基础营养学实验课程教学探索※

朱明明 宋志秀 施洪飞

（南京中医药大学第二临床医学院营养学教研室，江苏 南京 210023）

基础营养学是研究营养素理化性质、代谢过程、生理功能、缺乏或过量的危害、人体营养状况评价，以及人体对营养素的需要量和营养素的膳食来源的学科。基础营养学课程是针对食品卫生与营养学专业本科生开设，开设于大学二年级下学期，学生已学习生理学、生物化学与分子生物学等医学基础课程。本课程采用理论教学和实验教学相结合的方式授课，理论课程48课时，实验课程24课时。

1 基础营养学实验教学现状

基础营养学这一课程在高等院校开设颇少，在确定该门课程实验教学内容和教学方法时，我们查阅大量营养学实验相关教材和文献资料，最为多见的实验内容为营养状况评估、膳食调查、营养配餐等公共营养或临床营养的实验，而关于营养素的实验教学内容较少，且集中于如何分离和检测营养素[1-2]。基础营养学有别于公共营养学和临床营养学的学习范围，该课程是关于营养素代谢过程、生理功能、营养状况评估等内容的课程，这些知识应为基础营养学实验教学的重点教学内容。根据专业培养目标，结合基础营养学前沿实验技术，我们教研室目前开设人体静息代谢率评估、淀粉血糖生成指数测定、膳食脂肪对小鼠甘油三酯水平的影响和维生素D对前列腺癌细胞生长的影响等实验课程。

2 基础营养学实验课程设置

2.1 人体静息代谢率评估 静息能量消耗是维持机体细胞、器官的正常功能和人体觉醒状态的能量消耗，是一种与基础代谢很接近的代谢状态，通过静息代谢可近似估算人体基础代谢水平。人体静息代谢率评估实验的目的是要求学生掌握人体代谢车的使用以及分析人体静息能量消耗及其影响因素。以问题为导向的教学方法是提高教学效果的重要途径[3]。该实验教学前，我们要求学生复习静息代谢相关内容，并向学生提出问题：哪些因素影响静息代谢，在实验中我们如何分组验证？学生根据教师提出的问题，自行对班级学生进行分组并进行适当的干预，分组干预过程中教师将给予相应的指导。实验时学生根据分组依次测定各组受试者的静息代谢。

实验教学中，学生通过分析不同组别测得的静息能量消耗数据的异同，学生可直观地认识到不同体型、体质和年龄对静息代谢的影响。本实验测定的原理是基于呼吸商计算静息代谢，在测定过程中学生可实时观察到呼出CO2和吸入O2的体积，代谢车依据CO2和O2浓度比计算出呼吸商、静息能量消耗和能量来源等数据。学生通过该操作过程可直观地理解呼吸商的概念及其计算方法。

2.2 淀粉血糖生成指数测定 血糖生成指数（glycemic index， GI） 是指含有50 g碳水化合物的食物与50 g的葡萄糖相比，在一定时间内（一般为餐后2 h）引起体内血糖应答水平的百分比值。血糖生成指数可作为糖尿病人选择糖类食物的参考依据，也可广泛用于高血压和肥胖人群的膳食管理以及居民营养教育等。淀粉血糖生成指数测定实验的目的是要求学生掌握淀粉类食物血糖转化的原理、血糖仪的使用以及血糖水平的测量方法。本实验采用小鼠作为实验模型，用一定量熟淀粉和葡萄糖灌胃小鼠，测定小鼠灌胃2 h内的血糖水平，记录空腹、灌胃后15 min、30 min、60 min血糖数据，绘制血糖生成曲线，计算淀粉血糖生成指数。

实验教学中学生通过测定血糖水平，绘制血糖生成曲线，以及计算淀粉的血糖生成指数等，能够加深学生对GI值的概念及其计算方法的掌握程度。学生通过小鼠灌胃、测定不同时间点的血糖等操作，可掌握血糖生成曲线测定方法，并培养学生进行动物实验的操作能力。该实验使用的是便携式血糖仪测定血糖，便携式血糖仪是健康人以及糖尿病患者常用的血糖测定仪器，通过本实验对小鼠血糖水平的多次测定，学生可掌握血糖仪的使用和注意事项。

2.3 膳食脂肪对小鼠甘油三酯水平的影响 膳食脂肪是人类所需的三大宏量营养素之一，不适当地摄入膳食脂肪会引起体内代谢不平衡，从而导致疾病。本实验的目的是要求学生掌握高脂膳食对小鼠甘油三酯水平的影响以及血清甘油三酯的测定方法。自主探究型实验是提高学生实验参与度和积极性的重要方法[4]，该实验中我们要求学生以小鼠作为实验模型，全班分为5组，以小组为单位设计甘油三酯对小鼠血脂水平影响的实验方案，实验方案制定最终由教师指导确定，学生按照实验方案饲喂高脂饲料实验组小鼠和普通饲料对照组小鼠，干预结束通过摘眼球法取小鼠血液，测定小鼠血清甘油三酯水平，记录小鼠甘油三酯数据。

实验教学中我们通过分析对照组与实验组小鼠血清甘油三酯水平差异，高脂饲料喂养血清甘油三酯水平显著升高，学生可直观地认识到膳食脂类的摄入对血脂的影响，同时讲授膳食脂类对人体脂代谢的影响，加深学生对脂代谢相关知识点的理解和掌握。本实验测定血脂采用的是常见的血脂测定原理和方法，通过该实验的操作过程，学生亦可掌握血清脂类的测定方法和步骤。

2.4 维生素D对前列腺癌细胞生长的影响 维生素D作为脂溶性维生素，其生理功能包括调节体内钙磷稳态，促进生长和骨骼钙化，促进牙齿健全等。近年来，研究表明维生素D亦具有抑制乳腺癌、膀胱癌、前列腺癌等肿瘤生长的作用。本实验目的是要求学生理解维生素D对于肿瘤细胞生长的影响以及掌握细胞培养的基本技术。本实验采用的是前列腺癌细胞株模型，学生在教师指导下进行细胞复苏，换液、传代和接板等操作。维生素D干预实验中，用不同浓度维生素D处理前列腺癌细胞48 h，48 h后采用MTT法测定维生素D处理组和对照组前列腺癌细胞数量的变化，记录测定出的吸光度值，绘制细胞存活曲线。

调节钙磷稳态、维持骨骼牙齿的健康等，是维生素D传统的生理功能，然而随着科学研究的深入，不断有新的维生素D的生理功能被发现，例如维生素D抗肿瘤的功能。本实验通过分析处理组和对照组细胞数量的改变，学生们可认识到维生素D对前列腺癌细胞生长的抑制作用。本实验旨在鼓励学生多了解基础营养学前沿动态，全面地认识营养素的生理功能。本实验采用的是细胞培养模型，在实验过程中学生可掌握细胞培养的基本技术，包括细胞复苏、细胞换液、细胞传代和加药处理等，这对于学生后期进行科研学习具有重要意义。

3 基础营养学实验课程取得的成效

本课程实验教学设计时，我们强调将传统被动的、验证性的实验教学设计为主动的、创造性的实验教学[5]。实验中我们注重学生的自主参与性，动物实验中设置与学生数一致的动物只数，高脂动物造模中要求学生轮流到实验室进行小鼠换垫料和补充鼠食操作，细胞实验中采用学生分组分次方式进行细胞培养实验等，并将学生每次实验的参与度作为学生实验课程成绩的重要考核指标。实验课外延伸实验是培养学生的科研兴趣的重要途径[6]，部分学生在本课程结束后可在实验室继续进行相关实验研究。

本课程实验采用的实验模型和实验方法，包括小鼠模型、细胞培养方法等均是本专业本科生今后进行工作和科研必备的实验技能，不少考取研究生的学生反映在研究生操作考试环节中，由于对这些实验原理和方法的掌握，受到研究生导师的青睐，相关的科学研究开展得也较为顺利。本课程实验教学中选择的实验仪器包括代谢车、血糖仪等均为学生今后在工作中需要使用的仪器。本专业毕业生反映在工作岗位上接触到这些仪器时不会感到陌生，且可进行相关操作。

4 小结

目前我们在基础营养学实验教学已积累了一些经验，但为了达到更好的教学效果，尚需不断实践和改革。另外，当代新的教育模式，如慕课、虚拟仿真实验室等已出现，如何合理地利用这些教学方法和资源来优化目前的基础营养学实验课程也值得我们不断地探索和实践。