基于成果導向教育理念的實驗動物科研項目在大學生綜合素質培養中的實踐

鞠吉雨，徐玉梅，劉琳琳，杜鴻斌，趙春玲*

(1.濰坊醫學院山東省高校免疫學重點實驗室，山東 濰坊 261053； 2.濰坊醫學院醫學倫理學研究室，山東 濰坊 261053； 3.濰坊醫學院山東省高校生物藥物重點實驗室，山東 濰坊 261053)

高等教育深化改革的目標重點是要重視培養大學生創新能力、實踐能力和創業精神，普遍提高大學生的人文素養和科學素質[1]。因此，如何培養大學生的綜合素質特別是創新能力，已成為我國高等教育工作者所面臨的一個重要研究課題。在實驗動物學教學方面，盡管在理論及實驗課程中進行了一些教學改革，取得了一定的成效[2-4]，但學生較多、一對多的批量指導模式并不能滿足學生創新意識、綜合實踐能力培養的需求。近年來，我們從我校實際情況出發，以成果導向教育理念(outcome-based education，OBE)為指導，以實驗動物科研項目為重要抓手，突出學生主動學習的主體地位，通過本科生導師引領，對學生進行針對性指導，取得了良好成效，學生在實驗動物的實踐能力及素質養成方面更是受益匪淺。

1 OBE理念內涵

OBE理念是1994年美國學者Spady提出的一種以學生學習產出為導向的先進教育模式，該模式密切圍繞學生需要獲得的能力組織、實施和評估教學。學生的能力產出為整個教學過程的重點，成果導向即產出導向[5 - 6]。傳統教學模式以教師為主導、以知識體系為導向、“重教輕學”、“重知輕行”，OBE則突出學生的主體地位，學生是主動的學習者，為自己的學習負責。遵循“以學定教”的原則，即以學生知識、能力和素質需求為目標確定教學內容、教學設計、教學過程和教學評價等，注重學生創新、實踐等能力的培養[7]。作為美國、英國、澳大利亞等國家教育改革的主流理念，OBE對高素質的人才培養具有十分重要的作用，但在我國尚沒有得到重視和推廣，這方面的研究尤其是與之相關的實證性研究并不多見。

2 OBE理念下實驗動物科研項目在大學生綜合素質培養中的實踐

2.1 預期學習成果的確定

本實驗室導師承擔著國家級、省部級科研項目，課題的主要研究對象為實驗動物，如裸鼠、轉基因小鼠和基因敲除小鼠等。參與的學生主要來自臨床醫學專業、藥學專業和生物技術專業，大多缺乏必要的實驗動物學相關知識和基本的操作技能。而OBE理念強調的學習成果包括：學生應掌握的理論知識和實驗技能，自我學習的能力、提出問題、分析問題、解決問題的能力等[8]。基于此，我們調研了學生的學習需求(訪談形式)、科研工作者的素質要求以及專業培養目標、專業培養方案，凸顯本科生導師的實驗動物科研項目的特色，密切理論與實踐的內在聯系，而有針對性地將學生在實驗動物方面的實踐及素質養成確定為項目學習產出，拓展學生的知識體系和培養學生的綜合素質。預期學習成果明確后，我們會在項目實施前展示給學生，讓學生明確自己的任務和目標，激發學生學習興趣和內在動力。

2.2 項目實踐

在OBE的教育理念指導下，依托實驗動物相關的科研項目，我們強化學生主動學習與實踐的中心地位，將實驗動物學相關知識網站，以及涉及實驗動物基本操作的視頻網站提供給學生，讓學生自學。學生還要主動查閱課題相關資料、設計動物實驗、動手實踐。學生如有疑問可直接與同學、導師交流討論。整個實踐過程，導師只是給予學生針對性、個性化地必要指導。

3 OBE理念下實驗動物相關的科研項目實施效果

既往在對本科生進行科研訓練指導過程中，發現學生被動地聽從老師的指揮，缺乏獨立思考，影響了學習積極性和學習效果。而將OBE理念引入實驗動物相關的科研項目的訓練后，學生自主學習能力、創新和實踐能力獲得了提升；學生科研思路、科研設計得到系統提高；尤其在實驗動物方面更是得到了深入學習和提高。

3.1 充分理解實驗動物福利，培養學生人文素質

實驗動物福利教育作為提高學生人文素質的重要途徑，能培養學生尊重生命、仁慈博愛的道德情懷。我們以實驗動物相關的科研項目為教育契機，在OBE教育理念指導下，引導學生自主學習《實驗動物福利與法規》和《實驗動物福利倫理審查指南》，并定期開展實驗動物福利倫理審查培訓，增強了學生對實驗動物福利倫理的理解。通過項目實踐，學生能充分認識到實驗動物福利倫理的重要性。尤其在實驗動物的飼養管理、運輸過程管理、實驗設計、實驗過程及實驗結束后動物安樂死處理等諸多方面。善待動物不單單是人道主義的需要，也是科學研究的需要。福利的核心是充分保障動物的健康、快樂及舒適自然，得到的研究結果才能可靠和真實。科研人員的專業能力、研究方法、技術操作的選擇及熟練程度等因素均會直接或間接影響實驗動物的精神和生理反應，從而影響到實驗結果的準確性、可靠性及可重復性。在實驗過程中科學地對待動物的福利倫理問題，不僅影響到科研人員在社會中的形象和地位，也會影響著社會對科學研究的認可程度。從對動物人道關懷方面出發，實驗動物在人類生命健康、醫學事業等方面做出了無私的奉獻，就應該享受一定的福利，應該得到善待。在研究成果投稿時如違背動物福利倫理，可能會被拒稿甚至在發表后會撤稿處理。如，2011年7月，Raj等[9]發表在《Nature》雜志題為《Selective killing of cancer cells by a small molecule targeting the stress response to ROS》的論文，該論文使用一種小分子的蓽茇酰胺(piperlongumine)選擇性殺死小鼠體內的癌細胞。論文發表后，因該研究中部分小鼠體內的腫瘤體積超出允許的最大直徑1.5 cm，違反了動物福利相關要求于2015年10月撤銷了論文中的相關數據，論文作者發表道歉聲明，雜志社聲明涉及動物實驗的論文需作者列出實驗動物管理和使用委員會所允許的最大腫瘤尺寸，并聲明這一尺寸不能在試驗期間被超過[10]。該論文研究人員就是嚴重違反了動物福利而遭到部分數據撤銷，隨著腫瘤的生長，腫瘤越大，給動物造成的傷害越大，動物出現的應急反應就越大，精神上和肉體上均會產生嚴重的痛苦和不適，對動物的活動及心理就會造成嚴重影響，不能真實反應實驗數據。2018年7月，該論文最終因原始數據問題被《Nature》撤稿[11]。因此，在實驗設計、實驗過程中時要充分考慮荷瘤對動物帶來的痛苦。通過典型實例學習、討論和分析，引導學生對實驗動物福利的重視并強化訓練。

3.2 充分認識標準化實驗動物選擇的重要性

科學研究的實驗結果要具有很好的重復性，實驗動物的遺傳穩定性、一致性直接影響到實驗結果的重復性。因此，實驗動物飼養及管理的標準化一直是實驗動物工作者追求和研究的目標。通過項目實踐，學生充分認識到要盡量選用經遺傳學、微生物學、營養學、環境衛生學的控制而培育的標準化實驗動物，才能排除因實驗動物攜帶細菌、病毒、寄生蟲等微生物和潛在疾病對實驗結果的影響；同時排除因實驗動物雜交造成的遺傳上不穩定、個體差異大、反應不一致等對實驗結果造成的影響。其次，動物的性別、年齡、體重、生理、體質狀況、環境因素(溫度、濕度、光照、噪聲、氣流次數、換氣次數、氨濃度、潔凈度等)、動物營養、動物照料等因素都會影響到實驗結果及其結果的重復性。

3.3 充分認識熟練的動物實驗操作技術的重要性

動物實驗操作技術已成為醫學、生物學等專業不可或缺的技術手段。通過項目實踐，學生充分認識到根據不同的研究目的，動物實驗技術多種多樣，但基本操作技術比較一致，操作技術的使用及熟練程度直接影響實驗結果的穩定性，尤其是在藥代動力學、生物等效性、毒理學評價等方面。隨著精準醫療的發展，對實驗動物的精準技術尤其是精準給藥也越來越受到重視，如門靜脈給藥、舌下給藥、睪丸給藥等可直接將藥物注射到位，避免因其它途徑給藥帶來的藥物吸收、藥效損失等影響。熟練的操作技術也會對實驗結果帶來不可估量的影響，如手術操作時間的長短影響動物的應急反應、手術部位選擇影響動物的術后恢復、手術無菌控制影響動物的炎癥反應等，這些都會對實驗結果產生影響。因此，有必要訓練學生的動物實驗操作技術，使學生能熟練掌握，同時盡可能形成標準化并制定標準操作程序(standard operation procedure，SOP)，使實驗操作技術不因學生個體操作差異對實驗結果帶來影響。

正是通過OBE理念下實驗動物相關科研項目的訓練，我們指導的學生獲得以上三個充分認識，所以能夠在飼養管理和使用實驗動物過程中，以實驗動物福利思想為指導，為實驗動物提供清潔、舒適的生活環境，提供充足、健康的飲水和食物，自覺采取保障動物福利的有效措施，使實驗動物免遭不必要的饑渴、不適、驚恐、傷害、折磨、疾病和疼痛，保證動物能夠實現自然行為；能根據自身課題需要，慎重選擇合適的標準化實驗動物；能嚴格要求自己，按SOP進行規范訓練，熟練掌握動物實驗操作技術。這些良好素質的培養和實踐能力的訓練，使得學生在設計或進行動物實驗時更加規范，獲得的實驗結果更加真實、可靠，實驗結果的一致性得到提高。因此，教學改革后，近5年在本實驗室訓練的學生有26人爭取到國家級大學生創新創業訓練項目，有20人考入國內知名大學或研究所，如北京協和醫學院、北京大學、浙江大學、中國科學院生化與細胞所等讀研，有5人在山東省大學生生物科技創新創業大賽中獲獎。

4 結語

我們以OBE理念為指導，以實驗動物相關的科研項目訓練為抓手，引導學生確立自己的學習目標，突出學習的主體地位，學生的創新能力、綜合實踐能力得到了培養和提升；學生科研思路、科研設計得到系統提高；學生實驗動物福利觀念得到了加強；學生在標準化實驗動物的選擇、實驗操作技術的標準化等方面有了素質養成；對實驗動物和動物實驗理論知識和關鍵技術等方面具有正確的認識和科學的應用。我們的實施成效顯示，OBE理念指導下以科研項目促進本科人才培養質量，這種教學改革方式值得進一步推廣和應用。