实验介绍

中华鳖苗种繁育是《特种水产养殖学》重要的实验课。本虚拟仿真用计算机和三维动画形象地展示中华鳖交配、产卵、孵化的基本原理和实操过程，能够使学生精确掌握中华鳖苗种繁育的每一个过程，提升实验效果。

 

实验目的

中华鳖(Trionyx steindachneri)俗称甲鱼、脚鱼、水鱼、团鱼、王八等，是一种名贵的水生经济动物。其食用与药用价值高，为我国及日本、东南亚诸国所喜食的美味佳肴和滋补品，在医药上具有滋阴壮阳、利肝益肾、清热消淤、破结软坚等功能。

中华鳖繁殖是《特种水产养殖学》等课程重要的实验课之一，时间1个月，该实验要求学生在掌握中华鳖亲鳖交配、产卵、胚胎发育和苗种培育的基本原理基础上，重点掌握交配、产卵和苗种培育操作过程及注意事项。但由于中华鳖亲鳖交配和苗种培育在水中进行，胚胎发育在专门的孵化室中进行，中华鳖习性上喜欢安静，不能有噪音和阴影的晃动，所有过程包括亲鳖的交配、产卵、孵化和苗种培育都需要在安静的环境中进行，且从交配到苗种培育经历近2个多月的时间，苗种培育场为了防止带入病菌等，限制外人包括实习期间学生的进入，这些因素严重降低了实习效果。因此，将虚拟仿真引入该将实验项目，用计算机和三维动画形象地展示中华鳖交配、产卵、孵化和苗种培育的基本原理和实操过程，能够使学生精确掌握中华鳖苗种繁育的每一个过程，提升实验效果。

实验原理

1、中华鳖的种类和地理分布

鳖在分类学上属爬行纲、龟鳖目、鳖科。水陆两栖，用肺呼吸，四肢爬行，陆地产卵，胚胎具有羊膜，为变温脊椎动物。我国的鳖科有2属3种，即鼋属的鼋、鳖属的中华鳖与山瑞鳖。

中华鳖分布于西北地区外的各省区，尤以长江中下游流域和华南数量为多，国外的日本、朝鲜半岛、俄罗斯远东地区以及北美、非洲等地也有分布。

2、中华鳖的外部形态

鳖体扁平，呈椭圆形。体色通常背部呈暗绿色或黄褐色，与栖息环境相适应，腹部大多呈白色或黄白色。鳖体可分为头、颈、躯干、尾及四肢五部分。

 

 

图1 中华鳖的外部形态特征仿真图

（1）头部

头部粗大，呈圆锥状，头的前端略成三角形，吻端延长呈管状，突出部称为“吻突”。鼻孔开口于吻突前端，便于出水面呼吸。眼在鼻孔的后方两侧，眼小，具可开闭的眼睑和瞬膜。口大，上下颌无齿，但长有坚硬锋利的角质喙，边缘坚硬、锋利，行使牙齿的功能。有肉质唇，有发达的肌肉质舌，舌上有倒生的锥形小乳突，能辅助吞咽食物。

（2）颈部

鳖的颈部较粗较长，形状成园筒状，伸缩自如，颈部肌肉发达，鳖的腹甲朝上时，头颈部可以顶住地面翻过身来。颈可缩入壳甲，以逃避敌害。

（3）躯干

躯干是鳖的内脏器官所在处，上下分别有背甲和腹甲，背腹甲是没有完全骨化的软骨，在背甲和腹甲之间是内脏器官。背甲呈椭园形，腹甲扁平，背腹甲在二侧以韧带组织相连。背甲周边为肥厚的结缔组织，俗称“裙边”，游泳时起浆和舵的作用。鳖体表没有皮肤腺，在陆地上栖息时可以减少体内水分蒸发，免于干燥。体表覆有柔软的革质皮肤，便于在泥沙中潜伏。

（4）尾部

鳖的尾部呈扁锥形，其长短因雌雄而异，尾基部下方具有泄殖孔，为排泄和交配的器官。

（5）四肢

四肢粗短扁平，位于躯干两侧，用以爬行、游泳、挖穴、攀缘、捕食等。后肢较前肢长，每肢有五趾，趾间有蹼。内侧三趾有爪，爪锋利，便于捕食及挖土产卵。

3、中华鳖的雌雄鉴别

雌雄异体，卵生，体内受精，体外孵化。

	雄	雌
尾部	细长，能自然伸出裙边外	粗短，不能自然伸出裙边外
背部	呈卵圆形，前后基本一致	呈较圆的椭圆形，中部较平，前狭后宽中部隆起
腹部软甲	曲玉形	十字形
体高	隆起而薄	平而高
后肢间距	窄	宽
体重	同龄大于雌性约20%	同龄小于雄性约20%
生殖孔	产卵期无红肿现象	产卵期有红肿现象

 

图2 中华鳖雌雄鉴别仿真图

4、中华鳖的发情与交配

在自然条件下，体重0.5 kg左右达到性成熟。

性成熟年龄：台湾、海南2年，华北地区5-6龄，大部分地区4-5龄。

长江中下游地区，每年4月下旬至5月上旬，当水温达到20℃以上时发情交配。交配期可持续到产卵后的10月份。

当雌鳖发情时，其尾部翘起，泄殖孔分泌一种淡绿色的液体，然后在水面上游动，而雄鳖则表现出活泼的戏水性行为。鳖交配多在安静的晴天傍晚17:00-22:00进行。交配前先是雌雄个体在一起游戏，然后雄性发情戏水追逐雌性个体，一旦追上时雄鳖就爬上雌鳖背上，用前肢抱持雌鳖的前部，最后尾部下垂，接雌鳖的泄殖孔，交配器插入雌鳖的泄殖腔中，雄鳖将精液射入雌鳖的子宫和输卵管中。鳖交配过程只需几分钟就可完成，有时交配的时间可长达15 min。精卵细胞在输卵管上端结合成受精卵。经2-3周后，可再行交配，一年可交配多次。

鳖的精子在雌性输卵管内可存活5个月之久，并具受精能力。头年越冬前交配过的雌鳖在单居情况下，翌年生殖季节产出的卵基本上是受精的。

5、中华鳖产卵

交配后两周左右，雌鳖开始产卵。最适宜的产卵水温为28-32℃。

各地的产卵期不同。长江流域为5月中下旬至8月中下旬，台湾、海南为3月下旬至10月下旬。

产卵时间一般在夜间或黎明，安静安全。

产卵地点：隐蔽性好，最好长有植物，地势不高不低。

产卵前鳖爬上岸寻找离水不远、地势较高不积水、安静隐蔽、松软略潮湿的泥沙滩或草丛等作为产卵场所。

产卵时鳖先用后肢挖土掘洞（洞深一般10-15 cm，直径6-8 cm，成漏斗状），然后将尾巴伸入洞内，卵产在其中，待产完一窝卵后，便用后肢扒土覆盖洞穴，抹平洞口，并用身体压实。

鳖为多次产卵类型，长江流域雌鳖一年中可产卵3-5次，每次卵20个左右。差的一年一次，一次只有2-5个卵；好的可在5次以上，一次卵数高的可达30个。同一只雌鳖产的卵，前后次间隔时间为15天左右，短的为10天，长的有一个月以上。

6、鳖卵采集与鉴别

（1）鳖卵的采集

亲鳖产卵始于5月中旬左右，收集鳖卵工作从5月上旬就应开始。每天早晨太阳未出，露水未干之前，在产卵场根据雌鳖产卵留下的足迹和产卵时翻动沙土的痕迹，仔细查找卵穴的位置，一旦发现卵穴后就在旁边插上标记，同时还要检查一下产卵场之外的空地，以防亲鳖到处挖穴而被遗漏。发现卵穴后不要马上挖卵，应等待8-30小时，鳖卵两极能够明显地辨别时再行采收。鳖卵两极容易识别，凡卵顶有白点的一端为动物极，另一端为植物极。

鳖卵收集时可采用特制的浅形木箱收运。箱底铺上一层 3-5厘米厚的细沙或稻壳，用以固定卵位和不使其颠倒，将挖出的鳖卵动物极向上，整齐地排列在卵箱中，切莫将两极方向倒置，否则将影响胚胎正常发育而降低孵化率。鳖卵采收完毕后，应将卵穴重新填平压实，把地面沙土平整好，再适量洒些水，使沙土保持湿润，以利下批亲鳖产卵和人工寻找卵穴。

（2）鳖卵的鉴别

收取的鳖卵，在送孵化器孵化之前，还要检查卵粒受精情况。其鉴别方法是通过卵粒外部特征判断。如果取出的卵体积较大，卵壳色泽光亮，一端有一圆形的白点，白点周围清晰光滑，即为受精卵；若取出的卵无白点，或白点呈不规则不整齐的白斑，该卵就是未受精或受精不良的卵，应予以剔除。最后，将当日收取的受精鳖卵，标记取出时间，送孵化器孵化。

7、中华鳖胚胎孵化

中华鳖胚胎的孵化人工和自然条件下均将卵埋在沙中。

（1）温度

受精卵正常发育的适应温度为22-36℃，最适温度为30-34℃，温度尽可能恒定在30-34℃。

（2）湿度：

空气相对湿度80-85%，沙含水量5-20%，一般7-8%。

（3）通气：

埋蛋的深度以10-13cm左右较理想，沙子粒径的大小以0.5-0.7mm为宜。

 

表1 鳖孵化温度和天数

温度	30℃	35℃	37℃	40℃	自然条件
孵化率(%)	93	80	65.5	0	38.5
孵化天数	43-47天	44 天	43-44 天	0	83-90天

 

知识点：

（1）中华鳖的种类及地理分布

（2）中华鳖外部形态及雌雄鉴别

（3）中华鳖的生活史

（4）中华鳖亲鳖池的建造要求

（5）中华鳖的产卵习性

（6）中华鳖胚胎孵化条件

实验仪器设备

1、亲鳖交配所需的虚拟设备

亲鳖池：生产设施和工具等按照实际过程模拟亲鳖培育及交配过程所用的材料物品见图3。

 

图3 亲鳖池和产卵场

2、亲鳖产卵所需的虚拟设备

产卵场：产卵场一般位于亲鳖池的边上，坐北朝南，所用的物品见图3。

3、中华鳖孵化所需的虚拟设备

孵化室：中华鳖的人工孵化需要专门的房间，通过控制温度和控制湿度来提高中华鳖卵的孵化率。具体见图4。

 

图4 鳖卵孵化池

实验材料

1、实验场景

亲鳖池、产卵池、孵化室

2、亲鳖交配所需材料

2kg以上优良亲鳖

3、产卵池所需材料

黄沙，收卵箱、洒水壶

4、孵化所需材料

孵化箱、蛭石、空调、温度计、湿度计、洒水壶

实验教学方法

1、使用目的

中华鳖繁殖是水产养殖学本科专业核心课程《特种水产养殖学》的重要教学内容，也是水产养殖本科专业《水产动物苗种繁育》教学实习的主要内容之一，然而中华鳖繁育技术环节多、实践跨度长、中华鳖喜静怕惊的习性，及生产单位防止带入病害等问题，学生难以接触和学习到真正的繁殖技术。本实验采用虚实结合的教学方式，依托扬州大学动物科学与技术学院雄厚的科研积累，通过虚拟仿真技术，完美展示了中华鳖繁殖的整个场景和过程，通过繁殖场技术领导的示范讲解及学生的自主学习和考核，以学生自主学习为主，引导和调动学生的积极性，帮助学生掌握中华鳖的繁殖生物学基础知识，以及繁殖的全过程和关键技术要点，提升学生的生产实践能力。

在实践教学过程中，本着 “以学生为中心”的教学理念，项目的实施过程采用了“环节虚拟演示、生产场景再现、关键知识提示、学生自主学习和教师考核评价”的教学方法。

环节虚拟演示：对中华鳖繁殖的主要技术环节和过程（交配、产卵和孵化）通过虚拟仿真的形式，形象逼真演示出来，增强学生的好奇心和创业梦想。

生产场景再现：按照能实不虚，以虚补实的原则，生动再现中华鳖繁殖过程的生产场景和实物实事，学生能够在虚拟教学的环境中体验到真实的现场实境，强化学生的感性认识。

关键知识提示：将中华鳖繁殖的关键知识点通过弹窗等形式，重点展示，强化学生的学习效果。

学生自主学习：通过虚拟仿真的教学，学生根据需要对相关环节反复自主学习。

教师考核评价：教师可以根据学生的学习效果，实习报告等对学生进行考核评价。

2、实验过程

中华鳖繁殖虚拟仿真教学实验平台包括以下几个模块：管理模块、预习模块、实验模块和考核模块。其中管理模块有教师登录操作，其他模块全部对学生开放。

实验简介模块：该模块主要管理实验教学过程，包括添加虚拟实验、预习资料、考核习题、实验布置 、报考查看、批改实验报告和成绩导出等功能，对学生完成实验所撰写的实验报告、对考核模块错误操作的解析等进行批注。通过答疑室及时回答学生的疑问，了解学生对本仿真实验的评价及建议，并及时更新和改进本虚拟仿真教学内容。

预习模式模块：因为中华鳖的繁殖与鳖的生物学习性密切相关，也为了复习前面学习的内容，本实验设置了预习模块，包括中华鳖的分类地位、地理分布、外部形态特征、繁殖习性等知识。

仿真实验模块：是本实验的主体部分，学生按照中华鳖的繁殖过程，自主完成中华鳖繁殖实验中的交配、产卵和孵化等过程。此模块配有文字、图片及讲解等环节。

考核模式模块：此模块用于对学生实验过后的考核。考核的内容主要为中华鳖繁殖的关键技术点。

实验结果与论证要求

本虚拟仿真实验教学需要参与的学生撰写详细的实验报告，实验报告要求包括操作人姓名学号班级等基本信息，实验目的、实验内容、对考核模块中的操作（错误操作的解析）、使用所学知识进行中华鳖繁苗场的设计，对本实验的评级及建议、心得体会等。

实验内容需要包括以下3个环节的内容，涵盖本实验的主要知识点：

1、预习模块中的基本知识点：

2、 交配环节知识点：

3、产卵环节知识点：

4、胚胎孵化环节知识点：

错误操作解析是为了加深学生对中华鳖繁殖过程的进一步理解和掌握，针对考核模块下

学生错误操作出现的问题，系统会 自动生成操作者每一步错误操作的问题列表，学生需要根据列表中的问题，逐个回答错误操作在实际育苗过程中可能会造成的结果及正确操作有关步骤。

整体而言，实验报告中的实验内容是让学生掌握中华鳖繁殖的整个流程和关键技术要点，而错误解析是为了进一步提升学生的生产实践能力，能够真正在生产中遇到问题时，可以合理的分析原因和寻找解决方法。

使用所学知识进行中华鳖繁殖场的设计是考察学生使用所学知识进行创新，能在实际生产中学以致用。

对本实验的评价及建议、心得体会包含学生操作实验过程中对实验的评价及心得体会和相关改进建议，根据相应内容完善本实验。

经过本中华鳖繁殖虚拟仿真实验后，最终学生需要掌握中华鳖繁殖的整个操作流程，掌握主要环节的关键技术要点和注意事项，能够根据系统提供的条件进行正常的日常操作，保证过程的正常进行。

实验方法与步骤

实验方法：中华鳖繁殖虚拟仿真实验教学主要包括真实繁殖过程的3个主要环节：亲鳖交配、产卵和孵化。学生需要在实验过程中，在预习的基础上，分步骤顺序完成亲鳖交配环节的雌雄鉴别和交配、产卵环节的产卵和鳖卵收集、孵化环节的环境条件控制、稚鳖收集等。

考核要求

从平时表现、实验预习、实验操作考核、实验报告等多方面综合考察和评价学生是否熟练掌握实验的各个环节，具体考核标准如下：

考核要求	考核内容	评分细则
实验预习（20%）	预习考核（网上提交）	10
	课堂回答问题	10
实验考核（50%）	完成整个实验的时间	20
	仪器使用和操作规范程度	30
实验报告（30%）	实验目的、实验内容、关键知识点是否完整	10
	实验结果数据分析、处理是否在正确	10
	对实验结果的分析，讨论是否充分	10
总分（100%）		100