扩展现实（XR）动物给药学习环境模拟感知的跨文化比较

《Frontiers in Veterinary Science》：A cross-cultural comparison on perception for extended reality (XR) learning environmental simulation of animal drug administration

　　

背景：将扩展现实（Extended Reality, XR）技术整合到动物操作培训中，为在实验研究中与动物合作的自然科学学生提供了一个创新平台，以培养有助于医学进步的实际操作和伦理技能。随着实验室实践日益全球化并遵循3Rs原则（替代、减少、优化），理解动物操作方案的跨文化认知变得越来越重要。

方法：一个单用户XR平台，配备一体式虚拟现实（Virtual Reality, VR）系统，即虚拟动物操作模拟（Virtual Animal-handling Simulation, VAnS），被整合到VIVES应用科学大学和香港中文大学的对齐课程中。在讲座和解剖模型动手实践之后，85名本科生完成了VAnS，然后完成了一份包含17个问题的在线问卷，涵盖六个领域：三维世界参与度、真实互动、主动学习、专注投入、学习能力和整体感知。17个项目均采用五点Likert量表评分。

结果：所有类别的中位数得分显著高于中性中点，表明学生对VR环境、其逼真度及其对主动学习和感知能力的贡献给予了强烈认可。中国学生在所有六个学习领域中对VR模块的评价均始终高于比利时学生。效应量从小到中等，学习能力和整体感知的差异最大。有序逻辑回归证实国家是几个领域的显著预测因子，而性别没有显示出有意义的影响。先前的VR体验与学习能力呈负相关（p = 0.036）。在比利时队列中，动物护理背景没有显著影响，而教育轨道显示出对学习能力更高评分的不显著趋势。

结论：研究揭示，VAnS被广泛接受为一种具有吸引力且符合3Rs原则的动物操作培训补充，学生对其支持学习的潜力持积极看法。文化差异强调了需要根据情境进行实施的重要性。

**扩展现实（XR）动物给药学习环境模拟感知的跨文化比较**

**研究背景与问题**
3Rs原则（替代、减少、优化）提出逾50年，已成为规范动物实验伦理与法律治理的黄金标准框架。在动物操作培训中，不仅需要培养技术技能，还需整合伦理反思，以符合3Rs原则。不同国家学生受文化、地方法规影响，对动物实验与福利的态度差异显著。例如，欧洲学生通常对动物福利表现出更强关切，对侵入性动物使用的接受度较低；而部分亚洲地区（如中国、日本、韩国）虽立法较晚，但近期改革显示对3Rs原则日益开放。在医学教育领域，扩展现实（Extended Reality, XR）技术（涵盖虚拟现实VR、增强现实AR、混合现实MR）正逐步改变生物医学教学，VR可提供沉浸式、无风险的操作练习环境，尤其适用于动物给药这类通用技能培训。然而，跨文化背景下学生对XR动物操作模拟的感知差异尚缺乏系统研究。为此，研究人员旨在国际合作开发一款基于最新VR技术的动物操作模拟平台，调查学生对XR支持虚拟模拟的参与度、主动学习及感知学习能力，并探索欧洲与亚洲高等教育情境下的跨文化差异。

**研究概述与意义**
研究人员开发了虚拟动物操作模拟（Virtual Animal-handling Simulation, VAnS），一个基于VR的腹腔注射训练游戏，并整合至香港中文大学（CUHK）与VIVES应用科学大学的课程中。研究共纳入85名本科生（43名中国学生，42名比利时学生），完成VAnS后填写17项、六维度的在线问卷。结果显示，所有维度中位数得分均显著高于中性值，学生普遍认可VR环境及其教学价值；中国学生在所有维度上评分均高于比利时学生，效应量以学习能力与整体感知为中等等级。国家是学习能力、真实互动与整体感知的显著预测因子，性别无显著影响。该研究表明VAnS作为符合3Rs原则的培训补充工具被广泛接受，但也提示文化背景对实施效果有重要影响。论文发表于《Frontiers in Veterinary Science》。

**关键方法与技术**
研究采用VAnS虚拟现实平台，基于VR头显提供单用户沉浸式体验。实施于2024-25学年，样本包括CUHK生物医学科学专业43名中国学生和VIVES大学农业与生物技术专业42名比利时学生。教学流程分三阶段：理论讲座、解剖模型练习、XR模拟。评估工具为17项在线问卷，涵盖三维世界参与度、真实互动、主动学习、专注投入、学习能力、整体感知六个领域，采用五点Likert量表。统计分析使用SPSS 29进行Mann-Whitney U检验、效应量（r与Cliff's δ）及有序逻辑回归，并控制性别、先前VR体验等协变量。

**研究结果**
*研究人群*：通过描述性统计，中国学生全部来自常规课堂，均无动物护理经验，81.4%具备先前VR体验；比利时学生中35.7%为远程学习，14.3%有动物护理经验，61.9%有VR体验。
*跨文化差异*：采用Mann-Whitney U检验比较两国学生感知。结果显示，中国学生在六个领域的平均秩均高于比利时学生，其中三维世界参与度（p=0.046）、真实互动（p=0.032）、主动学习（p=0.050）、专注投入（p=0.044）具有小效应量；学习能力（p<0.001，r=0.38，δ=0.44）与整体感知（p=0.002，r=0.36，δ=0.42）呈现中等效应。
*调整后有序逻辑回归*：以国家为主要预测因子，性别与先前VR体验为协变量。结果显示，国家显著预测学习能力（OR=5.17，95%CI: 2.00-13.36，大效应）、真实互动（OR=3.03，95%CI: 1.18-7.81，中等效应）和整体感知（OR=2.84，95%CI: 1.10-7.34，中等效应）。性别无显著影响；先前VR体验与学习能力负相关（OR=0.35，p=0.036），即无VR经验的学生更可能报告较高的学习能力。
*比利时队列中的影响*：仅在比利时子样本中分析教育轨道与动物护理经验的影响，结果显示二者在六个领域均无统计显著性。但常规轨道学生在学习能力维度存在趋势性更高评分（OR=3.99，p=0.082），动物护理背景无显著效应（OR介于0.63-2.21，p>0.05）。

**讨论与结论**
讨论部分指出，VAnS作为无风险、无动物的培训工具，填补了早期操作训练的空白，其高评分与既往XR教育研究一致，支持3Rs原则的操作化——通过虚拟预训练减少活体动物依赖。跨文化差异可能源于学生对待动物福利的态度差异及课程整合情境，提示XR培训需结合当地文化背景设计。回归分析中，先前VR体验的负相关可能反映首次使用者的新奇效应，性别无差异则表明该培训具有公平性。比利时队列中教育轨道与经验无显著影响，说明VR可成为不同背景学生的“均衡器”，补足而非替代基础学习步骤。研究结论翻译如下：总体而言，本研究体现了将XR技术整合入动物操作培训的连贯教学策略。结果表明，学生认为基于XR的应用能促进互动学习并支持认知投入。未来开发应考虑预培训模块、FP-POV多媒体整合、AI增强指导以及内容分段，以进一步优化学习效果。在3Rs原则方面，VAnS的应用表明XR驱动的鼠类操作与注射培训在兽医和生物医学教育中具有广阔前景，通过受控环境练习复杂操作，可兼顾技能掌握与动物福利标准。未来研究应优先采用纵向设计、客观绩效评估和包容性方法，以全面评价学习成效并确保教育公平。