“探究胰岛素对血糖浓度的影响”定量实验研究

邵绍元

摘要 以家兔为实验动物，使用静脉留置针注射胰岛素，利用血糖仪对兔耳缘静脉采血定量测定血糖浓度，全班协作收集、处理和合理解释血糖浓度数据，得出胰岛素具有降低血糖浓度的结论。

关键词 胰岛素 血糖 定量检测 血糖仪 留置针

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

生物学是研究生命现象和生命活动规律的一门学科，也是一门以实验为基础的自然科学，生物学概念的形成、完善和发展源于严谨的生物学实验。在“人体的激素调节”一节的教学中，笔者设计“探究胰岛素对血糖浓度的影响”定量实验，提供使用静脉留置针注射胰岛素和利用血糖仪测定血糖浓度的机会；全班学生协作收集、统计和处理血糖浓度数据，在分析解释血糖浓度量的变化中理解胰岛素调节的本质，建构“胰岛素参与血糖调节”概念，实现知识内化和科学探究能力提高，发展学生生物学核心素养，为中学生物学定量实验教学的研究带来启示。

1实验目的

1.1建构胰岛素参与血糖调节的概念

在体验探究胰岛素对血糖浓度的影响的实验中，实事求是地记录、整理和分析血糖浓度数据，并得出胰岛素降低血糖浓度的结论，通过动手与动脑相结合的探究性活动，建构胰岛素参与血糖调节的概念。

1.2运用血糖仪测定血糖浓度和研究胰岛素作用的实验方法

采用预先放置留置针的创新性实验方法，可顺利注射胰岛素稀释液，初步感知研究注射激素的实验方法。使用测定工具血糖仪定量测定血糖浓度，方法简便，在观察血糖仪读数、血糖浓度数据的处理中获得简单科学事实的方法。

1.3关注胰岛素在日常健康生活中的应用

亲身体验胰岛素的作用，加深了对生物学与日常健康生活关系的认识，关注血糖调节异常导致的糖尿病是当今的重要健康问题。

1.4关爱生命

注射胰岛素需适量，以尊重家兔的生命，减少对家兔的伤害，在生命关怀与科学探究两者中积极寻求平衡点，提高关爱动物意识；给家兔套上防咬嘴套，增强学生自我保护意识；采血针、血糖试纸和消毒棉签等废弃物的妥善处理，形成健康的生活方式。

2实验原理

血糖是指血液中的葡萄糖，胰岛素是唯一降低血糖浓度的激素。家兔通过胰岛分泌胰岛素以促进血糖的利用和转化，从而调节血糖的浓度。人为给家兔注射胰岛素，家兔体内胰岛素含量增加，引起血糖浓度下降。本实验给两组家兔分别注射胰岛素和生理盐水，取注射胰岛素和生理盐水前后的静脉血测定血糖浓度，观察注射前后血糖浓度的变化，从而使学生加深胰岛素对家兔血糖浓度影响的印象。

3实验仪器材料

3.1实验仪器

留置针、家用血糖仪、无菌采血针、计时器、1mL的胰岛素专用注射器、50mL注射器、剃毛器。

3.2实验材料

46×16×16cm的家兔固定器、防咬嘴套、体积分数为75%的酒精、消毒棉签、生理盐水（0.9%）、人用胰岛素注射液（400IU/10mL）、医用手套、护目镜。

4实验准备

实验动物使用体重为3kg左右的家兔。每班32名学生，分4组，每组2只家实验动物分组兔，1只为胰岛素组，另1只为生理盐水组作为对照，随机取家兔分别放入编号的家兔固定器中，套上防咬嘴套。家兔在实验前12h禁食。

4.1放置留置针

用剃毛器将兔耳外缘静脉皮肤处的毛剃净，用体积分数为75%的酒精消毒；左手食指和拇指夹住静脉的近心端，待其充盈；右手持静脉留置针将针头向心端刺入兔耳外缘静脉约1.2cm，放松食指和拇指对静脉的压迫，见回血后继续沿血管壁推进约0.3cm，使针头斜面全部进入静脉后，拔出针芯的同时将套管缓缓向内推送；待针芯完全拔出后，用动脉夹将留置针套管的手柄夹在兔耳朵上，接肝素帽后充肝素液抗凝然后将留置针缝扎固定于耳部皮肤上，备用。

4.2胰岛素制剂的配制

用生理盐水以胰岛素与生理盐水的比例为1：50的比例稀释配制，稀释后每kg家兔注射0.125mL胰岛素稀释液。

5实验操作

5.1注射胰岛素前，采血测定血糖浓度

戴上医用手套和护目镜。取采血针，拧断采血帽（不丢弃）。用75%消毒酒精于兔外耳缘静脉取血部位，待取血处酒精挥发干净。将血糖试条插入血糖仪，用采血针刺破兔外耳缘静脉，挤出血样，待血样成滴状于兔外耳缘上，将血糖试条侧面和血滴接触，最后用消毒棉签压迫止血。血样自动吸入试条，25s后从血糖仪中读取初始血糖浓度，各组将血糖浓度原始数据录入表1中。推出血糖试条，将采血针头插入采血帽，按照医用废弃物方法处理血糖试条、采血针和消毒棉签。

5.2注射胰岛素稀释液和生理盐水

学生计算每只家兔所需注射胰岛素稀释液中的量，认识到参与血糖浓度调节的胰岛素含量很少的事实。用胰岛素专用注射器向家兔通过静脉留置针注射相应剂量的胰岛素稀释液，对照组注射等量的生理盐水。计时器记录注射时间。

5.3注射胰岛素后，采血测定血糖浓度

注射胰岛素稀释液和生理盐水8min后，再次采血测定血糖，采血和测定血糖浓度方法同注射胰岛素前采血。采取小组合作的策略，学生有条不紊地操作及测定，并将注射后测定的血糖数据记录在表1中；全班协作对收集的血糖数据进行处理和分析。

6实验结果与讨论

胰岛素组后测血糖浓度平均值比前测明显降低，基于证据和逻辑可得出结论：胰岛素降低了家兔血糖浓度，初步形成胰岛素参与调节生命活动的观点。生理盐水组前后测血糖浓度平均值变化很小，可推断家兔的血糖浓度具有一定的稳定性。但有一小组生理盐水组后测血糖浓度比前测明显增高，不符合实验预期。教师要求学生认真对待实验数据、尊重事实并理性质疑，对异常现象进行解释：由于通过留置针胰岛素注射操作和血糖仪测定的技能熟练度差异，导致家兔的应激程度不同，应激度高的家兔血糖浓度明显上升，实验的“失败”的讨论和反思使学生形成深刻的体验。

7启示

7.1创新实验方法.顺利完成定量实验

使用留置针进行静脉注射胰岛素的实验方法，提供实验操作的支架，从而克服中学生注射给药的心理障碍和操作困难，动手能力不同的学生都能顺利地完成实验，激发学生实验的热情。血糖仪读数准确、方便，见效快速，提高实验可行性、时效性，相比动物惊厥法，大大缩短实验时间，在45min生物课堂内体验知识与实践相结合的生物学魅力。利用留置针“传统”注射法与现代血糖检测方法相结合、具有探索性和诊断性的定量实验，旨在摸清血糖降低和胰岛素相关性，有效地辅助了生物课堂教学。

7.2全班参与探究实验，发展学生生物学核心素养

设置胰岛素组和生理盐水组进行对照，控制单一变量，小组合作利用血糖仪工具测定血糖浓度，全班协作收集数据，增加“重复”次数，实验结果具有较高的科学性和可信度；比较和分析有关血糖数据，用图表等方式表述结果，科学地、如实地结果交流与讨论，培养学生严谨和务实的求知态度。血糖数据获得是培养学生科学思维的素材，为学生提供了丰富的表象，构建了胰岛素调节血糖浓度的模型，使学生在科学探究的过程中体验知识的发生过程，自主建构胰岛素调节的概念，认同关爱生命。学生在实验中体验并掌握了科学的思维方法，认识和领悟到科学本质。

7.3实验后续研究

對于此实验的后续开展，教师可设置更多测量条件，如探究雄兔和雌兔之间血糖浓度的有无差异，探究实验前是否禁食、不同类型的胰岛素、不同浓度（不影响家兔生命活动1的胰岛素和注射胰岛素后不同时间段等与血糖浓度变化的相关性，培养学生设计实验的能力，并且通过不确定结果的探究性研究，使得主动探究生命科学由课内延伸到课外，促进学生深度学习。