医学实验教学改革中贯彻动物福利理念研究

邢江娃 李轩领 李生花

［摘 要］ “生理学”作为率先涉及动物实验的基础医学前期课程，应做好动物福利理念与伦理教育以促进医学生全方位成长。从实验动物福利与动物实验替代方法出发，探讨“生理学”实验教学中实验动物福利存在的问题，并提出能够践行实验动物福利理念、提高实验教学效果的相关实验教学改革措施，包括将动物福利理念纳入教学和考核内容、增加人体实验比例、有机融合动物实验操作项目、引入虚拟实验教学平台、使用体外医用模型进行操作练习等。这些策略的实施可在不影响教学效果的前提下尽可能减少实验动物的使用，增强医学生的动物福利意识和尊重生命意识，提高动手操作能力和动物实验成功率，最大限度保护动物福利。

［关键词］ 动物福利；生理学；实验教学改革

［基金项目］ 2021年度青海大学课程建设项目“‘生理学线下一流课程建设”（YLKC-202107）；2019年度青海大学医学院教育教学改革项目“‘三全育人背景下医学生理学课程的双语教学研究”（qyjg-201902）

［作者简介］ 邢江娃（1987—），女（蒙古族），吉林白山人，生物学博士，青海大学医学院副教授，主要从事医学生理学理论与实验教学研究；李轩领（1987—），男，河南开封人，医学博士，青海大学医学院讲师，主要从事生理学研究；李生花（1966—），女（藏族），青海湟源人，硕士，青海大学医学院教授，主要从事低氧生理学研究。

［中图分类号］ R-33 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）27-0093-04 ［收稿日期］ 2022-08-31

动物实验作为近现代生命科学研究的重要辅助方法，是高等院校基础医学课程学习中必不可少的实验教学内容之一，对医学生进一步理解和掌握基础理论知识、提高个人动手实践能力有着不可或缺的作用。实验动物的特殊性在于它是具备生命的实验对象，在实验教学过程中不可避免涉及实验动物福利与动物伦理问题［1］。现有的基于3R原则的动物替代实验技术虽已应用于部分医学和化妆品研发领域，却很难在基础医学实验实践教学中得到应用［2-3］。

“生理学”课程实验作为医学生接触的第一门涉及动物实验的基础医学实验课程，在实施相关教学改革的过程中，应该将如何在教学过程中普及和践行实验动物福利理念纳入教学改革的重要内容，在不影响实验教学效果的前提下减少实验动物使用，关注实验动物福利。这对于医学生树立敬畏生命意识、规范手术操作等具有非常重要的引导和教育意义。

一、实验动物福利

（一）实验动物福利

实验动物福利是指对受试动物进行整个生命周期的爱护，在确保研究顺利进展的基础上最大限度地维持动物生命健康和提高其舒适度。国际公认的动物福利标准主要包括五大自由，即不受饥渴的自由，生活舒适的自由，不受痛苦伤害和疾病威胁的自由，生活无恐惧的自由，表达天性的自由。

（二）动物实验代替方法

基于实验动物福利理念，20世纪50年代末，有学者首次提出了减少（reduction）、替代（replacement）、优化（refinement）原则，简称3R原则，其基本含义是：减少科研的动物耗量，探寻能达到相同研究结果的动物实验替代方法，采取一定的技术手段让动物免受实验带来的痛苦并提高动物生存质量［4］。1978年，David Smyth教授提出用替代（alternatives）来给3R做概括［5］。3R是动物替代实验方法的核心和主要研究内容，也是替代试验的代名词。

1.减少。减少是指在科学研究中，利用少量动物获得等量的实验数据或利用一定量的动物获得更多数据的方法。

2.替代。替代是指选用低等动物替代高等动物或选用无意识的实验材料代替动物开展实验，同时获得一样结果的方法。

3.优化。优化是指通过改善实验程序或（和）生活条件，最大限度地避免、减少或缓解动物的疼痛与不适，保障其舒适度，确保动物实验结果的可靠性。

（三）国内动物替代实验方法的研究现状

动物替代实验方法是实验动物福利研究的核心，其在我国的推广比西方国家晚100多年。1997年，3R原则首次列入我国正式文件，同时动物替代实验研究也被列为实验动物基础性研究的重点［6］。2011年国家药监局发布文件重点开展化妆品等产品安全性评价的毒理学动物试验替代方法的技术研究，相关进展顺利。至今，国内动物替代实验方法的研究与应用已步入了稳步发展阶段。以化妆品毒性试验相关的皮肤毒理学检验替代方法为例，目前主要包括基于各类体外细胞培养模型和分子检测技术的三大类实验：（1）皮肤腐蚀性、刺激性替代试验；（2）皮肤变态反应替代试验；（3）皮肤光毒性替代试验。同时，应用于神经发育毒性替代实验的研究也日趋成熟。然而，这些动物替代实验方法目前仍主要用于科学研究和化妆品研发等领域，在具体的医学生实验教学中应用难度较高。

二、“生理学”实验教学中实验动物福利存在的问题

（一）动物福利意识淡薄、缺乏理解

在实验教学中，部分授课教师实验动物福利理念不强，没有在最开始就向学生强调实验动物福利理念的重要性以及相关的动物伦理问题，并缺乏对相关实验操作的考核。与此同时，部分学生实验动物福利意识也比较薄弱，缺乏对实验动物科学的理解和必要的人文关怀，存在操作不规范等现象，给实验动物带来不必要的惊吓、伤害和痛苦。例如，在对实验动物进行手术操作时，因为没有实施有效的麻醉造成动物疼痛、血压升高、心率加快进而产生应激反应，一方面会伤害实验动物的身心健康，另一方面也会影响实验结果的准确性和科学性［7］。同时，个别实验小组的学生没有从思想上重视实验动物的生命，没有严格遵循实验动物福利的3R原则，存在滥用和重复使用动物的情况。

（二）学生动物实验操作不规范、不熟悉

实验教学过程中，虽然有相应的实验教学指导和老师讲解及实操示范，但学生整体的掌握程度仍然不高，经常会由于操作失误而引起动物不必要的伤害。同时，学生对动物实验操作熟悉度不够，导致实验时间经常延长，增加了实验动物的痛苦。究其原因，一方面是学生的态度问题，课前预习不到位；另一方面是缺乏相应的线上学习资源、操作平台以及线下模拟训练等，这些也是學生操作较差的原因。

（三）缺少动物实验替代方法

目前“生理学”的实验教学除个别为人体实验外，大部分仍然是动物实验，动物实验的比例偏高。同时，已有的国内外动物替代实验技术多针对科学研究，除可能应用于“药理学”课程实验等应用型实验课程的部分教学外，很难应用于“生理学”的基础实验教学。因此，寻找除替代实验外的其他减少动物使用的替代教学方法势在必行。

三、实验教学改革中保护实验动物福利的建议与措施

（一）加强实验动物福利理念教育和考核

实验教学前应做好实验动物福利理念的讲解与动物伦理的普及教育，要求每位学生签署动物实验福利与伦理知情同意书，同时定期开办相关政策的讲座方便学生学习，让医学生树立正确的生命观和伦理观，培养学生的人文情怀和敬畏生命的意识，引导医学生正确处理动物实验过程中出现的各种伦理道德问题，从而感受医学生的责任与担当［8］。实验教学过程中应强调规范操作和技术要点，加强对不规范捉拿动物、不当麻醉等侵犯实验动物福利的不规范行为的监督和考核。制定和总结不同实验过程中实验动物出现应激反应或意外时的紧急应对方案，以保证在出现操作失误致使上述情况发生时，教师与学生能够及时进行解救，从减少动物不必要伤害和痛苦出发，不以牺牲动物福利为代价强行继续实验。在实验结束后的教师小结和学生撰写实验报告环节中，增加实验反思内容，在总结实验动物操作过程、结果收集与分析等实验整体过程的同时，让学生关注实验过程中动物福利保护的践行情况，并表达对实验动物的感恩、对生命的珍视等情绪，从而进一步加深动物福利理念和医学生的生命教育。

（二）优化实验课程设计

实验课程设计是实验教学改革的重要内容。在具体实施过程中，可适当引入人体机能实验学平台，以人为研究对象开展“生理学”课程的部分实验教学，在帮助学生进一步理解人体生理机能的同时可以减少动物实验的比例，减少实验动物的数量。例如，人体动脉血压的测定和人体运动实验能很好地帮助学生理解和掌握动脉血压的测定原理及交感神经兴奋时对人体血压、心率等循环系统功能的调节机制；人体心电图的描记实验可让学生对心电图波形的构成及其生理意义有更直观的认识；视野和盲点的测定实验可帮助学生切身感受人体视觉形成和视觉传导原理等。同时，实验课程设计可对部分动物实验项目进行有机融合，在不减少实验项目的同时减少实验动物数量。例如，蟾蜍坐骨神经-腓神经的标本制备、神经干动作电位的引导、兴奋传导速度的测定、不应期的测定、局部麻醉药对生物电活动的影响等相关实验项目可在一个动物实验中相继进行；家兔的动脉血压调节实验和呼吸运动的调节实验可进行整合，减少实验家兔的数量；血液凝固实验中，可在不影响正常实验的前提下进行家兔的气管插管和膀胱插管等手术操作的练习等。

（三）引入教学类的动物实验替代方法

为提高学生实操技能，减少由于操作失误造成的不必要动物死亡和伤害，在具体实验操作前，除实验讲解外，在实验教学改革中应进一步应用计算机、多媒体等技术来进行补充［9］。首先，一些实验操作前的实验示范可替换成视频教学，不仅可以减少不必要的实验动物使用，学生还可以反复观看，掌握操作要点。其次，应在实验教学改革中增加虚拟实验教学平台的建设和使用，实现混合式教学。对手术要求较低的动物实验，可免除线下实操，在虚拟实验教学平台上完成相应的虚拟实验手术操作、实验结果模拟和分析以及实验考核等内容，也可以达到预期的实验教学效果。对于比较重要的动物实验，可在具体实操前先在虚拟实验教学平台上进行学习和演练，并完成线上操作考核，然后再进行线下的动物实验操作，从而提高动物实验的成功率，减少不规范操作造成的不必要动物死亡和伤害。此外，可充分利用市场上已有的各类简易医用模具在动物实验前开展相关体外模型手术操作训练，提高动物手术成功率。例如，采用基礎的医学静脉穿刺模型练习静脉穿刺，为家兔的静脉麻醉操作奠定实操基础；采用血管分离结扎训练模型练习钝性分离和打结等基础手术操作等。

（四）加强实验教学人员的各类培训

每年定期组织实验教学人员参加实验动物从业人员培训，强化动物操作流程和动物福利理念。加强“生理学”课程等机能虚拟实验教学平台的使用培训，鼓励教学人员加大对线上虚拟实验平台的使用频率。积极学习各类动物替代实验方法，探索“生理学”混合式实验教学改革。同时，学校和教研室应进一步加强和改进医学生虚拟实验教学平台建设，优化虚拟实验教学平台的实验内容和教学设计，使之更符合本校的教学理念和教学目的；搭建简单有效的体外操作模拟实训平台，引入更多实用的体外医用模型进行动物实验前的手术操作练习，在增加医学生学习兴趣的同时提高手术操作技能和动物实验成功率。这些措施的实行将有助于实验教学人员提高自身实验教学水平和教学技能，拓宽视野，更好地因校制宜，运用新的实验教学平台和技术开展“生理学”实验教学改革，践行动物福利理念。

结语

本文主要探讨了在以“生理学”实验为代表的医学实验教学改革中普及实验动物福利的必要性和相应的践行策略。将动物福利理念纳入教学和考核内容、增加人体实验比例、有机融合动物实验操作项目、引入虚拟实验教学平台、使用体外医用模型进行操作练习等策略的实施，能够尽可能减少实验动物的使用，并增强医学生的动物福利理念和敬畏生命意识，提高医学生的动手操作能力和动物实验成功率，最大限度保护动物福利。在新医科的时代背景下，通过“生理学”实验教学改革帮助学生正确对待实验动物，树立实验动物福利理念，能够培养医学生“医者仁心”的道德情怀和职业信仰，促进医学生全方位成长，为国家医疗事业建设贡献力量。

参考文献

［1］刘旭东，谢玲，张玉超.高等院校实验动物伦理教育现状调查与思考［J］.中国医学伦理学，2019，32（5）：670-673.

［2］王飞强，张子琪，冯庆媛，等.皮肤毒理学检验中的替代方法和整合测试评估方法［J］.中国现代应用药学，2021，38（24）：3091-3096.

［3］張楠楠，梁锦锋，宋淑亮，等.神经发育毒性动物实验替代方法研究进展［J］.中国药理学与毒理学杂志，2012，26（1）：116-119.

［4］RUSSELL WMS，BURCH RL.The principles of humane experimental technique ［M］ London：Methuen，1959：58.

［5］SMYTH D.Alternatives to animal experiments［M］.London：Seolar Press，1978：218.

［6］张素慧，周志俊.国内外动物实验替代方法发展概况与思考［J］.毒理学杂志，2013，27（5）：5.

［7］郇长超，陈鹏翔，郭停停，等.动物福利在动物传染病实验教学中的思考［J］.教育教学论坛，2020（49）：382-384.

［8］董守良，马明，唐晓龙，等.动物福利原则下的混合式生理学实验教学改革［J］.基础医学教育，2022，24（7）：504-507.

［9］蒋亚君，荣蓉，刘晓宇，等.教学中动物实验替代方法应用进展［J］.中国比较医学杂志，2020，30（7）：133-138.

Practice the Concept of Laboratory Animal Welfare in Medical Physiology Experimental Teaching

XING Jiang-wa， LI Xuan-ling， LI Sheng-hua

（Medical College， Qinghai University， Xining， Qinghai 810016， China）

Abstract： Physiology， as the first basic medical course involving animal experiments， should do a good job in animal welfare and ethics education to promote the all-round growth of medical students. Starting from the concept of laboratory animal welfare and alternative methods of animal experiments， this paper discusses the problems of laboratory animal welfare in current physiology experimental teaching， and proposes relevant measures in the reform of experimental teaching to practice the concept of laboratory animal welfare and improve the effect of experimental teaching. These measures include incorporating the concept of animal welfare into teaching and assessment， increasing the proportion of human physiology experiments， organically integrating animal experiments to reduce animal use， introducing virtual experiment teaching platforms， and using in vitro medical models for operation exercises， etc. The implementation of these strategies can reduce the use of experimental animals as much as possible without affecting the teaching efficacy， enhance the medical students awareness of animal welfare and respect for life， improve the hands-on ability and the animal experiment success rates， and maximize the protection of animal welfare.

Key words： animal welfare; Physiology; experimental teaching