归纳为以下公式:R=(A+B+ C)×(D+E)+F。式中,R是动物的反应,也就是动 物实验处理的结果;
A代表动物(非植物)的反应;
B代表 动物种,不同对实验结果影响不同,通过基因操作技术可以 改造动物种,从而达到影响动物实验结果的目的;
C代表个 体的反应,对动物遗传质量进行控制,可以减少动物个体之 间的差异;
D表示环境因素和动物种、动物个体相互作用后 对实验结果的影响;
E代表应激反应,通过改善动物的福利, 减轻动物疼痛或痛苦可以获得更准确实验结果;
F代表环境误差。从以上共识我们可以看出,一旦一个实验计划确定并 开始动物实验,那么A、B、C、D和F基本受人为因素的 影响很小,而E,即应激,却很容易受到人为因素的影响, 比如不恰当甚至粗暴的操作会引起动物严重的应激反应,可 能会影响到实验数据的科学性。因此,作为实验动物学的一 线教师,将国际上广泛接受的减少(Reduction)、 替代(Replacement)、优化(Refine- ment)加上责任(Responsibility)原 则,即4R原则,贯穿实验动物学教学全程,教会学生通过 改善动物的福利,减轻动物疼痛或痛苦来减少动物应激而获 得更为准确的试验数据。这不仅提升了我校医学生,尤其是 研究生的科研素质,这也是培养具有创新精神、创新思维、 创新意识及创新能力的高素质生物医学科学人才的需要。
1贯彻4R原则的基础是转变学生对实验动物学的认 识 长期以来,相当一部分生物医学研究者和研究生对实验 动物的重要性理解并不是很透彻,加上由于课程设置时间和 内容的不适当,一部分学生对实验动物及动物实验在生物医 学研究中的地位和作用认识不足。“工欲善其事必先利其 器”,在很多情况下,实验动物是解决和阐明生物医学科学 问题不可替代的实验材料和阐明生物医学问题的最主要手 段之一[4]。生物医学研究领域内许多里程碑式的研究成 果,很多来自于实验动物,这一点已被许多事实所证实。美国政府资助的生物医学研究项目中,70%以上课题要使用 实验动物;
历年来三分之二的诺贝尔生理学和医学奖获得者 所取得的研究成果,都是从动物实验中得来的。而要保证试 验结果的科学性,就必须在实验中自觉遵守动物伦理保护制 度,减轻动物疼痛或痛苦以减少动物应激。熟悉实验动物学 基本理论,掌握动物实验基本技能在科研创新过程中发挥了 重要作用,而保证践行4R原则是其重要保证。通过对实验 动物学在生物医学研究中的作用进行剖析,使学生了解实验 动物学的重要性,转变学生对实验动物学的认识,激发其学 习该门课程的热情和动力。只有转变了学生的学习观念,激 发了其学习热情,调动了学生的主观能动性,才能进一步的 搞好这门课程的教学,才能从根本上让学生认识、接受并遵 循4R原则,才能提升其自身的科研素质,为其进行高水平 科学研究打下基础。
2理论课教学过程中不失时机地提到4R原则 医学生科研素质的提高不仅仅表现在掌握娴熟的实验 技术,更为重要的是表现在科研思维能力的提升、对科研项 目整体规划的设计能力和项目实施过程中解决实际问题的 能力。动物实验是生物医学研究中最为重要的一环,大多数 医学研究人员如果没有基本的动物实验基本能力是不可想 象的。随着现代实验动物学的发展和4R原则被大多数研究 人员所接受和普及,在现阶段的实验动物教学中,从始至终 贯彻4R原则,使学生在今后的动物实验中自觉并乐意遵守4R原则已经是一线教师必须承担的责任。同时,遵循4R 原则,不仅是保证动物福利的需要,也是提升医学生自身科 研素质的必然要求。因此,一线教师在理论课教学过程中应 不失时机地提到4R原则,使之深入人心。刘恩岐主编的《实 验动物学》教材中将动物实验定义为“以科学实验研究为目 的,在动物福利得到保障的前提下,对动物进行各种处理, 获得新的、科学的实验数据。”首次将保障动物福利列为动 物实验的前提,而4R原则是保障动物福利的重要手段和内 容之一[2]。这样在学生上本门课的第一次课堂上就接触 到了而4R原则,在接下来的常用实验动物介绍、四大控制 (遗传、微生物、环境和营养控制)、动物模型、动物实验 设计和动物福利等章节均通过实例,并结合我们实验室的研 究方向和研究经历进行讲述和讨论。这样,在理论课教学中 使4R原则贯穿教学全过程,并有机整合到各个教学章节, 潜移默化的使学生认知并自觉接受4R原则,提升其自身科 研素质。
3在实验教学中以身作则,言传身教4R原则 实验教学是实验动物教学最重要的一环,是促进学生对 所学知识再认识的重要过程,同时也是检验教学效果的重要 手段和一线教师以身作则,言传身教4R原则的好机会。正 人必先正己,只有一线教师以身作则,自觉在实验教学中遵 循4R原则,才能做到言传身教,事半功倍的效果。我们每 年在做实验教学计划时,一般会结合本实验室的动物需求和了解到的部分研究生需求,将实验结束后的动物不进行安乐 死,而是在其状态恢复后用于本实验室或一些研究生的预实 验,以减少实验动物的使用数量。同时开放实验室,对于有 特别需求的学生,欢迎其参与我们实验室的科研项目,使之 有更大的收获和对4R原则有更深刻的体会。我们在实验教 学中专门增加了一节标准动物实验操作及动物中心常规工 作参观,使之了解标准的操作不仅能减少实验动物数量和减 轻实验动物痛苦,而且更能保证实验数据的科学性。同时, 也要求学生参加每年在我校实验动物纪念碑前举行的实验 动物祭奠,加深其对实验动物对人类健康的重要性和奉献生 命的可敬性的认识,更加坚定在今后科研工作中践行4R原 则的意志,为其进行高水平和更加科学性的动物实验提供保 障。
4在学生参与的科研项目实施过程中监督其遵守4R 原则 我校动物中心每年都要进行几百项科研项目。在管理中, 首先对于要在中心进行的科研项目有一定的了解,管理人员 同时肩负起监督学生在实验中保障动物福利的情况的义务。
今年的国家自然科学基金对动物伦理提出了明确要求,这对 教师在学生参与的科研项目实施过程中监督其遵守4R原 则起到了很大的推动作用,也增进了师生之间的相互理解。
这样,通过学习4R原则、认同4R原则、贯彻4R原则、 监督执行情况、自觉改善动物福利,最终达到提高自身科研素质和科研水平的目的。
5结语 综上所述,通过转变学生对实验动物学的认识,使其充 分认识到实验动物学在生物医学科研中的特殊地位和重要 作用;
通过在理论课教学过程中不失时机地提到4R原则, 使学生更容易接受和认同4R原则,使之树立起一种强烈的 责任感;
通过在实验教学中以身作则,言传身教4R原则, 使其对其有更深的理解和体会;
通过监督,起到促进和提升 的作用,最终达到提高自身科研素质和科研水平的目的。