Внедрение
в практику
биомедицинского
образования
альтернатив
на базе
компьютеров |
Хенк
ван
Вилгенбург
Кафедра
фармакологии,
Амстердамский
университет,
Нидерланды
Альтернативы
альтернативам
Животные
как модели
людей
Интерес
к изучению
анатомии и
физиологии
простирается
далеко в
прошлое, к
временам
Леонардо да
Винчи (1452-1519) и
далее. То,
что животные
могут
использоваться
для
понимания
необъясненных
еще
процессов
стало ясно,
когда
нидерландец
Ян
Сваммердам
(1637-1680) доказал,
что объем
мышц не
увеличивается
при
сокращении
за счет
притока
флюида (неощутимой
тончайшей
жидкости),
как считали
в его
времена. Для
этого он
показал в
эксперименте,
что объем
погруженной
в воду
изолированной
мышцы
лягушки
остается
прежним при
сокращении,
так как
уровень воды
не изменялся,
когда
расслабленная
мышца
стимулировалась.
Публикация
труда
Дарвина «Происхождение
видов» в 1859
году дала
начало новым
дисциплинам
–
сравнительной
анатомии и
сравнительной
физиологии.
С тех пор
животные
были не
просто
объектами
исследований,
но также и
моделями
анатомии
человека и
патофизиологии.
Или другими
словами:
животные
стали
альтернативами
людей как
объектов
исследования.
Новые
модели
животных
Что-либо
может быть
моделью чего-либо,
если у них
есть
некоторые
общие
свойства. В
науке модели
используются
в различных
целях. «Исследовательские»
модели
типичны для
фундаментальных
исследований.
В прикладных
исследованиях
«предсказывающие»
модели
широко
используются
с целью
экстраполяции
результатов
от модели к
реальной
ситуации.
Животные
очень часто
используются
для изучения
патофизиологических
процессов и
воздействий
новых
лекарственных
препаратов
в рамках
биомедицинских
исследований.
Наконец, «объяснительные»
модели
используются
в обучении и
для передачи
знания
вообще.
Схема на
доске,
практический
курс с
животными,
компьютерная
программа –
все это
примеры,
служащие
этой цели.
Хотя
в некоторых
институтах
животные все
еще
используются
как
объяснительные
модели для
целей
образования,
должно быть
ясно, что при
наличии
современных
технологий
использованию
животных
трудно найти
оправдание.
Для развития
специальных
практических
навыков тоже
существует
много
альтернатив,
особенно,
когда такой
навык
заключается
в получении
и
интерпретации
данных.
Например,
для
понимания
фармакодинамических
эффектов, т.е.
взаимодействия
какого-либо
вещества с
рецептором,
студенты,
изучающие
биомедицинские
науки, на
практических
занятиях
часто
используют
подвздошную
кишку
морской
свинки. Для
этой цели
морская
свинка будет
умерщвлена,
и кусок ее
кишечника (подвздошная
кишка) будет
изолирован и
помещен в
ванночку для
органов.
Влияние
различных
концентраций
веществ –
агонистов и
антагонистов
– может
изучаться на
основании
ритма
сокращений
подвздошной
кишки.
Сокращения
будут
записаны и
позднее
замерены для
дальнейшего
проработки,
т.е.
графических
представлений
результатов
и вычислений
различных
параметров.
Вообще,
лаборант
приготовит
изолированную
кишку, а
студенты
только
добавят
вещества в
ванночку с
органом и
запишут
данные.
Однако для
таких
практических
навыков
вообще не
нужны
животные,
потому что
уже
существуют
очень
реалистичные
модели для
генерации
данных. Мы
может даже
задаться
вопросом,
нужно ли нам
все еще
моделировать
эксперименты
на животных,
поскольку
животные
были введены
в науку и
образование
в качестве
альтернатив
людям, как мы
видели выше.
Но при
наличии
современных
технологий
мы может
непосредственно
моделировать
соответствующие
процессы у
людей. Можно
сделать
вывод, что,
используя
современные
возможности,
старый
подход
использования
животных как
альтернатив
людям сейчас
может быть
заменен
новыми
альтернативами.
И эти новые
альтернативы
не
обязательно
являются
альтернативами
экспериментам
на животных.
Принятие
и внедрение
в практику
альтернатив
в
образовании:
за и против
Хотя
сейчас
альтернативы
широко
распространены
и заменили
много
экспериментов
на животных,
в некоторых
регионах
число
животных,
используемых
в
образовании,
уменьшается
очень
медленно.
Много
факторов
влияют на
принятие
альтернатив,
но принятие –
это только
отправная
точка. Много
сложностей
должно быть
преодолено,
прежде чем
альтернативы
будут
действительно
внедрены.
Для
успешного
внедрения
альтернатив
следует
рассмотреть
следующие
шаги:
осознание
необходимости
альтернатив;
анализ
потребностей;
приобретение
подходящих
альтернатив;
подготовка
учебного
персонала,
поддержки и
местоположения;
фактическое
внедрение в
практику; и,
наконец,
оценка перед
продолжением.
Рис.
1. Диаграмма
необходимых
шагов для
внедрения
альтернатив
Осознание
Осознание
необходимости
внедрения
альтернатив
может
начинаться
на различных
уровнях, не
обязательно
на уровне
самих
преподавателей.
Обычно
студенты
являются
первыми, кто
требует
альтернатив
экспериментам
на животных,
и в
некоторых
странах
сегодня
студенты
имеют право
использовать
альтернативные
методы. С
внешней
стороны
давление
оказывается
со стороны
общества и
политиков.
Другие
факторы, не
связанные
напрямую с
нахождением
альтернатив
экспериментам
на животных,
тоже могут
дать толчок
для замены –
такие, как
ОПК (обучение
с помощью
компьютеров),
основанное
на
сокращении
преподавательского
персонала.
Однако
некоторые
преподаватели
противятся
переменам и
нуждаются в
убеждении,
что
использование
альтернатив
выгодно.
Скептические
позиции
существуют,
и,
следовательно,
на них нужно
обратить
внимание.
В
типичных
случаях они
могут
включать:
«практические
упражнения
на основе
использования
животных
являются
частью
учебной
парадигмы и
гарантируют
качество и
достоверность
в
образовании»;
«образовательная
технология –
это тупик в
современном
процессе
образования»;
«технология
является
шагом назад –
лучше всего
эксперименты
на животных»;
«новые
обучающие
модели
полагаются
на
допущение,
что студенты
любознательны
и
инициативны,
а также
обладают
социальными
навыками и
продолжительным
вниманием,
необходимыми
для
совместной
работы в
группах».
Другие
препятствия
могут
включать
следующее:
преподаватели
обижаются,
когда им
указывают,
что делать в
классной
комнате;
преподаватели
перегружены
материалами
из разных
источников,
без какой-либо
реальной
сбалансированной
интерпретации
информации;
тенденция
упорно
следовать
традиции,
основанной
на предположении,
что анатомия
представляет
собой
наиважнейший
предмет по
сравнению с
другими
интересными
областями
науки, такими
как
клеточная
биология;
преподаватели,
возможно,
считают
альтернативы
хуже по качеству;
учебники,
лаборатории
и т.д. по-прежнему
ориентированы
на эксперименты
на животных;
обучение
самих
преподавателей
очень
затруднено
из-за временных
ограничений;
обучение
преподавателей
не имеет
смысла, если
они не чувствуют
потребности
в этом.
Анализ
потребностей
Просто
заменить
эксперимент
с
использованием
животных
какой-либо
моделью
часто
является
невозможным,
так как для
этой новой
модели,
возможно,
требуется
другой
уровень
поддержки и
использование
новых стилей
обучения.
Принятие
необходимости
внедрения
альтернатив
экспериментам
на животных
часто
означает,
что,
возможно,
впервые в
среду
обучения
будут
введены
такие новые
технологии,
такие как
ОПК.
Проникновение
новых
технологий
может также
в
значительной
степени по-новому
определить
отношения «преподаватель-учащийся».
Например,
новые
технологии
открывают
новые
способы
обучаться
при условии:
моделирования
условий
реальной
жизни;
предоставления
возможности
самостоятельного
определения
темпа
обучения;
улучшения
взаимодействия
один на один;
предоставления
доступа к
большему
объему
информации;
осуществления
ситуативного
обучения, «как-раз-ко-времени»
и «обучение-по-команде»;
повышения
любознательности,
творчества и
кооперации;
«разрушения
стен»
классной
комнаты,
интеграции с
домом городом
и миром.
Образовательные
парадигмы
изменятся.
Например:
Старая
модель
Новая
модель
Обучение
в классе
Индивидуальное
исследование
Пассивное
впитывание
Активное
желание
узнать
Индивидуальная
работа
Обучение в
команде
Преподаватель
всеведущ
Преподаватель
как
руководитель
Неизменное
содержание
Быстроменяющееся
содержание
Единообразие
Разнообразие
Цели
обучения
должны быть
переопределены,
и новые цели
будут
добавляться.
С тем, чтобы
сделать
правильный
выбор,
преподавателям
должна быть
предоставлена
правильная
информация,
включая
полное
описание
альтернативы,
требования к
компьютерной
конфигурации,
независимые
рецензии и
доказательства
образовательной
эффективности.
Цели
обучения и
контекст
обучения
всегда
должны быть
руководящими
принципами
при
внедрении
альтернатив
в
образовании.
Начиная с
этого
момента,
соответствующий
выбор
носителя
может быть
сделан более
легко.
Внедрение
в практику
После
детального
анализа
потребностей
и
установления
характеристик,
требуемых
технологией
для
образовательной
задачи,
следующим
шагом будет
внедрение
альтернативы
в практику.
Это включает
в себя принятие
решений о
новой среде
обучения и о
приобретении
программ и/или
создании
альтернатив.
Новая
среда
обучения
может по-прежнему
основываться
на концепции
классической
классной
комнаты. Но
вместо
использования
лаборатории
для
практических
курсов,
класс
переносится
в
компьютерную
комнату.
Такие
ограничения
и условия,
как,
например,
ограниченное
число
имеющихся в
наличии
компьютеров
или
ограниченное
время, когда
компьютерный
класс
свободен,
могут
явиться
помехой
использованию
альтернатив
на базе
компьютеров.
Выходом в
такой
ситуации
может быть
то, что
студенты по
своему
собственному
расписанию
посещают
открытые
учебные
центры или
используют
автономные
компьютеры.
В этом
случае
модули
должны быть
очень хорошо
структурированы.
Некоторые
институты
сегодня
обеспечивают
студентов
портативными
компьютерами
и бесплатной
связью с
интернетом.
Это требует,
чтобы модули
были
доступны
через
интернет, и
обучающие
программы
были хорошо
защищены. В
целом, для
внедрения
компьютерных
альтернатив
тип
наличного
компьютера –
вот фактор,
который
нужно
рассмотреть.
Оборудовать
классную
комнату
компьютерами
– это дорого, и,
поэтому это
оборудование
будет
использоваться
в течение
нескольких
лет. Однако
программное
обеспечение
учебного
курса
использует
самые
последние
технологии и,
поэтому,
может быть
бесполезным,
если сами
компьютеры
им больше не
соответствуют.
Хотя
альтернативы
экспериментам
на животных
широко
доступны,
приобретение
правильного
программного
обеспечения
может быть
проблемой.
Программы
для
компьютеров
иногда могут
быть
дорогими.
Содержание
программного
обеспечения
курса должно
подходить
целям
преподавателя.
Затраты
и скрытые
затраты
Иногда
образовательные
технологии
поглощали
огромные
капиталовложения,
не давая
ожидаемой
отдачи от
инвестиций.
Скрытые
затраты
происходят
из
программного
обеспечения,
которое не
удовлетворяет
потребностям,
из
компьютерных
конфигураций,
которые не
подходят как
следует
обучающей
среде и из
недостаточной
поддержки. В
установленной
системе,
такие
требования,
как
поддержка
уже включены,
и поэтому
готовность
системы
является
мерой
скрытых
затрат.
Золотым
правилом
является
такое
распределение
затрат, при
котором
максимум 50%
должно быть
затрачено на
сам
компьютер, 30% -
на
программное
обеспечение
и минимум 20% - на
поддержку.
Альтернативы
на базе
компьютеров
Альтернативы
на базе
компьютеров
для замены
животных в
экспериментах
существуют
для
большинства
практических
курсов.
Информация
об этих
альтернативах
может быть
найдена на
различных
вебсайтах.
Она также
распространяется
и многими
другими
способами.
Большинство
программ
являются
интерактивными
мультимедийными
разработками.
Они могут
быть
самоучителями
с обратной
связью для
студентов,
моделями,
копирующими
более или
менее
реалистичные
ситуации,
базами
данных,
обеспечивающими
информацией,
банком
вопросов и
ответов или
комбинацией
этих
особенностей.
Для
успешного
внедрения
альтернатив
на базе
компьютеров
сами
студенты
должны быть
вовлечены в
выбор
альтернатив.
Поэтому
студенты
должны знать
об
альтернативах
и иметь
доступ к
информации о
них. Следует
также
понимать,
что студенты
не любят
программы
для ОПК,
когда они
написаны не
на их родном
языке.
Преподавателям
рекомендуется
кооперироваться
для
разработок
таких
программ,
потому что
цели
обучения уже
имеющихся
обучающих
программ не
всегда
охватывают
их
собственные
цели
обучения.
Использование
совместных
программ
позволяет
преподавателям
работать
совместно с
членами
кафедры в
своем
учебном
заведении и
во всем мире
с целью
разработки и
развития
новой
программы
обучения.
Микролабс:
эксперименты
на животных
без
экспериментальных
животных
Замена,
уменьшение и
улучшение
Микролабс – это
серия
модулей
компьютерных
программ,
разработанных
с основной
целью замены
использования
животных в
образовании
путем
моделирования
влияния
лекарственных
препаратов
на
изолированные
ткани in
vitro, а также
влияния этих
препаратов
на животные
организмы в
целом in
vivo. Некоторые
модули
предусматривают
уменьшение
числа
животных,
используемых
в
экспериментах,
и улучшение
самих
методов, –
например, в
токсикологии
и
фармакологии.
Данные,
полученные
из этих
моделей,
например,
могут быть
проанализированы
программой
для
вычисления
количественных
отношений
активности
структуры (КОАС).
Таким
способом
студенты
узнают, что
многие
эксперименты
на животных
могут быть
исключены
также на
теоретических
основаниях.
Программы,
имеющиеся в
наличие в
пакете Микролабс:
фармакокинетика/фармакодинамика
–
моделирует
распространение,
удаление и
влияние
лекарственных
препаратов
in vivo у
людей и
животных;
пробит-анализ,
моделирующий
квонтальную
реакцию
лекарственных
препаратов in
vivo;
дизайн
экспериментов;
анестезия
крысы;
анимация
поведения
мыши;
сердечный
ритм и
кровяное
давление in
vivo;
подвздошная
кишка
морской
свинки in
vitro, моделирующая
влияния
агонистов и
антагонистов;
vas deferens
крысы in
vitro;
rectus abdominous
лягушки in
vitro;
nervus
phrenicus-diaphragm препарат in
vitro;
препарат
седалищный
нерв –
передняя
большеберцовая
мышца in
vitro;
исследование
конкретных
случаев у
людей и
фармакокинетика;
разработка
лекарственных
препаратов;
поведение
животных:
цифровая
видеозапись
(на CD-ROM'е),
демонстрирующая
поведение
мышей, крыс и
кроликов под
действием
лекарственных
препаратов;
список
лекарственных
препаратов
со ссылками
на программу,
дающий
информацию
об
используемых
в этой
программе
лекарственных
препаратах.
Отношения
преподаватель-разработчик
Как
указывалось
выше,
преподаватели
хотят быть
вовлеченными
в разработку
альтернатив
с тем, чтобы
цели
обучения
компьютерной
программы
соответствовали
их
требованиям.
Студенты
предпочитают
модули
программ и
инструкции,
написанные
на их родном
языке. В
большинстве
модулей Микролабс
данные и
текст
хранятся в
базах данных
Microsoft Access и
могут быть
легко
модифицированы
в отношении
языка и
содержания.
В целом, эти
модули
являются
моделями, и
что касается
практического
курса с
животными,
инструкции и
упражнения
могут быть
найдены в
методическом
пособии или
рабочей
тетради.
Студент
выбирает
биологический
вид или
препарат
животного;
экспериментальную
процедуру;
лекарственный
препарат,
дозу или
концентрацию
и способ. На
протяжении
эксперимента
студент
получает
направляющие
советы, и
экспериментальные
данные могут
собираться
для
дальнейшей (статистической)
обработки в
студенческой
рабочей
тетради.
Пример такой
рабочей
тетради дан
в текстовом
формате ASCII,
который
легко может
быть
адаптирован.
Программа
Микролабс
была
разработана
для Windows 95 и выше и
может быть
приобретена
на CD-ROM'е от
автора по
стоимости
пересылки.
Заключение
На
сегодняшний
день
существует
широкий
ассортимент
моделей без
использования
животных для
изучения
наук о жизни.
Ключевым
принципом
успешной
интеграции
любой
альтернативы
в среду
обучения
является
точность
соответствия
между
учебными
требованиями,
контекстом,
в котором
эта
альтернатива
должна
использоваться,
и выбором
носителя.
Успех в
замене
существующих
экспериментов
на животных
новыми
материалами
зависит от
тщательной
подготовки
на всех
пошаговых
стадиях,
необходимых
для
внедрения
альтернатив
в практику
образования.
Ссылки
Bates, A.W.
(editor) (1990). Media and Technology in European Distance Education.
Proceedings of the European Association of Distance Teaching Universities (EADTU)
workshop on Media, Methods and Technology.
ECVAM Workshop
Report 33 (1999): Alternatives to the Use of Alternatives in Higher Education.
Reinhardt, A. (1995)
New ways to learn. Byte 20 (3), 51-73.
van Wilgenburg,
H. (1997). Computer simulations in education. In Animal Alternatives, Welfare
and Ethics. Ed. L.F.M. van Zutphen & M. Balls), pp. 469-475. Amsterdam,
The Netherlands: Elsevier.
Vervest, P. &
Sherwood, P. (1992). A report for the Commission of the European Communities:
Task Force Human Resourses, Education Training and Youth. Technology Options
for Distance Education.
Биография
Хенк
ван
Видгенбург
получил
образование
биолога и в
настоящее
время
является
заведующим
кафедрой
фармакологии
в
Амстердамском
университете
в
Нидерландах.
Со времени
появления
первых
компьютеров
он занимался
разработкой
компьютерных
моделей,
которые
заменяли
эксперименты
на животных
в
практических
курсах.
Благодаря
финансовой
поддержке со
стороны
организации Платформа
для
альтернатив
в
Нидерландах
и Европейского
Союза он и
его коллеги
разработали
программу Микролабс
для
фармакологов
– эксперименты
на животных
без
экспериментальных
животных.
Эта все еще
пополняющаяся
коллекция
альтернатив
сейчас
доступна по
себестоимости
от автора.
Henk van
Wilgenburg, PhD
University of Amsterdam
Dept. of Pharmacology, AMC J01 155
Meibergdreef 15
1105 AZ Amsterdam
The Netherlands
tel: +31 20 566 4669
fax: +31 20 691 9149
e-mail: h.vanwilgenburg@amc.uva.nl
|
About InterNICHE