虛擬仿真技術在獸醫(yī)學實驗（踐）教學中的應用

姜勝 王曉杜 宋厚輝

[摘 要] 動物醫(yī)學是實踐性極強的學科，其根本目標是培養(yǎng)合格獸醫(yī)師，而當前動物醫(yī)學實驗（踐）教學中存在的臨床實踐教學資源不足、經(jīng)費短缺等問題嚴重影響了教學質(zhì)量。虛擬仿真實驗教學具有“沉浸性、可重復性、交互性”的特點，能夠提升學生學習興趣，豐富教學資源，有效解決傳統(tǒng)實驗（踐）教學的弊端，提升教學質(zhì)量和學生的實踐操作能力。分析了當前虛擬仿真實驗教學項目在應用過程中的存在的問題，并從學科交叉、資源共享等方面提出了針對性應對策略。

[關鍵詞]動物醫(yī)學;虛擬仿真實驗教學項目;實驗教學;實踐教學

[基金項目] 2018—2020年浙江省“十三五”教學改革項目“基于應用型高級創(chuàng)新人才培養(yǎng)的動物醫(yī)學專業(yè)實踐教學體系的改革與實踐”（JG20180173）;2019—2020年浙江農(nóng)林大學校級教改項目“以培養(yǎng)合格獸醫(yī)師為目標的‘獸醫(yī)內(nèi)科學課程改革”（KG2019041）

[作者簡介] 姜 勝（1986—），男，山東煙臺人，博士，浙江農(nóng)林大學動物科技學院動物醫(yī)學院講師，主要從事動物醫(yī)學教育教學研究;宋厚輝（1975—），男，山東棗莊人，博士，浙江農(nóng)林大學動物科技學院動物醫(yī)學院教授，院長（通信作者），主要從事動物醫(yī)學教育研究。

[中圖分類號] G642.41? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）08-0165-04? ?[收稿日期] 2020-07-15

動物醫(yī)學人才培養(yǎng)的根本目標就是要培養(yǎng)合格的獸醫(yī)師。2018年5月2日，習近平總書記在北京大學師生座談會上的講話中特別強調(diào)，學到的東西，不能停留在書本上，不能只裝在腦袋里，而應該落實到行動上，做到知行合一、以知促行、以行求知[1]。動物醫(yī)學實踐性強的學科特點決定了臨床實踐教學是培養(yǎng)獸醫(yī)人才臨床能力的關鍵環(huán)節(jié)[2]，因此要實現(xiàn)動物醫(yī)學人才培養(yǎng)的根本目標，培養(yǎng)符合卓越農(nóng)林人才和專業(yè)認證要求的復合應用型人才，應面向?qū)嶋H，深入實踐，走提升實踐教學水平的根本之路。

一、當前動物醫(yī)學專業(yè)實踐教學面臨的問題

（一）教學實驗（踐）科目多，學時緊張

當前各高校在制定動物醫(yī)學專業(yè)人才培養(yǎng)目標時既注重通專結合，寬口就業(yè)，又注重跨領域、跨行業(yè)，交叉融合。動物醫(yī)學本科教育階段主要是培養(yǎng)獸醫(yī)基礎全科人才，因此各高校動物醫(yī)學專業(yè)在課程設置上，覆蓋面較廣，涵蓋知識豐富[3]。按照動物醫(yī)學教學指導標準，動物醫(yī)學專業(yè)的學生要掌握專業(yè)基礎課、專業(yè)課共21門，總學時達1348學時，而實踐類課程學時要求不得低于理論課的30%。目前國內(nèi)各農(nóng)林高校動物醫(yī)學專業(yè)的學制絕大多數(shù)為4年，僅有少數(shù)“雙一流”院校（學科）為五年制。盡管近年來動物醫(yī)學教學指導委員會在推動延長學制，全面實行五年制動物醫(yī)學教育，提升教學質(zhì)量，但與歐洲或美國獸醫(yī)教育8年制的學時相比[4]，五年制的學時仍有很大差距。在當下課程多學時緊張的情況下，只有刪減實驗內(nèi)容才能完成規(guī)定的教學內(nèi)容，而沒有足夠的臨床實踐培訓，很難獲得足夠的臨床實踐經(jīng)驗，這是目前動物醫(yī)學實驗（踐）教學遇到的問題之一。

（二）臨床實踐教學資源相對不足

在疾病的發(fā)生、發(fā)展及治療的過程中需要各課程、各學科的交叉與融合，我國現(xiàn)行獸醫(yī)教育實行的是專業(yè)基礎課—專業(yè)課—臨床實習的教育體系，各課程自成體系，學科之間缺乏聯(lián)系，使得學生所學基礎知識較為孤立，與疾病之間相互脫節(jié)。此外，在實際教學過程中理論授課與實踐教學相互分開，在理論授課過程中幾乎接觸不到臨床病例，這進一步加劇了理論與實踐的脫節(jié)。再者，合格獸醫(yī)師的養(yǎng)成不能僅靠實驗室里的訓練，更需要大量臨床真實病例的錘煉，因此培養(yǎng)合格獸醫(yī)師離不開成熟的教學動物醫(yī)院。而資料顯示，國內(nèi)具有動物醫(yī)學招生資格的90余所本科院校（專業(yè)）中，配有教學動物醫(yī)院的僅占50%[5]，而在這50%的教學動物醫(yī)院里，僅有中國農(nóng)大、南京農(nóng)大、華中農(nóng)大、東北農(nóng)大、揚州大學等少數(shù)幾所院校的附屬教學動物醫(yī)院接診的病例量，能夠滿足臨床實驗（踐）教學的需求。由于醫(yī)患關系的敏感性，在臨床實踐教學過程中，一些稀缺病例、重癥病例，在教學動物醫(yī)院實習的學生只能“觀摩”，不能真正地得到實操機會。而按照動物為中心、臨床治療最優(yōu)化原則等獸醫(yī)倫理觀念，以及未取得執(zhí)業(yè)獸醫(yī)師資質(zhì)不得參與醫(yī)療活動的現(xiàn)行規(guī)定，限制了學生實踐操作經(jīng)驗與能力的提高，影響了教學效果。

（三）實驗（踐）教學經(jīng)費投入缺口大

動物醫(yī)學在我國屬于農(nóng)業(yè)科學范疇，但它具有醫(yī)學屬性，需要大量的實踐動手操作來訓練技巧，獲取寶貴經(jīng)驗，因此在動物醫(yī)學的實驗（踐）教學中需要大量的動物、動物尸體、藥品、試劑、細胞，并需要各種先進醫(yī)療設備的投入。所以動物醫(yī)學實驗（踐）教學相比其他涉農(nóng)專業(yè)需要的資金投入大，師資要求高。隨著國內(nèi)本科招生專業(yè)的增加，本科招生數(shù)量的增加，造成各高校教學經(jīng)費的壓力增大，導致國內(nèi)多數(shù)農(nóng)業(yè)院校的動物醫(yī)學專業(yè)的實驗教學經(jīng)費的撥付額度，遠不能滿足正常教學的需要。在實際教學過程中多數(shù)高校動物醫(yī)學專業(yè)學生人數(shù)增加了，而實驗資源種類變少了，實驗動物（尸體）的使用數(shù)量變少了，實驗（踐）動手的機會變少了[6]，最終導致學生的實踐操作的時間和質(zhì)量都未達到教學的要求。這嚴重影響了實驗（踐）教學質(zhì)量，培養(yǎng)合格獸醫(yī)師的根本目標很難實現(xiàn)。

二、虛擬仿真技術在動物醫(yī)學實驗（踐）教學中的作用與應用

虛擬仿真技術是借助計算機軟件技術模仿并還原真實系統(tǒng)的技術，利用可穿戴設備，可實現(xiàn)真實感受與虛擬世界的自然交互[7]。將虛擬仿真技術應用于教育教學是《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》的主題思想[8]，而虛擬仿真技術自帶的“沉浸性、可重復性、交互性”等特點，使其成為實踐教學改革和教學應用研究的新洼地，為實踐教學和應用研究提供先進工具及有效手段[9]。

（一）虛擬仿真技術的沉浸性提升學生學習興趣

在醫(yī)學領域流傳著這樣一句話：“沒有解剖學，就沒有醫(yī)學”，說明解剖學在醫(yī)學課程中有著極其重要的地位[ 10 ]。在動物醫(yī)學中同樣如此，一名合格獸醫(yī)師的養(yǎng)成，離不開深厚扎實的解剖基礎。然而，由于實驗場地限制、實驗資源（動物尸體）缺乏、動物福利與倫理要求、人畜共患病風險等因素，傳統(tǒng)的動物解剖實驗教學已不能完全滿足卓越農(nóng)林人才培養(yǎng)的要求。以中國農(nóng)業(yè)大學開發(fā)的，2018被年教育部認定為國家級虛擬仿真實驗教學項目的“犬骨骼肌關節(jié)虛擬解剖實驗教學項目”為例，不僅將犬骨骼及關節(jié)呈現(xiàn)出三維結構，給學生視覺上產(chǎn)生沖擊，還設置有相應的互動操作，可以對骨骼及關節(jié)結構進行拼接，讓學生以游戲形式完成理論知識的學習，既增加了趣味性，又有助于提高學生對關節(jié)結構和毗鄰關系的深刻領悟。這一過程既是對傳統(tǒng)的實體解剖教學的模擬和還原，更是對教學過程、教學手段的提高。盡管虛擬仿真在我國獸醫(yī)學教育的應用剛剛起步，但在醫(yī)學解剖領域的應用研究顯示，虛擬仿真技術輔助教學在提升學生學習的主動性、對課程的興趣方面成效顯著，成功解決了課程枯燥乏味、內(nèi)容復雜難懂的問題[ 11 ]。

（二）虛擬仿真技術的可重復性豐富教學資源

虛擬仿真實驗教學項目的可重復性，克服了在實驗（實踐）教學過程中遇到的代表性病例資源短缺以及病例重現(xiàn)困難等問題。對于一些在教學動物醫(yī)院中遇到的可遇不可求的病例資源，教師可以借助于虛擬仿真技術，將寶貴的教學資源轉(zhuǎn)化成仿真軟件，真實還原病例的處置過程，并能永久保存下來，既能提升教育資源的層次性，又能讓學生通過虛擬操作訓練，掌握復雜病例的處理技巧，收獲寶貴臨床經(jīng)驗。以我校開發(fā)的國家級虛擬仿真實驗教學項目“犬前十字韌帶斷裂修復虛擬仿真實驗教學項目”為例，利用虛擬仿真技術，為學生模擬從接診到診斷、確診的全過程，使得學生能更好的學習跛行患犬的診斷要點、前十字韌帶斷裂的確診方法、麻醉方案的制定、氣管插管流程、詳細具體的手術方案與方法等，更好地學習犬前十字韌帶斷裂修復技術。在軟件開發(fā)的過程中設置考核模式和教學模式，在動態(tài)情境下對學生基礎理論知識、臨床診斷能力、外科手術技術以及綜合分析能力進行整體考核，不僅全面考查學生解決實際問題的真實能力，也能提升學生的整體診療能力。在學習過程中學生可用利用軟件資源在課上進行實踐練習，也可以在課下利用電腦或借助網(wǎng)絡方式反復練習，從而全面掌握修復技術技巧。此外，華南農(nóng)業(yè)大學廖明團隊開發(fā)的“高致病性禽流感診斷”國家級虛擬仿真實驗教學項目，既豐富了難以實驗的教學資源，又充分體現(xiàn)出虛擬仿真技術可以有效避免接觸高危有害物質(zhì)、實驗安全性能較高的特點[ 12 ]。

（三）虛擬仿真技術的網(wǎng)絡性提高教學效率

虛擬仿真實驗教學項目可以不受時間的限制。在真實的手術實驗訓練中，從麻醉到術后蘇醒需要較長時間，而在虛擬仿真實驗教學項目的訓練中可以縮短手術完成時間，重點訓練診斷技巧、手術技巧，做到有的放矢。虛擬仿真實驗教學項目可以不受空間的限制。在真實的動物實驗過程中需要固定的實驗場所、專業(yè)的實驗器械，而虛擬仿真實驗教學項目可以基于B/S架構開發(fā)，可以通過瀏覽器訪問虛擬仿真用戶平臺[ 13 ]，在任何有電腦和網(wǎng)絡的地方，借助互聯(lián)網(wǎng)進行通信，隨時隨地進行訓練，實現(xiàn)在線復習回顧。這種線上線下結合的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的教學模式符合當前推行的現(xiàn)代信息技術與教育深度融合的國家教育改革戰(zhàn)略。

三、虛擬仿真實驗教學項目在動物醫(yī)學實驗（踐）教學中的問題與策略

虛擬仿真實驗教學項目在動物醫(yī)學實驗（踐）教學中的應用不僅調(diào)動了學生的學習興趣，而且解決了因醫(yī)患關系緊張、教學資源不足、教學經(jīng)費投入不足等因素帶來的教學弊端，但在實際應用過程中仍存在一些問題。一方面，當前虛擬仿真實驗教學項目剛剛起步，懂動物醫(yī)學的人員對虛擬仿真技術不精，懂虛擬仿真技術的人員對動物醫(yī)學專業(yè)知識了解不多，在虛擬資源的正確性、專業(yè)性方面有待提高，需要參與軟件開發(fā)的一線教師改變傳統(tǒng)教學觀念與模式，通過培訓掌握相關技術，在交互性、知識點考核的設計上體現(xiàn)出趣味性與可操作性，使技術與課程有機融合，達到更好的教學效果;另一方面，各院校應積極響應教育部的指導政策，開展互聯(lián)網(wǎng)資源共享，避免重復建設與資源浪費，規(guī)范虛擬仿真教學資源，全方位應用虛擬仿真教學資源。

四、結論

2018年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)的《全國獸醫(yī)工作要點》指出：要強化獸醫(yī)人才隊伍建設，加強獸醫(yī)國際人才培養(yǎng)，切實加強動物疫病防治，提供畜禽免疫診療服務，促進鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和健康中國戰(zhàn)略高效實施。在新的時代背景下，實現(xiàn)這一目標，高素質(zhì)動物醫(yī)學人才是保障。動物醫(yī)學專業(yè)應培養(yǎng)各類獸醫(yī)師，深入推進信息技術與高等教育實驗教學的深度融合，培養(yǎng)具有高超技能、過硬素質(zhì)的獸醫(yī)人才，符合行業(yè)需求，符合時代需求。虛擬仿真技術在動物醫(yī)學實驗（實踐）教學的應用，將彌補傳統(tǒng)實驗教學過程中存在不足，可在解決實驗（踐）教學資源不足、條件受限、實驗（踐）訓練效果不佳等客觀問題，為實現(xiàn)培養(yǎng)合格獸醫(yī)師的根本目標，實現(xiàn)“同一世界，同一健康”做出應有貢獻。

參考文獻

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