齊紅莉++宋學(xué)軍++毛海濤++王曉梅++井潤珍++白東清

摘 要：為了構(gòu)建新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將3R替代原則引入到水產(chǎn)動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系中，進(jìn)行了思維上的改革，開辟新的教學(xué)途徑。這些措施更有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析問題能力。

關(guān)鍵詞：水產(chǎn)動(dòng)物 生理學(xué)實(shí)驗(yàn) 3R原則

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）04（a）-0124-02

水產(chǎn)動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)是水產(chǎn)養(yǎng)殖、海洋漁業(yè)科學(xué)與技術(shù)、水族科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課的必修課，是重要的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課[1-2]。隨著新世紀(jì)海洋事業(yè)的迅速發(fā)展，天津市政府提出了“向海洋要資源”的口號(hào)， 天津農(nóng)學(xué)院的水產(chǎn)養(yǎng)殖、海洋漁業(yè)科學(xué)專業(yè)也迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。天津農(nóng)學(xué)院提出了培養(yǎng)都市沿海型農(nóng)業(yè)的專業(yè)性應(yīng)用人才來發(fā)展壯大海洋事業(yè)。借助此，我們?cè)诤Ｑ鬂O業(yè)科學(xué)與技術(shù)、水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)學(xué)生進(jìn)行的實(shí)踐教學(xué)改革過程中嘗試對(duì)本門實(shí)驗(yàn)課程體系進(jìn)行改革，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)思維不斷創(chuàng)新，將3R原則這一理念引入到水產(chǎn)動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來，以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

1 何謂3R原則

3R原則即減少（reduction）、替代（replacement）和優(yōu)化（refinement）其英文字母的首字母的縮寫，是由Russell 和Burch 在1959年《The principle of human Experimental Technique》（人道主義實(shí)驗(yàn)動(dòng)物原理）中首次提出[3]。

2 3R 原則在水產(chǎn)動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用

水產(chǎn)動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)體系中一個(gè)重要組成部分， 它對(duì)學(xué)生以后完成專業(yè)學(xué)習(xí)和從事專業(yè)技術(shù)工作具有十分重要的意義[4]。將3R原則引入到本實(shí)驗(yàn)教學(xué)中既可在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中充分注重動(dòng)物福利，也可以使學(xué)生激發(fā)愛護(hù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的意識(shí)，從而將3R原則推廣到本學(xué)科中去。

2.1 減少動(dòng)物用量

減少（reduction）是指在可獲得同樣數(shù)量和質(zhì)量的動(dòng)物試驗(yàn)的同時(shí)，減少動(dòng)物的使用但同時(shí)又可獲得足夠的試驗(yàn)信息，近些年來對(duì)很多試驗(yàn)方法進(jìn)行了修改和重組。簡單減少動(dòng)物用量對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物生理實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言是個(gè)比較難達(dá)到的要求。學(xué)生每人1只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物其教學(xué)效果不一定好，但是學(xué)?？s減教學(xué)經(jīng)費(fèi)，因此每人一只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物也不現(xiàn)實(shí)；3～4人共用一只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，減少了每位同學(xué)的動(dòng)手機(jī)會(huì)，教學(xué)效果不好，更甭提達(dá)到相應(yīng)的教學(xué)目的。我們通過合理安排課程并重組實(shí)驗(yàn)課程來實(shí)現(xiàn)減少實(shí)驗(yàn)動(dòng)物用量：對(duì)于在體實(shí)驗(yàn)反射弧分析和反射時(shí)的測(cè)定；離體實(shí)驗(yàn)尤其是電生理實(shí)驗(yàn)使用同一種類動(dòng)物的不同臟器，如蛙心起搏點(diǎn)的分析（蟾蜍的心臟），坐骨神經(jīng)腓腸肌標(biāo)本的制備（蟾蜍的大腿、小腿）。我們通過合理的安排實(shí)驗(yàn)并重組實(shí)驗(yàn)，先做在體實(shí)驗(yàn)觀察反射弧及反射時(shí)的測(cè)定，然后再做在體解剖暴露蛙心后，觀察蛙心起搏點(diǎn)，最后取出操作時(shí)間要求較寬的另一實(shí)驗(yàn)臟器（大腿和小腿）供坐骨神經(jīng)腓腸肌標(biāo)本的制備。制作好的坐骨神經(jīng)腓腸肌標(biāo)本我們先做生物電現(xiàn)象的觀察，閾刺激、閾上刺激與最大刺激，骨骼肌收縮特性，在骨骼肌收縮特性中我們還根據(jù)學(xué)生興趣來測(cè)定選做效應(yīng)時(shí)間的測(cè)定，這樣增加了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)。通過合理的重組實(shí)驗(yàn)課程調(diào)整實(shí)驗(yàn)順序安排使5個(gè)實(shí)驗(yàn)一起做，這樣原本在每個(gè)單獨(dú)實(shí)驗(yàn)時(shí)作為原本丟棄的無用的動(dòng)物臟器可以有效利用起來，因此減少了動(dòng)物消耗數(shù)量近3/5。但實(shí)驗(yàn)的時(shí)間比較長一般至少是6學(xué)時(shí)到8學(xué)時(shí)，因此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排中將實(shí)驗(yàn)課集中全天上。按照每個(gè)學(xué)期需要開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程來計(jì)算，在保證教學(xué)效果及質(zhì)量的同時(shí)，如果按照3R原則合理地重組實(shí)驗(yàn)，可以減少實(shí)驗(yàn)動(dòng)物消耗近2/5～3/5。因而減少購買實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的經(jīng)費(fèi)1/2，將節(jié)省出來的經(jīng)費(fèi)應(yīng)用于學(xué)生自主創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中去。

2.2 替代使用動(dòng)物

替代（replacement）是指用離體培養(yǎng)的細(xì)胞、組織或器官或者是使用組織培養(yǎng)細(xì)胞、計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)替代神智清醒的脊椎動(dòng)物進(jìn)行試驗(yàn)[5]，而不用活體動(dòng)物[6-8]，另外來說用人來替代實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。

目前對(duì)于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，我們可以通過模擬實(shí)驗(yàn)的方式來替代使用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。離體魚類心臟灌流實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們采用黃鱔作為實(shí)驗(yàn)操作材料，但是魚心臟灌流操作要求比較規(guī)范，因此在做此實(shí)驗(yàn)之前，我們讓學(xué)生通過模擬實(shí)驗(yàn)來觀察藥物對(duì)離體蛙心灌流來了解此實(shí)驗(yàn)的目的及主要原理及操作方法。學(xué)生通過模擬實(shí)驗(yàn)掌握了實(shí)驗(yàn)操作步驟及注意事項(xiàng)，把該實(shí)驗(yàn)需要觀察的要點(diǎn)都領(lǐng)悟，同時(shí)發(fā)揮教師的當(dāng)場(chǎng)示范，再用黃鱔離體魚心做心臟灌流實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們可有足夠的體會(huì)，而實(shí)驗(yàn)動(dòng)物僅為原來的1/6。

在消化道平滑肌的生理特性的實(shí)驗(yàn)中，引用了虛擬實(shí)驗(yàn)[9]，學(xué)生直接通過計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)進(jìn)行操作家兔腸道分離并連接麥?zhǔn)显〔?，在?jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)里直接添加藥物、機(jī)械牽拉、溫度對(duì)離體腸道平滑肌生理特性的影響。學(xué)生通過模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并通過軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及分析[10]。通過此實(shí)驗(yàn)的操作，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性并減少了活體動(dòng)物。因此通過此虛擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生作為主體可以自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟并對(duì)實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行優(yōu)化，因此提高了學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)及虛擬軟件的使用效率，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合分析問題的能力[11]。

2.3 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

優(yōu)化（refinement）指通過完善和改良實(shí)驗(yàn)步驟以減輕動(dòng)物的痛苦和不安，來提高動(dòng)物福利的方法。

水產(chǎn)動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化是很有必要的，而大多數(shù)實(shí)驗(yàn)并沒有達(dá)到優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)。在本實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中，我們首次將動(dòng)物福利這個(gè)概念灌輸?shù)綄W(xué)生中去，杜絕學(xué)生戲弄、虐待動(dòng)物的現(xiàn)象。因此要求學(xué)生必須提前做好預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告，當(dāng)堂實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束立即上交預(yù)習(xí)報(bào)告，教師通過評(píng)閱預(yù)習(xí)報(bào)告來檢查學(xué)習(xí)預(yù)習(xí)情況，此部分內(nèi)容在整個(gè)實(shí)驗(yàn)成績的20%。還通過提前觀看實(shí)驗(yàn)教學(xué)影像熟悉實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)，通過虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)流程，提高實(shí)驗(yàn)成功率。另外在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物購買后，暫養(yǎng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，動(dòng)物所處的環(huán)境的舒適性如暫養(yǎng)蟾蜍過程中我們采用隔時(shí)換冰瓶的方法來減少動(dòng)物在暫養(yǎng)過程中環(huán)境溫度過高導(dǎo)致其由于環(huán)境濕度不夠而死亡。在實(shí)驗(yàn)用鯽魚、鯉魚、黃鱔、烏鱧暫養(yǎng)過程中，要調(diào)控養(yǎng)殖用水溫度、溶解氧等水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到適宜環(huán)境。在抽取魚類血液過程中用紗布包住其眼部，用來減少其他實(shí)驗(yàn)魚類的緊張情緒。endprint

因此，優(yōu)化是減少實(shí)驗(yàn)動(dòng)物不必要的不安情緒，這個(gè)理念的提出及應(yīng)用對(duì)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性也有所影響，因而需要實(shí)驗(yàn)操作者具有熟練的實(shí)驗(yàn)操作技能，并能將此養(yǎng)成習(xí)慣并應(yīng)用到相關(guān)的實(shí)驗(yàn)中。

3 結(jié)語

3R原則進(jìn)入引入到我國的時(shí)間較晚，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及生理學(xué)專業(yè)以外的人對(duì)此知之甚少，而國外應(yīng)用3R原則在現(xiàn)代生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)中已成為主流，鑒于此魚類生理學(xué)教學(xué)組在水產(chǎn)動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)施了3R原則。4年多的教學(xué)實(shí)踐表明，3R替代原則在水產(chǎn)動(dòng)物生理學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中是可行的。減少、替代和優(yōu)化，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，將驗(yàn)證性、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開設(shè)的成功率加大，開拓了學(xué)生的視野。替代原則中開設(shè)的虛擬實(shí)驗(yàn)已經(jīng)開設(shè)了將近4年，此增強(qiáng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的成功率尤其是驗(yàn)證及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的，調(diào)動(dòng)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。今后將3R原則與大學(xué)生自主創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)進(jìn)行嫁接，使實(shí)驗(yàn)室成為培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的重要基地[12-13]。在水產(chǎn)動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中引用3R原則是合理可行的，不但適應(yīng)了時(shí)代潮流中動(dòng)物倫理學(xué)的發(fā)展要求，還有助于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開設(shè)，推動(dòng)了本學(xué)科發(fā)展，也順應(yīng)了高校教育中控制教學(xué)經(jīng)費(fèi)中達(dá)到節(jié)能增效的要求。

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