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《动物生理学》实验教学大纲
发布时间:2022年04月26日 09:31    作者:    点击量:    分享到:

动物生理学实验》课程教学大纲

课程基本信息

Course Information

课程名称

Course Name

动物生理学实验

Animal Physiology Experiment

课程类型

Course Type

专业选修课程

开课院(系)

Course Offering College (Department)

生命科学学院

负责人

Leader

王慧平

课程团队

Team Members

高云芳、常惠

课程编码

Course Code

U13E1205

学分

Credits

1

学时安排

Period Arrangement

36

授课对象

Audience

生命科学学院本科三年级学生

授课语言

Language of Instruction

中文

先修课程

Prerequisite Courses

动物学、动物学实验、动物生理学理论课

课程简介

Course Description

生理学是一门实验性科学,生理学从创立直至发展到今天,均离不开科学的实验。实验是学习和研究生理学的基本方法,实验教学是生理学教学的重要组成部分。要真正掌握生理学知识,必须同时重视理论课与实验课的学习,两者相辅相成,不可分割。实验课的学习是造就高素质综合性人才的必要环节。本实验课程是生命科学和医学相关专业的基础课程。通过生理学实验课的学习,主要使学生掌握生理学实验的基本操作技术,验证和巩固生理学的基本理论,培养和提高学生观察分析、综合思考、解决问题和创新突破的能力,以及对科学工作严谨求实的作风和团结协作的精神同时提高自身的科学素养和整体观念。本实验课程内容紧贴理论知识,实验项目设置涵盖神经系统、骨骼肌系统、心血管系统、血液系统、感觉系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统等,既有动物实验,也有人体实验,还包括由本教学团队创立、改良并已向全国推广的教学实验,共计二十余项,并不时新的实验项目加入。本实验课程配有教学团队自编的实验教材,方便学习。

Physiology is an experimental science. From its establishment to today, the development of physiology is inseparable from the scientific experiments. Conducting experiment is the basic method for learning and studying physiology, and experiment teaching is an important part of physiology teaching. In order to know well the knowledge of physiology, the experiment course must be attached great importance as same as the theory course. The two complement each other. The study of experiment course is necessary for cultivating high-quality comprehensive talents. This experiment course is a basic course for some related majors in life science and medicine. Through the study of experiment course, the students can master the basic operation technique of physiology experiment, testify and consolidate the basic theory of physiology, cultivate and improve the students' ability of observation and analysis, comprehensive thinking, problem-solving and innovation, as well as the rigorous and realistic style of scientific work and the spirit of unity and cooperation, and improve their own scientific literacy and overall perception. The content of this experiment course is close to the theory knowledge. Its experiment items cover the nervous system, skeletal muscle system, cardiovascular system, blood system, sensory system, digestive system, respiratory system and urinary system, etc., including not only animal, but also human experiment item. It also includes some items, which founded or improved by our teaching team and being popularized to the country. More than 20 items in total. Furthermore, the new items would be involved in. The experiment course is equipped with experiment guidebook compiled by our teaching team, which is convenient for student to study.


课程教学大纲

Course Syllabus

课程目标

Course Objectives

1.课程支撑专业培养目标及规格达成

本专业学生主要学习生物学各学科的基本理论和基本知识,接受专业技能和科研技能的基本训练,培养具备从事相关领域基础科学研究及应用技术开发、生产及管理等方面的基本能力。本课程在专业人才培养方面具有重要地位。动物生理学实验课所传授的是生理学实验的基本原则、基本规范、基本方法和基本操作技术,这是学生将来从事野生动物保护、经济动物繁育、动物制品生产、临床检验等相关工作的必备知识,也是学生将来进行生物科学、医学、动物医学等方面研究的基础知识。同时通过实验,锻炼和培养学生观察问题、分析问题、解决问题的能力和创新突破的能力,这是学生将来从事任何一项工作都需具备的基本能力动物生理学实验课所学习的实验方法和技术亦是本科高年级及研究生阶段所要用到的基本技术。同时,通过本课程的学习,培养学生对科学工作严谨求实的作风和团结协作的精神提高学生自身的科学素养和整体观念,帮助学生树立正确的生命观、价值观和世界观。

2.课程教学目标

通过本课程的学习,学生应获得以下知识和能力:

(1) 逐步掌握生理学实验的基本方法和基本技术,了解生理学实验设计的基本原则,进而掌握获取生理学知识的科学方法和技能;

(2) 知晓验证生理学基本理论的经典实验,深刻立即理论;

(3) 锻炼对实验中各种生理现象的观察、比较、分析、综合和独立思考、解决实际问题的能力;

(4) 了解生理学实验设计的基本原则,掌握实验结果的处理方法;

(5) 通过书写实验报告,提高分析、归纳问题的能力和文字表达能力。

思政育人

Curriculum Education

1.课程思政育人目标

动物生理学实验课是生命科学相关专业的重要基础课程,授课对象一般是较高年级本科学生,他们在思想政治上已初步形成了自己的人生观、价值观和世界观,但尚不完善。本课程主要使学生掌握生理学实验的基本操作技术,验证和巩固生理学的基本理论,培养和提高学生观察分析、综合思考、解决问题和创新突破的能力。在学习过程中,强调理论指导实践、实践反映理论,理论与实践相统一,强调严谨求实的作风和逻辑思考。本课程蕴含着丰富的课程思政元素和内涵。在教学中,将思政元素与课程内容有机融合、无缝衔接,实现润物无声式的渗透,以实现课程思政的教学目标:

(1) 通过学习本课程知识体系,提高学生的科学思维素质和科学素养;

(2) 通过了解历史上生理学家的贡献,特别是中国生理学家的科学成就,激发同学们热爱科学、看齐榜样的热情,和继承先志、奉献祖国、强国有我的责任担当;

(3) 通过实验对理论的验证,深刻认识理论与实践的关系

(4) 正确认识实验动物的科研属性,深刻理解实验动物在生理学、医学教学及科研中的重要地位和贡献。

2.思政育人教学设计

知识点1:动物生理实验的目的和意义。

1)思政切入点:科学严谨的实验是动物生理学的重要组成部分,是学习和研究动物生理学的重要手段。

2)教学方法:讲述现代生理学的建立,现代生理学的奠基人,英国医生威廉哈维通过反复的解剖、观察、实验,发现了血液循环,写就了《心血运动论》一书,彻底纠正了人类历史上对血液及血液循环的错误认识,使得生理学真正成为了一门实验科学,标志着现代生理学的建立。

3)预期成效:使同学们认识到做好动物生理实验的重要性,只有通过亲自实验观察、严谨求实记录、客观理性思考,才能真正反映客观现实,获取真理性认知。

知识点2正确认识实验动物的科研属性,不虐待和滥用动物。

1)思政切入点:202184日,科技部向社会发布《中华人民共和国实验动物管理条例(修订草案征求意见稿)》,其中最显著的变化是将“安全管理”和“福利伦理管理”作为单独章列出,对保障实验动物福利改善、促进实验动物科学研究的规范化管理和伦理治理等都将产生积极影响。

2)教学方法:讲述动物实验的3R原则,即:Reduction(减少),指在科学研究中,使用较少量的动物获取同样多的试验数据或使用—定数量的地动物能获得更多实验数据的科学方法。RepIacement(替代),指使用其他方法而不用动物所进行的试验或其他研究课题,以达到某—试验目的。或是使用没有知觉的试验材料代替以往使用神志清醒的活的脊椎动物进行试验的一种科学方法。Refinement(优化),指在符合科学原则的基础上,通过改进条件,善待动物,提高动物福利:或完善实验程序和改进实验技术,避免或减轻给动物造成的与实验目的无关的疼痛和紧张不安的科学方法。

3)预期成效:使同学们正确认识实验动物的科研属性,深刻理解实验动物在生理学、医学教学及科研中的重要地位和贡献,对实验动物秉持人道主义关怀,不多用,滥用,误用。

知识点3:模拟失重对骨骼肌生理机能的影响。

1)思政切入点:太空环境对人体生理的影响是迅速且深刻的,航天员执行飞行任务时要承受一系列复杂的长久的生理适应,我国航天事业的蓬勃发展离不开航天员的舍生奉献精神和广大科研人员勤奋工作。

2)教学方法:讲解骨骼肌的可塑性,讲解失重对人体生理机能的影响,让同学们通过实验,去比较模拟失重大鼠与正常大鼠骨骼肌收缩功能的差异。

3)预期成效:使同学们深刻认识到太空失重环境对人体健康的危害,理解航天员为了祖国的航天事业舍生奉献的精神和广大航天生理科研人员勤奋钻研的价值和意义。

知识点4:人血红细胞的数量、生成过程及人血红蛋白的含量。

1)思政切入点:无偿献血具有重要的意义,无偿献血不仅是一种奉献,更是一种责任。199810月,我国实施《献血法》,标志着我国无偿献血工作进入法制化管理轨道。

2)教学方法:讲解人血红细胞的生成过程,让同学们通过实验,测定自身的红细胞数量和血红蛋白的含量。

3)预期成效:使同学们认识到尊重法律法规,合法献血的重要性,认识到无偿献血是一种“我为人人,人人为我”的崇高行为,是中华民族优良品德的具体体现。

教学内容

Teaching Content

实验 动物生理学实验的基本操作技术

通过动物生理学实验,使学生逐步掌握生理学实验课的基本方法和基本技术,了解生理学实验设计的基本原则,进而掌握获取生理学知识的技能,提高对实验中各种生理现象的观察、分析、整合能力,以及独立思考和解决问题的能力。同时培养学生的创新意识、科学素养与科研能力。培养学生科学的思维方法、实事求是的科学态度和严谨的学风。通过书写实验报告,还可提高学生分析、归纳问题及文字表达能力。

本实验重点难点:常用外科手术器械的名称、用途及握持方法。

1.1手术器械及其用途

熟悉常用外科手术器械包括手术刀、手术剪、金冠剪、手术镊、眼科剪、毁髓针及玻璃分针等的使用方法。

1.2动物外科技术

熟悉并掌握动物的选择原则、麻醉、固定、动物外科手术的基本操作技术和处死方法。

1.3动物生理学常用仪器和用品

熟悉生理信号采集系统,包括剌激系统和探测系统的组成及使用方法。

1.4实验报告的撰写

学习实验报告的书写。


实验二 离体肠段平滑肌自动节律性活动和影响因素观测

验证离体小肠平滑肌生理特性的实验方法,观察若干刺激对离体小肠运动的影响。

本实验重点难点:通过实验理解平滑肌的生理特性。

2.1学习验证离体小肠平滑肌生理特性的实验方法

通常用台氏液作灌流液,将离体小肠段的一端固定,另一端连张力换能器,即可通过一定的记录装置记录下小肠平滑肌的收缩曲线。

2.2证明小肠平滑肌具有自动节律性和紧张性活动

将动物的小肠平滑肌离体,放置在化学成分、渗透压、pH、温度以及气体供应等因素十分接近机体内环境的溶液中时,可保持离体小肠段长时间地存活,并可观察到小肠平滑肌的自动节律性、紧张性收缩及伸展性。

2.3观察若干刺激对离体小肠运动的影响

观察机械牵拉、温度刺激(45 ℃25 ℃)、化学刺激(阿托品、肾上腺素、NaOHHClCaCl2)对小肠平滑肌运动的影响。


实验 骨骼肌的收缩形式、其与刺激的关系及模拟失重对其的影响

神经-肌肉实验的电刺激方法及肌肉收缩的记录方法,刺激强度与肌肉收缩反应的关系,不同频率的阈上刺激引起肌肉收缩形式的改变,模拟失重对抗重力肌收缩功能的影响。

本实验重点难点:通过实验理解骨骼肌的生理特性,及其收缩形式与刺激的关系。

3.1学习神经-肌肉实验的电刺激方法及肌肉收缩的记录方法

每一块骨骼肌都是由许多肌纤维组成的。进行刺激时,不同的刺激强度会引起肌肉的不同反应。

3.2观察刺激强度与肌肉收缩反应的关系

当刺激强度过小时,不引起肌肉发生收缩反应,此时的刺激为阈下刺激。当刺激强度逐渐增强时,可引起少数肌纤维发生收缩反应,这种引发肌肉做最小收缩反应的刺激强度即为该肌肉的阈强度。随着刺激强度的继续增大,参加收缩反应的肌纤维数量增多,收缩力量也加大,此时的刺激为阈上刺激。继续增大刺激强度,肌肉出现最大的收缩反应,此时即使再增大刺激强度,肌肉收缩反应也不再增大。可以引起肌肉发生最大收缩反应的最小刺激强度为最适刺激强度。

3.3掌握收缩时程的描述方法

对骨骼肌单收缩的分析主要有以下指标:Pt(单收缩最大张力)TP50(单收缩达到最大张力50%所需时间)TPT(单收缩达到最大张力所需时间)RT50(从舒张开始至舒张到最大张力50%所需的时间)RT75(从舒张开始至舒张了最大张力75%所需的时间)。这些指标分别可以反映骨骼肌单收缩的力量和收缩舒张时程、速度。

3.4观察不同频率的阈上刺激引起肌肉收缩形式的改变

当同等强度的连续阈上刺激作用于标本时,出现多个收缩反应的融合,称为强直收缩。后一收缩发生在前一收缩的舒张期时,称为不完全强直收缩。后一收缩发生在前一收缩的收缩期时,各自的收缩完全融合,肌肉处于持续的收缩状态,称为完全强直收缩。完全强直收缩的最大张力记为P0

3.5模拟失重对抗重力肌收缩功能的影响

比目鱼肌是典型的抗重力肌,失重14天即可出现形态上的明显萎缩,故其收缩张力(单收缩张力与完全强直收缩张力)均显著下降。肌细胞内肌球蛋白亚基的不同使得肌肉细胞收缩时其供能方式有所不同,收缩形式有所不同。根据收缩速率的高低,肌纤维可分为快缩型肌纤维和慢缩型肌纤维。比目鱼肌为抗重力肌,其内部以慢缩型肌纤维为主,失重可使比目鱼肌内的慢缩型肌纤维向快缩型肌纤维转化,故而模拟失重后,比目鱼肌单收缩的收缩时程和舒张时程都会变短


实验四 血红蛋白含量的测定、血细胞的计数、ABO血型的鉴定

测定血红蛋白含量的基本方法,红细胞、白细胞的人工计数方法,ABO血型鉴定。

本实验重点难点:理解血型的鉴定原理和血型鉴定的意义。

4.1掌握测定血红蛋白含量的基本方法比色法

测定血红蛋白含量的方法很多,常用比色法。在此介绍用于目测比色的酸化法,即沙利(Sahli)氏比色法。其原理是在一定量血液中加入少许盐酸,酸不仅使红细胞膜破化,而且使原来位于红细胞胞内的亚铁血红蛋白转变成高铁血红蛋白,呈现稳定的棕色。用蒸馏水稀释后与血红蛋白测定计的标准色进行目测比色,则可得出每100 mL血液中所含的血红蛋白克数或百分率。1.2学习红细胞、白细胞的人工计数方法。

4.2 学习红细胞、白细胞的人工计数方法

血液中血细胞的计数是用适当的溶液将血液稀释后,放入血细胞计数板,在显微镜下计数一定容积血液稀释液中的血细胞数目,再将其换算为1 mm3血液中的血细胞个数。

4.3观察红细胞凝集现象,掌握ABO血型鉴定的原理,辨别血型,了解输血的一般原则

ABO血型系统据受试者红细胞上是否含有凝集原和所含凝集原种类的不同,可将血型分为ABABO四种血型。ABO血型鉴定是将受试者血液分别加入含凝集原抗体的标准血清中,观察是否有凝集反应的出现。根据凝集结果判定受试者血型。


实验 蛙类心室的期外收缩和代偿间歇以及蛙类心搏过程的观察

暴露蛙类心脏的方法,观察心脏各部位自动节律性活动的时相和频率,观察心室在收缩活动的不同时期对额外刺激的反应,了解心脏的电活动与机械收缩活动的时相关系。

本实验重点难点:理解心肌的生理特性,及其收缩形式与刺激的关系。

5.1学习暴露蛙类心脏的方法,熟悉心脏的结构

两栖类动物的心脏为两心房、一心室,心脏的起搏点是静脉窦。静脉窦的节律最高,心房次之,心室最低。

5.2观察心脏各部位自动节律性活动的时相和频率

正常情况下,心脏的活动节律服从静脉窦的节律,其活动次序为:静脉窦、心房、心室。

5.3观察心室在收缩活动的不同时期对额外刺激的反应,了解心肌的生理特性

在心室收缩期给予刺激,心室都不发生反应,在心室舒张中后期给予单个阈上刺激,则产生一次正常节律以外的收缩反应,即期外(期前)收缩。当静脉窦传来的节律性兴奋恰好落在期外收缩的收缩期时,心室不再发生反应,须待静脉窦传来下一次兴奋才会收缩。因此,在期外收缩之后,就会出现一个较长时间的舒张间歇期,即代偿间歇。

5.4学习在体蛙类心脏活动的记录方法,了解心脏的电活动与机械收缩活动的时相关系。

阻断静脉窦自动节律的传出,观察各部分搏动频率变化;再阻断心房自动节律的传出,观察心脏各部分的搏动状况。


实验 离体蛙心灌流及节律性收缩影响因素观测

斯氏离体蛙心灌流法,观察Ca2+及肾上腺素(Eepinephrine)、乙酰胆碱(AChacetylcholine)等对离体心脏活动的影响。

本实验重点难点:理解心输出量的调节机制。

6.1学习斯氏离体蛙心灌流法

心肌具有自动节律性收缩的特性,可用人工灌流的方法,研究心脏活动的规律及特点。

6.2了解心肌的生理特性

心肌的收缩其节律来自于心脏本身,故而是肌源性收缩。

6.3观察Ca2+及肾上腺素(Eepinephrine)、乙酰胆碱(AChacetylcholine)等对离体心脏活动的影响

离体蛙心在任氏液灌流的情况下可以较持久地维持其生理特性。去除在体的神经体液影响,人为地改变任氏液中的离子成分或者加入某些化学物质,能使心脏的生理特性发生改变。


实验 反射时的测定及反射弧的分析

测定反射时的方法。

本实验重点难点:理解反射弧的组成。

7.1学习测定反射时的方法

从接受刺激至机体出现反应的时间即为反射时。

7.2了解反射弧的组成

反射时是反射通过反射弧所用的时间,反射弧的任何一部分缺损,原有的反射将不再出现。由于脊髓的机能比较简单,所以常选用只毁脑的动物为实验材料,以利于观察和分析。


实验 人体动脉血压的测定、心音听诊与心电图的描记

间接测量人体血压的原理和方法,心电图的记录方法。

本实验重点难点:理解血压的生理意义及血压的调节机制。

8.1学习并掌握间接测量人体血压的原理和方法

通常血液在血管内流动时并没有声音,但当外加压力使血管变窄形成血液涡流时,则可发出声音(血管音)。因此,可以根据血管音的变化来测量动脉血压。当外加压力大于动脉收缩压时,动脉血流完全被阻断,此时在动脉处听不到任何声音。当外加压力等于或稍低于动脉内的收缩压而高于舒张压时,则在心脏收缩时,动脉内可有少量血流通过,而心室舒张时却无血流通过。血液断续地通过血管时会发出声音。因此,恰好可以完全阻断血流的最小外加压力(即发生第一次声音时的压力)相当于收缩压。当外加压力等于或小于舒张压时,血管内的血流连续通过,所发出的音调会突然降低或消失。在心室舒张时有少许血流通过的最大管外压力(即音调突然消失时的压力)相当于舒张压。

8.2学习心音听诊的方法,识别第一心音与第二心音

心音是由心脏瓣膜关闭和心肌收缩引起的振动所产生的声音。正常成年人每一个心动周期内可以听到两个心音:第一心音:音调较低,而历时较长,声音较响,(长、响、历时约0.1 s)。由房室瓣关闭和心肌收缩振动所产生。是心室收缩开始的标志,其响度和性质变化,常可反应心室肌收缩强、弱以及房室瓣膜的机能状态。第二心音:音调较高,而历时较短,较清脆,(轻、脆、历时约0.08 s)。由半月瓣(肺动脉瓣/主动脉瓣)关闭产生振动造成的。由于半月瓣关闭与心室舒张开始几乎同时发生,因此,第二心音是心室舒张开始的标志,其响度常可反映动脉压的高低。

8.3学习心电图的记录方法和心电图波形的测量方法,了解人体正常心电图各波的波形及其生理意义。

心脏在收缩之前,首先发生电位变化。心电变化由心脏的起搏点-窦房结开始,经传导系统最后到达各心肌细胞,引起心脏肌肉的收缩。心脏兴奋活动的综合性电位变化可通过体液传播到人体的表面,经体表电极引导并放大而成的波形为心电图。心电图可以反映心脏综合性电位,正常心电图包括PQRST三个波形,其生理意义为:P-心房去极化;QRS波群-心室去极化;T-心室复极化;P-R间期-兴奋由心房至心室之间的传导时间。


实验 视野、盲点检查和声音传导途径检查

视野计的使用方法和视野的检查方法,计算盲点所在的位置和范围,通过任内氏和魏伯氏(韦伯氏)试验,了解空气传导和骨传导的两种不同途径。

本实验重点难点:理解盲点的存在及测定方法。

9.1学习视野计的使用方法和视野的检查方法

视野是指单眼固定注视正前方一点不动时该眼所能看到的空间范围。借此可了解整个视网膜的感光功能,并有助于判断视觉传导通路及视觉中枢的机能。正常人的视野范围鼻侧和额侧较窄,颞侧和颌侧较宽。在相同亮度下,不同颜色的视野大小不一样,以白色视野最大,其次为黄蓝色,再次为红色,绿色最小。不同颜色的视野差异主要与各类感光细胞在视网膜中的分布范围有关。而且左视野成像于视网膜的右侧,右视野成像于视网膜的左侧。

9.2证明盲点的存在,并计算盲点所在的位置和范围

视神经离开视网膜的部位没有视觉感受细胞,外来光线成像于此不能引起视觉,故称为盲点。由于盲点的存在,视野中也必然存在盲点的投射区域。此区为虚性绝对性暗点,在客观检查时是完全看不到视标的部位。根据物体成像规律,通过测定盲点投射区域的位置和范围,再根据相似三角形各对应边成正比的定理,可计算出盲点所在的位置和范围。正常人感受不到盲区,因为两眼同时视物,且眼球可以转动。

9.3掌握声音空气传导和骨传导的检测方法,学会鉴别听力障碍的方法

通过任内氏和魏伯氏(韦伯氏)试验,了解空气传导和骨传导的两种不同途径,进而了解临床上鉴别传导性耳聋和感音性耳聋(神经性耳聋)的常用方法。声波在正常人主要经外耳、鼓膜和听骨链,再经卵圆窗传入内耳引起听觉,称为空气传导。声波也可直接作用于颅骨,引起内淋巴振动,产生听觉,称为骨传导。骨传导的效果远较空气传导为差。当空气传导发生障碍时,空气传导的效应减弱或消失,骨传导效应相应提高。由于鼓膜或中耳病变等空气传导障碍引起的听力下降或消失,称为传音性耳聋。由耳蜗病变引起的听力下降或消失,称为感音性耳聋。

教学进度及要求

Teaching Progress and Requirements

内容

课内学时

教学方式

相关要求

实验一

4

讲授-实验-小组讨论

练习打结方法

实验二

4

讲授-实验-小组讨论

完成实验报告

实验三

4

讲授-实验-小组讨论

完成实验报告

实验四

4

讲授-实验-小组讨论

研讨血型鉴定在临床应用中的意义

实验五

4

讲授-实验-小组讨论

完成实验报告

实验六

4

讲授-实验-小组讨论

完成实验报告

实验七

4

讲授-实验-小组讨论

完成实验报告

实验八

4

讲授-实验-小组讨论

研讨影响血压的因素

实验九

4

讲授-实验-小组讨论

研讨视野和声音传导途径测定在临床应用中的意义

考核内容及方式

Contents and Method of Assessment

考核环节

总成绩占比(参考)

平时考核

课堂表现及实验能力

40%

小组讨论情况

10%

实验报告

报告完成情况

50%

教材

Teaching Material

作者译者

书名

出版社

出版时间

解景田、刘燕强、崔庚寅

生理学实验

高等教育出版社

2016.08

参考书目

Bibliography

作者译者

书名

出版社

出版时间

闫剑群

机能实验学

高等教育出版社

2015.01

裴建明

生理学实验指导(双语版)

第四军医大学出版社

2011.09

其它

More


备注

Notes


大纲执笔人

Author

王慧平、常惠

审核人

Reviewer

高云芳、王慧平