1、3R原則在水產動物生理學實驗教學體系中的應用 水產動物生理學實驗是水產養殖、 海洋漁業科學與技術、 水 族科學與技術專業課的必修課， 是重要的專業基礎實驗課 1-2 。 隨著新世紀海洋事業的迅速發展， 天津市政府提出了“向海洋要 資源”的口號， 天津農學院的水產養殖、海洋漁業科學專業也 迎來了前所未有的發展機遇。 天津農學院提出了培養都市沿海型 農業的專業性應用人才來發展壯大海洋事業。 借助此， 我們在海 洋漁業科學與技術、 水產養殖專業學生進行的實踐教學改革過程 中嘗試對本門實驗課程體系進行改革，從實驗教學思維不斷創 新，將 3R 原則這一理念引入到水產動物生理學實驗教學中來， 以提高實驗教

2、學質量。 1 何謂 3R 原則 3R 原則即減少( reduction )、替代( replacement )和優 化(refinement )其英文字母的首字母的縮寫， 是由Russell和 Burch 在 1959 年The principle of human Experimental Technique (人道主義實驗動物原理)中首次提出 3 。 2 3R 原則在水產動物生理學實驗中的運用 水產動物生理學實驗是學生學習專業知識結構體系中一個 重要組成部分， 它對學生以后完成專業學習和從事專業技術工 作具有十分重要的意義4。將3R原則引入到本實驗教學中既可 在實驗教學中充分注重動物福利，

3、 也可以使學生激發愛護實驗動 物的意識，從而將 3R 原則推廣到本學科中去。 2.1 減少動物用量 減少（ reduction ）是指在可獲得同樣數量和質量的動物試 驗的同時， 減少動物的使用但同時又可獲得足夠的試驗信息， 近 些年來對很多試驗方法進行了修改和重組。 簡單減少動物用量對 水產動物生理實驗教學而言是個比較難達到的要求。學生每人 1 只實驗動物其教學效果不一定好， 但是學?？s減教學經費， 因此 每人一只實驗動物也不現實；34人共用一只實驗動物，減少 了每位同學的動手機會， 教學效果不好， 更甭提達到相應的教學 目的。我們通過合理安排課程并重組實驗課程來實現減少實驗動 物用量： 對于

4、在體實驗反射弧分析和反射時的測定；離體實驗尤 其是電生理實驗使用同一種類動物的不同臟器， 如蛙心起搏點的 分析（蟾蜍的心臟） ，坐骨神經腓腸肌標本的制備 （蟾蜍的大腿、 小腿）。我們通過合理的安排實驗并重組實驗，先做在體實驗觀 察反射弧及反射時的測定， 然后再做在體解剖暴露蛙心后， 觀察 蛙心起搏點， 最后取出操作時間要求較寬的另一實驗臟器 （大腿 和小腿） 供坐骨神經腓腸肌標本的制備。 制作好的坐骨神經腓腸 肌標本我們先做生物電現象的觀察， 閾刺激、 閾上刺激與最大刺 激，骨骼肌收縮特性， 在骨骼肌收縮特性中我們還根據學生興趣 來測定選做效應時間的測定， 這樣增加了實驗項目， 學生自主實 驗

5、。通過合理的重組實驗課程調整實驗順序安排使5 個實驗一起 做，這樣原本在每個單獨實驗時作為原本丟棄的無用的動物臟器 可以有效利用起來，因此減少了動物消耗數量近 3/5 。但實驗的 時間比較長一般至少是 6 學時到 8 學時，因此在實驗教學安排中 將實驗課集中全天上。按照每個學期需要開設的實驗課程來計 算，在保證教學效果及質量的同時，如果按照3R原則合理地重 組實驗，可以減少實驗動物消耗近2/53/5。因而減少購買實 驗動物的經費 1/2，將節省出來的經費應用于學生自主創新性實 驗教學中去。 2.2 替代使用動物 替代( replacement )是指用離體培養的細胞、組織或器官 或者是使用組織

6、培養細胞、 計算機模擬實驗替代神智清醒的脊椎 動物進行試驗 5 ，而不用活體動物 6-8 ，另外來說用人來替代 實驗動物。 目前對于驗證性實驗， 我們可以通過模擬實驗的方式來替代 使用實驗動物。 離體魚類心臟灌流實驗， 這個實驗我們采用黃鱔 作為實驗操作材料， 但是魚心臟灌流操作要求比較規范， 因此在 做此實驗之前， 我們讓學生通過模擬實驗來觀察藥物對離體蛙心 灌流來了解此實驗的目的及主要原理及操作方法。 學生通過模擬 實驗掌握了實驗操作步驟及注意事項， 把該實驗需要觀察的要點 都領悟， 同時發揮教師的當場示范， 再用黃鱔離體魚心做心臟灌 流實驗，同學們可有足夠的體會，而實驗動物僅為原來的 1

7、/6 。 在消化道平滑肌的生理特性的實驗中， 引用了虛擬實驗 9 ， 學生直接通過計算機模擬系統進行操作家兔腸道分離并連接麥 氏浴槽，在計算機模擬系統里直接添加藥物、機械牽拉、溫度對 離體腸道平滑肌生理特性的影響。 學生通過模擬實驗進行數據采 集并通過軟件進行數據處理及分析 10 。通過此實驗的操作， 增 加了學生學習的主動性并減少了活體動物。因此通過此虛擬實 驗，學生作為主體可以自主設計實驗步驟并對實驗流程進行優 化，因此提高了學生對計算機操作系統及虛擬軟件的使用效率， 培養了學生的綜合分析問題的能力 11 。 2.3 優化實驗 優化(refinement )指通過完善和改良實驗步驟以減輕動

8、物 的痛苦和不安，來提高動物福利的方法。 水產動物生理學實驗的優化是很有必要的， 而大多數實驗并 沒有達到優化的標準。 在本實驗教學工作中， 我們首次將動物福 利這個概念灌輸到學生中去，杜絕學生戲弄、虐待動物的現象。 因此要求學生必須提前做好預習實驗內容并撰寫預習報告， 當堂 實驗課程結束立即上交預習報告， 教師通過評閱預習報告來檢查 學習預習情況，此部分內容在整個實驗成績的 20%。還通過提前 觀看實驗教學影像熟悉實驗操作技術， 通過虛擬實驗進行優化實 驗流程，提高實驗成功率。另外在實驗動物購買后，暫養實驗動 物，動物所處的環境的舒適性如暫養蟾蜍過程中我們采用隔時換 冰瓶的方法來減少動物在暫

9、養過程中環境溫度過高導致其由于 環境濕度不夠而死亡。在實驗用鯽魚、鯉魚、黃鱔、烏鱧暫養過 程中，要調控養殖用水溫度、溶解氧等水質指標達到適宜環境。 在抽取魚類血液過程中用紗布包住其眼部， 用來減少其他實驗魚 類的緊張情緒。 因此，優化是減少實驗動物不必要的不 安情緒， 這個理念的提出及應用對實驗的準確性也有所影響，因 而需要實驗操作者具有熟練的實驗操作技能， 并能將此養成習慣 并應用到相關的實驗中。 3 結語 3R原則進入引入到我國的時間較晚，實驗動物及生理學專 業以外的人對此知之甚少，而國外應用3R原則在現代生命科學 實驗中已成為主流， 鑒于此魚類生理學教學組在水產動物生理學 實驗教學中實施了 3R原則。4年多的教學實踐表明，3R替代原 則在水產動物生理學的實驗教學過程中是可行的。 減少、替代和 優化，提高了學生的實驗操作技能，豐富了實驗教學內容，將驗 證性、綜合設計性實驗開設的成功率加大，開拓了學生的視野。 替代原則中開設的虛擬實驗已經開設了將近 4年，此增強了學生 實驗的成功率尤其是驗證及設計性實驗的， 調動了學生主動學習 的積極性。今后將3R原