數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下豬生產(chǎn)學(xué)實(shí)踐課程的教學(xué)改革

摘 要 在數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下，對實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行數(shù)字革新已成為高等教育發(fā)展的必然趨勢。豬生產(chǎn)學(xué)作為動(dòng)物科學(xué)專業(yè)的主干課程，教學(xué)目的是使學(xué)生掌握豬生產(chǎn)學(xué)的基本理論、實(shí)踐技能和應(yīng)用技術(shù)。實(shí)踐教學(xué)是該課程的重要組成部分，受生物安全規(guī)范、時(shí)空條件和經(jīng)費(fèi)等限制，學(xué)生很難進(jìn)入現(xiàn)代化豬場參觀實(shí)踐，教學(xué)質(zhì)量較低。文章利用云畜牧創(chuàng)新平臺中的智慧養(yǎng)豬和豬場生物安全兩套虛擬仿真資源，從實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)兩個(gè)方面入手，初步構(gòu)建出一個(gè)“兩資源、四模塊”實(shí)踐教學(xué)體系，以期為數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下高校實(shí)踐教學(xué)效果改善及新農(nóng)科人才培養(yǎng)提供參考。

關(guān)鍵詞 豬生產(chǎn)學(xué)；實(shí)踐教學(xué)模式；數(shù)字化轉(zhuǎn)型

中圖分類號：G424 " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.01.018

Teaching Reform of Swine Production Practice Course under the Background of Digital Transformation

WANG Wenwen1，2，3， WANG Yuan1，2，3， AN Xiaoping1，2，3

College of Animal Science， Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot， Inner Mongolia 010018;

2. Key Laboratory of Smart Animal Husbandry at Universities of Inner Mongolia Autonomous Region，

Hohhot， Inner Mongolia 010018；

3.Integrated Research Platform of Smart Animal Husbandry at Universities of Inner Mongolia Autonomous Region， Hohhot， Inner Mongolia 010018）

Abstract Under the context of digital transformation， the digital innovation of course teaching models has become an inevitable trend in the development of higher education. As a core course in animal science， swine production aims to enable students to master the basic theories of pig production and acquire practical skills and application techniques. Practical teaching constitutes a vital component of this course. However， due to limitations such as biological safety regulations， temporal and spatial constraints， and funding， it is difficult for students to visit modern pig farms for practical experience， resulting in lower teaching quality and effectiveness. This paper utilizes two sets of virtual simulation resources from the Cloud Animal Husbandry Innovation Platform， namely Intelligent Pig Farming and Pig Farm Biological Safety， to initially establish a \"two resources， four modules\" practical teaching system， focusing on both practical teaching content and practical teaching sessions. The objective is to provide a reference for improving the effectiveness of practical teaching in higher education and cultivating talent in the field of new agricultural sciences against the backdrop of educational digital transformation.

Keywords swine production; practical teaching model; digital transformation

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，數(shù)字化已逐漸滲透各個(gè)領(lǐng)域[1]。在數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下，我國畜牧業(yè)已經(jīng)邁進(jìn)以“自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化、綠色化”為主要特點(diǎn)的“智慧畜牧業(yè)”時(shí)代，傳統(tǒng)的畜牧相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)模式已難以滿足新時(shí)代畜牧業(yè)發(fā)展對人才的知識、能力和素質(zhì)等方面的需求[2]。但高等院校配套教育資源非常有限，行業(yè)先進(jìn)裝備、尖端技術(shù)很難進(jìn)入課堂，教學(xué)內(nèi)容嚴(yán)重與行業(yè)脫節(jié)，養(yǎng)殖實(shí)踐教學(xué)更是難以展開。養(yǎng)殖實(shí)踐教學(xué)是實(shí)現(xiàn)高等卓越農(nóng)林人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，對提升學(xué)生專業(yè)技能、培養(yǎng)創(chuàng)新意識及提高動(dòng)手能力具有重要意義。因此，高等農(nóng)林院校的動(dòng)物科學(xué)專業(yè)動(dòng)物生產(chǎn)類主干課程教學(xué)方式及教學(xué)內(nèi)容改革已迫在眉睫。本文以豬生產(chǎn)學(xué)課程為例，對其實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)字化改革研究，以期解決智慧養(yǎng)殖實(shí)踐教學(xué)資源匱乏的問題，以培養(yǎng)基礎(chǔ)理論扎實(shí)、實(shí)踐動(dòng)手能力強(qiáng)的動(dòng)物生產(chǎn)類人才。

1 豬生產(chǎn)學(xué)課程基本情況及其存在的問題

豬生產(chǎn)學(xué)是一門理論與實(shí)踐結(jié)合性極強(qiáng)的課程，課程內(nèi)容包括種公豬、種母豬、育肥豬養(yǎng)殖管理過程以及豬場生物安全建設(shè)等。該課程的教學(xué)目標(biāo)是通過對生豬生產(chǎn)基本原理與技術(shù)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握國內(nèi)外養(yǎng)豬業(yè)的概況和發(fā)展趨勢、豬的生物學(xué)特性、豬的品種、豬的育種、豬的營養(yǎng)與飼料、種豬生產(chǎn)、仔豬生產(chǎn)、育肥豬生產(chǎn)以及豬場的生物安全等知識，使學(xué)生掌握國內(nèi)外養(yǎng)豬業(yè)的概況和發(fā)展趨勢、種豬生產(chǎn)、仔豬生產(chǎn)、育肥豬生產(chǎn)以及豬場的生物安全等知識，幫助學(xué)生成為能夠適應(yīng)我國生豬產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要、勝任現(xiàn)代生豬產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)與管理工作的高素質(zhì)人才。

當(dāng)前，傳統(tǒng)豬生產(chǎn)學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)主要面臨以下問題。一是要掌握豬生產(chǎn)學(xué)的實(shí)踐技能和應(yīng)用技術(shù)，需要學(xué)生接觸實(shí)體動(dòng)物進(jìn)行操作訓(xùn)練，實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本高，且存在感染疾病風(fēng)險(xiǎn)；二是生豬生產(chǎn)歷經(jīng)配種、分娩、斷奶、育肥四個(gè)階段，周期長且時(shí)間跨度大，學(xué)生實(shí)踐內(nèi)容無法覆蓋生豬生產(chǎn)所有的技術(shù)環(huán)節(jié)；三是校外實(shí)踐多采用參觀實(shí)習(xí)的模式，大多數(shù)學(xué)生只能觀摩，很難有機(jī)會親自動(dòng)手操作；四是由于生豬養(yǎng)殖規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化、智慧化的水平的提升以及豬瘟的影響，豬場生物安全管控越來越嚴(yán)格，人員、車輛難以隨便進(jìn)出場區(qū)，學(xué)生看不到豬，更難摸到豬，無法完全動(dòng)手操作，教學(xué)質(zhì)量低、效果差，學(xué)生實(shí)踐操作能力差，畢業(yè)后無法實(shí)現(xiàn)“零距離”上崗[3-4]。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于豬生產(chǎn)學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)中的優(yōu)勢

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于豬生產(chǎn)學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)中，可以突破時(shí)空條件的限制、減少對實(shí)體動(dòng)物的依賴、規(guī)避安全生產(chǎn)防疫的風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)約實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本、減少環(huán)境污染，解決養(yǎng)殖實(shí)踐教學(xué)資源匱乏的問題[5]。此外，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)將智慧化標(biāo)準(zhǔn)豬場虛擬仿真化，學(xué)生仿佛置身于智慧化標(biāo)準(zhǔn)豬場，將豬的各生產(chǎn)階段由文字轉(zhuǎn)為場景，通過生物安全管控，學(xué)生自主走進(jìn)豬場；將智慧化豬場設(shè)施設(shè)備虛擬仿真化，將智慧化豬場養(yǎng)殖生產(chǎn)各階段操作技術(shù)由文字轉(zhuǎn)為場景，實(shí)現(xiàn)學(xué)生完成查情、配種、接產(chǎn)等養(yǎng)殖生產(chǎn)操作，無須指導(dǎo)教師抽象地講解，可以很好地完成實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，提高實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量，縮短畢業(yè)生與企業(yè)合格員工之間的最后一公里。虛擬仿真技術(shù)的引入，為教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來全新的體驗(yàn)，是數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下多學(xué)科融合教學(xué)方式的創(chuàng)新體現(xiàn)。

3 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的豬生產(chǎn)學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)

3.1 構(gòu)建“兩資源、四模塊”實(shí)踐教學(xué)體系

針對豬生產(chǎn)學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)中存在的實(shí)踐教學(xué)資源匱乏、教學(xué)質(zhì)量較低及學(xué)生實(shí)踐操作能力差等問題，教學(xué)團(tuán)隊(duì)優(yōu)化教學(xué)方案，利用內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)云畜牧創(chuàng)新平臺的智慧養(yǎng)豬全流程虛擬仿真和豬場生物安全虛擬仿真兩大資源，豐富實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容；通過“課前預(yù)習(xí)、課中學(xué)習(xí)、課后鞏固、模擬演練”四大模塊優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)過程，從而構(gòu)建“兩資源、四模塊”實(shí)踐教學(xué)體系（圖1）。

3.2 構(gòu)建 “兩資源”

3.2.1 智慧養(yǎng)豬全流程虛擬仿真資源

智慧養(yǎng)豬全流程虛擬仿真依托豬養(yǎng)殖流程和養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)，打造包括種公豬、種母豬、育肥豬飼養(yǎng)管理的模擬養(yǎng)殖系統(tǒng)，以3D動(dòng)畫形式提供給學(xué)生來學(xué)習(xí)[6]。智慧養(yǎng)豬實(shí)踐教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)飼養(yǎng)管理種公豬、種母豬和育肥豬的實(shí)踐能力，要求學(xué)生了解種豬進(jìn)場和隔離環(huán)節(jié)，掌握調(diào)教采精、精液品質(zhì)檢查、精液稀釋、查情催情、輸精、仔豬保健等基本技術(shù)。種公豬模擬養(yǎng)殖界面有進(jìn)豬、隔離、調(diào)教采精及分析化驗(yàn)等模塊；種母豬模擬養(yǎng)殖界面有進(jìn)豬、隔離、查情催情、配種、妊娠、分娩及哺乳等模塊；育肥豬模擬養(yǎng)殖界面有飼喂、巡欄、料肉比監(jiān)測、設(shè)備運(yùn)維及出欄等模塊。每個(gè)模塊的主要內(nèi)容見表1[7]（P59）。豬生產(chǎn)學(xué)實(shí)踐教學(xué)采用豬場實(shí)景過程、動(dòng)畫演示和文字描述相結(jié)合的方法為學(xué)生講解，學(xué)生通過點(diǎn)擊模塊查看相關(guān)內(nèi)容，根據(jù)引導(dǎo)提示，進(jìn)行虛擬操作。學(xué)生必須學(xué)習(xí)的交互性操作步驟為：①化驗(yàn)室進(jìn)行精液品質(zhì)檢查操作；②配種妊娠舍進(jìn)行查情操作；③配種妊娠舍進(jìn)行配種操作；④配種妊娠舍進(jìn)行妊娠診斷操作；⑤分娩舍進(jìn)行仔豬保健操作。如學(xué)生不對上述必須學(xué)習(xí)的交互性操作步驟進(jìn)行操作，系統(tǒng)會進(jìn)行提示，且后臺會統(tǒng)計(jì)每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)精液品質(zhì)檢查、查情、配種及妊娠診斷等交互性操作步驟的次數(shù)。引導(dǎo)模式在操作過程中會對每一步操作的要點(diǎn)和需要掌握的知識點(diǎn)進(jìn)行提示，學(xué)生可以根據(jù)引導(dǎo)完成智慧養(yǎng)豬全流程實(shí)踐內(nèi)容，在操作過程中繼續(xù)對相關(guān)知識進(jìn)行學(xué)習(xí)。

3.2.2 豬場生物安全虛擬仿真資源

生物安全是為防止病原微生物（包括寄生蟲）進(jìn)入場內(nèi)、阻斷病原微生物在場內(nèi)傳播擴(kuò)散、防止場內(nèi)病原微生物向場外傳播擴(kuò)散而采取的一系列綜合防范措施，以實(shí)現(xiàn)豬場高效有序生產(chǎn)[8]。生物安全實(shí)踐教學(xué)目的是使學(xué)生掌握豬場生物安全體系和生物安全預(yù)警及處置技術(shù)，提高學(xué)生管理豬場生物安全的能力。豬場生物安全智能管控虛擬仿真資源主要涵蓋人員進(jìn)場、物資進(jìn)場以及車輛進(jìn)場3個(gè)部分。豬場人員生物安全智能管控模擬包括進(jìn)場申請審批、預(yù)處理中心、洗消中心、養(yǎng)殖場隔離區(qū)、養(yǎng)殖場生活區(qū)和養(yǎng)殖場生產(chǎn)區(qū)等模塊；豬場物資生物安全智能管控模擬包括物資進(jìn)場申請、預(yù)處理中心、洗消中心、養(yǎng)殖場隔離區(qū)和養(yǎng)殖場生產(chǎn)區(qū)等模塊。豬場車輛生物安全智能管控模擬包括上游洗消中心、下游洗消中心和養(yǎng)殖場外圍模塊，每個(gè)模塊的主要內(nèi)容見表2。學(xué)生通過點(diǎn)擊模塊查看相關(guān)內(nèi)容，其中必須學(xué)習(xí)的交互性操作步驟為：①進(jìn)入智慧化豬場洗消中心進(jìn)行洗澡、消毒、更衣；②進(jìn)入智慧化豬場生活區(qū)進(jìn)行隔離；③進(jìn)入智慧化豬場生產(chǎn)區(qū)進(jìn)行洗澡和更衣。在操作時(shí)，學(xué)生只有進(jìn)行正確的操作才能進(jìn)入下一環(huán)節(jié)，這樣的模擬訓(xùn)練使學(xué)生有了更直觀的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，有助于學(xué)生加深對豬場生物安全智能管控流程的理解。

3.3 構(gòu)建“四模塊”

與“教師講、學(xué)生聽”的傳統(tǒng)教學(xué)模式不同，“四模塊”教學(xué)模式是以學(xué)生自主學(xué)為主體、教師輔助講的實(shí)踐教學(xué)模式。①課前預(yù)習(xí)：課前教師布置問題，學(xué)生進(jìn)入虛擬仿真系統(tǒng)，觀摩現(xiàn)代化養(yǎng)豬場，了解豬舍分布情況、養(yǎng)殖環(huán)境、養(yǎng)殖過程及生豬生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，預(yù)習(xí)相關(guān)課程內(nèi)容。②課中學(xué)習(xí)：課堂教學(xué)實(shí)施過程中，教師可隨時(shí)調(diào)用虛擬仿真資源和豬場實(shí)景資源進(jìn)行授課，將現(xiàn)代養(yǎng)豬知識體系全方位地展現(xiàn)在課堂教學(xué)中，并通過線上提問互動(dòng)，向?qū)W生提出問題，引導(dǎo)其邊操作邊思考。③課后鞏固：學(xué)生課后應(yīng)用養(yǎng)豬生產(chǎn)全流程、豬場生物安全等虛擬仿真資源進(jìn)行知識鞏固和技能鍛煉，自主復(fù)習(xí)課程內(nèi)容，增強(qiáng)教學(xué)效果。④模擬演練：根據(jù)課堂作業(yè)完成情況，學(xué)生針對采精、B超機(jī)查空懷等難度大的生產(chǎn)技能進(jìn)行多次模擬演練，提升專業(yè)技能素養(yǎng)。

4 課后評價(jià)與實(shí)施效果

豬生產(chǎn)學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)考核分為操作考核和理論考核兩部分，線上操作考核沒有提示內(nèi)容，所有操作需要學(xué)生獨(dú)立完成，全部完成視為通過；理論考核為系統(tǒng)隨機(jī)從題庫中抽取一定數(shù)量的題目，學(xué)生進(jìn)行作答，系統(tǒng)根據(jù)作答結(jié)果給出相應(yīng)分?jǐn)?shù)。最后，任課教師依據(jù)操作考核、理論考核、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和課堂作業(yè)情況進(jìn)行評分。

學(xué)生對基于“兩資源，四模塊”的豬生產(chǎn)學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)模式的總體評價(jià)較高?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的智慧養(yǎng)豬全流程和豬場生物安全，還原真實(shí)養(yǎng)殖場景，為學(xué)生營造沉浸式的“三維立體”教學(xué)環(huán)境。教師采用完成任務(wù)的方式引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，同時(shí)解決豬生產(chǎn)學(xué)實(shí)踐課程教學(xué)中時(shí)空條件的限制、對實(shí)體動(dòng)物的依賴、安全生產(chǎn)防疫的風(fēng)險(xiǎn)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本、環(huán)境污染以及智慧養(yǎng)殖實(shí)踐教學(xué)資源匱乏等關(guān)鍵問題。采用“兩資源，四模塊”的豬生產(chǎn)學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)模式有效提升了教學(xué)效果和質(zhì)量。

5 小結(jié)

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下，虛擬仿真在農(nóng)林高校實(shí)踐類課程教學(xué)中展現(xiàn)出重要作用。將虛擬仿真技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，通過理論講授和實(shí)景操作，使學(xué)生夯實(shí)理論基礎(chǔ)，深入理解理論知識，提升實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和潛能，對培養(yǎng)動(dòng)物生產(chǎn)類人才具有重要意義。此外，該實(shí)踐教學(xué)模式還可以延伸應(yīng)用到農(nóng)林高校其他相關(guān)實(shí)踐課程中，有助于進(jìn)一步完善新農(nóng)科應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系，提高人才培養(yǎng)成效。但虛擬實(shí)踐操作不能完全代替實(shí)際操作，因此需將虛擬教學(xué)與實(shí)際教學(xué)有機(jī)結(jié)合，從虛實(shí)結(jié)合、整體布局、平臺統(tǒng)建、知識細(xì)化、資源共享等技術(shù)層面進(jìn)一步完善。此外，還應(yīng)注意豬生產(chǎn)學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的實(shí)時(shí)補(bǔ)充和動(dòng)態(tài)更新，保證教學(xué)內(nèi)容的前沿性。

*通信作者：王園

★基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革研究重點(diǎn)項(xiàng)目“基于現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)‘線上線下一體化’建設(shè)動(dòng)物生產(chǎn)類主干課程”（SJJX202303）。

參考文獻(xiàn)

盧從生，史兵.教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動(dòng)支撐體系的構(gòu)成、要素與面臨的挑戰(zhàn)[J].教育探索，2023（6）：78-82.

王懷禹，羅通彪，劉強(qiáng)，等.養(yǎng)殖業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型升級背景下的畜牧人才培養(yǎng)探索實(shí)踐案例[J].豬業(yè)科學(xué)，2023，40（9）：46-49.

郝小燕，楊春合，李碧波，等.虛擬仿真技術(shù)背景下的羊生產(chǎn)學(xué)實(shí)踐教學(xué)改革探索[J].畜禽業(yè)，2024，35（3）：48-51.

李改英，李東華，蔣瑞瑞，等.虛擬仿真技術(shù)在動(dòng)物生產(chǎn)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2024（11）：212-216.

張金璧，徐世永，潘增祥，等.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在動(dòng)物科學(xué)專業(yè)教學(xué)中的運(yùn)用[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2024（2）：98-100.

齊景偉，王步鈺，安曉萍，等.引領(lǐng)生豬養(yǎng)殖業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2023.

齊景偉，王步鈺，安曉萍，等.現(xiàn)代化豬場管理與標(biāo)準(zhǔn)化操作流程[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2023.

姚馨.規(guī)模化豬場生物安全體系建設(shè)[J].國外畜牧學(xué)（豬與禽），2022， 42（4）：51-54.