4R运用到动物学教学中创新

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本文作者：赵四海 刘恩岐 白亮 金昕 朱虹 陈宏列 闫西才 张峰 单位：西安交通大学医学院

在现代生物医学研究的四个主要因素（动物、仪器设备、信息和试剂）中，实验动物作为生物医学研究的重要实验材料，在某些情况下起着不可代替的作用［1－2］。根据前美国国会技术评估办公室和美国国家生物医学协会统计：美国政府资助的所有生物医学研究项目中，70％以上课题要使用实验动物；历年来三分之二的诺贝尔生理学和医学奖获得者所取得的研究成果，都是从动物实验中得来的［2－3］。由此可见，熟悉实验动物学基本理论，掌握动物实验基本技能在科研创新过程中发挥着重要作用。实验动物学的发展是生物医学发展的主要推动力之一，要进行生物医学科学研究，很大程度上离不开实验动物。研究生是我国科学研究的主力军和生力军，要进行生物医学科学研究创新，就必须具备一定的实验动物学知识。在动物实验研究中，动物的反应（动物实验的结果）可以简单归纳为以下公式：R＝（A＋B＋C）×（D＋E）＋F。式中，R是动物的反应，也就是动物实验处理的结果；A代表动物（非植物）的反应；B代表动物种，不同对实验结果影响不同，通过基因操作技术可以改造动物种，从而达到影响动物实验结果的目的；C代表个体的反应，对动物遗传质量进行控制，可以减少动物个体之间的差异；D表示环境因素和动物种、动物个体相互作用后对实验结果的影响；E代表应激反应，通过改善动物的福利，减轻动物疼痛或痛苦可以获得更准确实验结果；F代表环境误差。从以上共识我们可以看出，一旦一个实验计划确定并开始动物实验，那么A、B、C、D和F基本受人为因素的影响很小，而E，即应激，却很容易受到人为因素的影响，比如不恰当甚至粗暴的操作会引起动物严重的应激反应，可能会影响到实验数据的科学性。因此，作为实验动物学的一线教师，将国际上广泛接受的减少（Reduction）、替代（Replacement）、优化（Refine－ment）加上责任（Responsibility）原则，即4r原则，贯穿实验动物学教学全程，教会学生通过改善动物的福利，减轻动物疼痛或痛苦来减少动物应激而获得更为准确的试验数据。这不仅提升了我校医学生，尤其是研究生的科研素质，这也是培养具有创新精神、创新思维、创新意识及创新能力的高素质生物医学科学人才的需要。

1贯彻4R原则的基础是转变学生对实验动物学的认识

长期以来，相当一部分生物医学研究者和研究生对实验动物的重要性理解并不是很透彻，加上由于课程设置时间和内容的不适当，一部分学生对实验动物及动物实验在生物医学研究中的地位和作用认识不足。“工欲善其事必先利其器”，在很多情况下，实验动物是解决和阐明生物医学科学问题不可替代的实验材料和阐明生物医学问题的最主要手段之一［4］。生物医学研究领域内许多里程碑式的研究成果，很多来自于实验动物，这一点已被许多事实所证实。美国政府资助的生物医学研究项目中，70％以上课题要使用实验动物；历年来三分之二的诺贝尔生理学和医学奖获得者所取得的研究成果，都是从动物实验中得来的。而要保证试验结果的科学性，就必须在实验中自觉遵守动物伦理保护制度，减轻动物疼痛或痛苦以减少动物应激。熟悉实验动物学基本理论，掌握动物实验基本技能在科研创新过程中发挥了重要作用，而保证践行4R原则是其重要保证。通过对实验动物学在生物医学研究中的作用进行剖析，使学生了解实验动物学的重要性，转变学生对实验动物学的认识，激发其学习该门课程的热情和动力。只有转变了学生的学习观念，激发了其学习热情，调动了学生的主观能动性，才能进一步的搞好这门课程的教学，才能从根本上让学生认识、接受并遵循4R原则，才能提升其自身的科研素质，为其进行高水平科学研究打下基础。

2理论课教学过程中不失时机地提到4R原则

医学生科研素质的提高不仅仅表现在掌握娴熟的实验技术，更为重要的是表现在科研思维能力的提升、对科研项目整体规划的设计能力和项目实施过程中解决实际问题的能力。动物实验是生物医学研究中最为重要的一环，大多数医学研究人员如果没有基本的动物实验基本能力是不可想象的。随着现代实验动物学的发展和4R原则被大多数研究人员所接受和普及，在现阶段的实验动物教学中，从始至终贯彻4R原则，使学生在今后的动物实验中自觉并乐意遵守4R原则已经是一线教师必须承担的责任。同时，遵循4R原则，不仅是保证动物福利的需要，也是提升医学生自身科研素质的必然要求。因此，一线教师在理论课教学过程中应不失时机地提到4R原则，使之深入人心。刘恩岐主编的《实验动物学》教材中将动物实验定义为“以科学实验研究为目的，在动物福利得到保障的前提下，对动物进行各种处理，获得新的、科学的实验数据。”首次将保障动物福利列为动物实验的前提，而4R原则是保障动物福利的重要手段和内容之一［2］。这样在学生上本门课的第一次课堂上就接触到了而4R原则，在接下来的常用实验动物介绍、四大控制（遗传、微生物、环境和营养控制）、动物模型、动物实验设计和动物福利等章节均通过实例，并结合我们实验室的研究方向和研究经历进行讲述和讨论。这样，在理论课教学中使4R原则贯穿教学全过程，并有机整合到各个教学章节，潜移默化的使学生认知并自觉接受4R原则，提升其自身科研素质。

3在实验教学中以身作则，言传身教4R原则

实验教学是实验动物教学最重要的一环，是促进学生对所学知识再认识的重要过程，同时也是检验教学效果的重要手段和一线教师以身作则，言传身教4R原则的好机会。正人必先正己，只有一线教师以身作则，自觉在实验教学中遵循4R原则，才能做到言传身教，事半功倍的效果。我们每年在做实验教学计划时，一般会结合本实验室的动物需求和了解到的部分研究生需求，将实验结束后的动物不进行安乐死，而是在其状态恢复后用于本实验室或一些研究生的预实验，以减少实验动物的使用数量。同时开放实验室，对于有特别需求的学生，欢迎其参与我们实验室的科研项目，使之有更大的收获和对4R原则有更深刻的体会。我们在实验教学中专门增加了一节标准动物实验操作及动物中心常规工作参观，使之了解标准的操作不仅能减少实验动物数量和减轻实验动物痛苦，而且更能保证实验数据的科学性。同时，也要求学生参加每年在我校实验动物纪念碑前举行的实验动物祭奠，加深其对实验动物对人类健康的重要性和奉献生命的可敬性的认识，更加坚定在今后科研工作中践行4R原则的意志，为其进行高水平和更加科学性的动物实验提供保障。

4在学生参与的科研项目实施过程中监督其遵守4R原则

我校动物中心每年都要进行几百项科研项目。在管理中，首先对于要在中心进行的科研项目有一定的了解，管理人员同时肩负起监督学生在实验中保障动物福利的情况的义务。今年的国家自然科学基金对动物伦理提出了明确要求，这对教师在学生参与的科研项目实施过程中监督其遵守4R原则起到了很大的推动作用，也增进了师生之间的相互理解。这样，通过学习4R原则、认同4R原则、贯彻4R原则、监督执行情况、自觉改善动物福利，最终达到提高自身科研素质和科研水平的目的。

5结语

综上所述，通过转变学生对实验动物学的认识，使其充分认识到实验动物学在生物医学科研中的特殊地位和重要作用；通过在理论课教学过程中不失时机地提到4R原则，使学生更容易接受和认同4R原则，使之树立起一种强烈的责任感；通过在实验教学中以身作则，言传身教4R原则，使其对其有更深的理解和体会；通过监督，起到促进和提升的作用，最终达到提高自身科研素质和科研水平的目的。