论文部分内容阅读
摘要 为符合应用型本科人才培养模式，对2013级生物科学专业本科生毒理学实验进行教学改革。认为毒理学实验教学存在的问题主要是课程设置存在局限性，学生积极性普遍不高，综合实践能力难以提高。在改革方法上，主张对学生进行集中培训，定期集中讨论，讨论实验结果。将设计型综合实验引入教学过程，调动了学生做实验的主观能动性，更培养了学生的创新精神与综合实践能力。认为今后应给学生更大的自由度，增加毒理学评价的其他实验，并结合专业特点开展实验。
关键词 毒理学；实验教学；设计型
中图分类号 S-01 文献标识码 A 文章编号 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
毒理学主要研究外源化学物对生物体损害作用及其毒作用机制，是理论性和实践性都很强的一门学科[1]，其基本的研究方法是科学实验，对于学生发现问题、分析问题、解决问题能力的培养具有非常重要的意义[2]。作为毒理学教学的重要组成部分和补充，实验教学不仅能够加深学生对毒理学基础理论的理解，而且对于培养学生的动手能力、观察能力、独立思考能力具有十分重要的意义。南京大学金陵学院化学与生命科学学院生物科学与工程系开设了应用生物化学与药学、公共营养与食品安全监管2个专业方向，毒理学实验是这2个专业方向的必修课。为了培养学生的科学思维、实验设计、实验操作和观察、搜集、处理实验数据的能力，提高毒理学实验教学效果和增强毕业生竞争力[3]，学院对2013级生物专业本科生毒理学实验进行教学改革，打破传统实验教学格局，将设计型综合实验的教学理念引入毒理学实验教学，充分发挥学生的积极性和主观能动性，以学生为主，教师为辅，顺利地完成实验教学。笔者以该次教学改革为出发点，探讨提高毒理学实验教学质量的方法，同时也期望为我国毒理学实验教学改革提供参考。
1 存在问题
1.1 课程设置存在局限性
以往的毒理学实验教学开设的实验内容包括：实验动物的一般操作、小鼠急性经口染毒LD50测定、小鼠精子畸形实验、小鼠骨髓细胞微核实验、肝微粒体制备、全血胆碱脂酶测定、酶联免疫分析实验、皮肤刺激实验。这样的传统课程设置存在局限性：一方面缺乏综合型實验，这样分散的小实验难以让学生把各项毒理学实验内容联系起来，很难理解并掌握毒理学评价程序；另一方面，每次实验课时较短，只有4 h，对于小鼠精子畸形实验、小鼠骨髓细胞微核实验等染毒周期较长的实验，只能让学生从解剖小鼠开始操作，观察正常小鼠的精子和微核为主，不能进行前期的染毒操作，也很难观察到阳性结果，而这恰恰也是毒理学实验中非常重要的步骤，却因为时间限制删减了。
1.2 学生积极性普遍不高
传统实验教学内容主要以验证性和演示性实验为主，教师讲解示范，学生跟学照做。该教学模式造成的最大问题是很多学生缺乏主动性，有的甚至产生惰性，不愿动手参与实验，直接照搬别人的实验结果和数据。很多学生的实验报告以照抄教师的讲义为主，机械呈现观察结果，不重视结果分析，不进行实验总结，整个实验过程显得很被动。正因为其中需染毒的实验都删减了染毒的步骤，学生只能观察正常小鼠的组织器官，很难观察到染毒后会出现的异常形态，这让很多学生在对结果的观察过程中慢慢失去了耐心，同时也失去了对实验的兴趣。
1.3 学生综合实践能力难以提高
毒理学实验作为毒理学基础理论教学的重要补充，旨在通过毒理学领域的科学实验培养学生的动手能力、观察能力和独立思考能力。在传统实验教学中，学生如完成任务般参与实验过程，书写实验报告，被动完成教师指令，不注重自身动手能力的锻炼，很多学生直到课程结束仍不能熟练运用基本的操作技术，如灌胃，亦对实验步骤及实验结果缺乏独立思考，形成了“张嘴就问”的习惯，这将不利于创新精神与综合实践能力的培养。 2 改革方法
为了弥补传统毒理学实验教学的缺陷，在原有实验内容的基础上加设了毒理学设计型综合实验。
首先，对学生进行集中培训，向学生介绍综合实验的教学目的及内容，强化相关理论，巩固相关实验操作技能，教授统计分析方法，理清思路，安排任务，介绍考核办法。如教师确定实验课题为“不同剂量环磷酰胺对小鼠精子畸形的影响”，要求学生通过实验巩固小鼠精子畸形实验的原理和步骤，并用详实的数据反映出环磷酰胺对雄性小鼠生殖功能的影响。整个实验周期包括小鼠适应性喂养（7 d）、灌胃染毒（5 d）、常规喂养（30 d）几个部分，实验结束后采集血清测定大鼠血清睾酮和乳酸脱氢酶含量；处死小鼠，分离睾丸、附睾、肝脏和脾脏，称重，计算脏器重量系数；取精子制片观察精子畸形情况，记录畸形精子数量、畸形类型及计算畸形率，并向学生强调实验操作中的相关注意事项。实验课题和框架确定后，将学生分为5人一组，以团队形式完成实验。要求每组在实验正式开始前，利用课余时间查阅文献，写出详细实验方案和步骤，包括实验动物的选择与分组、环磷酰胺的灌胃剂量、实验仪器设备的要求、实验质量控制、实验各步骤的时间安排、小组人员的分工以及注意事项。之后教师对各组的实验方案进行指导与完善，方案通过教师审核的小组即可进行实验准备工作并开始实验。实验成绩分团队得分和个人得分两部分，各占50%，前者以各小组的团结协作情况及实验数据衡量，后者以个人在团队中的贡献及实验报告衡量。其次，定期集中讨论。实验开始后，教师组织各组学生每周介绍一次实验进展，对实验期间发生的问题进行商讨协调并妥善解决。
最后，讨论实验结果。实验结束后，教师指导学生收集整理数据，并采用ELISACalc软件、SPSS软件进行数据分析和作图。各小组阐述本组的实验结果，并对结果进行讨论分析和总结实验，然后撰写实验报告。
3 取得的成效
3.1 学生主动性大大提高
当教师把设计型实验的题目、要求以及考核方案告知学生后，大部分学生对从未接触过的实验类型很感兴趣，对染毒的结果也很好奇，从实验初始就跃跃欲试，主动性大大提高。尽管开始有少数学生不太适应，带有一定畏难情绪，经过一段适应期后，都能积极投入到查阅文献、计划实验方案等准备工作中。与既往教师说一步、大家做一步不同，在这个实验中，分组方案、染毒剂量等具体步骤以及分工和时间安排都由各组自行确定，学生从被动接受转变为主动探索，表现出前所未有的积极性和主动性。
3.2 充分发挥创新实践能力
此次改革中，小鼠分组、染毒剂量、质量控制、人员分工及时间安排都以学生为主进行制订并完成。实验开始前，各组积极查阅相关资料，汇总查阅结果，大家在一起讨论分析，确定实验方案，尤其是各剂量组染毒剂量以及质量控制的相关要求，之后提交教师审核通过。各小组根据小组成员的实际情况协调人员分工，充分利用课余时间，合理安排。在這些过程中，大家积极发表意见，或提出理论依据，或举出数据例证，或强调细节上的注意事项，并与教师积极互动，提出问题、一起分析和解决问题，充分展现了传统实验教学未曾有的创新实践能力，这对学生以后的学习工作是非常有帮助的。
3.3 提高团结协作精神
综合实验不能只靠个人就能完成，需要小组成员之间、组与组之间配合完成。在教师的提议下，各组选出组长，分配并协调组员的工作，安排值日。组员之间、组与组之间既互相督促也互相帮助，取长补短。团队和个人的表现都是实验成绩的一部分，个别曾经一贯依赖他人完成实验的学生也能付出一己之力，甚至表现出前所未有的积极性，营造出团结协作的实验氛围。大家也领会到团结协作的精神对于任何工作都是必要的。
3.4 加强教师自身能力培养
毒理学与多学科紧密联系，其设计型综合实验的教学不仅需要教师具备较为全面的理论知识、熟练的实验技巧，还需要具备一定的科研能力和素养。综合型实验是一种以学生为主、教师为辅的教学方式，这就要求教师更重视授人以渔，充分发挥学生的主体作用和主观能动性，提高学生的自学能力、创新能力、协作能力，甚至包括语言和口头表达能力；激发学生的科研兴趣，使其领悟科研方法和思维方式，进而培养学生的实践能力和创新意识。
4 展望
4.1 给学生更大的自由度
在教学改革中，学生的积极性比以往的传统教学有所提高，说明给学生更大的施展空间能够提升其实验的兴趣和求知欲。由于第一次在该专业进行设计型综合实验教学改革，没有完全放开让学生去设计整个实验，比如实验受试物、染毒方式和实验流程都是由教师制订，学生执行。在此次改革取得良好成效的基础上，今后将逐步放开，给学生更大的自由度，由学生挑选实验种类，确定受试物和染毒方式，制订完整的实验方案，教师仅充当指导者、建议者的角色，相信这对于培养学生动手能力、观察能力、独立思考能力，提高其创新实验能力会有很大帮助。
4.2 增加毒理学评价的其他实验
毒理学评价有规定的程序，包括第1阶段：急性毒性实验；第2阶段：遗传毒性实验，30 d喂养实验，传统致畸实验；第3阶段：亚慢性毒性实验；第4阶段：慢性毒性实验。实验教学改革只涉及第2阶段众多检测项目中的1种——小鼠精子畸形实验，为了让学生熟悉毒理学评价程序，将来在实验条件允许的情况下，可安排毒理学评价程序中各阶段不同的实验检测项目，由学生分组选做，各组选定实验项目后，分别讨论制订实验方案，具体内容包括实验目的、实验试剂耗材、实验动物、分组、剂量、实验方法及步骤、数据分析方法等。通过这个过程，可以使学生深入理解毒理学实验的原理和设计思路、掌握并熟练实施毒理学评价程序，这对学生将来在相关岗位的工作大有裨益。
4.3 结合专业特点开展实验
南京大学金陵学院生物科学与工程专业包括营养学与药学2个专业方向，作为专业核心课的毒理学实验一直参考医学专业的毒理学实验教学项目，专业特点不明显。为了凸显其专业特点，需引导不同专业方向的学生选择相关领域有代表性的受试物进行验证性或探索性的实验。比如将与人们生活密切相关的食物毒素或具有毒副作用的药物引入到实验中来，由学生按照选定的受试物自行设计实验方案并独立完成，这样不仅能把专业理论知识和基本技能结合得更紧密，还能激发学生的专业探索欲和创新精神，真正做到学以致用。
5 结语
教学改革是一个循序渐进的过程，在初次改革取得一定成效的基础上，今后将不断总结、设计出更为合理的毒理学设计型综合实验项目，并将实验成果拓展到其他实验课程，达到培养学生创新精神与综合实践能力的目标。
参考文献
[1] 王心如.毒理学基础[M].6版.北京：人民卫生出版社，2012：2-12.
[2] 王安，安飞云，钟才高，等.提高卫生毒理学实验教学质量的方法探讨[J].山西医科大学学报（基础医学教育版），2005，7（3）：300-301.
[3] 高羽亭，唐焕文，梁海荣，等.我校《毒理学》实验教学改革与探讨[J].广东医学院学报，2013，31（1）：108-109.
[4] 王继，李阳，于洋，等.提高毒理学实验教学质量的思考[J].基础医学教育，2016，18（5）：377-379.
[5] 李睿，刘芳萍，张秀英，等.动物毒理学实验教学改革的研究与实践[J].黑龙江畜牧兽医，2015（1）：182-183.
[6] 韩毓，肖静，朱晓蓉.毒理学实验教学改革的探索与体会[J].基础医学教育，2014，16（5）：374-376.
关键词 毒理学；实验教学；设计型
中图分类号 S-01 文献标识码 A 文章编号 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
毒理学主要研究外源化学物对生物体损害作用及其毒作用机制，是理论性和实践性都很强的一门学科[1]，其基本的研究方法是科学实验，对于学生发现问题、分析问题、解决问题能力的培养具有非常重要的意义[2]。作为毒理学教学的重要组成部分和补充，实验教学不仅能够加深学生对毒理学基础理论的理解，而且对于培养学生的动手能力、观察能力、独立思考能力具有十分重要的意义。南京大学金陵学院化学与生命科学学院生物科学与工程系开设了应用生物化学与药学、公共营养与食品安全监管2个专业方向，毒理学实验是这2个专业方向的必修课。为了培养学生的科学思维、实验设计、实验操作和观察、搜集、处理实验数据的能力，提高毒理学实验教学效果和增强毕业生竞争力[3]，学院对2013级生物专业本科生毒理学实验进行教学改革，打破传统实验教学格局，将设计型综合实验的教学理念引入毒理学实验教学，充分发挥学生的积极性和主观能动性，以学生为主，教师为辅，顺利地完成实验教学。笔者以该次教学改革为出发点，探讨提高毒理学实验教学质量的方法，同时也期望为我国毒理学实验教学改革提供参考。
1 存在问题
1.1 课程设置存在局限性
以往的毒理学实验教学开设的实验内容包括：实验动物的一般操作、小鼠急性经口染毒LD50测定、小鼠精子畸形实验、小鼠骨髓细胞微核实验、肝微粒体制备、全血胆碱脂酶测定、酶联免疫分析实验、皮肤刺激实验。这样的传统课程设置存在局限性：一方面缺乏综合型實验，这样分散的小实验难以让学生把各项毒理学实验内容联系起来，很难理解并掌握毒理学评价程序；另一方面，每次实验课时较短，只有4 h，对于小鼠精子畸形实验、小鼠骨髓细胞微核实验等染毒周期较长的实验，只能让学生从解剖小鼠开始操作，观察正常小鼠的精子和微核为主，不能进行前期的染毒操作，也很难观察到阳性结果，而这恰恰也是毒理学实验中非常重要的步骤，却因为时间限制删减了。
1.2 学生积极性普遍不高
传统实验教学内容主要以验证性和演示性实验为主，教师讲解示范，学生跟学照做。该教学模式造成的最大问题是很多学生缺乏主动性，有的甚至产生惰性，不愿动手参与实验，直接照搬别人的实验结果和数据。很多学生的实验报告以照抄教师的讲义为主，机械呈现观察结果，不重视结果分析，不进行实验总结，整个实验过程显得很被动。正因为其中需染毒的实验都删减了染毒的步骤，学生只能观察正常小鼠的组织器官，很难观察到染毒后会出现的异常形态，这让很多学生在对结果的观察过程中慢慢失去了耐心，同时也失去了对实验的兴趣。
1.3 学生综合实践能力难以提高
毒理学实验作为毒理学基础理论教学的重要补充，旨在通过毒理学领域的科学实验培养学生的动手能力、观察能力和独立思考能力。在传统实验教学中，学生如完成任务般参与实验过程，书写实验报告，被动完成教师指令，不注重自身动手能力的锻炼，很多学生直到课程结束仍不能熟练运用基本的操作技术，如灌胃，亦对实验步骤及实验结果缺乏独立思考，形成了“张嘴就问”的习惯，这将不利于创新精神与综合实践能力的培养。 2 改革方法
为了弥补传统毒理学实验教学的缺陷，在原有实验内容的基础上加设了毒理学设计型综合实验。
首先，对学生进行集中培训，向学生介绍综合实验的教学目的及内容，强化相关理论，巩固相关实验操作技能，教授统计分析方法，理清思路，安排任务，介绍考核办法。如教师确定实验课题为“不同剂量环磷酰胺对小鼠精子畸形的影响”，要求学生通过实验巩固小鼠精子畸形实验的原理和步骤，并用详实的数据反映出环磷酰胺对雄性小鼠生殖功能的影响。整个实验周期包括小鼠适应性喂养（7 d）、灌胃染毒（5 d）、常规喂养（30 d）几个部分，实验结束后采集血清测定大鼠血清睾酮和乳酸脱氢酶含量；处死小鼠，分离睾丸、附睾、肝脏和脾脏，称重，计算脏器重量系数；取精子制片观察精子畸形情况，记录畸形精子数量、畸形类型及计算畸形率，并向学生强调实验操作中的相关注意事项。实验课题和框架确定后，将学生分为5人一组，以团队形式完成实验。要求每组在实验正式开始前，利用课余时间查阅文献，写出详细实验方案和步骤，包括实验动物的选择与分组、环磷酰胺的灌胃剂量、实验仪器设备的要求、实验质量控制、实验各步骤的时间安排、小组人员的分工以及注意事项。之后教师对各组的实验方案进行指导与完善，方案通过教师审核的小组即可进行实验准备工作并开始实验。实验成绩分团队得分和个人得分两部分，各占50%，前者以各小组的团结协作情况及实验数据衡量，后者以个人在团队中的贡献及实验报告衡量。其次，定期集中讨论。实验开始后，教师组织各组学生每周介绍一次实验进展，对实验期间发生的问题进行商讨协调并妥善解决。
最后，讨论实验结果。实验结束后，教师指导学生收集整理数据，并采用ELISACalc软件、SPSS软件进行数据分析和作图。各小组阐述本组的实验结果，并对结果进行讨论分析和总结实验，然后撰写实验报告。
3 取得的成效
3.1 学生主动性大大提高
当教师把设计型实验的题目、要求以及考核方案告知学生后，大部分学生对从未接触过的实验类型很感兴趣，对染毒的结果也很好奇，从实验初始就跃跃欲试，主动性大大提高。尽管开始有少数学生不太适应，带有一定畏难情绪，经过一段适应期后，都能积极投入到查阅文献、计划实验方案等准备工作中。与既往教师说一步、大家做一步不同，在这个实验中，分组方案、染毒剂量等具体步骤以及分工和时间安排都由各组自行确定，学生从被动接受转变为主动探索，表现出前所未有的积极性和主动性。
3.2 充分发挥创新实践能力
此次改革中，小鼠分组、染毒剂量、质量控制、人员分工及时间安排都以学生为主进行制订并完成。实验开始前，各组积极查阅相关资料，汇总查阅结果，大家在一起讨论分析，确定实验方案，尤其是各剂量组染毒剂量以及质量控制的相关要求，之后提交教师审核通过。各小组根据小组成员的实际情况协调人员分工，充分利用课余时间，合理安排。在這些过程中，大家积极发表意见，或提出理论依据，或举出数据例证，或强调细节上的注意事项，并与教师积极互动，提出问题、一起分析和解决问题，充分展现了传统实验教学未曾有的创新实践能力，这对学生以后的学习工作是非常有帮助的。
3.3 提高团结协作精神
综合实验不能只靠个人就能完成，需要小组成员之间、组与组之间配合完成。在教师的提议下，各组选出组长，分配并协调组员的工作，安排值日。组员之间、组与组之间既互相督促也互相帮助，取长补短。团队和个人的表现都是实验成绩的一部分，个别曾经一贯依赖他人完成实验的学生也能付出一己之力，甚至表现出前所未有的积极性，营造出团结协作的实验氛围。大家也领会到团结协作的精神对于任何工作都是必要的。
3.4 加强教师自身能力培养
毒理学与多学科紧密联系，其设计型综合实验的教学不仅需要教师具备较为全面的理论知识、熟练的实验技巧，还需要具备一定的科研能力和素养。综合型实验是一种以学生为主、教师为辅的教学方式，这就要求教师更重视授人以渔，充分发挥学生的主体作用和主观能动性，提高学生的自学能力、创新能力、协作能力，甚至包括语言和口头表达能力；激发学生的科研兴趣，使其领悟科研方法和思维方式，进而培养学生的实践能力和创新意识。
4 展望
4.1 给学生更大的自由度
在教学改革中，学生的积极性比以往的传统教学有所提高，说明给学生更大的施展空间能够提升其实验的兴趣和求知欲。由于第一次在该专业进行设计型综合实验教学改革，没有完全放开让学生去设计整个实验，比如实验受试物、染毒方式和实验流程都是由教师制订，学生执行。在此次改革取得良好成效的基础上，今后将逐步放开，给学生更大的自由度，由学生挑选实验种类，确定受试物和染毒方式，制订完整的实验方案，教师仅充当指导者、建议者的角色，相信这对于培养学生动手能力、观察能力、独立思考能力，提高其创新实验能力会有很大帮助。
4.2 增加毒理学评价的其他实验
毒理学评价有规定的程序，包括第1阶段：急性毒性实验；第2阶段：遗传毒性实验，30 d喂养实验，传统致畸实验；第3阶段：亚慢性毒性实验；第4阶段：慢性毒性实验。实验教学改革只涉及第2阶段众多检测项目中的1种——小鼠精子畸形实验，为了让学生熟悉毒理学评价程序，将来在实验条件允许的情况下，可安排毒理学评价程序中各阶段不同的实验检测项目，由学生分组选做，各组选定实验项目后，分别讨论制订实验方案，具体内容包括实验目的、实验试剂耗材、实验动物、分组、剂量、实验方法及步骤、数据分析方法等。通过这个过程，可以使学生深入理解毒理学实验的原理和设计思路、掌握并熟练实施毒理学评价程序，这对学生将来在相关岗位的工作大有裨益。
4.3 结合专业特点开展实验
南京大学金陵学院生物科学与工程专业包括营养学与药学2个专业方向，作为专业核心课的毒理学实验一直参考医学专业的毒理学实验教学项目，专业特点不明显。为了凸显其专业特点，需引导不同专业方向的学生选择相关领域有代表性的受试物进行验证性或探索性的实验。比如将与人们生活密切相关的食物毒素或具有毒副作用的药物引入到实验中来，由学生按照选定的受试物自行设计实验方案并独立完成，这样不仅能把专业理论知识和基本技能结合得更紧密，还能激发学生的专业探索欲和创新精神，真正做到学以致用。
5 结语
教学改革是一个循序渐进的过程，在初次改革取得一定成效的基础上，今后将不断总结、设计出更为合理的毒理学设计型综合实验项目，并将实验成果拓展到其他实验课程，达到培养学生创新精神与综合实践能力的目标。
参考文献
[1] 王心如.毒理学基础[M].6版.北京：人民卫生出版社，2012：2-12.
[2] 王安，安飞云，钟才高，等.提高卫生毒理学实验教学质量的方法探讨[J].山西医科大学学报（基础医学教育版），2005，7（3）：300-301.
[3] 高羽亭，唐焕文，梁海荣，等.我校《毒理学》实验教学改革与探讨[J].广东医学院学报，2013，31（1）：108-109.
[4] 王继，李阳，于洋，等.提高毒理学实验教学质量的思考[J].基础医学教育，2016，18（5）：377-379.
[5] 李睿，刘芳萍，张秀英，等.动物毒理学实验教学改革的研究与实践[J].黑龙江畜牧兽医，2015（1）：182-183.
[6] 韩毓，肖静，朱晓蓉.毒理学实验教学改革的探索与体会[J].基础医学教育，2014，16（5）：374-376.