“探究胰島素對血糖濃度的影響”定量實驗研究

邵紹元

摘要 以家兔為實驗動物，使用靜脈留置針注射胰島素，利用血糖儀對兔耳緣靜脈采血定量測定血糖濃度，全班協作收集、處理和合理解釋血糖濃度數據，得出胰島素具有降低血糖濃度的結論。

關鍵詞 胰島素 血糖 定量檢測 血糖儀 留置針

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

生物學是研究生命現象和生命活動規律的一門學科，也是一門以實驗為基礎的自然科學，生物學概念的形成、完善和發展源于嚴謹的生物學實驗。在“人體的激素調節”一節的教學中，筆者設計“探究胰島素對血糖濃度的影響”定量實驗，提供使用靜脈留置針注射胰島素和利用血糖儀測定血糖濃度的機會；全班學生協作收集、統計和處理血糖濃度數據，在分析解釋血糖濃度量的變化中理解胰島素調節的本質，建構“胰島素參與血糖調節”概念，實現知識內化和科學探究能力提高，發展學生生物學核心素養，為中學生物學定量實驗教學的研究帶來啟示。

1實驗目的

1.1建構胰島素參與血糖調節的概念

在體驗探究胰島素對血糖濃度的影響的實驗中，實事求是地記錄、整理和分析血糖濃度數據，并得出胰島素降低血糖濃度的結論，通過動手與動腦相結合的探究性活動，建構胰島素參與血糖調節的概念。

1.2運用血糖儀測定血糖濃度和研究胰島素作用的實驗方法

采用預先放置留置針的創新性實驗方法，可順利注射胰島素稀釋液，初步感知研究注射激素的實驗方法。使用測定工具血糖儀定量測定血糖濃度，方法簡便，在觀察血糖儀讀數、血糖濃度數據的處理中獲得簡單科學事實的方法。

1.3關注胰島素在日常健康生活中的應用

親身體驗胰島素的作用，加深了對生物學與日常健康生活關系的認識，關注血糖調節異常導致的糖尿病是當今的重要健康問題。

1.4關愛生命

注射胰島素需適量，以尊重家兔的生命，減少對家兔的傷害，在生命關懷與科學探究兩者中積極尋求平衡點，提高關愛動物意識；給家兔套上防咬嘴套，增強學生自我保護意識；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實驗原理

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。家兔通過胰島分泌胰島素以促進血糖的利用和轉化，從而調節血糖的濃度。人為給家兔注射胰島素，家兔體內胰島素含量增加，引起血糖濃度下降。本實驗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定血糖濃度，觀察注射前后血糖濃度的變化，從而使學生加深胰島素對家兔血糖濃度影響的印象。

3實驗儀器材料

3.1實驗儀器

留置針、家用血糖儀、無菌采血針、計時器、1mL的胰島素專用注射器、50mL注射器、剃毛器。

3.2實驗材料

46×16×16cm的家兔固定器、防咬嘴套、體積分數為75%的酒精、消毒棉簽、生理鹽水（0.9%）、人用胰島素注射液（400IU/10mL）、醫用手套、護目鏡。

4實驗準備

實驗動物使用體重為3kg左右的家兔。每班32名學生，分4組，每組2只家實驗動物分組兔，1只為胰島素組，另1只為生理鹽水組作為對照，隨機取家兔分別放入編號的家兔固定器中，套上防咬嘴套。家兔在實驗前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，用體積分數為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，放松食指和拇指對靜脈的壓迫，見回血后繼續沿血管壁推進約0.3cm，使針頭斜面全部進入靜脈后，拔出針芯的同時將套管緩緩向內推送；待針芯完全拔出后，用動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實驗操作

5.1注射胰島素前，采血測定血糖濃度

戴上醫用手套和護目鏡。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，將血糖試條側面和血滴接觸，最后用消毒棉簽壓迫止血。血樣自動吸入試條，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據錄入表1中。推出血糖試條，將采血針頭插入采血帽，按照醫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

學生計算每只家兔所需注射胰島素稀釋液中的量，認識到參與血糖濃度調節的胰島素含量很少的事實。用胰島素專用注射器向家兔通過靜脈留置針注射相應劑量的胰島素稀釋液，對照組注射等量的生理鹽水。計時器記錄注射時間。

5.3注射胰島素后，采血測定血糖濃度

注射胰島素稀釋液和生理鹽水8min后，再次采血測定血糖，采血和測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，學生有條不紊地操作及測定，并將注射后測定的血糖數據記錄在表1中；全班協作對收集的血糖數據進行處理和分析。

6實驗結果與討論

胰島素組后測血糖濃度平均值比前測明顯降低，基于證據和邏輯可得出結論：胰島素降低了家兔血糖濃度，初步形成胰島素參與調節生命活動的觀點。生理鹽水組前后測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定性。但有一小組生理鹽水組后測血糖濃度比前測明顯增高，不符合實驗預期。教師要求學生認真對待實驗數據、尊重事實并理性質疑，對異?，F象進行解釋：由于通過留置針胰島素注射操作和血糖儀測定的技能熟練度差異，導致家兔的應激程度不同，應激度高的家兔血糖濃度明顯上升，實驗的“失敗”的討論和反思使學生形成深刻的體驗。

7啟示

7.1創新實驗方法.順利完成定量實驗

使用留置針進行靜脈注射胰島素的實驗方法，提供實驗操作的支架，從而克服中學生注射給藥的心理障礙和操作困難，動手能力不同的學生都能順利地完成實驗，激發學生實驗的熱情。血糖儀讀數準確、方便，見效快速，提高實驗可行性、時效性，相比動物驚厥法，大大縮短實驗時間，在45min生物課堂內體驗知識與實踐相結合的生物學魅力。利用留置針“傳統”注射法與現代血糖檢測方法相結合、具有探索性和診斷性的定量實驗，旨在摸清血糖降低和胰島素相關性，有效地輔助了生物課堂教學。

7.2全班參與探究實驗，發展學生生物學核心素養

設置胰島素組和生理鹽水組進行對照，控制單一變量，小組合作利用血糖儀工具測定血糖濃度，全班協作收集數據，增加“重復”次數，實驗結果具有較高的科學性和可信度；比較和分析有關血糖數據，用圖表等方式表述結果，科學地、如實地結果交流與討論，培養學生嚴謹和務實的求知態度。血糖數據獲得是培養學生科學思維的素材，為學生提供了豐富的表象，構建了胰島素調節血糖濃度的模型，使學生在科學探究的過程中體驗知識的發生過程，自主建構胰島素調節的概念，認同關愛生命。學生在實驗中體驗并掌握了科學的思維方法，認識和領悟到科學本質。

7.3實驗后續研究

對于此實驗的后續開展，教師可設置更多測量條件，如探究雄兔和雌兔之間血糖濃度的有無差異，探究實驗前是否禁食、不同類型的胰島素、不同濃度（不影響家兔生命活動1的胰島素和注射胰島素后不同時間段等與血糖濃度變化的相關性，培養學生設計實驗的能力，并且通過不確定結果的探究性研究，使得主動探究生命科學由課內延伸到課外，促進學生深度學習。