1.实验方法与步骤要求

一、实验方法：

打开浏览器，在地址栏输入实验项目网址：http://sus.rofall.net/virexp/spf，点击“开始实验”按钮即可开始实验。

学生登陆“体育院校SPF实验动物中心实训虚拟仿真”教学平台， 显示“学习模式”和“考核模式”，点击图片进入相应的虚拟场景。

实验具体流程：①“学习模式”下进行知识和技能的学习。→ ② “考核模式”下实时在线评价学生训练的效果。→ ③虚拟仿真在线考核合格后，去我校SPF实验动物中心进行实践操作。①和②为在线虚拟仿真，③为实训，从而实现“虚实有机结合”。（如图3所示）

图3  体育院校SPF实验动物中心实训虚拟仿真-实验流程图

二、学生交互性操作步骤：

Ⅰ、学习模式

为便于深入学习与理解，在学习模式下，我们将图3中6个流程切分成了四个版块，即：“人进出屏障系统”、“实验动物进出屏障系统”、“实验动物运动训练”、“实验动物麻醉与安乐死”。（如图4所示）

图4 体育院校SPF实验动物中心实训虚拟仿真-学习模式

 

学习模块一：人进出屏障系统

人进入屏障系统：

（1）点击学习模式，进入“人进出屏障系统”版块，显示学生携带物品走向实验动物中心场景。

（2）管理员要求出示双证：学生证件、上海市实验动物从业资格证。学生点击出示双证，管理员验证并登记。不能提供的，管理员拒绝其进入。

（3）提示点击，学生通道口换上实验动物中心拖鞋，进入动物实验中心值班室。

（4）学生点击填写进出登记表，向管理员报告需带入屏障系统的物品，管理员审核同意后，发放门禁卡。管理员指向缓冲间消毒锅，学生点击将物品放入高温灭菌系统灭菌，再点击送入屏障内（文字提示：不能高温灭菌物品需喷洒消毒液并经缓冲间紫外灯照射或轻声经传递窗紫外灯照射20分钟以上方可带入屏障）（须登记）。

（5）提示点击，学生脱鞋、刷门禁卡、进入屏障系统洗手间。

 

 

（6）提示点击，学生挤上洗手液洗手并烘干。

（7）提示点击，学生进入更衣间，展示：无菌衣、鞋套、手套、口罩。学生点击选择并佩戴好全部物品后，方可进入，佩戴不全时不允许进入。

（8）提示学生点击，进入风淋间风淋。

（9）提示学生点击，进入动物饲养间（文字提示：进入屏障轻声轻语，保持房间封闭状态）。

人退出屏障系统：

（1）学生完成屏障内工作后，提示学生点击，使用指定的消毒水对屏障内所经过的区域进行拖地。

 

（2）提示学生点击，关好所有房间门，点击拿起脏笼盒和废垫料，从屏障系统出口处退出屏障。

 

（3）提示学生点击，将口罩、手套放入屏障出口处垃圾桶；点击将衣服、鞋套脱掉分类放入回收框内；点击将废垫料倒入屏障出口处垃圾桶；点击将脏笼盒放到清洗池处指定位置。

（4）再次进入动物实验中心值班室签上结束时间，通道口位置点击换鞋并离开动物实验中心。

 

学习模块二：实验动物进出屏障系统

小鼠进入屏障系统：

（1）点击学习模式，进入“实验动物进出屏障系统”模块。展示学生与管理员沟通场景。管理员提示学生点击，填写实验动物中心使用申请表。

（2）学生拿着装动物的纸箱走向管理员办公室。管理员要求学生出示动物等级证书，展示可选项：A: 一级 普通动物（CV）；B：二级 清洁动物（CL）；C: 三级 无特殊病原体动物（SPF）+ AAALAC国际认证；D：四级 无菌动物（GF）或栖生动物（GN）+ AAALAC国际认证。

（3）当学生点击选择A或B时，管理员摇头并拒绝其进入。

（4）当点击选择C或D时，管理员点头，检查纸箱包装完整性和实验动物数量。

① 若发现纸箱有开箱痕迹，或数量不对，管理员拒绝其进入。

② 若包装完好，则进行登记并放行。学生领取实验动物信息记录卡并点击填写，管理员在信息卡签字。管理员提示学生点击，将运输鼠的包装盒带入缓冲间，紫外灯照射20分钟，再点击将运输鼠的包装盒通过传递窗进入屏障系统。

 

小鼠退出屏障系统：

（1）小鼠屏障内干预实验结束后，提示学生将动物从传递窗递送到屏障系统外，并送至屏障系统外的解剖室内。

（2）学生试图将小鼠重新通过传递窗送入屏障系统，管理员拒绝。

（3）学生将活的实验动物带离实验动物中心，携带小鼠再次返回实验中心，管理员拒绝其再次进入。

（4）若所有实验结束，学生走向管理员办公室，管理员提示学生交回实验动物信息记录卡，实验结束。

 

学习模块三：实验动物运动训练

（1）点击学习模式，进入“实验动物运动训练”模块。展示实验动物中心功能布局全景图。

（2）提示学生点击选择“运动训练”功能区，进入运动训练房间，展示如下五种训练装置A：小动物跑台；B:小动物游泳池；C：爬梯；D：转轮； E：低氧仓。

（3）点击A：显示小动物跑台，旁边1笼小鼠。

提示点击小鼠并放置于跑台，提示点击小鼠开始运动（文字显示：5m/min，40～50%VO2max，低强度运动），再点击，小鼠加速（文字显示：10～15m/min，60～75%VO2max，中强度运动），再点击，小鼠再加速（文字显示：20～25m/min，85～90%VO2max，高强度运动）。

（4）点击B：显示小动物游泳池，旁边1笼小鼠。

提示点击小鼠并放置于游泳池，提示点击小鼠开始游泳（文字显示：3%体重负重，低强度运动）；再点击，小鼠身体稍下沉（文字显示：3.5～5%体重负重，乳酸阈强度运动）；再点击，小鼠身体进一步下沉（文字显示：6%体重负重，高强度运动）。

（5）点击C：显示爬梯（抗阻运动），旁边1笼小鼠。

提示点击小鼠并放置于爬梯上，提示点击小鼠开始爬（文字显示：50 %体重负重），再点击，小鼠爬速变慢（文字显示：75%体重负重），再点击，小鼠进一步变慢（文字显示：100 %体重负重）。

（6）点击D：显示小鼠在转轮上运动（文字显示：自发性运动，低强度有氧运动，运动参数不可调）

（7）点击E：显示低氧仓，旁边1笼小鼠。

文字提示：你想模拟何种高原训练？展示两个按钮：高住高训，高住低训。

① 点击高住高训： 点击小鼠并放置于低氧帐篷内（文字显示：低氧下休息），点击小鼠，小鼠在帐篷内的跑步机上跑步（文字显示：低氧下训练）。文字展示：低氧下休息和训练，模拟高原上居住和训练，即“高住高训”。

② 点击高住低训：点击小鼠并放置于低氧帐篷内（文字显示：低氧下休息），点击小鼠，小鼠在帐篷外的跑步机上跑步（文字显示：常氧下训练）。文字展示：低氧下休息并在常氧下训练，模拟在高原上居住，但在低海拔训练，即“高住低训”。

（8）该部分考核模式的设置：场景—学生携带小鼠进入屏障内运动训练室。左边显示3种训练方式（A：有氧运动；B：抗阻运动；C：模拟高原训练），右边显示5种训练装置（a：小动物跑台；b:小动物游泳池；c：爬梯；d：转轮；e：低氧仓），考核其配对是否正确。

① 选择有氧运动，当点击a、b、d时，展示学习模式中对应的低强度运动场景，反馈其正确。点击c和e时，反馈错误，不展示图像。

② 选择抗阻运动，当点击c时，展示学习模式中高强度爬梯运动场景，反馈正确。点击其他选项时，反馈错误，不展示图像。

③ 选择模拟高原训练，点击e时，展示学习模式中小鼠在低氧下休息和训练场景（高住高训），反馈正确。点击其他选项时，反馈错误，不展示图像。

 

学习模块四：实验动物麻醉与安乐死

（1）点击学习模式，进入“实验动物麻醉与安乐死”模块。展示动物中心解剖室场景，桌上有小鼠、麻醉剂、注射器、解剖剪、液氮罐。文字提示任务：麻醉小鼠并进行安乐死，最后取小鼠肝脏，妥善处置尸体。

（2）学生点击“实验动物麻醉”，出现“全身麻醉”和“局部麻醉”按钮。

① 提示学生点击“全身麻醉”。出现“吸入式麻醉”和“注射麻醉”按钮。

a：“吸入式麻醉”：点击展示麻醉剂种类：乙醚、异氟烷。点击某麻醉剂，文字展示吸入式麻醉优缺点（优点：适合多数动物，易调节麻醉深度和终止麻醉。缺点：乙醚易爆炸，异氟烷需专用麻醉机）。

 

b:“注射麻醉”：点击展示麻醉剂种类，依次点击该麻醉剂，文字展示其优缺点。

巴比妥钠——最常用的动物麻醉剂，起效快，药效持久，中型动物适合静脉给药，小型动物适合腹腔给药。

苯巴比妥钠——药效持久，应用方便，实验前0.5-1h用药。

戊巴比妥钠——药效2-4h，应用广泛，可常温存放1-2月不失药效。

硫喷妥钠——药效短，仅维持0.5-1h，对水溶液不稳定，需现用现配。

乌拉坦——药效温和，安全度高，多数动物适用，更适合小动物。

846合剂——使用方便，麻醉效果好，副作用小，应用广泛。

氯 胺 酮——镇痛麻醉剂，药效快，持续时间短，容易出现药物依赖。

② 提示学生点击“局部麻醉”：显示适用对象，大中型动物各种短时间内、局部实验。方法：表面麻醉、局部浸润麻醉、区域阻滞麻醉、神经干（丛）阻滞麻醉。

（3）学生点击“实验动物安乐死”：文字显示“安乐死”定义：实验动物短时间内无痛苦地死亡。

点击展示安乐死方法：

① 物理性安乐死：颈椎脱臼法——大小鼠最常用方法；电击法。提示学生点击，展示上述安乐死具体方法。

② 化学性安乐死，依次点击，文字展示其适用对象。

过量麻醉处死法——适用于豚鼠、家兔；

过量麻醉+放血处死法——适用于各类动物；

二氧化碳吸入处死法——适用于家兔、小型犬；

异氟烷吸入处死法——配合专用麻醉机使用，适用于各类动物。

（4）提示学生点击，展示严禁使用的处死方法：空气栓塞法、放血、棒击头部法、窒息、氯仿/乙醚处死法、甲醛浸泡法、快速冷冻法、低压法、烧死、淹死。

（5）学生点击“实验动物取材”：提示学生按先后顺序点击进行取材，并妥善处置尸体：腹腔注射麻醉小鼠  → 颈椎脱位处死（安乐死）实验鼠 → 解剖剪剪开小鼠腹部 → 取出肝脏并放入液氮罐 → 用塑料袋密封包裹小鼠的尸体 → 将其放入动物尸体冷冻柜（冰箱上展示文字：统一交由公司进行无害化处理）。

 

2、考核模式

将图4中四个学习模块串联成一个完整的考核场景（图3）：人携带小鼠进入屏障系统 → 小鼠在屏障内运动训练 → 小鼠经传递窗运出屏障系统→ 人离开屏障系统 → 人进入屏障外解剖室麻醉处死小鼠并取材 → 人离开实验动物中心。

系统后台对上述考核流程的关键环节进行赋值，虚拟操作完成后，学生还需在线撰写实验报告。系统对学生虚拟操作的正确性和实验报告进行综合评价，并给出考核明细（总分100分）。

3、实践操练

学生虚拟仿真在线考核合格后（考核成绩≥80分），方可去实验动物中心进行实践操作，若低于80分，则需进行重新学习（如图5所示）。实践操作资格的获得需以虚拟仿真考核合格为前提，可避免学生误操作所致实验动物感染风险，避免灾难性事故的发生。

图5 体育院校SPF实验动物中心实训虚拟仿真-考核结果