毒理學實驗教學改革探析

彭安芳 李莉 羅擁政

摘要 為符合應用型本科人才培養模式，對2013級生物科學專業本科生毒理學實驗進行教學改革。認為毒理學實驗教學存在的問題主要是課程設置存在局限性，學生積極性普遍不高，綜合實踐能力難以提高。在改革方法上，主張對學生進行集中培訓，定期集中討論，討論實驗結果。將設計型綜合實驗引入教學過程，調動了學生做實驗的主觀能動性，更培養了學生的創新精神與綜合實踐能力。認為今后應給學生更大的自由度，增加毒理學評價的其他實驗，并結合專業特點開展實驗。

關鍵詞 毒理學；實驗教學；設計型

中圖分類號 S-01 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）02-0241-02

Abstract In order to match the training mode of applicationoriented talents， teaching reform of toxicology experiment was carried out in undergraduates of 2013 biological science subject. The problems of traditional toxicology experiment teaching are the limitations of the curriculum， the lack of student enthusiasm， and the difficulties of improving the comprehensive practice ability. In the reform methods， the article proposed to take concentrated training to students， and discuss the experimental results regularly. The designed comprehensive experiments were introduced into the teaching process， which mobilized the students subjective initiative to do the experiment， and also cultivate the students innovative spirit and comprehensive practical ability. The author advised to provide greater freedom of space for students， increase other experiments of toxicology evaluation， and carry out experiments combining with professional characteristics.

Key words Toxicology；Experiment teaching；Reform

毒理學主要研究外源化學物對生物體損害作用及其毒作用機制，是理論性和實踐性都很強的一門學科[1]，其基本的研究方法是科學實驗，對于學生發現問題、分析問題、解決問題能力的培養具有非常重要的意義[2]。作為毒理學教學的重要組成部分和補充，實驗教學不僅能夠加深學生對毒理學基礎理論的理解，而且對于培養學生的動手能力、觀察能力、獨立思考能力具有十分重要的意義。南京大學金陵學院化學與生命科學學院生物科學與工程系開設了應用生物化學與藥學、公共營養與食品安全監管2個專業方向，毒理學實驗是這2個專業方向的必修課。為了培養學生的科學思維、實驗設計、實驗操作和觀察、搜集、處理實驗數據的能力，提高毒理學實驗教學效果和增強畢業生競爭力[3]，學院對2013級生物專業本科生毒理學實驗進行教學改革，打破傳統實驗教學格局，將設計型綜合實驗的教學理念引入毒理學實驗教學，充分發揮學生的積極性和主觀能動性，以學生為主，教師為輔，順利地完成實驗教學。筆者以該次教學改革為出發點，探討提高毒理學實驗教學質量的方法，同時也期望為我國毒理學實驗教學改革提供參考。

1 存在問題

1.1 課程設置存在局限性

以往的毒理學實驗教學開設的實驗內容包括：實驗動物的一般操作、小鼠急性經口染毒LD50測定、小鼠精子畸形實驗、小鼠骨髓細胞微核實驗、肝微粒體制備、全血膽堿脂酶測定、酶聯免疫分析實驗、皮膚刺激實驗。這樣的傳統課程設置存在局限性：一方面缺乏綜合型實驗，這樣分散的小實驗難以讓學生把各項毒理學實驗內容聯系起來，很難理解并掌握毒理學評價程序；另一方面，每次實驗課時較短，只有4 h，對于小鼠精子畸形實驗、小鼠骨髓細胞微核實驗等染毒周期較長的實驗，只能讓學生從解剖小鼠開始操作，觀察正常小鼠的精子和微核為主，不能進行前期的染毒操作，也很難觀察到陽性結果，而這恰恰也是毒理學實驗中非常重要的步驟，卻因為時間限制刪減了。

1.2 學生積極性普遍不高

傳統實驗教學內容主要以驗證性和演示性實驗為主，教師講解示范，學生跟學照做。該教學模式造成的最大問題是很多學生缺乏主動性，有的甚至產生惰性，不愿動手參與實驗，直接照搬別人的實驗結果和數據。很多學生的實驗報告以照抄教師的講義為主，機械呈現觀察結果，不重視結果分析，不進行實驗總結，整個實驗過程顯得很被動。正因為其中需染毒的實驗都刪減了染毒的步驟，學生只能觀察正常小鼠的組織器官，很難觀察到染毒后會出現的異常形態，這讓很多學生在對結果的觀察過程中慢慢失去了耐心，同時也失去了對實驗的興趣。

1.3 學生綜合實踐能力難以提高

毒理學實驗作為毒理學基礎理論教學的重要補充，旨在通過毒理學領域的科學實驗培養學生的動手能力、觀察能力和獨立思考能力。在傳統實驗教學中，學生如完成任務般參與實驗過程，書寫實驗報告，被動完成教師指令，不注重自身動手能力的鍛煉，很多學生直到課程結束仍不能熟練運用基本的操作技術，如灌胃，亦對實驗步驟及實驗結果缺乏獨立思考，形成了“張嘴就問”的習慣，這將不利于創新精神與綜合實踐能力的培養。

2 改革方法

為了彌補傳統毒理學實驗教學的缺陷，在原有實驗內容的基礎上加設了毒理學設計型綜合實驗。

首先，對學生進行集中培訓，向學生介紹綜合實驗的教學目的及內容，強化相關理論，鞏固相關實驗操作技能，教授統計分析方法，理清思路，安排任務，介紹考核辦法。如教師確定實驗課題為“不同劑量環磷酰胺對小鼠精子畸形的影響”，要求學生通過實驗鞏固小鼠精子畸形實驗的原理和步驟，并用詳實的數據反映出環磷酰胺對雄性小鼠生殖功能的影響。整個實驗周期包括小鼠適應性喂養（7 d）、灌胃染毒（5 d）、常規喂養（30 d）幾個部分，實驗結束后采集血清測定大鼠血清睪酮和乳酸脫氫酶含量；處死小鼠，分離睪丸、附睪、肝臟和脾臟，稱重，計算臟器重量系數；取精子制片觀察精子畸形情況，記錄畸形精子數量、畸形類型及計算畸形率，并向學生強調實驗操作中的相關注意事項。實驗課題和框架確定后，將學生分為5人一組，以團隊形式完成實驗。要求每組在實驗正式開始前，利用課余時間查閱文獻，寫出詳細實驗方案和步驟，包括實驗動物的選擇與分組、環磷酰胺的灌胃劑量、實驗儀器設備的要求、實驗質量控制、實驗各步驟的時間安排、小組人員的分工以及注意事項。之后教師對各組的實驗方案進行指導與完善，方案通過教師審核的小組即可進行實驗準備工作并開始實驗。實驗成績分團隊得分和個人得分兩部分，各占50%，前者以各小組的團結協作情況及實驗數據衡量，后者以個人在團隊中的貢獻及實驗報告衡量。其次，定期集中討論。實驗開始后，教師組織各組學生每周介紹一次實驗進展，對實驗期間發生的問題進行商討協調并妥善解決。

最后，討論實驗結果。實驗結束后，教師指導學生收集整理數據，并采用ELISACalc軟件、SPSS軟件進行數據分析和作圖。各小組闡述本組的實驗結果，并對結果進行討論分析和總結實驗，然后撰寫實驗報告。

3 取得的成效

3.1 學生主動性大大提高

當教師把設計型實驗的題目、要求以及考核方案告知學生后，大部分學生對從未接觸過的實驗類型很感興趣，對染毒的結果也很好奇，從實驗初始就躍躍欲試，主動性大大提高。盡管開始有少數學生不太適應，帶有一定畏難情緒，經過一段適應期后，都能積極投入到查閱文獻、計劃實驗方案等準備工作中。與既往教師說一步、大家做一步不同，在這個實驗中，分組方案、染毒劑量等具體步驟以及分工和時間安排都由各組自行確定，學生從被動接受轉變為主動探索，表現出前所未有的積極性和主動性。

3.2 充分發揮創新實踐能力

此次改革中，小鼠分組、染毒劑量、質量控制、人員分工及時間安排都以學生為主進行制訂并完成。實驗開始前，各組積極查閱相關資料，匯總查閱結果，大家在一起討論分析，確定實驗方案，尤其是各劑量組染毒劑量以及質量控制的相關要求，之后提交教師審核通過。各小組根據小組成員的實際情況協調人員分工，充分利用課余時間，合理安排。在這些過程中，大家積極發表意見，或提出理論依據，或舉出數據例證，或強調細節上的注意事項，并與教師積極互動，提出問題、一起分析和解決問題，充分展現了傳統實驗教學未曾有的創新實踐能力，這對學生以后的學習工作是非常有幫助的。

3.3 提高團結協作精神

綜合實驗不能只靠個人就能完成，需要小組成員之間、組與組之間配合完成。在教師的提議下，各組選出組長，分配并協調組員的工作，安排值日。組員之間、組與組之間既互相督促也互相幫助，取長補短。團隊和個人的表現都是實驗成績的一部分，個別曾經一貫依賴他人完成實驗的學生也能付出一己之力，甚至表現出前所未有的積極性，營造出團結協作的實驗氛圍。大家也領會到團結協作的精神對于任何工作都是必要的。

3.4 加強教師自身能力培養

毒理學與多學科緊密聯系，其設計型綜合實驗的教學不僅需要教師具備較為全面的理論知識、熟練的實驗技巧，還需要具備一定的科研能力和素養。綜合型實驗是一種以學生為主、教師為輔的教學方式，這就要求教師更重視授人以漁，充分發揮學生的主體作用和主觀能動性，提高學生的自學能力、創新能力、協作能力，甚至包括語言和口頭表達能力；激發學生的科研興趣，使其領悟科研方法和思維方式，進而培養學生的實踐能力和創新意識。

4 展望

4.1 給學生更大的自由度

在教學改革中，學生的積極性比以往的傳統教學有所提高，說明給學生更大的施展空間能夠提升其實驗的興趣和求知欲。由于第一次在該專業進行設計型綜合實驗教學改革，沒有完全放開讓學生去設計整個實驗，比如實驗受試物、染毒方式和實驗流程都是由教師制訂，學生執行。在此次改革取得良好成效的基礎上，今后將逐步放開，給學生更大的自由度，由學生挑選實驗種類，確定受試物和染毒方式，制訂完整的實驗方案，教師僅充當指導者、建議者的角色，相信這對于培養學生動手能力、觀察能力、獨立思考能力，提高其創新實驗能力會有很大幫助。

4.2 增加毒理學評價的其他實驗

毒理學評價有規定的程序，包括第1階段：急性毒性實驗；第2階段：遺傳毒性實驗，30 d喂養實驗，傳統致畸實驗；第3階段：亞慢性毒性實驗；第4階段：慢性毒性實驗。實驗教學改革只涉及第2階段眾多檢測項目中的1種——小鼠精子畸形實驗，為了讓學生熟悉毒理學評價程序，將來在實驗條件允許的情況下，可安排毒理學評價程序中各階段不同的實驗檢測項目，由學生分組選做，各組選定實驗項目后，分別討論制訂實驗方案，具體內容包括實驗目的、實驗試劑耗材、實驗動物、分組、劑量、實驗方法及步驟、數據分析方法等。通過這個過程，可以使學生深入理解毒理學實驗的原理和設計思路、掌握并熟練實施毒理學評價程序，這對學生將來在相關崗位的工作大有裨益。

4.3 結合專業特點開展實驗

南京大學金陵學院生物科學與工程專業包括營養學與藥學2個專業方向，作為專業核心課的毒理學實驗一直參考醫學專業的毒理學實驗教學項目，專業特點不明顯。為了凸顯其專業特點，需引導不同專業方向的學生選擇相關領域有代表性的受試物進行驗證性或探索性的實驗。比如將與人們生活密切相關的食物毒素或具有毒副作用的藥物引入到實驗中來，由學生按照選定的受試物自行設計實驗方案并獨立完成，這樣不僅能把專業理論知識和基本技能結合得更緊密，還能激發學生的專業探索欲和創新精神，真正做到學以致用。

5 結語

教學改革是一個循序漸進的過程，在初次改革取得一定成效的基礎上，今后將不斷總結、設計出更為合理的毒理學設計型綜合實驗項目，并將實驗成果拓展到其他實驗課程，達到培養學生創新精神與綜合實踐能力的目標。

參考文獻

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