畜禽人工授精虚拟仿真教学实验

陆阳清广西大学上线时间：2024年

所属专业类：动物生产类
对应专业：动物科学
课程类型：专业核心课
实验类型：综合设计型

所属课程：动物繁殖学教学实习

本实验以猪的人工输精为主要教学内容，鸡的人工授精为拓展内容，开展虚实结合的教学。实验可不受疾病防控限制，并有效缓解实验畜禽数量少，学生参与操作不足问题；同时，实验可充分利用课内课外时间，进行集中训练和拓展练习，实验可多次重复练习，解决传统教学不可逆操作问题，学生通过不断试错和互动，增加学习趣味性，提升独立思考及创新能力。畜禽人工授精虚拟仿真教学实验的应用，显著提升了课程教学效果和人才培养质量。

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实验内容
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操作系统
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支持服务
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团队成员

实验教学目标实验原理实验教学过程与实验方法实验步骤实验结果与结论

知识目标：通过畜禽人工授精虚拟教学软件学习，掌握人工采精及人工输精操作的知识要点和技术要领。

能力目标：通过课程训练，使学生具有独立进行畜禽人工授精相关畜牧业生产及科学研究的能力。

素质目标：以立德树人为根本，培育学生形成脚踏实地的工作作风和实事求是的工作态度，树牢学农爱农的专业思想，助力畜牧业高质量发展和乡村振兴。

（1）实验原理：

人工授精技术，是指采集公畜的精液，通过一定的手段输入母畜生殖道内，使母畜受孕的一项技术，主要包括精液采集、发情鉴定、输精等步骤。

本实验通过虚拟仿真模拟猪的人工授精过程为主要学习内容（鸡的人工采精和人工授精为扩展学习内容），让学生掌握公畜禽的人工采精流程及其注意事项、母畜的发情特点及鉴定、人工输精所需器械及其操作流程，使学生熟悉并掌握常见动物的人工授精具体操作过程及其技术要领等，同时加强理论与实践、书本知识与动手操作能力相结合，提升学生的综合素质。

知识点：

共 14 个

1. 人工采精场地准备
2. 人工采精物品准备及人工采精方法
3. 新鲜精液品质检查（外观检查、pH检查、精子密度及活力检查）
4. 精液稀释及冷冻保存
5. 母猪发情鉴定的方法
6. 母猪发情时外生殖器特征及动物的发情表现
7. 母猪发情鉴定的具体操作
8. 母猪输精时间的确定
9. 冻精品质检查的操作
10. 冻精活力的要求
11. 人工输精物品的准备
12. 冷冻精液的解冻检查
13. 人工输精场所应具有的条件
14. 人工输精的具体操作

（2）核心要素仿真设计：

1. 实验环境、实验动物及实验用品的仿真
执行本实验所在的场景：实验室、动物房、所用的实验动物、实验器械、实验药品等均为3D模型，根据真实物品进行模拟，最大限度模仿真实实验环境，如种公猪的试情、母猪的发情外阴部的不同表现等还原实际场景，给学生“真实”的实验体验。
2. 实验过程仿真
本实验以第一人称视角和真实的操作视频进行模拟，将整个操作过程全部进行虚拟化，并加入人机交互操作和动画演示过程，根据真实操作难点和重点，进行操作细节特写，重点展示真实操作中难以观察、难以掌握的部分进行人机交互方式的展示，考察其知识点。如发情母猪的人为判断、精液输入母猪生殖道时输精管插入位置、精液流入子宫的动态画面等，实验过程仿真度高。
3. 实验探索的仿真
实验中根据学生在实践中的不同真实场景进行设计，通过探究式操作，如母猪人工输精的主要过程排序、适合发情时间的鉴定、检查精液用于人工输精的环节等，学生通过自由操作及探索，判定做出实验选择，得到不同的实验结果，提升学生独立思考及探究能力，增加挑战度。

（1）学生交互性操作步骤：

共20 步

序号	步骤名称（100字以内）	步骤目标要求（100字以内）	步骤合理用时（分钟）	目标达成度赋分模型（200字以内）	步骤满分	成绩类型
1	稀释液准备	掌握猪人工采精，精液稀释液准备过程及要求	2	对猪精液稀释液保存期限进行选择	5	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
2	采精杯准备	掌握猪人工采精过程中采精杯的制备过程	2	无	0	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
3	显微镜准备	掌握猪人工采精过程中精液品质检查的准备过程	1	无	0	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
4	采精室准备	掌握猪人工采精室的准备过程及要求	2	考察对假台猪的要求	5	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
5	公猪准备	掌握猪人工采精操作对猪只的要求	3	考察猪人工采精常用采精方法的选择	5	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
6	按摩公猪的包皮腔	掌握猪人工采精手法	2	考察公猪在人工采精过程中公猪阴茎的变化过程	5	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
7	锁定公猪阴茎的龟头	掌握猪人工采精锁定公猪阴茎的手法和注意事项	2	考察公猪射精过程及采精阶段。	4	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
8	精液的分段收集	掌握猪人工采精过程中精液收集的要求	2	考察公猪的射精时间。	5	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
9	精液品质检查	掌握采集精液的品质检查过程及要求	2	考察公猪一次射精精子含量以及精液检查要求。	10	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
10	精液稀释及保存	掌握公猪精液的稀释方法和保存要求	2	考察精液稀释要求以及保存要求。	10	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
11	引入	了解猪的人工输精技术整个实验流程	2	考察实验流程进行排序	3	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
12	发情鉴定前准备	了解母猪发情前鉴定准备事项	2	设置发情母猪发情鉴定时间考题	3	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
13	母猪发情鉴定	掌握母猪发情鉴定方法及步骤	4	设置3头母猪发情鉴定过程及结果判断考题，设置考察母猪发情后输精时间判断考题	3	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
14	精液检查物品准备	了解猪常温保存精液品质检查物品准备过程	3	设置恒温水浴锅及恒温载物台温度设定考题	6	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
15	猪稀释精液检查	掌握猪常温保存精液品质鉴定方法	5	判断猪精液镜检结果判断考题，设置猪常温保存精液转运注意事项	6	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
16	输精物品准备	掌握猪人工输精过程中所需物品	2	设置猪人工输精物品选择考题	6	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
17	输精人员准备	了解猪人工输精人物准备情况	4	设置输精人员防护考题	3	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
18	输精前准备	了解猪人工输精前母猪准备情况	3	无	0	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
19	人工输精	掌握猪人工输精过程及其注意事项	10	设置输精过程中输精管插入方法考题4道，设置促进母猪吸纳精液方法考题	17	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告
20	输精后处理	了解母猪输精后处理方法	2	设置输精后输精管处理方法考题	3	预习成绩操作成绩实验报告教师评价报告

（2）交互性步骤详细说明：

本实验共包含2个部分，主要有猪的人工采精、猪的人工输精2个部分组成（图1）。

图1 软件初始界面

1.猪的人工采精技术

操作目的：通过采精物品的准备、采精室准备、人工采精、精液品质检查、精液稀释及保存的虚拟操作等的交互操作设计，学生通过观察及归纳，目的让学生增强对猪的人工采精过程设计的关键知识点及技术要领的掌握，解决课堂实验时数少，不能大批量开展综合实验限制，培养学生自主学习、独立判定及细致观察的能力。

操作过程：点击登录—虚拟课程后，点击猪的人工采精技术模块，进行采精前的准备所需参数的交互（图 2），采精操作的交互（图 3）、精液品质检查操作（图 4-1，图 4-2）、测定精液温度及分装参数的交互（图 5）。完成本模块学习（图 6-1，图 6-2），点击实验报告查看本部分作答详情。返回首页进行其他模块学习。

操作结果：通过交互操作，学生对猪的人工授精所需的技术参数细节及操作要领能够熟悉及掌握，结果以问答形式在每次交互后显示，最后的操作情况以实验报告形式呈现和保存（图6-2），每个交互得分点都在实验报告中详细记录说明。

图片2.png

图 2 猪的人工采精前准备的交互

图 3 采精操作

图 4-1 精液品质检查

图 4-2 镜下观察精液品质

图 5 精液分装的交互题

图 6-1 操作模块完成

图 6-2 查看模块成绩

2.猪的人工输精技术

操作目的：通过母猪的发情鉴定、精液检查物品准备、猪稀释精液检查、输精物品准备、输精人员准备、输精前准备、人工输精、输精后处理等交互设计，学生通过观察、归纳、比较及自主设计实验步骤，目的是让学生在不断试错、反复操作过程中，学习掌握人工输精操作的知识要点及技术要领，让学生收获传统教学中由于实验条件限制而无法获得的体验感，更利于学生畜禽人工输精技术的整体掌握、运用及创新实践能力的培养。

操作过程：点击猪的人工输精技术模块，进行猪人工输精进行排序的试错交互设计（图7），合适的查情时间间隔设计排序试错交互（图8），猪的发情鉴定交互试错设计（图 9-1，图 9-2）、精液品质检查（图 10-1，图 10-2）、输精前的准备（图 11-1，图 11-2）、输精操作的试错交互（图 12-1，图 12-2，图 12-3）至此，本模块学习结束（图 13-1，图 13-2），点击实验报告查看本部分作答详情。返回首页进行其他模块学习。

操作结果：通过交互操作，学生对猪的人工授精所需的技术参数细节及操作要领能够熟悉及掌握，结果以问答形式在每次交互后显示，最后的操作情况以实验报告形式呈现和保存（图13-2），每个交互得分点都在实验报告中详细记录说明。