中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（a）-0124-02
水产动物生理学实验是水产养殖、海洋渔业科学与技术、水族科学与技术专业课的必修课，是重要的专业基础实验课[1-2]。随着新世纪海洋事业的迅速发展，天津市政府提出了“向海洋要资源”的口号， 天津农学院的水产养殖、海洋渔业科学专业也迎来了前所未有的发展机遇。天津农学院提出了培养都市沿海型农业的专业性应用人才来发展壮大海洋事业。借助此，我们在海洋渔业科学与技术、水产养殖专业学生进行的实践教学改革过程中尝试对本门实验课程体系进行改革，从实验教学思维不断创新，将3R原则这一理念引入到水产动物生理学实验教学中来，以提高实验教学质量。
1 何谓3R原则
3R原则即减少（reduction）、替代（replacement）和优化（refinement）其英文字母的首字母的缩写，是由Russell 和Burch 在1959年《The principle of human Experimental Technique》（人道主义实验动物原理）中首次提出[3]。
2 3R 原则在水产动物生理学实验中的运用
水产动物生理学实验是学生学习专业知识结构体系中一个重要组成部分， 它对学生以后完成专业学习和从事专业技术工作具有十分重要的意义[4]。将3R原则引入到本实验教学中既可在实验教学中充分注重动物福利，也可以使学生激发爱护实验动物的意识，从而将3R原则推广到本学科中去。
2.1 减少动物用量
减少（reduction）是指在可获得同样数量和质量的动物试验的同时，减少动物的使用但同时又可获得足够的试验信息，近些年来对很多试验方法进行了修改和重组。简单减少动物用量对水产动物生理实验教学而言是个比较难达到的要求。学生每人1只实验动物其教学效果不一定好，但是学校缩减教学经费，因此每人一只实验动物也不现实；3～4人共用一只实验动物，减少了每位同学的动手机会，教学效果不好，更甭提达到相应的教学目的。我们通过合理安排课程并重组实验课程来实现减少实验动物用量：对于在体实验反射弧分析和反射时的测定；离体实验尤其是电生理实验使用同一种类动物的不同脏器，如蛙心起搏点的分析（蟾蜍的心脏），坐骨神经腓肠肌标本的制备（蟾蜍的大腿、小腿）。我们通过合理的安排实验并重组实验，先做在体实验观察反射弧及反射时的测定，然后再做在体解剖暴露蛙心后，观察蛙心起搏点，最后取出操作时间要求较宽的另一实验脏器（大腿和小腿）供坐骨神经腓肠肌标本的制备。制作好的坐骨神经腓肠肌标本我们先做生物电现象的观察，阈刺激、阈上刺激与最大刺激，骨骼肌收缩特性，在骨骼肌收缩特性中我们还根据学生兴趣来测定选做效应时间的测定，这样增加了实验项目，学生自主实验。通过合理的重组实验课程调整实验顺序安排使5个实验一起做，这样原本在每个单独实验时作为原本丢弃的无用的动物脏器可以有效利用起来，因此减少了动物消耗数量近3/5。但实验的时间比较长一般至少是6学时到8学时，因此在实验教学安排中将实验课集中全天上。按照每个学期需要开设的实验课程来计算，在保证教学效果及质量的同时，如果按照3R原则合理地重组实验，可以减少实验动物消耗近2/5～3/5。因而减少购买实验动物的经费1/2，将节省出来的经费应用于学生自主创新性实验教学中去。
2.2 替代使用动物
替代（replacement）是指用离体培养的细胞、组织或器官或者是使用组织培养细胞、计算机模拟实验替代神智清醒的脊椎动物进行试验[5]，而不用活体动物[6-8]，另外来说用人来替代实验动物。
目前对于验证性实验，我们可以通过模拟实验的方式来替代使用实验动物。离体鱼类心脏灌流实验，这个实验我们采用黄鳝作为实验操作材料，但是鱼心脏灌流操作要求比较规范，因此在做此实验之前，我们让学生通过模拟实验来观察药物对离体蛙心灌流来了解此实验的目的及主要原理及操作方法。学生通过模拟实验掌握了实验操作步骤及注意事项，把该实验需要观察的要点都领悟，同时发挥教师的当场示范，再用黄鳝离体鱼心做心脏灌流实验，同学们可有足够的体会，而实验动物仅为原来的1/6。
在消化道平滑肌的生理特性的实验中，引用了虚拟实验[9]，学生直接通过计算机模拟系统进行操作家兔肠道分离并连接麦氏浴槽，在计算机模拟系统里直接添加药物、机械牵拉、温度对离体肠道平滑肌生理特性的影响。学生通过模拟实验进行数据采集并通过软件进行数据处理及分析[10]。通过此实验的操作，增加了学生学习的主动性并减少了活体动物。因此通过此虚拟实验，学生作为主体可以自主设计实验步骤并对实验流程进行优化，因此提高了学生对计算机操作系统及虚拟软件的使用效率，培养了学生的综合分析问题的能力[11]。
2.3 优化实验
优化（refinement）指通过完善和改良实验步骤以减轻动物的痛苦和不安，来提高动物福利的方法。
水产动物生理学实验的优化是很有必要的，而大多数实验并没有达到优化的标准。在本实验教学工作中，我们首次将动物福利这个概念灌输到学生中去，杜绝学生戏弄、虐待动物的现象。因此要求学生必须提前做好预习实验内容并撰写预习报告，当堂实验课程结束立即上交预习报告，教师通过评阅预习报告来检查学习预习情况，此部分内容在整个实验成绩的20%。还通过提前观看实验教学影像熟悉实验操作技术，通过虚拟实验进行优化实验流程，提高实验成功率。另外在实验动物购买后，暂养实验动物，动物所处的环境的舒适性如暂养蟾蜍过程中我们采用隔时换冰瓶的方法来减少动物在暂养过程中环境温度过高导致其由于环境湿度不够而死亡。在实验用鲫鱼、鲤鱼、黄鳝、乌鳢暂养过程中，要调控养殖用水温度、溶解氧等水质指标达到适宜环境。在抽取鱼类血液过程中用纱布包住其眼部，用来减少其他实验鱼类的紧张情绪。 因此，优化是减少实验动物不必要的不安情绪，这个理念的提出及应用对实验的准确性也有所影响，因而需要实验操作者具有熟练的实验操作技能，并能将此养成习惯并应用到相关的实验中。
3 结语
3R原则进入引入到我国的时间较晚，实验动物及生理学专业以外的人对此知之甚少，而国外应用3R原则在现代生命科学实验中已成为主流，鉴于此鱼类生理学教学组在水产动物生理学实验教学中实施了3R原则。4年多的教学实践表明，3R替代原则在水产动物生理学的实验教学过程中是可行的。减少、替代和优化，提高了学生的实验操作技能，丰富了实验教学内容，将验证性、综合设计性实验开设的成功率加大，开拓了学生的视野。替代原则中开设的虚拟实验已经开设了将近4年，此增强了学生实验的成功率尤其是验证及设计性实验的，调动了学生主动学习的积极性。今后将3R原则与大学生自主创新性实验进行实验进行嫁接，使实验室成为培养创新性人才的重要基地[12-13]。在水产动物生理学实验教学体系中引用3R原则是合理可行的，不但适应了时代潮流中动物伦理学的发展要求，还有助于实验项目的开设，推动了本学科发展，也顺应了高校教育中控制教学经费中达到节能增效的要求。
