虛擬仿真技術(shù)在獸醫(yī)學(xué)實驗（踐）教學(xué)中的應(yīng)用

姜勝 王曉杜 宋厚輝

[摘 要] 動物醫(yī)學(xué)是實踐性極強(qiáng)的學(xué)科，其根本目標(biāo)是培養(yǎng)合格獸醫(yī)師，而當(dāng)前動物醫(yī)學(xué)實驗（踐）教學(xué)中存在的臨床實踐教學(xué)資源不足、經(jīng)費(fèi)短缺等問題嚴(yán)重影響了教學(xué)質(zhì)量。虛擬仿真實驗教學(xué)具有“沉浸性、可重復(fù)性、交互性”的特點(diǎn)，能夠提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，豐富教學(xué)資源，有效解決傳統(tǒng)實驗（踐）教學(xué)的弊端，提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的實踐操作能力。分析了當(dāng)前虛擬仿真實驗教學(xué)項目在應(yīng)用過程中的存在的問題，并從學(xué)科交叉、資源共享等方面提出了針對性應(yīng)對策略。

[關(guān)鍵詞]動物醫(yī)學(xué);虛擬仿真實驗教學(xué)項目;實驗教學(xué);實踐教學(xué)

[基金項目] 2018—2020年浙江省“十三五”教學(xué)改革項目“基于應(yīng)用型高級創(chuàng)新人才培養(yǎng)的動物醫(yī)學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)體系的改革與實踐”（JG20180173）;2019—2020年浙江農(nóng)林大學(xué)校級教改項目“以培養(yǎng)合格獸醫(yī)師為目標(biāo)的‘獸醫(yī)內(nèi)科學(xué)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(xué)動物科技學(xué)院動物醫(yī)學(xué)院講師，主要從事動物醫(yī)學(xué)教育教學(xué)研究;宋厚輝（1975—），男，山東棗莊人，博士，浙江農(nóng)林大學(xué)動物科技學(xué)院動物醫(yī)學(xué)院教授，院長（通信作者），主要從事動物醫(yī)學(xué)教育研究。

[中圖分類號] G642.41? ?[文獻(xiàn)標(biāo)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(xué)人才培養(yǎng)的根本目標(biāo)就是要培養(yǎng)合格的獸醫(yī)師。2018年5月2日，習(xí)近平總書記在北京大學(xué)師生座談會上的講話中特別強(qiáng)調(diào)，學(xué)到的東西，不能停留在書本上，不能只裝在腦袋里，而應(yīng)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(xué)實踐性強(qiáng)的學(xué)科特點(diǎn)決定了臨床實踐教學(xué)是培養(yǎng)獸醫(yī)人才臨床能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[2]，因此要實現(xiàn)動物醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)的根本目標(biāo)，培養(yǎng)符合卓越農(nóng)林人才和專業(yè)認(rèn)證要求的復(fù)合應(yīng)用型人才，應(yīng)面向?qū)嶋H，深入實踐，走提升實踐教學(xué)水平的根本之路。

一、當(dāng)前動物醫(yī)學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)面臨的問題

（一）教學(xué)實驗（踐）科目多，學(xué)時緊張

當(dāng)前各高校在制定動物醫(yī)學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)時既注重通專結(jié)合，寬口就業(yè)，又注重跨領(lǐng)域、跨行業(yè)，交叉融合。動物醫(yī)學(xué)本科教育階段主要是培養(yǎng)獸醫(yī)基礎(chǔ)全科人才，因此各高校動物醫(yī)學(xué)專業(yè)在課程設(shè)置上，覆蓋面較廣，涵蓋知識豐富[3]。按照動物醫(yī)學(xué)教學(xué)指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，動物醫(yī)學(xué)專業(yè)的學(xué)生要掌握專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課共21門，總學(xué)時達(dá)1348學(xué)時，而實踐類課程學(xué)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(xué)專業(yè)的學(xué)制絕大多數(shù)為4年，僅有少數(shù)“雙一流”院校（學(xué)科）為五年制。盡管近年來動物醫(yī)學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會在推動延長學(xué)制，全面實行五年制動物醫(yī)學(xué)教育，提升教學(xué)質(zhì)量，但與歐洲或美國獸醫(yī)教育8年制的學(xué)時相比[4]，五年制的學(xué)時仍有很大差距。在當(dāng)下課程多學(xué)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(xué)內(nèi)容，而沒有足夠的臨床實踐培訓(xùn)，很難獲得足夠的臨床實踐經(jīng)驗，這是目前動物醫(yī)學(xué)實驗（踐）教學(xué)遇到的問題之一。

（二）臨床實踐教學(xué)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(xué)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(chǔ)課—專業(yè)課—臨床實習(xí)的教育體系，各課程自成體系，學(xué)科之間缺乏聯(lián)系，使得學(xué)生所學(xué)基礎(chǔ)知識較為孤立，與疾病之間相互脫節(jié)。此外，在實際教學(xué)過程中理論授課與實踐教學(xué)相互分開，在理論授課過程中幾乎接觸不到臨床病例，這進(jìn)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(xùn)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(xué)動物醫(yī)院。而資料顯示，國內(nèi)具有動物醫(yī)學(xué)招生資格的90余所本科院校（專業(yè)）中，配有教學(xué)動物醫(yī)院的僅占50%[5]，而在這50%的教學(xué)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(yáng)州大學(xué)等少數(shù)幾所院校的附屬教學(xué)動物醫(yī)院接診的病例量，能夠滿足臨床實驗（踐）教學(xué)的需求。由于醫(yī)患關(guān)系的敏感性，在臨床實踐教學(xué)過程中，一些稀缺病例、重癥病例，在教學(xué)動物醫(yī)院實習(xí)的學(xué)生只能“觀摩”，不能真正地得到實操機(jī)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(xué)生實踐操作經(jīng)驗與能力的提高，影響了教學(xué)效果。

（三）實驗（踐）教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入缺口大

動物醫(yī)學(xué)在我國屬于農(nóng)業(yè)科學(xué)范疇，但它具有醫(yī)學(xué)屬性，需要大量的實踐動手操作來訓(xùn)練技巧，獲取寶貴經(jīng)驗，因此在動物醫(yī)學(xué)的實驗（踐）教學(xué)中需要大量的動物、動物尸體、藥品、試劑、細(xì)胞，并需要各種先進(jìn)醫(yī)療設(shè)備的投入。所以動物醫(yī)學(xué)實驗（踐）教學(xué)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(xué)經(jīng)費(fèi)的壓力增大，導(dǎo)致國內(nèi)多數(shù)農(nóng)業(yè)院校的動物醫(yī)學(xué)專業(yè)的實驗教學(xué)經(jīng)費(fèi)的撥付額度，遠(yuǎn)不能滿足正常教學(xué)的需要。在實際教學(xué)過程中多數(shù)高校動物醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)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(jī)會變少了[6]，最終導(dǎo)致學(xué)生的實踐操作的時間和質(zhì)量都未達(dá)到教學(xué)的要求。這嚴(yán)重影響了實驗（踐）教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)合格獸醫(yī)師的根本目標(biāo)很難實現(xiàn)。

二、虛擬仿真技術(shù)在動物醫(yī)學(xué)實驗（踐）教學(xué)中的作用與應(yīng)用

虛擬仿真技術(shù)是借助計算機(jī)軟件技術(shù)模仿并還原真實系統(tǒng)的技術(shù)，利用可穿戴設(shè)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(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)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(shù)自帶的“沉浸性、可重復(fù)性、交互性”等特點(diǎn)，使其成為實踐教學(xué)改革和教學(xué)應(yīng)用研究的新洼地，為實踐教學(xué)和應(yīng)用研究提供先進(jìn)工具及有效手段[9]。

（一）虛擬仿真技術(shù)的沉浸性提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域流傳著這樣一句話：“沒有解剖學(xué)，就沒有醫(yī)學(xué)”，說明解剖學(xué)在醫(yī)學(xué)課程中有著極其重要的地位[ 10 ]。在動物醫(yī)學(xué)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(chǔ)。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(fēng)險等因素，傳統(tǒng)的動物解剖實驗教學(xué)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(xué)開發(fā)的，2018被年教育部認(rèn)定為國家級虛擬仿真實驗教學(xué)項目的“犬骨骼肌關(guān)節(jié)虛擬解剖實驗教學(xué)項目”為例，不僅將犬骨骼及關(guān)節(jié)呈現(xiàn)出三維結(jié)構(gòu)，給學(xué)生視覺上產(chǎn)生沖擊，還設(shè)置有相應(yīng)的互動操作，可以對骨骼及關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行拼接，讓學(xué)生以游戲形式完成理論知識的學(xué)習(xí)，既增加了趣味性，又有助于提高學(xué)生對關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和毗鄰關(guān)系的深刻領(lǐng)悟。這一過程既是對傳統(tǒng)的實體解剖教學(xué)的模擬和還原，更是對教學(xué)過程、教學(xué)手段的提高。盡管虛擬仿真在我國獸醫(yī)學(xué)教育的應(yīng)用剛剛起步，但在醫(yī)學(xué)解剖領(lǐng)域的應(yīng)用研究顯示，虛擬仿真技術(shù)輔助教學(xué)在提升學(xué)生學(xué)習(xí)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(fù)雜難懂的問題[ 11 ]。

（二）虛擬仿真技術(shù)的可重復(fù)性豐富教學(xué)資源

虛擬仿真實驗教學(xué)項目的可重復(fù)性，克服了在實驗（實踐）教學(xué)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(xué)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(shù)，將寶貴的教學(xué)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(xué)生通過虛擬操作訓(xùn)練，掌握復(fù)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(xué)項目“犬前十字韌帶斷裂修復(fù)虛擬仿真實驗教學(xué)項目”為例，利用虛擬仿真技術(shù)，為學(xué)生模擬從接診到診斷、確診的全過程，使得學(xué)生能更好的學(xué)習(xí)跛行患犬的診斷要點(diǎn)、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(xì)具體的手術(shù)方案與方法等，更好地學(xué)習(xí)犬前十字韌帶斷裂修復(fù)技術(shù)。在軟件開發(fā)的過程中設(shè)置考核模式和教學(xué)模式，在動態(tài)情境下對學(xué)生基礎(chǔ)理論知識、臨床診斷能力、外科手術(shù)技術(shù)以及綜合分析能力進(jìn)行整體考核，不僅全面考查學(xué)生解決實際問題的真實能力，也能提升學(xué)生的整體診療能力。在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生可用利用軟件資源在課上進(jìn)行實踐練習(xí)，也可以在課下利用電腦或借助網(wǎng)絡(luò)方式反復(fù)練習(xí)，從而全面掌握修復(fù)技術(shù)技巧。此外，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)廖明團(tuán)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(xué)項目，既豐富了難以實驗的教學(xué)資源，又充分體現(xiàn)出虛擬仿真技術(shù)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(diǎn)[ 12 ]。

（三）虛擬仿真技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)性提高教學(xué)效率

虛擬仿真實驗教學(xué)項目可以不受時間的限制。在真實的手術(shù)實驗訓(xùn)練中，從麻醉到術(shù)后蘇醒需要較長時間，而在虛擬仿真實驗教學(xué)項目的訓(xùn)練中可以縮短手術(shù)完成時間，重點(diǎn)訓(xùn)練診斷技巧、手術(shù)技巧，做到有的放矢。虛擬仿真實驗教學(xué)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(xué)項目可以基于B/S架構(gòu)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(luò)的地方，借助互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信，隨時隨地進(jìn)行訓(xùn)練，實現(xiàn)在線復(fù)習(xí)回顧。這種線上線下結(jié)合的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的教學(xué)模式符合當(dāng)前推行的現(xiàn)代信息技術(shù)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(xué)項目在動物醫(yī)學(xué)實驗（踐）教學(xué)中的問題與策略

虛擬仿真實驗教學(xué)項目在動物醫(yī)學(xué)實驗（踐）教學(xué)中的應(yīng)用不僅調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且解決了因醫(yī)患關(guān)系緊張、教學(xué)資源不足、教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入不足等因素帶來的教學(xué)弊端，但在實際應(yīng)用過程中仍存在一些問題。一方面，當(dāng)前虛擬仿真實驗教學(xué)項目剛剛起步，懂動物醫(yī)學(xué)的人員對虛擬仿真技術(shù)不精，懂虛擬仿真技術(shù)的人員對動物醫(yī)學(xué)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(xué)觀念與模式，通過培訓(xùn)掌握相關(guān)技術(shù)，在交互性、知識點(diǎn)考核的設(shè)計上體現(xiàn)出趣味性與可操作性，使技術(shù)與課程有機(jī)融合，達(dá)到更好的教學(xué)效果;另一方面，各院校應(yīng)積極響應(yīng)教育部的指導(dǎo)政策，開展互聯(lián)網(wǎng)資源共享，避免重復(fù)建設(shè)與資源浪費(fèi)，規(guī)范虛擬仿真教學(xué)資源，全方位應(yīng)用虛擬仿真教學(xué)資源。

四、結(jié)論

2018年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)的《全國獸醫(yī)工作要點(diǎn)》指出：要強(qiáng)化獸醫(yī)人才隊伍建設(shè)，加強(qiáng)獸醫(yī)國際人才培養(yǎng)，切實加強(qiáng)動物疫病防治，提供畜禽免疫診療服務(wù)，促進(jìn)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(biāo)，高素質(zhì)動物醫(yī)學(xué)人才是保障。動物醫(yī)學(xué)專業(yè)應(yīng)培養(yǎng)各類獸醫(yī)師，深入推進(jìn)信息技術(shù)與高等教育實驗教學(xué)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(shù)在動物醫(yī)學(xué)實驗（實踐）教學(xué)的應(yīng)用，將彌補(bǔ)傳統(tǒng)實驗教學(xué)過程中存在不足，可在解決實驗（踐）教學(xué)資源不足、條件受限、實驗（踐）訓(xùn)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(biāo)，實現(xiàn)“同一世界，同一健康”做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

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