“探究胰島素對(duì)血糖濃度的影響”定量實(shí)驗(yàn)研究

邵紹元

摘要 以家兔為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，使用靜脈留置針注射胰島素，利用血糖儀對(duì)兔耳緣靜脈采血定量測(cè)定血糖濃度，全班協(xié)作收集、處理和合理解釋血糖濃度數(shù)據(jù)，得出胰島素具有降低血糖濃度的結(jié)論。

關(guān)鍵詞 胰島素 血糖 定量檢測(cè) 血糖儀 留置針

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

生物學(xué)是研究生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)規(guī)律的一門(mén)學(xué)科，也是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，生物學(xué)概念的形成、完善和發(fā)展源于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳飳W(xué)實(shí)驗(yàn)。在“人體的激素調(diào)節(jié)”一節(jié)的教學(xué)中，筆者設(shè)計(jì)“探究胰島素對(duì)血糖濃度的影響”定量實(shí)驗(yàn)，提供使用靜脈留置針注射胰島素和利用血糖儀測(cè)定血糖濃度的機(jī)會(huì)；全班學(xué)生協(xié)作收集、統(tǒng)計(jì)和處理血糖濃度數(shù)據(jù)，在分析解釋血糖濃度量的變化中理解胰島素調(diào)節(jié)的本質(zhì)，建構(gòu)“胰島素參與血糖調(diào)節(jié)”概念，實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化和科學(xué)探究能力提高，發(fā)展學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)，為中學(xué)生物學(xué)定量實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究帶來(lái)啟示。

1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.1建構(gòu)胰島素參與血糖調(diào)節(jié)的概念

在體驗(yàn)探究胰島素對(duì)血糖濃度的影響的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)事求是地記錄、整理和分析血糖濃度數(shù)據(jù)，并得出胰島素降低血糖濃度的結(jié)論，通過(guò)動(dòng)手與動(dòng)腦相結(jié)合的探究性活動(dòng)，建構(gòu)胰島素參與血糖調(diào)節(jié)的概念。

1.2運(yùn)用血糖儀測(cè)定血糖濃度和研究胰島素作用的實(shí)驗(yàn)方法

采用預(yù)先放置留置針的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)方法，可順利注射胰島素稀釋液，初步感知研究注射激素的實(shí)驗(yàn)方法。使用測(cè)定工具血糖儀定量測(cè)定血糖濃度，方法簡(jiǎn)便，在觀察血糖儀讀數(shù)、血糖濃度數(shù)據(jù)的處理中獲得簡(jiǎn)單科學(xué)事實(shí)的方法。

1.3關(guān)注胰島素在日常健康生活中的應(yīng)用

親身體驗(yàn)胰島素的作用，加深了對(duì)生物學(xué)與日常健康生活關(guān)系的認(rèn)識(shí)，關(guān)注血糖調(diào)節(jié)異常導(dǎo)致的糖尿病是當(dāng)今的重要健康問(wèn)題。

1.4關(guān)愛(ài)生命

注射胰島素需適量，以尊重家兔的生命，減少對(duì)家兔的傷害，在生命關(guān)懷與科學(xué)探究?jī)烧咧蟹e極尋求平衡點(diǎn)，提高關(guān)愛(ài)動(dòng)物意識(shí)；給家兔套上防咬嘴套，增強(qiáng)學(xué)生自我保護(hù)意識(shí)；采血針、血糖試紙和消毒棉簽等廢棄物的妥善處理，形成健康的生活方式。

2實(shí)驗(yàn)原理

血糖是指血液中的葡萄糖，胰島素是唯一降低血糖濃度的激素。家兔通過(guò)胰島分泌胰島素以促進(jìn)血糖的利用和轉(zhuǎn)化，從而調(diào)節(jié)血糖的濃度。人為給家兔注射胰島素，家兔體內(nèi)胰島素含量增加，引起血糖濃度下降。本實(shí)驗(yàn)給兩組家兔分別注射胰島素和生理鹽水，取注射胰島素和生理鹽水前后的靜脈血測(cè)定血糖濃度，觀察注射前后血糖濃度的變化，從而使學(xué)生加深胰島素對(duì)家兔血糖濃度影響的印象。

3實(shí)驗(yàn)儀器材料

3.1實(shí)驗(yàn)儀器

留置針、家用血糖儀、無(wú)菌采血針、計(jì)時(shí)器、1mL的胰島素專用注射器、50mL注射器、剃毛器。

3.2實(shí)驗(yàn)材料

46×16×16cm的家兔固定器、防咬嘴套、體積分?jǐn)?shù)為75%的酒精、消毒棉簽、生理鹽水（0.9%）、人用胰島素注射液（400IU/10mL）、醫(yī)用手套、護(hù)目鏡。

4實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用體重為3kg左右的家兔。每班32名學(xué)生，分4組，每組2只家實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組兔，1只為胰島素組，另1只為生理鹽水組作為對(duì)照，隨機(jī)取家兔分別放入編號(hào)的家兔固定器中，套上防咬嘴套。家兔在實(shí)驗(yàn)前12h禁食。

4.1放置留置針

用剃毛器將兔耳外緣靜脈皮膚處的毛剃凈，用體積分?jǐn)?shù)為75%的酒精消毒；左手食指和拇指夾住靜脈的近心端，待其充盈；右手持靜脈留置針將針頭向心端刺入兔耳外緣靜脈約1.2cm，放松食指和拇指對(duì)靜脈的壓迫，見(jiàn)回血后繼續(xù)沿血管壁推進(jìn)約0.3cm，使針頭斜面全部進(jìn)入靜脈后，拔出針芯的同時(shí)將套管緩緩向內(nèi)推送；待針芯完全拔出后，用動(dòng)脈夾將留置針套管的手柄夾在兔耳朵上，接肝素帽后充肝素液抗凝然后將留置針縫扎固定于耳部皮膚上，備用。

4.2胰島素制劑的配制

用生理鹽水以胰島素與生理鹽水的比例為1：50的比例稀釋配制，稀釋后每kg家兔注射0.125mL胰島素稀釋液。

5實(shí)驗(yàn)操作

5.1注射胰島素前，采血測(cè)定血糖濃度

戴上醫(yī)用手套和護(hù)目鏡。取采血針，擰斷采血帽（不丟棄）。用75%消毒酒精于兔外耳緣靜脈取血部位，待取血處酒精揮發(fā)干凈。將血糖試條插入血糖儀，用采血針刺破兔外耳緣靜脈，擠出血樣，待血樣成滴狀于兔外耳緣上，將血糖試條側(cè)面和血滴接觸，最后用消毒棉簽壓迫止血。血樣自動(dòng)吸入試條，25s后從血糖儀中讀取初始血糖濃度，各組將血糖濃度原始數(shù)據(jù)錄入表1中。推出血糖試條，將采血針頭插入采血帽，按照醫(yī)用廢棄物方法處理血糖試條、采血針和消毒棉簽。

5.2注射胰島素稀釋液和生理鹽水

學(xué)生計(jì)算每只家兔所需注射胰島素稀釋液中的量，認(rèn)識(shí)到參與血糖濃度調(diào)節(jié)的胰島素含量很少的事實(shí)。用胰島素專用注射器向家兔通過(guò)靜脈留置針注射相應(yīng)劑量的胰島素稀釋液，對(duì)照組注射等量的生理鹽水。計(jì)時(shí)器記錄注射時(shí)間。

5.3注射胰島素后，采血測(cè)定血糖濃度

注射胰島素稀釋液和生理鹽水8min后，再次采血測(cè)定血糖，采血和測(cè)定血糖濃度方法同注射胰島素前采血。采取小組合作的策略，學(xué)生有條不紊地操作及測(cè)定，并將注射后測(cè)定的血糖數(shù)據(jù)記錄在表1中；全班協(xié)作對(duì)收集的血糖數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

6實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

胰島素組后測(cè)血糖濃度平均值比前測(cè)明顯降低，基于證據(jù)和邏輯可得出結(jié)論：胰島素降低了家兔血糖濃度，初步形成胰島素參與調(diào)節(jié)生命活動(dòng)的觀點(diǎn)。生理鹽水組前后測(cè)血糖濃度平均值變化很小，可推斷家兔的血糖濃度具有一定的穩(wěn)定性。但有一小組生理鹽水組后測(cè)血糖濃度比前測(cè)明顯增高，不符合實(shí)驗(yàn)預(yù)期。教師要求學(xué)生認(rèn)真對(duì)待實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、尊重事實(shí)并理性質(zhì)疑，對(duì)異?，F(xiàn)象進(jìn)行解釋：由于通過(guò)留置針胰島素注射操作和血糖儀測(cè)定的技能熟練度差異，導(dǎo)致家兔的應(yīng)激程度不同，應(yīng)激度高的家兔血糖濃度明顯上升，實(shí)驗(yàn)的“失敗”的討論和反思使學(xué)生形成深刻的體驗(yàn)。

7啟示

7.1創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法.順利完成定量實(shí)驗(yàn)

使用留置針進(jìn)行靜脈注射胰島素的實(shí)驗(yàn)方法，提供實(shí)驗(yàn)操作的支架，從而克服中學(xué)生注射給藥的心理障礙和操作困難，動(dòng)手能力不同的學(xué)生都能順利地完成實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的熱情。血糖儀讀數(shù)準(zhǔn)確、方便，見(jiàn)效快速，提高實(shí)驗(yàn)可行性、時(shí)效性，相比動(dòng)物驚厥法，大大縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，在45min生物課堂內(nèi)體驗(yàn)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的生物學(xué)魅力。利用留置針“傳統(tǒng)”注射法與現(xiàn)代血糖檢測(cè)方法相結(jié)合、具有探索性和診斷性的定量實(shí)驗(yàn)，旨在摸清血糖降低和胰島素相關(guān)性，有效地輔助了生物課堂教學(xué)。

7.2全班參與探究實(shí)驗(yàn)，發(fā)展學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)

設(shè)置胰島素組和生理鹽水組進(jìn)行對(duì)照，控制單一變量，小組合作利用血糖儀工具測(cè)定血糖濃度，全班協(xié)作收集數(shù)據(jù)，增加“重復(fù)”次數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有較高的科學(xué)性和可信度；比較和分析有關(guān)血糖數(shù)據(jù)，用圖表等方式表述結(jié)果，科學(xué)地、如實(shí)地結(jié)果交流與討論，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度。血糖數(shù)據(jù)獲得是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的素材，為學(xué)生提供了豐富的表象，構(gòu)建了胰島素調(diào)節(jié)血糖濃度的模型，使學(xué)生在科學(xué)探究的過(guò)程中體驗(yàn)知識(shí)的發(fā)生過(guò)程，自主建構(gòu)胰島素調(diào)節(jié)的概念，認(rèn)同關(guān)愛(ài)生命。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)并掌握了科學(xué)的思維方法，認(rèn)識(shí)和領(lǐng)悟到科學(xué)本質(zhì)。

7.3實(shí)驗(yàn)后續(xù)研究

對(duì)于此實(shí)驗(yàn)的后續(xù)開(kāi)展，教師可設(shè)置更多測(cè)量條件，如探究雄兔和雌兔之間血糖濃度的有無(wú)差異，探究實(shí)驗(yàn)前是否禁食、不同類型的胰島素、不同濃度（不影響家兔生命活動(dòng)1的胰島素和注射胰島素后不同時(shí)間段等與血糖濃度變化的相關(guān)性，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，并且通過(guò)不確定結(jié)果的探究性研究，使得主動(dòng)探究生命科學(xué)由課內(nèi)延伸到課外，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。