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[关键词] 模型;实验动物;脾脏;
脾脏是机体最大的淋巴器官,脾脏在生理学上具有造血,储血,滤血和破坏衰老细胞的作用,同时脾脏具有特异性和非特异性免疫功能。已知脾脏有广泛的抗感染和抗肿瘤的作用[1]。脾脏疾病动物模型就是指医学研究中建立的具有人类外伤性和病理性脾脏疾病模拟表现的动物实验对象和相关材料,为临床开展脾脏手术以及相关脾脏疾病的深入研究提供前提[2]。本文就目前主要开展的几种脾脏疾病动物模型加以综述。
1 保留脾脏功能手术的实验动物模型
1.1 犬部分脾切除模型
犬的脾脏血管分布有明显的规律性,脾动脉距脾门稍远处分为上下两支:脾上叶动脉和脾下叶动脉,分别分布于脾上、下叶,每叶动脉又分为两个分支,即脾上段动脉和脾中上段动脉及脾中下段动脉和脾下段动脉,分别营养各个脾段。这种脾叶段血液供应的特点为脾叶段切除提供了解剖学依据。
选用健康成年犬,雌雄不限。按常规术前准备。用3%戊巴比妥钠(30 mg/kg)静脉麻醉。仰卧固定于手术台,腹部皮肤常规消毒铺单。行剖腹术后先探查肝、胆、脾。并测量脾脏长度(正常15.5~21.5 cm,平均18.23 cm),观察脾脏血管主干、分支及其与脾叶的关系。预实验时可先用无损伤血管钳夹预切除脾脏部分的供应血管如上叶动脉,该部分脾脏缺血后与正常供血部分脾脏出现明显分界,以判断是否达到按实验设计要求预切除脾脏的范围。测量正常供血部分脾脏长度以确定切除部分脾脏所占比例。然后游离脾脏上极,切开脾肾韧带和脾胃韧带,双重结扎脾动脉上叶分支,在脾缺血线处切断脾上叶,使脾切断端呈凹陷的鱼口状以便于缝合脾断端,结扎脾断端创面的中央动脉和其它血管分支。用4号丝线水平褥式缝合脾断端,再用大网膜覆盖缝合于脾创面。检查确无出血后即可关腹。切除的脾脏按实验要求处理后即可用于研究的自身对照。手术后静脉注射50%葡萄糖60 ml,根据实验目的选用适当抗生素。动物按一般术后处理,喂养普通饲料,观察至伤口愈合。
1.2 大鼠脾脏部分或次全切除模型
实验性大部分脾脏切除术亦可根据实验设计选用较小型动物,如杂交系大鼠。手术方法与大型动物模型类似。大鼠实验性脾脏部分切除或次全切除术模型制作较方便,实验者可一人完成手术。复制的模型亦较稳定,且费用较低,有较多优点。
唯小型动物对手术耐受性差,制作模型中动物有一定死亡率,在实验设计时应予考虑。
Wistar大鼠,雌雄不限。1%戊巴比妥钠腹腔内注射麻醉,剂量为15 mg/kg;或开放式乙醚吸入麻醉。麻醉成功后,用带有橡皮筋的塑料夹夹住大鼠四肢,将其固定于手术台板上,消毒后左上腹肋缘下1.5 cm处作斜切口入腹,游离脾脏,在脾门处结扎切断脾脏下极血管,然后行脾脏部分切除或次全切除,脾脏断端彻底缝合止血,关闭腹腔完成手术。术后予分笼喂养。
1.3 脾切除自体脾组织大网膜移植模型
临床上当外伤后脾脏损伤严重,伤及脾门或为脾脏碎裂性伤,无法行脾修补或保留部分脾脏时需行全脾切除术。全脾切除术后为保留脾脏功能则需行脾移植术。目前,自体脾组织大网膜内移植术是较常用的方法。具有手术操作简单,脾组织成活率较高和可恢复部分脾脏功能的优点。脾切除自体脾组织大网膜内移植模型对于研究术后机体的病理生理变化,移植脾的组织再生形态、脾功能恢复的程度、时间及其抗感染能力等均具有重要价值。
此模型大、中、小型动物均可选用。按上述模型的操作步骤进腹后,常规方法行脾切除术,切脾时注意保持脾包膜完整。如有副脾则同时切除。立即将切除的脾切成小块状:如犬等大型动物,则将脾切成1 cm×1 cm×0.5 cm小脾块。取50~70个小脾块,以0.5 cm的间距平均置于展平的大网膜上;如鼠等小型动物,则将脾切成1 mm×1 mm×1 mm的脾碎块置于展平的大网膜上。然后将大网膜游离端翻起覆盖脾块,使移植脾组织上下面均有网膜覆盖,适当缝合大网膜固定脾组织,把置入脾组织的网膜袋固定于脾窝处,关腹。术后处理同上。注意移植的脾组织总量不得少于正常脾脏的1/3,否则移植成功后可能显示脾功能低下。保留脾脏功能手术的实验动物模型制作前后和模型成功后可根据实验设计检测各种生理和病理指标。
2 门脉高压症疾病动物模型
门静脉系统血流受阻和血流量增加,导致门静脉及其属支血管内压力升高,称为门静脉高压症。门静脉高压症手术中脾脏具有重要的角色。门静脉通常有肠系膜上静脉和脾静脉汇合而成。门静脉系没有静脉瓣,因此门静脉压力过高时,其所属系统内血流可以形成逆流,从而形成脾肿大与脾功能亢进。研究发现,门静脉高压症可引起脾大和脾功能亢进,反之脾脏也参与肝硬化的形成[1,3]。
四氯化碳肝硬化动物模型[2]:Wistar或SD大鼠,体重180~200 g,皮下注射40%~50%四氯化碳油溶液(0.3 ml/100g),每周2次,第二周开始,隔日以20%~30%酒精1 ml灌胃(或作为唯一饮料),饲以单纯玉米面(混以0.5 %胆固醇),10周后形成肝硬化,造成门静脉高压。该模型为目前国内外常采用的动物模型,可靠且复制时间短,肝纤维化进展稳定,适合于肝硬化发生发展过程的动态研究。
管洪庚[4]选取雄性体重为200~220 gWistar大鼠,将硫代乙酰胺(Thioacetamide,TAA)加蒸馏水配制成3%溶液,对大鼠腹腔内注射60 mg/kg (即2 ml/kg),每日1次,8周后形成肝硬变,并继续维持给药,分别于0、8、10、12、14、16、18周取动物用于实验。
3 脾细胞移植动物模型
脾细胞移植又称脾细胞输注,是利用脾的造血,抗感染、抗肿瘤、免疫调节和合成产生VIII:C因子等方面的功能,将脾制备成细胞悬液,通过各种途径输注给异体来研究机体免疫功能和治疗临床上某些难治性疾病的一种新方法。临床上脾细胞移植的途径有3个: 经腹腔内注射,这是1963年Woodruff采用的途径,目的是治疗腹腔内转移性癌肿和腹水,并取得了初步疗效。 经浅表静脉输注,类同于一般的输液,只是速度上放慢,这是目前最常用的移植途径,主要特点是简单易行,可反复多次输注。 肝内移植法,又分B型超声波引导下门静脉插管输注法和用Seldinger技术经肝动脉插管输注法。这种方法是基于肝是免疫器官,肝门静脉血供类同脾内环境,将脾细胞移植到肝内期望能获得免疫耐受和长期存活。此外,采用这种方法治疗晚期肝癌,可以将脾细胞直接输注到癌肿所在地,利用脾细胞的免疫功能(脾细胞本身包含大量的免疫活性细胞,如NK细胞,以及能产生释放多种淋巴因子),杀伤癌细胞[1]。
陈知水[5]用犬作了两种途径同种脾细胞移植的实验研究。健康杂种犬,重11~18 Kg,雌雄不拘。将动物分为三组,I组为单纯脾切除;II组为脾切除+经浅表静脉移植同种脾细胞;III组为脾切除+经门脉输注同种脾细胞。II组与III组动物进行配对研究,脾脏互为供受。将切下的脾脏用MSE组织捣碎机制得脾细胞悬液,作常规计数和活力测定。然后将III组动物的脾细胞悬液经浅表静脉输注给II组,同时又将II组动物的脾细胞悬液从脾静脉插管至门脉主干输注给III组动物肝内。两组动物输注的脾细胞悬液为60~130 ml,计有活力的细胞数15~40亿个。术中用琥珀酰氢考100 mg冲击,术后3 d氢考100 mg/d,自第四天起改口服免疫抑制药物硫唑嘌呤2 mg・kg-1・d-1,强的松1 mg・kg-1・d-1,维持至1个月。术后每天观察犬的一般情况(包括饮食、精神活动、大小便等)以及作实验指标测定。
4 脾脏肿瘤动物模型
临床上脾脏的原发肿瘤十分少见。国外报道脾脏原发性肿瘤占全部肿瘤的0.64%,而脾脏的恶性肿瘤仅占0.13%[6]。虽然如此,脾脏原发性恶性淋巴瘤仍然是脾脏原发性恶性肿瘤中最高者,约占脾脏恶性肿瘤的2/3以上,原发于脾脏淋巴组织。目前有关脾原发性恶性淋巴瘤的病因和发病机制尚不清楚,与其他肿瘤相比基础和临床研究深度仍受限,为了深入研究此病,张宁等[7-9]成功建立了人脾原发性恶性淋巴瘤裸鼠原位移植模型和皮下移植模型。该模型完整的模拟了人脾原发性恶性淋巴瘤的临床过程。用鼠龄3~5周的BALB/C-nu/nuSPF(specific patnogen free)裸小鼠,体重17~20 g,雌雄兼用。无菌切取的活体人原发性恶性淋巴瘤组织置入PRM1-1640培养液中,清除非瘤组织,将其剪切成1 mm3组织小块,供移植用。皮下移植:用2.5%的碘酊和75%的酒精消毒裸鼠背部皮肤,用无菌套管针抽吸已剪碎的瘤组织小块行四肢皮下种植。原位移植:裸鼠在0.5%巴比妥钠(5 mg/kg)腹腔注射麻醉下取左侧腹切口、暴露脾脏,在脾脏上极被膜处做2 mm长切口,经切口将2粒2 mm3瘤块植入脾实质内,75 %酒精纱布压迫止血,10/0无损伤缝线缝合脾被膜,将脾放回原处,关腹。术后逐日观察肿瘤生长情况,传代或作有关指标检测。
5寄生虫感染脾脏动物模型
目前在寄生虫感染脾脏方面的研究较少,国内主要在疟原虫病和血吸虫病方面的研究。国内第三军医大学曾用疟原虫感染小鼠脾脏研究自体脾组织移植[10]。即动物于脾切除自体脾组织移植术后3个月经腹腔接种0.2 ml含3×105个感染约氏疟原虫的红细胞混悬液,造成小鼠急性非致死性疟原虫感染。然后各组动物于脾手术后1周、1、2、3个月和疟原虫感染后第6、10、14、18、24、30 天处死取脾进行各项指标检测。模拟血吸虫自然感染肝脾动物模型主要集中在寄生虫学方面的研究[2]。
总之,随着对脾脏的深入研究,相应的更多脾脏实验动物模型将建立或更完善。同时,实验动物模型也将推动着脾脏研究的向前发展。
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关键词:医学实验动物学;教学内容;教学方法;考核评价机制
中图分类号:G424文献标识码:A文章编号:1674-9324(2018)02-0272-02
高等医学院校《医学实验动物学》是硕士研究生必修课程之一,它是进行基础医学研究的基本课程。据相关调查显示,生物学和医学中60—70%的课题要选用合适的实验动物进行相关研究;而药理学、生理学、病理学实验和外科学实验等超过70%科研研究领域需要实验动物参与实验[1-2];此外,实验动物广泛应用于教学培训、医学研究、药品、生物制品、食品等功能及安全性评价领域[3-4]。实验动物学作为一门独特的学科对生命科学领域研究起着越来越重要的作用。
《医学实验动物学》课程如此重要,因此,如何做好這门课程的教学工作给授课教师提出了更高的要求。结合近年来实验动物在使用过程中出现的一些问题,我们对动物实验课教学从调整教学内容、改进教学方法、改革考核方式等方面做出相应的改革。经过两轮的教学改革取得了良好的教学效果,充分调动了学生学习的积极性和求知欲,培养了学生严谨、科学的学习态度,切实提高了学生的基本操作技能,激发了学生学习的主动性,培养了从发现问题、分析问题到解决问题的科学研究思路,增强了团队协作意识及能力,全面调高了研究生教学质量。在此,我们结合近2年对硕士研究生《医学实验动物学》的教学改革情况,对我校遵义医学院珠海校区本门课程的教学进行相关教学总结,希望进一步促进医学实验动物学教学改革。
一、优化教学内容,理论与实验整合优化
摒弃“灌输式”教育模式,将20学时的理论教学降至16学时。我们充分利用学校研究生网络教学平台、理论课程其他相关教学内容课件以“学习笔记”形式进行网络教学。我们将教材中所列10个章节理论教学分为五大专题进行教学:专题一,实验动物在生命科学领域重要作用;专题二,动物福利与动物伦理;专题三,实验动物基本操作技术;专题四,人类疾病动物模型;专题五,基因工程动物与转基因动物的建立。这五大模块从不同的角度展示了作为医学生应具备的基本知识。而实验教学内容,则由16学时增为32学时,实验教学将分为基础性实验、综合性实验和设计性实验这种“三步法”教学来与理论相呼应,进一步将理论融入到实践中,在严格遵循“3R”原则的前提下提高学生的动手操作能力。我们本着“不放弃教材,但不局限于教材”的原则,根据专题实验的需要,精选教材中相关的章节进行讲述;对于教材中没有及时更新或没有详细阐述的部分,借助互联网资源进行适当补充,做到有的放矢。
二、采用多元化教学方法
我们采用视频教学、PBL教学和网络教学平台相结合的多元教学方法。首先,在实验教学过程中贯彻实验动物福利“3R”原则和动物伦理观,规范实验操作。实验课中倡导和强化实验动物福利伦理观念是实验动物学教学改革必不可少的环节之一,将动物福利观落实到具体实验操作如抓取、保定、给药、采血、处死等各环节中,善待动物,及时制止并纠正学生不规范操作,对于虐待动物者给予批评警告并纳入期末成绩考核。
其次,我们在教学中部分专题还引入“PBL”教学模式,以学生为主体,以问题为中心,在教师的整体把握和指导下,强调学生的主动参与[5-6]。比如,在动物福利这个专题中,我们引入“如何理解动物福利”、“动物解放表现在哪些方面”、“道德进步与动物福利的关系”、“我们在实验中应该如何合理对待动物”以及“动物应激反应与实验结果关系”等问题,通过实验操作及实验体会分组进行相关讨论,并写出相关汇报,以加深对动物福利的理解与认识,通过“问题式探讨”激发学生学习兴趣,增强其自主查阅文献、收集资料等能力。学生是教学中的主体,是教学最终成果的体现者,只有保证学生成为这样的角色,才能实现最终的教学目的。教师角色也发生了转变,由知识的传授者、灌输者、知识权威、教学中心,转变为教学活动的组织者、引导者、参与者和研究者,这样,在教与学的矛盾中,才能促使教师成为创新教学的主要方面,使其正确地把握创新教学的方向。
此外,我们还利用网络资源及购买的实验教学视频进行直观教学,参考资料有武汉大学实验动物中心录制的“实验动物”;国外动物福利组织提供的“共享世界”;国家卫生部录制的“动物基本操作技术”、“动物模型基本病理过程”、“显微注射法建立转基因动物”;钱永祥与梁文道关于“动物伦理与道德进步”的学习视频等。多元化教学方法的应用使教学过程形象化、直观化,达到了文字语言描述难以达到的效果,便于学生进行观察和思考,利于学生分析问题和解决问题。
三、构建合理的考核评价机制
我们根据学生实际情况,制定评价考核表,从规范操作动手能力评价、创新能力评价、团队合作能力评价、科研写作能力评价等方面进行考核[7](参考表1)。通过实验考核评价体系综合评定学生学习能力,符合大部分学生的意愿,同时培养了学生独立思考问题的能力。其次,请专家组老师深入课堂进行教学评估。最后在课程结束后进行相关问卷调查(表2)。调查结果显示:98%的同学认为教学改革有助于提高其实验操作技能和科研能力,能提高其分析问题和解决问题的能力;95%的同学认为可以激发其兴趣和主动性,增强其团队协作能力;94%的同学认为教学改革拓宽了他们的知识面;100%的同学对教学方法满意,认可教学改革。改革也仍有需要改进的方面,比如,锻炼学生的表达能力和写作能力,以及增强师生间互动这三方面体现得不是很好。今后将寻求可行的方法提高以上几个方面的效果。
四、结语
通过对《医学实验动物学》课程中理论与实验学时的整合优化,使理论知识与实验内容更加紧密地结合,有助于学生对知识理解的融会贯通,学生也更能从动物的角度考虑它们应享有的权益,从心里油然而生一种敬畏之情;通过对实验内容的适当扩充,形成相对完整的专题,增加了动手操作机会,培养学生整体的科研思维观和全面的实验操作协调能力,掌握基本科研思路从发现问题、提出问题到设计实验、解决问题四步法着手去构建科研课题研究框架;通过多元化教学方法激发学生学习兴趣和提高其自主学习能力,兴趣和主动性是科研的开始;通过完善的考核方式更合理地从学习态度、创新思维、动手操作、团队协作及自主学习5大方面衡量学生的综合能力,促进学生个性化发展,同时有利于充分提高该课程研究生教学效果。另外,通过解决和应对专题实验教学中出现的新问题,提高任课教师的整体素质,促进实验动物学课程的建设和完善。我们也希望能在不断进行教学革新基础上,申请教改项目来引入更多实践教学,构建合理的课程体系,在更大程度上促进实验动物学的课程建设和发展,进一步推进产学研一体化,培养出真正合格的研究生。
作者:张青峰
参考文献:
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糖尿病是由多种病因引起以慢性高血糖为特征的代谢紊乱。糖尿病的病因尚未被完全阐明。目前公认糖尿病不是唯一病因所致的单一疾病,而是复合病因的综合征,与遗传、自身免疫及环境因素有关。近年来,由于糖尿病的发病率上升,防治糖尿病已成为科学工作者的一个重要课题。故合适的糖尿病模型是人类研究糖尿病的重要手段。
1 糖尿病研究中动物模型的使用现状
由于糖尿病的病因不明,诱发因素较多,因此糖尿病研究所涉及范围较广,而且使用的实验动物种类也较多。主要以哺乳动物为主,如灵长类动物猕猴,主要用于病因学、遗传学、神经系统、细胞生化及药物鉴定等方面研究,这样的动物模型,研究人类糖尿病会更接近自然,结果也比较理想[1],但因价格昂贵,难以得到,国内较少使用。啮齿类动物用量最大,如大鼠、小鼠、地鼠、豚鼠等,以药物筛选和血液生化、病理改变等方面的使用为主。家兔主要用于糖尿病高脂血症和药物研究,但由于胆固醇沉积所致的家兔动脉硬化病变与人类动脉硬化机制不尽相同,因此,用家兔作这方面的研究应该有所考虑。近年来人们对进化程度及器官功能更接近于人类且具有自发性糖尿病倾向的小型猪产生兴趣,其为研究糖尿病的病因学及并发症带来了方便[2]。Rulifson等[3]认为,果蝇的IPC和哺乳单位的胰岛β细胞可能来源于一种共同的可以产生胰岛素的祖先神经元。还认为,遗传是容易控制的无脊椎动物果蝇,可作为研究人类依赖于胰岛素的糖尿病的有用模型。
2 糖尿病动物模型
从Minkowski 和Von Mehring用切除狗胰腺的方法建立DM动物模型以来,已有100多年的历史。迄今为止,已建立了多种建立DM动物模型的方法,主要有:(1)手术切除胰腺;(2)化学药物诱导;(3)自发性DM;(4)转基因动物等[4]。下面就这几种常见的动物模型做简要的综述。
2.1 手术切除胰腺[3]
将实验单位的胰腺全部或大部分切除后,β细胞缺如而产生永久性DM。自100多年前,Minkowski和Von Mehring首创用切除狗胰腺的方法建立DM动物模型以来,国内外学者对此法作了改良并得到了成功,均成功制作了稳定的1型糖尿病模型。
2.2 化学物质损伤
2.2.1 链脲佐菌素(streptoxolocin,STZ)
STZ是一种广谱抗菌素,具有抗菌、抗肿瘤的性能和致糖尿病的副作用,对实验动物的胰岛β细胞具有高度选择性的毒性作用[5]。STZ诱导的糖尿病因给药方式不同,其成模效果也有所差别,如采用小剂量分次给药的方法,则建立与人类1型糖尿病表现相似的大鼠模型,如采用较大剂量一次性注射的给药方法,则建立与人类2型糖尿病表现相似的大鼠模型,其原理可能与胰岛的损伤程度有关[6]。
1型糖尿病模型(IDDM模型):静脉或腹腔一次大剂量注射STZ所制得的速发型糖尿病系胰岛β细胞直接受损害所致:按55mg/kg给大鼠腹腔内注射STZ,由于STZ对胰岛β细胞的直接损害,胰岛的分泌减少而致血糖升高,出现糖尿病的各种表现[6]。多次小剂量注射所制得的迟发型糖尿病模型则与T淋巴细胞介导的β细胞不断破坏有关:应用30mg/kg多次注射STZ诱导大鼠DM,逐渐加重胰岛功能损伤,终达失代偿,可有效模拟糖尿病病程及发病机理,并降低动物模型的死亡率7]。这样建立的动物模型与人类IDDM更接近。
2型糖尿病模型(NIDDM模型):用STZ处理的新生大鼠成年后将呈典型的NIDDM模型:先以高脂饲料喂养,再加小剂量一次腹腔注射链脲佐菌素制作的大鼠模型,表现出肥胖、高血糖伴有高血脂、高胰岛素血症及胰岛素抵抗,与2型糖尿病的特征一致[8]。通过高糖高脂饮食诱发出高胰岛素血症和胰岛素抵抗,再通过注射低剂量的STZ打击胰腺功能,导致胰腺代偿性分泌胰岛素的功能障碍,最后诱发出高血糖症[9]。自发性高血压鼠(SHR)在新生期予以STZ处理,成年可获得2型糖尿病合并原发性高血压模型[10]。国外Simionesce等[10]给雄性Syrian金黄地鼠注射STZ,同时予高脂饮食而诱发糖尿病合并血症模型,有助于观察研究糖尿病慢性血管并发症。
2.2.2 四氧嘧啶(Alloxan)
四氧嘧啶致动物血糖升高主要是通过破坏胰岛细胞导致体内胰岛素分泌绝对不足[11]。使用四氧嘧啶制备糖尿病模型是一种经济可靠的实验方法,但实验条件要求较为苛刻:选取雄性Wistar大鼠,体重190~240 g,在日照时间10 h以上,且阳光充足的条件下饲养,给药方式采取两步给药法,剂量为120 mg/kg(第1天),100 mg/kg(第2天),其成模率最高[11]。也有报道[12],使用ALX制作糖尿病模型所需的最适合的剂量为200 mg/kg,但注射前须禁食12 h,在注射后4h灌胃50%葡萄糖(5 ml/100 g体重),造模成功率可达到98.1%。
2.2.3 STZ和Alloxan联合使用联合使用SIz+ALX ,减少了每种试剂的剂量,降低了毒性,增加了动物模型的成功率,同时,因STZ用量的减少而降低了成本。用此法复制模型与临床I型的糖尿病有很多相似之处,所建立的大鼠DM模型可代表1型糖尿病模型[13]。
2.2.4 乌克坦(Yucatan)[14]小型猪(亦称墨西哥无毛猪)也是糖尿病研究中一个很好的动物模型,只需一次静脉注射水合阿脲(alloxan monohydrate)200 mg/kg体重,就可以产生典型的急性糖尿病。其临床体征包括高血糖、剧渴、多尿和酮尿等。
2.2.5 环丙庚哌(cyrpoheptadine)[14]大鼠连续给药4周后,可见高血糖症状,并出现胰岛素β细胞的分泌颗粒逐渐消失,胰岛素分泌在安静时呈正常值,当补充葡萄糖过量时,则不能引起胰岛素的补充分泌。这与人类糖尿病患者的胰岛素动态极其相似。
2.2.6 注射激素[14]给动物注射糖皮质激素、生长激素、甲状腺素、胰高血糖素拮抗胰岛素的作用,可制备内分泌性糖尿病动物模型。但激素类药物制造动物糖尿病模型有共同的缺点:需时长,停药后缓慢恢复至正常,一般较少应用。
2.2.7 注射生物及生物制品注射生物及生物制品可引起β细胞的破坏,如鼠脑炎病毒、心肌炎病毒(M型变异)可诱发若干品系的成年小鼠形成糖尿病[14]。静脉注射卡介苗可造成稳定的胰岛素抵抗模型[15],白介素1(IL1)在一定剂量范围内对β细胞有选择性细胞毒作用,这种由NO介导的细胞毒效应可得到IDDM[2]。
2.2.8 催肥选择性破坏下丘脑腹内侧核的饱食中枢,使动物产生贪食,或用特殊的实验室饮食催肥,使动物肥胖,继而产生高血糖、高胰岛素血症和胰岛素抵抗[14]。用含37%蔗糖+10%猪油的饲料喂养贵州小香猪,可使其产生严重的高血糖症,空腹血糖均值为(7.45±3.10) mmol/L,可建立较理想的2型糖尿病动物模型[16]。
2.3 自发性DM[4]是指动物未经过任何有意识的人工处置,在自然情况下发生的DM。包括BB(Bio Breeding)鼠、db(diabetes)鼠和NOD(nonobesiw diabetes)鼠等常用的1型DM 自发性动物模型,以BB鼠尤为理想。常用的2型DM 自发性动物模型有中国地鼠(Chinese hamster),GK(CotoKakisaki Wistar rats)大鼠和NSY鼠(NagoyaShibataYasuda)。而肥胖Zucker大鼠(obese Zucker rat)则是研究2型DM伴高血压的理想的动物模型[17],嗜沙肥鼠(psammomys obesus),PO则适用于LADA的研究。SHHF肥胖大鼠有较强胰岛索抗性,可能是胰岛素分泌过多导致更多的有赖于脂肪和性别的危险效应[18]。OLETF(OtsukaLong-EvansTokushimaFaty)大鼠[19]是1984年由日本制药公司开发的自发性2型糖尿病鼠种。该鼠胆囊收缩素(CCK)A受体mRNA的表达完全缺失,其携带的ODB1和ODB2基因与糖尿病的发病有关。该鼠贪食,不好运动,体形肥胖,逐渐出现糖尿病的临床表现。早期以胰岛素抵抗、糖脂代谢紊乱为主,以后逐渐出现胰腺功能减退,晚期合并糖尿病肾脏病变,与人类2型糖尿病极为相似。自发糖尿病模型是在自然发生糖尿病的个体和糖负荷发生异常的个体中实施遗学控制(近交系、突变系等)获得的。如果糖尿病的病态能够作为系统特征表现出来或突变基因能被固定下来的话,则能够作为病态模型分类的。但这一阶段的病因依然是不清楚的。另一方面,制作病因模型必须制作出转糖尿病基因的动物来用于分析糖尿病的特性。首先要考虑的问题是,在动物体中无论是导人或是敲除和人相同的糖尿病基因,都不能肯定会显示出和人完全相同的病态。自发性糖尿病模型只有在各个变异基因被弄清之后,并发现了相对应的人的致病基因才有可能说有了病因模型[20]。目前国内外不少部门可供应这些动物模型,但价格十分昂贵,且对饲养和繁殖此类动物的条件要求较高,在近交系中常出现变异,繁殖后代的个体差异大,需要专用的动物房及专人管理。
2.4 转基因模型[4]研究者按照自己的意愿,借助于实验手段来控制实验动物的特定基因组分及其表达等,而使动物表现特有的遗传性状,此称为转基因技术,运用此技术干预的动物称为转基因动物。有关l型 、2型糖尿病和MODY 的转基因糖尿病动物均有报道。随着对糖尿病研究的逐步深入,相应的糖尿病动物模型发展势在必然。越接近于人类的动物模型将越受欢迎。转基因动物的建立将为糖尿病研究提供更科学有效的工具。日本的研究者曾报道[21]转录因子ICER通过竞争性抑制其他的转录激活因子直接与胰岛素基因相结合,有效地抑制胰岛素基因转录,同时,在糖尿病状态下,胰岛内ICER同分异构体的表达增强,因此培育了ICER转基因鼠,发现该鼠可表现严重的高血糖,ICER可强有力地抑制体内胰岛素基因的转录,引起严重的胰岛素缺乏性糖尿病。
3 讨论
了解糖尿病实验动物模型的研究发展概况可为此疾病发病机理、遗传因素及其治疗的研究提供必要的依据。由于实验动物与人类之间有较多的偏差,所以至今还没有一种动物模型与人类疾病特征完全吻合。为了深入对疾病的探讨,我们必须依赖于实验动物及模型,这需要我们继续对该方面进行进一步的研究。同时在选择糖尿病动物模型时,需根据研究目的和实验条件,合理地培养和利用实验动物。
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【摘要】 目的:探讨菊泰软胶囊(EST)抗肿瘤作用。方法:将昆明种小鼠右侧腋部皮下移植肝癌(HepA.22)细胞后,分别灌胃给予EST3.0g.kg、1.5g.kg、0.75g.kg3个剂量及CTX(7.5mg.kg)+EST(0.75g.kg)合用剂量,给药7d后,观察菊泰软胶囊对荷瘤小鼠体重、实体瘤重量及抑瘤率的影响。结果:EST3.0g.kg给药组的肿瘤平均重量比对照组明显减小(P
【关键词】 菊泰软胶囊;HepA.22;抗肿瘤
菊泰软胶囊是以紫锥菊、西洋参为主要原料,采用生物提取工艺,开发研制出的保健食品。本品内含E.P.A.G蛋白、菊多糖、紫锥菊酰胺、西洋参皂甙等多种氨基酸和多种生物活性成分,具有抗疲劳和免疫调节作用。本文对其抗肿瘤作用进行实验研究。
1 材料与方法
1.1 动物 ICR小鼠,雌性,体重18~22g,合格证号:10~1023,由吉林大学实验动物中心提供。
1.2 药品 菊泰软胶囊(EST)原料药,规格:0.277g药粉相当于1粒胶囊,由吉林本草堂制药有限公司提供;环磷酰胺(CTX),规格:200mg.瓶,批号:040123,上海华联制药有限公司产品。
1.3 肿瘤细胞株 小鼠肝癌(HepA.22)传代小鼠,引自吉林省肿瘤研究所。
1.4 实验方法 选取传代7d,腹部膨隆明显的小鼠,在超净工作台中,腹部皮肤消毒,用一次性无菌采血器经腹壁刺入腹腔,抽取腹水,放入无菌烧杯中,以生理盐水稀释成1:3的癌细胞混悬液,镜下观察计数瘤细胞浓度为3.3×10 7 .ml。于小鼠右侧腋部皮下接种0.2ml.只。接瘤次日,将实验小鼠随机分为对照组(蒸馏水20ml.kg);CTX组(15mg.kg);菊泰软胶囊3.0g.kg、1.5g.kg和0.75g.kg3个给药剂量组;CTX(7.5mg.kg)+EST(0.75g.kg)合用组。共6组,每组12只。每天灌胃给药1次,隔日称重体重1次。连续给药7d。停药次日,将动物称重后脱臼处死,剥离出皮下肿块称重,比较各组间肿瘤重量的差异性。并计算出肿瘤抑制百分率。统计学处理方法采用组间t检验。
2 结果
给药期间,各组动物体重变化、给药结束后肿瘤重量及肿瘤生长抑瘤率分别见表1、表2。
表1 对HepA.22荷瘤小鼠肿瘤重量及肿瘤抑制率的影响(略)
注:与对照组比较,* P
表2 对HepA.22荷瘤小鼠体重的影响(略)
注:与对照组比较,均为P>0.05
3 讨论
本研究在整体动物身上观察了EST对ICR小鼠皮下移植小鼠肝癌(HepA.22)肿瘤生长的抑制作用。从表1所显示的实验结果可以看出,EST3.0g.kg、1.5g.kg和0.75g.kg3个给药组的肿瘤平均重量分别为(1.07±0.42)g、(1.37±0.35)g和(1.33±0.47)g。其中,EST3.0g.kg给药组的肿瘤平均重量比对照组(1.48±0.41)g明显减少(P0.05),但仍可看出一些减小的作用趋势。而且,CTX在单独应用剂量减半(7.5mg.kg)和EST在单独应用无效剂量(0.75g.kg)下联合使用,对肿瘤细胞的生长也具有明显的抑制作用(P
参考文献
关键词:溶栓治疗;肺血栓栓塞;动物模型;超微结构
中图分类号:R332文献标识码:A文章编号:1673-7717(2012)03-0576-04
Experimental Study of Thrombolytic Therapy in Acute Pulmonary Thromboembolism
JIANG Qinhua1, XU Wen1, LI Guoping1, CHEN Yanfan2, WANG Liangxing2, CHEN Shaoxian2
(1.Tongde Hospital of Zhejiang Province,Hangzhou 310012,Zhejiang,China;
2.The First Affiliated Hospital of Wenzhou Medical College, Wenzhou 325000,Zhejiang,China)
Abstract:Objective:To establish an animal model of acute pulmonary thromboembolism that may be used for thrombolyitc therapy study. Methods:Twentyfour Japanese rabbits were randomly divided into Urokinase group(group UK),control group(group C) and sham operation group (group S).Acute pulmonary embolism models of rabbits were established with injection of autologous blood clots through the right heart catheters.Haemodynamic monitoring were performed by introducing heart catheter through right jugular vein.The ultrastructures of lung tissue were observed by electronic microscope. Results: (1)Radionuclide lung perfusion scan showed radio activity defect or attenuation after embolization and radioactivity filling after thromblysis. (2)PAMP was increased after embolization in both group UK and group C(P
Key words:thrombolytic therapy; pulmonary thromboembolism; animal model; ultrastructure
收稿日期:2011-10-20
基金项目:浙江省中医药科技计划资助项目(2004C125)
作者简介:姜琴华(1975-),女,浙江江山人,主治医师,硕士,研究方向:中西医结合防治血栓栓塞性疾病。
通讯作者:陈少贤(1946-),男,教授,硕士研究生导师。肺栓塞(pulmonary embolism, PE)是指内源性或外源性栓子栓塞肺动脉或其分支引起肺循环障碍的临床和病理生理综合征。肺血栓栓塞(pulmonary thromboembolism, PTE)是PE中最常见的一种类型。肺栓塞溶栓治疗为一类肺缺血后再灌注,其溶栓后血运重建是否发生缺血后再灌注损伤已越来越受到人们的重视。因此通过建立肺栓塞实验动物模型,对肺栓塞溶栓治疗后的病理、病理生理研究具有重要意义。本研究采用自体血栓注入法,建立兔急性肺栓塞实验模型,通过放射性核素肺灌注扫描显像明确肺栓塞面积和部位,并在血流动力学基础上观察溶栓疗效,探讨肺栓塞溶栓治疗的病理及病理生理变化。
1材料与方法
1.1实验动物
健康日本大耳白兔(温州医学院实验动物中心提供)24只,雌雄不拘,体重2.0~2.5kg。随机分成3组:(1)尿激酶溶栓组(Urokinase,UK组)8只,在注栓后2h予尿激酶(丽珠集团丽宝生物化学制药有限公司,粤卫药准字1996第006024号)20000U/kg,20mL生理盐水稀释后30min输入。(2)对照组(Control,C组)8只,注栓后同期输入等量生理盐水。(3)假手术组(Sham operation,S组)8只,接受手术,但未注栓。
1.2肺栓塞动物模型的制备
1.2.1麻醉动物3%异戊巴比妥钠30mg/kg兔耳缘静脉麻醉后,仰卧位水平固定兔于动物操作台上。行气管插管,连接DW-2000动物人工呼吸机(上海嘉鹏科技有限公司)辅助通气。吸入空气、呼吸频率30次/min、潮气量15mL/kg。
1.2.2置入导管游离左颈动脉和右颈外静脉,经左颈动脉穿刺插入聚乙烯导管留置。经右颈外静脉置入深静脉穿刺管(美国ARROW公司)至肺动脉,导管另一端通过YL-4型压力传感器与SJ-42型四道生理记录仪相连,记录肺动脉压力波。为避免凝血,各管路均间断使用灭菌生理盐水封管。
1.2.3自体血栓制备从颈动脉抽血0.5mL,注入含凝血酶10U的聚乙烯管(直径为1mm)中,放置37℃水浴箱水浴20min。将血栓置于消毒平皿上切成长约3~4mm柱行血栓,用灭菌生理盐水反复冲洗后,记数50个备用。
1.2.4输入自体血栓经深静脉导管注入柱形自体血栓(直径1mm,长度3~4mm),反复注入使肺动脉收缩压(PASP)维持于40~50mmHg左右,共30min,其后稳定1h。S组输入10mL生理盐水。
1.3观察指标
1.3.1肺动脉平均压(PAMP)测定分别在注栓前、注栓即刻、注栓后2h、溶后1h、2h、4h根据肺动脉压力波计算PAMP。
1.3.2放射性核素肺灌注扫描显像(ECT)分别在注栓后1h及动物处死前由颈外静脉注入99m 锝大分子聚合蛋白(99mTC-MMA),经肺扫描观察肺部显像。
1.3.3电镜标本制作及观察每组3例,取新鲜肺组织1mm×1mm×1mm2~3块,2.5%戊二醛和1%锇酸常规固定,Epon812包埋,LKB-V型切片机切片,H-600型透射电镜观察。
1.4统计学处理
采用SPSS 17.0软件处理,所有数据均用±s表示,各组间及同组内不同阶段均数的比较用方差分析。
2结果
2.1各实验组溶栓前后的PAMP变化
实验显示注入栓子后C组及UK组的肺动脉平均压(PAMP)与注栓前比较均有明显升高(P
表1各实验组溶栓前后的PAMP变化(mmHg, ±s)
组别n注栓前注栓后2h溶栓后1h2h4hC组611.0±2.829.0±3.7*27.1±4.0*25.8±3.6*25.3±3.8*UK组610.5±2.329.1±3.4*22.9±3.3*19.0±3.2*16.7±2.4*S组810.4±1.611.1±1.610.9±1.810.6±1.710.5±1.8注:*与注栓前比较P
2.2放射性核素肺灌注显像
C组:注栓后可见两肺野放射性分布不均匀,有放射性缺损和放射性稀疏现象。UK组:注栓后可见两肺野放射性分布不均匀,左肺中部外侧见放射性缺损,左肺下部、右肺下部见明显放射性稀疏(图1),溶栓后可见左肺中部、下部及右肺下部明显放射性充填(图2)。S组:右肺面积较左侧稍大,两肺放射性呈生理性分布,肺外带边缘及肺尖部放射性分布稍稀疏,但轮廓完整(图3)。
2.3各实验组肺组织超微结构
S组兔肺组织超微结构正常,肺泡Ⅱ型上皮细胞表面微绒毛丰富,细胞内板层小体较多,毛细血管内皮细胞结构正常(图4)。C组可见肺泡Ⅱ型上皮细胞微绒毛减少,细胞内板层小体数量较多(图5),血管内皮细胞结构较正常未见明显改变。UK组可见肺泡Ⅱ型上皮细胞脱落,数量较C组明显减少,上皮细胞内板层小体减少,表面平坦,微绒毛极少,线粒体有空泡变性(图6),内皮细胞可见空泡变性,部分内皮细胞线粒体肿胀,并可见核固缩现象。
3讨论
3.1急性PTE的动物模型
本实验在许俊堂等[1]和梁心平等[2]急性PTE模型建立的基础上加以改进,采用肺动脉内注入凝血酶处理的自体血栓建立兔急性PTE模型。PE动物模型的制备方法可分为两种,即体内血栓形成法和体外栓子注入法。体内血栓形成由于模拟了PTE发病时的血液高凝状态,所以能准确反映机体状况,但PTE形成后血管的复通率、模型的持久性等问题有待进一步研究探讨。体外栓子注入法是将栓子注入体内形成PE模型。文献表明,可用来制作PE模型的栓子很多,包括:血凝块、微粒子、玻璃体、球状物、α-凝血酶、明胶海绵等。最客观、真实、理想的栓子仍是自体血凝块。因为血液在试管内凝固与静脉血栓形成过程相似,即与最易脱落的血栓―红色凝血血栓类似,且PTE的“母血栓”85%来自下肢静脉[3]。然而,由于实验模型缺乏相应的血栓形成的易患因素,自体血凝块的极易溶解和碎裂使其应用受到一定限制。在体外使用凝血酶处理的血凝块,因其很快失活,对体内凝血无影响,形成的血栓接近体内自然形成者,是理想的制备PTE模型的栓子。目前国内外对PTE溶栓前后病理、病理生理变化的研究主要通过结扎或钳夹肺动脉、气囊堵塞肺动脉以及经导管用异物封堵肺动脉的方法制作肺血管缺血再灌注动物模型[4-7],这些模型虽可明确再灌注时间点,但不能很好反映血栓栓塞时机体的应答状态。
图1S组放射性核素肺灌注显像:右肺面积较左侧稍大,两肺放射性呈生理性分布,肺外带边缘及肺尖部放射性分布稍稀疏,轮廓完整
图2UK组放射性核素肺灌注显像(前位):注栓后可见两肺野放射性分布不均匀,左肺中部外侧见放射性缺损,左肺下部、右肺下部见明显放射性稀疏。
图3UK组放射性核素肺灌注显像(前位):溶栓后可见左肺中部、下部及右肺下部明显放射性充填
图4S组电镜下见毛细血管内皮细胞结构正常(×10K)
图5C组电镜下见肺泡Ⅱ型上皮细胞微绒毛减少,细胞内板层小体数量较多(×10K)
图6UK组电镜下见肺泡上皮细胞胞浆疏松,板层小体排空,内质网扩张,线粒体空泡变性(×17K)
本实验利用肺动脉压力控制栓子注入,使各模型组动物血流动力学参数相对保持一致,保证了实验结果的可比性。实验显示,起始栓子注入引起的PAMP升高维持时间很短,很快降至正常,随着栓子不断注入,少量栓子即可引起压力明显升高,维持时间越来越长。实验中UK组有2只兔于栓塞后1h及溶栓后2h死亡,C组有2只兔分别于栓塞后2h及溶栓后3h死亡。尸检发现有肺水肿,气管腔内见大量分泌物,栓子堵塞一侧或两侧肺动脉。这4只兔未纳入统计数据。
3.2急性PTE模型制备成功和溶栓治疗有效的标准
本实验在血液动力学基础上,利用放射性核素肺灌注扫描显像明确PTE溶栓治疗前、后栓塞的面积和部位,观察溶栓疗效。核素肺灌注显像不仅是诊断PTE的重要方法,而且可以准确观察急性PTE溶栓治疗前后肺血流灌注的动态变化过程,其显像方法简便、无创,是评价疗效的理想方法[8]。国外已有应用肺灌注显像观察PTE溶栓后早期血流灌注变化的研究,证实了溶栓后早期,肺血流灌注可以得到迅速改善[9]。我们的实验结果表明,注栓后即刻可见PAMP明显升高,UK组在溶栓后1h PAMP有明显下降,与溶栓前比较下降了20%左右,而C组在栓子注入后的6h中PAMP均无显著性变化。放射性核素肺灌注显像结果显示C组及UK组注栓后均可见两肺野放射性分布不均,有放射性缺损和放射性稀疏现象,UK组在溶栓后可见放射性充填。由此表明,本实验兔急性PTE模型制备成功,溶栓有效。
3.省略。显的肺损伤。
本研究发现,UK组可见肺间质及肺泡水肿、出血、炎性细胞浸润、纤维蛋白渗出,肺毛细血管内皮细胞和肺泡上皮细胞损伤明显,II型上皮细胞脱落。而C组损伤程度较UK组明显减轻。由此表明,急性PTE2h后予溶栓治疗,可引起肺组织的再灌注损伤。
本实验采用肺动脉内注入凝血酶处理的自体血栓建立兔急性PTE模型,在血液动力学基础上,利用放射性核素肺灌注扫描观察溶栓疗效。模型制备方法简便,为肺栓塞溶栓治疗的研究提供一种较好的动物模型。我们研究发现,急性PTE2h后予溶栓治疗,可引起肺组织的再灌注损伤,其具体机制有待进一步研究。
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【摘要】 目的研究术后腹腔粘连大鼠模型的制作及运用。方法用锉刀与干纱布、血管钳、刀片在大鼠蚓突造模,进行大鼠腹腔粘连模型制作的优选。将32只模型SD雄性大鼠随机分为A组(纱布组) 、B组(血管钳组) 、C组(锉刀组) 、D组(刀片组) ,每组8只,饲养6d,第7天处死,采用Phillips五级评分法对腹腔粘连进行统计分析。结果A,B两组造模效果均为Phillips五级评分标准的Ⅰ级,C组为Ⅳ级,D组为Ⅲ级,C组与A,B,D组之间两两比较均有显著性差异(P < 0.05)。B组病死率为10% ,D组达20% ,经统计学处理4组间无明显差异( P = 0. 276 4) 。结论以大鼠的蚓突制作术后病理性腹腔粘连动物模型,锉刀为最佳造模工具,其优点是造模均匀,均达Ⅳ级。
【关键词】 腹腔粘连; 大鼠; 模型; 锉刀法
Abstract:ObjectiveTo set up an animal model of intraabdominal adhesion after surgery. MethodsA new rat model of intraabdominal adhesion was made by using pincers, dry gauze, hemostatic clamps and razor blade. Rat appendix was used to produce intestinal adhesions. Thirty two male Sprague-Dawley rats were pided into 4 groups: group A ( gauze group) , group B (hemostatic clamp group) , group C (p incer group) ,group D ( razor blade group) , 8 rats in each group. Animals were fed for 6 days before killed. The extent of adhesion was evaluated by Phillips scale and analyzed statistically.ResultsThe extents of adhesion in group A and B were gradeⅠby Phillips scale, grade IV in group C, grade Ⅲ in group D. The extent of adhesion in group C was different significantly from group A,B, and D (P
Key words:Abdominal cavity's adhesion; Rats; Model; File
笔者在进行通腑理气方防治腹腔粘连作用机制实验研究时发现,术后病理性腹腔粘连动物模型至今尚无金标准[1],常见的造模方法较多[2] ,可选用的造模工具有刀片、纱布、血管钳等,造模部位可选择升结肠、蚓突、小肠、胃等;动物可选用犬、兔、大鼠、小鼠等。本实验采用SD 雄性大鼠,在大鼠蚓突,用锉刀与常用的干纱布[3] 、血管钳[4] 、刀片[5]进行大鼠腹腔粘连模型制作的优选,通过术后7 d大鼠造模Phillips[6]五级评分及病死率的统计,分析这4种造模的区别,探讨术后病理性腹腔粘连大鼠模型的制作及运用。
1 材料
1.1
动物220~270g 4周龄清洁级SD雄性大鼠。购自华中科技大学同济医学院实验动物中心,许可证号:CYX(鄂)2005-02。
1.2 工具什锦锉由江阴市盛达金刚制品厂生产,规格为3 mm×140 mm /10支;干纱布规格为40 mm×50 mm,高压灭菌,恒温箱37℃干燥;其他工具包括血管钳、剪刀、持针器、0号无菌丝线等。
2 方法
2.1 动物分组及造模方法动物采用随机分组:A组(纱布组) 、B 组(血管钳组) 、C组(锉刀组) 、D组(刀片组) ,每组10 只。各组动物均禁食12 h后,用10%水合氯醛(250 mg/kg)腹腔注射麻醉;动物麻醉后仰卧位固定,消毒后,无菌操作下取前正中切口1.5 cm 进腹。各组造模方法:A组回盲部右侧面用纱布反复摩擦浆膜层至表面出现针尖状出血点,形成约5 cm×4 cm的受损创面后纳入腹腔;B组用有齿血管钳每隔0.5 cm 间距夹伤回盲部浆膜层,持续时间3 s,以局部出现针尖状出血点为度,持续夹5处后纳入腹腔;C组在回盲部右侧面用什锦锉刀反复摩擦浆膜层至表面出现针尖状出血点,形成约5 cm×4 cm的受损创面后纳入腹腔;D组在回盲部右侧面用刀片反复括擦浆膜层至表面出现针尖状出血点,形成约5 cm×4 cm的受损创面后纳入腹腔,各组均逐层关腹。
2.2 评分连续观察7 d,各组存活大鼠于术后第8天采用颈椎脱臼法处死动物,剑突下“S ”型切口进腹,由1名未参与研究者根据Phillip s五分级标准(表1) 、观察腹膜粘连情况,分别记录得分。
2.3 统计学方法统计采用SPSS 12.0,各组之间比较用Kruskal-Wallis检验,两组间差别用LSD两两比较检验,检验水准均设为α = 0.05。 表1 大鼠Phillips五级分类法及评分标准
3 结果
3.1 一般情况 术后24 h,各组动物一般状态均差,不活动,进少量水和食物;2 d后各组一般状态尚可,活动较以前增加,饮水和进食已基本接近正常;术后3 d后各组动物一般状态、活动、饮水和进食已基本正常。大鼠切口愈合均良好,无一例发生切口疝;大鼠的病死率为7. 5% ( 3 /40, B组1只, D组2只) ,大鼠死亡的可能原因为肠瘀血坏死、出血、蚓突穿孔导致腹膜炎、绞窄性肠梗阻。各组大鼠病死率无统计学意义(χ2 = 3. 864 9, P = 0. 276 4) 。
3.2 大鼠腹腔粘连评价结果各组经SASKruskal2Wallis检验提示4组间差异有统计学意义(χ2 = 14. 92,P
4 讨论
以大鼠的蚓突制作术后病理性腹腔粘连动物模型,4组造模结果经统计学处理提示有显著差异,其中锉刀组(C组)效果最好,刀片组(D 组)效果其次,纱布组与血管钳组效果最差,4组造模效果排序为C >D >A =B。
纱布与血管钳造模效果均为Phillips五级评分标准的Ⅰ级;锉刀造模效果达Ⅳ级,刀片组造模效果达Ⅲ级。纱布与血管钳不适合用于造模,易造成药物疗效假阳性的严重结果,干扰实验结果的真实性;刀片组造模效果良好,能达Ⅲ级标准,但病死率较高,易造成药物不良反应的假象,但基本可用于判断药物的疗效,但要考虑其死亡损失的样本数量,在作实验时应适当增加样本例数。锉刀造模效果最好,造模均匀,平均达Ⅳ级标准,病死率为0。表2 大鼠术后腹膜粘连评分Wilcoxon秩和检验结果
锉刀最适合在大鼠的蚓突制作术后病理性腹腔粘连模型,分析其优点有:①均匀程度:什锦锉为一钢性平面,接触的蚓突面虽不平整,但可用手指在蚓突背面顶住,故使摩面均匀;而干纱布为一柔性平面,虽可随着接触不平的蚓突面而自行调整,但摩擦力度却不均匀。血管钳钳夹之间存在间隔,而刀片摩擦面之间同样存在间隔,故这两种造模方法都存在创伤面不均匀的问题。②定性指标:通过以上实验可以看出,回盲部右侧面用锉刀反复磨擦浆膜层至表面出现针尖状出血点,形成约5 cm ×4 cm的受损创面,为一非常客观的定性指标。选择大鼠作为术后病理性腹腔粘连动物模型,以锉刀造模为较好的工具。造模操作以1~3人为好,每人分工明确(切开腹腔1人、造模1人,关腹1 人或切开腹腔1 人、造模及缝合1人) ,这样可使标准相对较固定,排除一些人为干扰因素,为实验的成功打下良好的基础。
参考文献
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北京爱牧技术开发有限公司与重庆市动物卫生监督所协作, 以重庆市歌乐山动物无害化处理场为试验基地,对高温与生物生物降解无害化处理工艺设备于2013-2014 年间开展并完成了相关指标检测试验,报告如下。
一、试验内容
1. 灭菌效果试验;2. 设备最高温度及工作温度试验测定;3. 设备最佳处理时间测定;4. 处理有机质测定;5. 环保指标测定;6. 运行成本的测定。
二、试验器材
1. 高温生物降解器:一体机(北京爱牧技术开发有限公司提供)
2. 高温生物降解器:分体机(北京爱牧技术开发有限公司提供)
3. 高温高压湿化机:内江永胜化工机械公司生产(主机型号:NCH-2111-01)
4. 降解菌种: 北京爱牧技术开发有限公司提供
5. 锯末:购自当地农户
6. 枯草芽孢杆菌:购自中国兽医药品监督所
7. 实验动物:猪、牛、羊、禽类、实验室动物若干(重庆市动物卫生监督所提供)
三、试验方法
(一)灭菌效果试验
1. 芽孢杆菌的准备。无菌打开菌种管口,加入无菌生理盐水溶解,接种固体培养基(20 g 葡萄糖,15 g 蛋白胨,5 g 氯化钠,0.5 g 牛肉膏,20 g 琼脂,加蒸馏水至1 L,加热溶解,将PH 调整为6.0 ~ 7.0,高压灭菌后倾注平板。)37℃培养24 h,将菌苔接种到液体培养基(20 g 葡糖糖,15 g 蛋白胨,5 g 氯化钠,0.5 g 牛肉膏,加蒸馏水至1 L,加热溶解,将PH 调整为6.0 ~ 7.0.)37℃培养20 ~ 24 h,按2% 比例再扩大至液体培养基中,28℃培养72 h,涂片芽孢染色检查,待80% 以上菌体出现芽孢,细菌计数,用无菌生理盐水将菌液调整至1.0×109 ~ 1.5×109 cfu/m,备用。
2. 病死猪处理。分3 组,取病死猪25 头,总重量4.0 t。用注射器给每头死猪胸腔、腹腔内各注射500 ml 芽孢菌液,颅腔内注射100 ml 枯草芽孢菌,同时放入压力蒸汽灭菌化学指标条。
3. 无害化处理动物。将上述实验步骤中病死猪分别放入实验处理罐内。
(1)一体机:0.48 t,按处理重量15% 加入锯末,关闭罐盖,启动处理设备。设备运行参数为:将温度设定为120℃,转速8 转/min,连续工作12 h 后降温,待物料温度降至70℃以下,无菌采样,备用,再加入菌种后续降解。
(2)分体机:放入1.494 t,关闭罐盖,启动处理设备。设备运行参数为:将温度设定为160℃,压力0.3 Pa,连续工作4 h 后降温,待物料温度降至70℃以下,无菌采样并取出标识菌,备用,然后,将处理后的动物尸体移至一体机中添加约5% 锯末(调整秸秆添加量,确保动物尸体与秸秆混合物的C/N 约为25,水份(按 GB/T8576 2010 测定)占混合物比例约为55%)加入5k 菌,进行生物降解,后熟。
(3)湿化机:放入2.07 t,关闭罐盖,启动处理设备。设备运行参数为:将温度设定为135℃,压力0.35 Pa,连续工作5 h 后降温,待物料温度降至70℃以下,无菌采样,备用,产物进一步干湿分离,提取油脂。
4. 样品采集。
(1)处理前样品采集:枯草芽孢杆菌液注射死猪前无菌取2 ml 备用。
(2)处理后样品采集:病死猪经设备处理后,无菌取样20 g,每次取2 份,备用。同时取出灭菌化学指标条。
5. 实验室检测。
(1) 处理前样品:直接接种到固体培养基,37℃培养24 ~ 48 h,观察枯草芽孢杆菌生长情况。
(2)处理后样品:向每份样品中无菌加入50 ml 灭菌生理盐水,震荡混匀,室温静置20 min,取上清液0.2 ml置固体培养基,涂布,37℃培养24 ~ 48 h ;每份样品接种3 块平板,观察枯草芽孢杆菌和细菌总数生长情况。
(二)设备最高温度及工作温度试验测定 将设备在空载和负载时运行,进行罐内温度测定。
(三)设备最处理时长和工作处理时间测定 将设备满负荷运转,分别记录不同处理时间的物料情况。
(四)处理有机质测定 将处理产物经堆肥后熟,堆肥肥效按照NY 525-2011 规定方法检测堆肥外观、有机质、氮、五氧化二磷、氧化钾、水分、酸碱度、总砷、总汞、总铅、总铬、总镉;采样时间与腐熟度评价同步。由重庆市化肥商品质量监督监测站进行检测。
(五)环保指标测定 邀请重庆市合川区环境监测站对现场进行环保指标监测。通过参照国家(行业)标准检测了设备运行时废气中SO2、NO2、H2S、NH3、臭气浓度等污染物排放情况,废水中BOD、COD、NH3-N、总磷、总氮、动植物油总量、硫化物等污染物排放情况;以废渣经发酵后对种子毒性、生长试验为参考评价了废弃物对环境的影响。
(六)运行成本的测算 详细核算设备在运行过程水、电、气等能耗评价了运行中的经济成本。
四、试验结果
(一)灭菌效果试验 枯草芽孢杆菌实验:处理前样品中有大量细菌生长,处理后全部样品均无细菌生长;细菌总数检测值< 10 cfu/g ;压力蒸汽灭菌化学指示条显示处理环境达到灭菌要求(如表1)。
(二)设备最高温度及工作温度试验 一体机: 本设备空载时,处理罐内最高温度可达198℃。满负荷运转时,罐内温度最高可达140℃,最佳工作温度60℃~ 120℃。分体机: 本设备空载时,处理罐内最高温度可达220℃。满负荷运转时,罐内温度最高可达200℃,最佳工作温度160℃。
(三)设备最处理处理时间测定 一体机本设备满负荷运转时,最佳处理时间12 h,最短处理时间5 h ;分体机本设备满负荷运转时,最佳工作时间为12 h,最短处理时间8 h。
(四)处理有机质测定 随机抽检2 批废渣(经微生物发酵后的动物残渣与辅料混合物)总重量123 kg。废渣对种子的毒性试验显示:经5% 的未发酵的废渣萃取液、5% 发酵后的废渣萃取液、蒸馏水分别培养72 h 后发芽情况分别是7/10、10/10、10/10,总根长分别是2.1 cm、11.5 cm、25.4 cm, 总芽长分别为9.4 cm、30.2 cm、37.9 cm。对玉米种子的发芽和生长试验显示:渣/ 土体积比分别为10%、20%、30%,纯土,纯废渣的环境下玉米的发芽率分别为100%、100%、100%、75%、0 ;15 d时植株均高分别为12.9 cm、13.6 cm、7.4 cm、7.8 cm。
(五)环保指标测定
1. 废气。
受试验环境的影响,本试验未按照《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)、《大气污染物综合排放标准》(16297-1996)布置检测位点,而选用车间外( 即车间边缘)为污染源参考点、车间外下风向20 m 处为假定厂界参考点采样,以无组织排放标准为污控标准。检测结果显示(如表2):
(1)3 套设备运行时均产生不同程度的空气污染物,其中以恶臭浓度为主要污染物。
(2)车间外,恶臭气体浓度以湿化机最大,车间外浓度高达730。臭气浓度由低到高依次为:一体机<分体机<湿化机。车间外下风向20 m 处,湿化机臭气浓度为95,严重超过规定标准的3.75 倍;分体机臭气浓度为34,高于规定标准的0.7 倍;一体机臭气浓度为20,未超过20 的排放标准(见表3)。其他空气污染物无明显差异,均低于《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)、《大气污染物综合排放标准》(16297-1996)规定标准。说明恶臭气体为废气的主要污染物。
(3)在假定厂界即离处理车间20 m 的环境下,一体机能够达标排放。单机废气排放情况依次为一体机<分体机<湿化机。
2. 废水。
我国尚未对病害动物无害化处理场环境污染物排放指定专项标准,本试验中采用《污水综合排放标准》(GB2978-1996)之“其它一切排污单位二类排放标准”为参考。结果显示:(1)一体机无废水产生。分体机产生100 kg 蒸汽水(可作为后期降解水源补充,实际无废水排放)。
3. 废渣。
(1)一体机和分体机处理病害动物,产生的废渣约为初始物重量的50%。
(2)废渣发酵腐熟后能显著降低对种子的毒性并能促进植物生长。与未发酵的废渣相比:发酵后种子发芽率从70% 提高到100%,达到种子在蒸馏水中的发芽率;根长从2.1 cm 提高到11.5 cm; 芽长从9.4 cm 提高到30.2 cm,接近了蒸馏水环境下的芽长,说明经过发酵能有效降低病害动物残渣对种子的毒性。
(3)从GI 值分析看,经过发酵GI 值从5.7 上升到45.3,仍低于业界认为最低50% 的标准,说明完全腐熟需要发酵更长的时间或需要改良发酵条件。
(4)添加不同比例的腐熟物对玉米种子的生长试验发现:添加体积比为10%、20% 的腐熟废渣能有效促进玉米的生长,其发芽率均高于纯土培养25% ;15 d时,植株平均长度为12.9 cm、13.6 cm,分别高于纯土65.3% 和74.4% ;而添加量达到30% 时,均高为7.4 cm,低于纯土培养5% ;纯废渣培养的玉米种子未见发芽,说明该废弃物经适当比例还耕后能促进植物生长,过高添加该废渣对植物会产生不利影响。
(5)有机肥效检测显示:降解废渣总肥效、重金属均符合《有机肥》(NY 525-2011)标准。
(6)综合判定:经发酵腐熟后的废渣可以作为促进植物生长的添加物使用,具有可持续循环使用的价值。
(三)处理成本及处理能力
以批次计算,处理成本(如表3)由低到高依次为一体机(222 元)、分体机(601 元)、湿化机(4 624 元);以单位处理量计(每吨),处理成本由低到高依次为分体机(402 元)、一体机(462 元)、湿化机(2 234 元)。处理能力由高到低依次为:湿化机(51 393 kg)、分体机(51 222 kg)、一体机(28 800 kg)。
五、结果分析
(一)生物安全 枯草芽孢杆菌为耐热芽孢菌,通过回收植入枯草芽孢杆菌标识菌,细菌总数测定及利用压力蒸汽灭菌化学指示条等方法测定高温生物降解工艺的对微生物的杀灭效果(两种设备)均显示处理环境能达到灭菌要求。说明两种设备均能有效杀灭微生物。
(二)运行成本 一体机,每吨处理成本460 元,分体机每吨处理成本402 元,湿化机每吨处理成本2 234 元。
(三)对环境的影响
1. 废水。由于我国尚无对病害动物无害化处理场环境污染物排放的专门标准,本试验中采用《污水综合排放标准》(GB2978-1996)之“其它一切排污单位二类排放标准”为参考。生物降解工艺中一体机无废水产程;分体机产生300 kg 废水,经生物发酵补充水源后降解,实际无废水排放。高温高压湿化处理设备每一批次产生废水3 t,合每吨动物尸体产生1.4 t 废水;其BOD浓度为5.81×103 mg/L 超出标准(60 mg/L)95.8 倍,COD 浓度为1.29×104 mg/L 超出标准(150 mg/L)85倍,NH3-N 浓度为3.76×102 mg/L 超出标准(25 mg/L)14 倍, 总磷浓度为13.4 mg/L 超出标准(1 mg/L)12.4 倍, 动植物油总量2.92×102 mg/L 超出标准(20 mg/L)13.6 倍。
2. 废气。鉴于本试验场场地较为宽敞,未按照《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)、《大气污染物综合排放标准》(16297-1996)布置检测位点,而选用车间外( 即车间边缘)、车间外下风20 m 处为参考点采样。检测结果显示:三种设备在运行时均产生恶臭气体,其中以湿化机尤其突出,车间外浓度高达730,排放浓度依次为一体机<分体机<高温高压湿化机(均为无组织排放);车间外20 m 处,除一体机外,其余两种设备臭气排放浓度均高于规定厂界标准(20),其余各种受检测的大气污染物均符合规定排放标准。
3. 废渣。生物降解工艺产生的废渣约为初始物重量的50% ;废渣发酵腐熟后能显著降低对种子的毒性。与未发酵的废渣相比:发酵后种子发芽率从70% 提高到100%,达到种子在蒸馏水中的发芽率;根长从2.1 cm 提高到11.5 cm; 芽长从9.4 cm 提高到30.2 cm,接近了蒸馏水环境下的芽长,说明经过发酵能有效降低动物尸体残渣对种子的毒性;不过从 GI 值分析看,即便经过发酵GI 值从8% 上升到45%,仍低于研究认为的50% 的标准,说明完全腐熟需要发酵更长的时间或需要改良发酵条件。添加不同比例的腐熟物对玉米种子的生长试验发现:添加体积比为10%、20% 的腐熟废渣能有效促进玉米的生长,其发芽率均高于纯土培养25% ;15 d 时,植株平均长度为12.9 cm、13.6 cm,分别高于纯土65.3% 和74.4% ;而添加量达到30% 时,均高为7.4 cm,低于纯土培养5%;纯废渣培养的玉米种子未见发芽。说明该废弃物经合当比例还耕后能促进植物生长,过高添加该废渣对植物会产生不利影响。
六、结论
1. 供试的三台设备均能对微生物起到有效的杀灭作用。
2. 受测试的设备运行成本在不同的工作环境其运行成本存在差异。处理量低于1 t 的,适合一体机,高于1 t 的,宜采用分体机。
3. 对环境的影响。两款设备受检废气项目中主要污染指标为臭气浓度。在本试验环境下,如以车间外下风向20 m 为参考厂界,湿化机严重超过规定标准,分体机略高于规定标准,一体机可达标排放。高温生物降解工艺无废水排放;高温生物降解工艺产生的废渣经充分降解工艺后有望实现对动物无害化处理的同时达到废弃物对环境的达标排放。
七、存在的问题及建议
1. 高温降解后进一步生物发酵工艺需要深入研究。对动物尸体的生物降解菌种应当深入研究、筛选出具有针对性的降解菌群组合并找出最佳的发酵环境以期获得对动物尸体的完全降解。
近年来,有关镇静类中药药理研究的报道屡见不鲜,其中尤以安神药和平肝息风药的研究居多。安神药和平肝息风药均具有镇静作用,给药后可使动物闭目、嗜睡、低头、伏卧,抑制动物的自发活动[1-2],具有对抗中枢神经兴奋药的兴奋作用。镇静试验是测定动物自主活动的经典实验方法,此项实验为观察动物自主活动规律及研究中枢神经系统的功能状态和药物作用奠定了坚实的基础。传统的实验方法大都采用人为观察动物自主活动的方式进行记录,这种方法受人为干扰因素和外界环境(声音、光线、动物所处空间)的影响较大,实验结果存在较大误差,特别是对功效相似的不同镇静药的筛选工作有一定影响。随着现代科学技术的发展,先进的传感器技术不断更新,诸如换能器技术、光电管技术、红外光电探测技术、热释电效应探测技术等高性能、高精度的传感器已经融入到现代药理研究之中,为观测镇静安神药对实验动物自主活动的影响提供了更为方便准确的新方法[2]。
传感器按国标GB7665-87定义为:感受规定的被测量信号,并按照一定的规律转换成可输出信号的器件或装置[3]。该装置通常由敏感元件和转换元件组成。敏感元件是指传感器中能直接感受(或响应)被测量的部分;转换元件是指传感器中将敏感元件感受(或响应)的信息按一定规律转换成另一种信息的装置。它获取的信息,可以是各种物理量、化学量、生物量转换后的信息,也有其它形式,大多数的传感器将获取的信息转换为电信号。目前,在小动物自主活动检测中所采用的一些传感器技术有以下4类。
1 抖笼换能器法
换能器技术是传感器的一个分支,它主要是感知生物体内的各种非电量的信息(生理、生化和病理信息),把它们传递出来并转换为易处理的电信号的装置。针对小动物自主活动的特殊性,在铁架台上通过橡皮筋(或小弹簧)吊一抖笼,该笼底部圆心处用一带线的挂钩和拉力换能器相连。笼中小动物的活动通过换能器由动能转换为电能之后输入生理记录仪或生物信号采集处理系统进行放大记录,便能获得动物的活动曲线和单位时间内振动波的次数。近几年的研究中采用的有抖笼滴水法、抖笼气鼓法、光电抖笼法和浮动法。抖笼法的特点是能够把小动物的细小活动(如修饰、搔抓等)描记下来,仪器简单,操作容易。但此类方法不能达到精确的定量分析,只适用于镇静药的粗略筛选[1-2]。
高雅玲等[4]采用二道生理记录仪和50g拉力换能器测定50只小鼠的自主活动,通过分析小鼠的活动曲线得出养血清脑颗粒(当归、川芎、白芍、熟地、珍珠母、元胡)的大剂量组(8.0g/kg)、中剂量组(4.0g/kg)对头部血管舒缩功能障碍、大脑皮层功能失调或某些体液物质暂时性改变所引起的血管性头痛有明显的镇静作用,为临床治疗血管性头痛提供了实验依据。
2 光电技术检测法
在活动箱内将一束或者几束光线照射到对侧的光电感应器(如光电管、光导管、光敏管)上,动物在箱内活动时遮断光线一次,则电流改变一次,经过放大装置使电脉冲驱使继电器启动,通过计数器记录数值[2]。
关键词:任务驱动;高中化学;实验教学
引言
化学,是高中理科教学中一门重要的学科,它的教学质量的好坏会对学生的学习成果有很大的影响。在学习高中化学的过程中,实验又是十分重要的部分。化学实验能够帮助学生直观且深入的学习化学知识,同时能够将动手和动脑相结合,并锻炼学生在今后的学习和生活中发现问题和解决问题的能力。在当今社会,科学技术的进步日新月异,而学校如何保证学生能够在今后的学习生活中适应日新月异的环境就成为了一个重要问题。在传统的教学模式中,老师只是按照自己的思路和经验,将课本上的知识传授给学生,并没有考虑到学生之间的差异,以及学生自己的兴趣所在。而在新型的符合时代需要的教学模式中,还应该保证学生拥有自己建立知识体系的能力。这样,以任务驱动为特点的新型教学模式也就应运而生。在之前的教学研究中,任务驱动型教学也有一定的实践,主要被应用在英语教学和计算机相关课程的教学中,而在高中化学实验教学中的应用则是新的尝试。
一、任务驱动教学模式简介
在传统的教学模式中,一般采用的是老师讲和学生听的模式。在这种教学方法下,学生只能被动地进行学习,而没有主动去问为什么和怎么做。长此以往,不仅学习的效果会大大折扣,学生的发现问题并解决问题的能力也得不到锻炼,学生也将会逐渐失去自主学习的能力。这不仅会对学生现阶段的学习有不利影响,也会对学生将来的发展不利。任务驱动教学模式由构建理论演变发展而来的。从具体上看,任务驱动教学模式是指:将学生所将要学到的知识融汇于问题当中,以问题问出发点,引导学生进行任务的构建,使得学生围绕着知识点,进行自主的学习,充分调动学生自主学习的主观能动性,提高学生的学习效果,锻炼学生发现并解决问题的能力以及学生的创新能力。任务驱动教学模式最初是被应用于英语教学和计算机相关科目中的,并取得了一定的效果。而在高中化学实验的教学中则属于新的尝试。
二、任务驱动型教学模式的优点
(一)任务驱动型教学模式能够激发学生进行自主学习的兴趣
在传统的授课方式中,教师按照自己的经验和思路讲,学生则被动的接受教师所教授的内容。在这样的教学模式,学生的学习热情很难维持,同时也会压抑学生的创造力和创新精神。而在任务驱动型教学中,学生将会转变自身的角色,从被动接受知识转变成为了学习过程的主人公,他们需要通过自己的努力来完成学习的任务。教师也不再只是知识的传授者,而是成为了学生的引导者。在任务驱动的教学过程完成中,学生们能够通过完成学习任务,深入了解所学知识,并能够有很高的自豪感,因而任务驱动型教学模式能够在很大程度上激发学生学习的热情和兴趣。
(二)任务驱动型教学模式能够培养学生发现并解决问题的能力
在传统的教学模式中,学生几乎没有机会在学习的过程中提出自己的疑问。而在任务驱动教学模式中,学生只有自己经过深入的思考,才能够发现问题,并通过问题的解决来完成学习任务。例如,学生在有机化学部分的学习中,在学习醛类知识时,他们可以通过课本上的知识了解到醛类物质的各种性质,那么在我们的日常生活中经常会听到家庭装修带来的甲醛污染,那么有哪些措施能够针对甲醛的性质来解决这一关乎我们身体健康的重要问题呢?学生们还可以联想到在市场上有一些除甲醛的产品,那么哪些是有效的呢?在这些问题的驱动下,学生们可以经过查阅资料进行学习,最终解决这些问题。而在此过程中,学生不仅对知识的掌握更加牢固,还锻炼了他们发现问题和解决问题的能力。
(三)任务驱动型教学模式能够激发学生的创新能力
随着时代的发展和社会的进步,仅仅是书本上的知识已经越来越难以满足学生的发展需要,学生在其未来的发展当中,不仅仅需要从书本上学到的知识,更为需要的是学习的能力和创新能力。而任务驱动型教学能够在很大程度上帮助学生培养创新能力。在学生进行任务驱动型学习的过程中,从任务的选择和制定到任务的进行过程再到最终的完成,每一个环节都有着很大的灵活度和自由性,学生可以根据自身能力和喜好进行发挥。在任务进行的过程中,学生的创新能力也得到了很好的锻炼。
(四)任务驱动型教学模式能够保证因材施教
在教学过程中我们发现,每个学生对知识的理解能力、想象能力以及动手能力都存在着差异。有些学生只能保证听懂老师所讲的知识,有些学生只能完成老师硬性布置的任务,但是有一些学生则不仅能够做到以上两点,还能够将所学知识进行拓展,完成更高层次的任务。考虑到同学们的差异性,采用任务驱动型教学就显得十分必要了。这样能够保证每个同学都能够在自己力所能及的范围内进行最大程度的发展,做到因材施教。
(五)任务驱动型教学模式能够培养学生的团队精神
在任务驱动型教学过程中,活动主体往往不是个人,而是将同学们进行分组,进行小组学习。在此过程中,小组成员之间通过团队合作完成共同的目标,达成学习任务。在这一过程中,小组成员之间会进行不断的磨合,有可能成员之间意见会发生分歧,这就需要同学们具有团队精神,学会倾听他人的声音,学会思考与接纳。在任务驱动型教学的任务完成后,同学们都会拥有较强的团队合作精神以及沟通与交流的能力。
三、在高中化学实验教学中构建任务驱动教学模式
在高中理科的学习中,化学学科十分重要。化学所涉及到的知识内容十分丰富,不仅繁杂抽象,而且较为琐碎,学生理解起来有不小的难度。而在目前的化学教学中,大多学校课堂采用的都是传统的教学模式,以老师传授学生被动接受为主要的授课方式。在目前的高中化学教学中,化学实验的教学占了一定得比重。教师通过化学实验,能够直观的传达化学知识,还能够激发学生学习的兴趣和提高学生的动手能力。但是在一般情况下,化学实验的教学要么是教师演示,要么按照教材或讲义的安排进行实验。这种传统的实验教学模式不仅起不到应有的作用,更会给学生留下照本宣科的不良影响,长此以往会扼杀同学们的创新能力。那么任务驱动型教学在高中化学实验教学中就可以起到很好的作用。但是,再好的教学方法都不能生搬硬套,要根据本学科的教学特点进行适当调整,以满足当前的教学需求。那么如何在高中化学实验教学中灵活运用任务驱动型教学模式以达到最佳教学效果则是我们接下来要探讨的。
(一)学习任务的提出
目前,高中化学实验教学目标是帮助学生理解化学,了解化学,对化学产生兴趣。化学实验的进行以学生需要学到的知识为基础,结合日常生活中常见的情景,积极引导学生在学习任务的驱动下进行自主学习与探究,亲自动手进行试验,从而完成学习任务,在欢快的学习氛围中学到知识。学习的任务在提出时,要紧紧围绕学生需要学到的知识,在学习任务提出之前,先帮助学生明确学习目标,这是任务驱动型教学模式的基础。教师应该从课本知识出发,帮助学生在紧扣主题的基础上进行适当的发挥,提出相关的学习任务。任务驱动型教学模式与传统教学模式相比具有很多优势,其中一点就是它能够在很大程度上保证因材施教。而教师在任务的布置过程中更应该注意到这点。对化学学习基础较好以及动手能力较强的同学,要给他们更高的自由度,鼓励他们进行创新学习,完成更高层次的学习任务。而对于学习基础较差的同学,则应该注意给他们布置一些难度较小且趣味性更强的学习任务,激发他们的学习兴趣,引导他们进行自主学习,让他们在不知不觉中循序渐进,逐渐提高学习成绩,并掌握学习的方法。
(二)把学生作为学习的主体
在传统的教学中,教师一直是学习的引导者。而在任务驱动型教学中,教师要完成观念的转变,认清自己在新型的教学模式中所处的位置已经不再是主导,而更多的要起到引导的作用,引导学生积极思考,解决学生遇到的问题,而不是简单的把任务布置给学生。以学生为主体,让学生更多的参与到教学过程中,给他们更大的自由度,让他们在以所学知识为主线的基础上,充分发挥,自主学习,不仅学习知识,更要学习到学习的方法。
(三)学习任务的分析过程
当学生经过思考和老师的帮助,提出学习任务后,就要由学生对任务进行分析。在高中化学实验的教学中,实验的最终结论往往是固定的,但是验证这一结论的实验可以是多种多样的。例如,在食盐是否加碘这一实验中,学生既可以将自己的日常生活与化学学习联系起来,还可以向家里的长辈请教生活中是否有相关的“小妙招”来验证食盐是否加碘,上网查阅相关资料或者根据自己所学知识来设计实验。相类似的学习任务不仅增加了学习的趣味性,更能够加深对知识的印象。而同学们之间也可以就不同的实验设想进行交流与探讨,选出最佳方案。而如果在学习的过程中,学生遇到难度较大的问题时,可以向老师求助,但是这时老师不能直接把问题的答案告诉学生,而是要对学生加以引导和点播,让学生在自己的努力下解决问题。
(四)学习任务的执行
当学生对学习任务进行深入的思考与分析后,就可以根据自己的设想进行实验了。出于安全问题的考虑,在高中化学实验教学中,要保证实验始终在教师的监督和指导下进行。同时教师首先要向同学们讲解进行试验的有关注意事项,保证实验安全进行。然后教师要对实验仪器进行讲解,让同学们尽快熟悉实验仪器的用途和特性,尽快开始试验。教师还要检查学生的实验方案是否存在问题,并进行相应的指导。在学生完成试验后,引导学生得出相关结论,并和预先准备好的化学方程式进行比较,发现问题并引导学生寻找答案,完成学习的任务。
四、总结
任务驱动型教学模式作为一种新型的教学模式,在课堂上越来越受到老师们的欢迎。它一方面能够激发学生主动进行自主学习的兴趣,另外能够提高学生发现问题和解决问题的能力,更能够锻炼学生的团队协作精神以及沟通与交流的能力。对于老师来说,任务驱动型教学模式还能够在很大程度上做到了“因材施教”,让基础好的学生能够达到更高水平,也能够激发基础较差的学生的学习兴趣,增强他们学习的信心。教师在进行任务驱动教学模式时,要转变现有的思维方式,根据学生的知识掌握情况,合理设计教学方案,保证任务驱动教学模式在高中化学实验教学中发挥最大的作用。参考文献:
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