强化线上教学与科研创新能力培养的实验动物学教学改革

2019-02-18刘小花

实验室研究与探索 2019年10期

王芳, 刘小花, 马圆

(兰州大学 a. 基础医学院医学实验中心; b. 药学院; c. 第一临床医学院，兰州 730000)

0 引言

实验动物学(Laboratory Animal Science)是20世纪50年代后期在吸收和融合其他自然科学成就的基础上兴起的交叉学科，是专门研究实验动物和动物实验的一门重要的应用学科[1]。实验动物是生命科学研究4要素(A, animal; E, equipment; I, information; R, reagent)中的首要因素。任何科学研究成果的取得都离不开动物实验[2]。2016年教育部明确提出要“创新教育教学方法，培养创新型的人才”[3]。我校医学院自上世纪90年代开设医学实验动物学这门课以来，通过实验教学与科研有机结合、PBL教学、开放教学等手段不断进行了这门课程的改革，但在动物伦理教育、创新能力、理论结合实践、真正将实验动物科学用于科学研究等方面仍需要进一步提升。美国约翰霍普金斯大学是美国顶尖的大学之一，是全美第一所科研型大学，其医学院连续20年排名全美前3名，其培养的医学人才享誉全世界。为了深入学习借鉴美国的实验教学理念和方法，笔者在该校系统参与了医学实验动物学的实验教学，梳理了其教学特色，并分享我国医学实验动物学的启示。

1 实验动物学实验教学特点

1.1 重视伦理学教育

美国的实验动物伦理委员会比较健全和规范，他们制定有详细的关于实验动物饲养管理、动物实验规范以及人性化的操作细则等。同时包括遇到被实验动物抓伤咬伤后的急救措施等。每一位从事实验动物行业以及需要进行动物实验的科研人员都要进行这项非常重要的伦理学培训，老师会教导学生重视并尊重实验动物为人类科学进步做出的巨大贡献。在培训结束后，在网络上进行考试，全部为随机抽取的选择题，约30道，需要答对80%以上才能够通过，并获得合格证书，这是今后进行动物实验的必备先决条件，如果没有此证书，将不能进入动物实验场所进行实验，否则会被动物管理委员会处罚。

值得一提的是，美国约翰霍普金斯大学每一位导师设计的课题如果牵涉动物实验，都必须首先提交课题的全部设计方案给实验动物管理委员会，他们要对课题中动物实验部分的设计、操作方法等进行审核，看是否符合伦理学的要求，审核通过才允许进入动物实验室进行实验。在进行动物实验的整个过程中，都有动物伦理委员会的不断监督，如果发现动物出现异常状态，如互相咬伤，荷瘤鼠的肿瘤生长过大等情况时，都会及时邮件或电话通知课题负责人采取相应措施，否则会被处罚。

1.2 理论与实践、线上与线下相结合的开放式教学

实验动物理论知识通常比较枯燥，例如介绍常用实验动物的特点时，约翰霍普金斯大学会将这部分理论内容安排在小鼠、大鼠、猴、猪等实验场地进行讲解和现场操作，这样一方面使授课更生动，另一方面也会对学生留下深刻的印象，在今后进入科学研究阶段后能迅速将这部分内容用于科研实践中。

另外，该校将教学侧重点放在介绍常用动物实验操作方法，如尾静脉注射、血液采集、手术麻醉机的使用、动物尸体的处理原则等。熟练掌握这些基本常用的动物实验操作方法，对将来的科研可以达到事半功倍的效果。

再有，美国的大学教育为学分制，选修这门课的学生来自学校很多专业，为了统一教学进度，提高教学效率，教师会提前在线上的一个公共网络平台将下次课程中涉及的相关知识点、动物实验相关仪器原理等信息以文档或短视频的方式发布供学生学习。这样课堂教学就可以有的放矢，大大提高授课效率。同时在课堂中教师与学生也通常是以交流的方式进行，课堂气氛活跃，共同探讨，这种线上与线下相结合的开放式的教学既满足了学生个性化的需求，也提高了学生的实践创新能力。

1.3 紧密结合科学研究

由于医学实验动物学是一门实践性很强的学科，该课程的设置主要是为科研中的动物实验做准备，因此在介绍基本知识以及基本操作的基础上，会重点介绍转基因动物、克隆动物、免疫缺陷动物、动物模型建立的相关知识、应用，同时介绍动物实验相关大型先进的仪器与设备，如动物活体成像系统、小动物辐照系统、动物PET-CT影像系统等。由于医学院具有规范的动物实验场地，并配备有先进的大型仪器设备，全部的研究人员在那里做动物实验，因此该课程会结合部分科研课题，现场参观动物实验相关大型仪器的使用，一方面增加该课程的研究性实用性，另一方面也可宣传提高大型设备的使用效率。

1.4 自主学分研讨式考评模式

约翰霍普金斯大学医学院实验动物学同样也是学分制，考评方式比较灵活，除了考评正常的基础实验课程外，在课程开始后的第3～4周，教师会布置自主设计动物实验课题，包括动物实验的设计，协议(protocol)的撰写，预期要解决的内容，相当于一个简单的课题设计。此部分按照40%记入期末成绩。主要是为了提高学生综合设计和解决问题的能力。

2 对我国实验动物学教学的启示

2.1 加大伦理学教育比重，课程学习与从业证书培训相结合

2017年习总书记提出要将德育放在教书育人的首位，动物的伦理学教育也是德育非常重要的一部分。虽然在以往实验动物学的教学中也贯穿了一些伦理学方面的知识，比如强调以替代(Replacement)、减少(Reduction)和优化(Refinement)为核心的3R 原则[4]，但伦理学的教育始终停留在表面阶段。国家也发布了《实验动物许可证管理办法》，对从事实验动物和动物实验的科技人员、专业管理人员和技术工作者，都必须接受有关法律、法规及专业培训，必须取得实验动物从业人员岗位证书[5]，因此，如果能够将实验动物学的课程学习与从业证书的培训相结合，既能够加强执行伦理学审查，又能够进一步规范实验动物科学。

2.2 积极开拓线上课程，促进学习效率

实验动物学是一门实践性应用性很强的学科，选修的学生有很多专业，包括基础医学、临床医学、药学、公共卫生学，还有生命科学院一些专业，每个学生的专业背景不同，学习兴趣也不尽相同，为了满足学生自主学习、个性化学习的需求，利用“互联网+”为平台[6]、积极进行实验动物学的MOOC建设，以MOOC为教学资源[7]，将线上课程与线下课程相结合[8]，积极开展实践教学改革。在课前教师将预先把课程学习的内容以短视频发布在平台上，或者让学生通过观看MOOC提前学习并思考问题。课堂上教师主要进行知识点梳理，对重点、难点进行挖掘、讲解并开展动手实践以及讨论，充分调动学生探究学习的积极性。

2.3 将科研与教学紧密结合，培养创新人才

随着近些年科研水平的不断进步，实验动物的应用越来越广泛。各种模式动物、转基因动物层出不穷，免疫缺陷动物、克隆动物的使用也越来越广泛。因此实验动物学的实践教学应与科学研究紧密结合，既培养学生的动手能力，也培养创新意识，适应高等院校教学改革和培养创新型医学人才的需要[9]，通过以“自主、探究、合作”为特征的学习方式主动发现和解决问题[10]，也可融入目前高校的大学生创新创业教育[11]，培养拔尖创新人才[12]。在课程内容设置上,可借鉴其他实验课程的安排[13],在经典实验中加入一些自选内容,扩展教学的全面性;同时允许学生自设计实验, 可以锻炼学生提出科学问题、设计实验方案、分析实验结果的能力,也强化了与科学研究的联系,提高学习兴趣和教学质量。

2.4 利用多样化的考核方式改变实验教学评价体系

目前的考试主要还是以试卷考试为主，需要改革考核方式，用多样化的考评制度来激发学生的学习自主性和创新性。如可以通过改实验报告为实验论文，学生资料查阅和论文写作能力明显提高，论文中涉及动物的品种、品系、操作方法、伦理等问题的书写进一步规范化，对结果的讨论也融入了自己的思考和设想，为日后毕业论文的顺利完成打下了一定基础。也可让学生自己分组，选择和设计个性化的开放式实验[14]，在项目实施过程中，不再拘泥于传统教材的实验内容，大胆创新、开发新实验，培养学生的创新意识和科研素养[15-16]。