數字化轉型背景下豬生產學實踐課程的教學改革

摘 要 在數字化轉型背景下，對實踐教學模式進行數字革新已成為高等教育發展的必然趨勢。豬生產學作為動物科學專業的主干課程，教學目的是使學生掌握豬生產學的基本理論、實踐技能和應用技術。實踐教學是該課程的重要組成部分，受生物安全規范、時空條件和經費等限制，學生很難進入現代化豬場參觀實踐，教學質量較低。文章利用云畜牧創新平臺中的智慧養豬和豬場生物安全兩套虛擬仿真資源，從實踐教學內容和實踐教學環節兩個方面入手，初步構建出一個“兩資源、四模塊”實踐教學體系，以期為數字化轉型背景下高校實踐教學效果改善及新農科人才培養提供參考。

關鍵詞 豬生產學；實踐教學模式；數字化轉型

中圖分類號：G424 " " " " 文獻標識碼：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

隨著移動互聯網、大數據、云計算、區塊鏈、物聯網等信息技術蓬勃發展，數字化已逐漸滲透各個領域[1]。在數字化轉型背景下，我國畜牧業已經邁進以“自動化、數字化、智能化、綠色化”為主要特點的“智慧畜牧業”時代，傳統的畜牧相關專業人才培養模式已難以滿足新時代畜牧業發展對人才的知識、能力和素質等方面的需求[2]。但高等院校配套教育資源非常有限，行業先進裝備、尖端技術很難進入課堂，教學內容嚴重與行業脫節，養殖實踐教學更是難以展開。養殖實踐教學是實現高等卓越農林人才培養的重要環節，對提升學生專業技能、培養創新意識及提高動手能力具有重要意義。因此，高等農林院校的動物科學專業動物生產類主干課程教學方式及教學內容改革已迫在眉睫。本文以豬生產學課程為例，對其實踐教學內容和實踐教學環節進行數字化改革研究，以期解決智慧養殖實踐教學資源匱乏的問題，以培養基礎理論扎實、實踐動手能力強的動物生產類人才。

1 豬生產學課程基本情況及其存在的問題

豬生產學是一門理論與實踐結合性極強的課程，課程內容包括種公豬、種母豬、育肥豬養殖管理過程以及豬場生物安全建設等。該課程的教學目標是通過對生豬生產基本原理與技術的學習，使學生掌握國內外養豬業的概況和發展趨勢、豬的生物學特性、豬的品種、豬的育種、豬的營養與飼料、種豬生產、仔豬生產、育肥豬生產以及豬場的生物安全等知識，使學生掌握國內外養豬業的概況和發展趨勢、種豬生產、仔豬生產、育肥豬生產以及豬場的生物安全等知識，幫助學生成為能夠適應我國生豬產業發展需要、勝任現代生豬產業生產與管理工作的高素質人才。

當前，傳統豬生產學課程實踐教學主要面臨以下問題。一是要掌握豬生產學的實踐技能和應用技術，需要學生接觸實體動物進行操作訓練，實驗教學成本高，且存在感染疾病風險；二是生豬生產歷經配種、分娩、斷奶、育肥四個階段，周期長且時間跨度大，學生實踐內容無法覆蓋生豬生產所有的技術環節；三是校外實踐多采用參觀實習的模式，大多數學生只能觀摩，很難有機會親自動手操作；四是由于生豬養殖規模化、標準化、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格，人員、車輛難以隨便進出場區，學生看不到豬，更難摸到豬，無法完全動手操作，教學質量低、效果差，學生實踐操作能力差，畢業后無法實現“零距離”上崗[3-4]。

2 虛擬現實技術應用于豬生產學課程實踐教學中的優勢

將虛擬現實技術應用于豬生產學課程實踐教學中，可以突破時空條件的限制、減少對實體動物的依賴、規避安全生產防疫的風險、節約實驗教學成本、減少環境污染，解決養殖實踐教學資源匱乏的問題[5]。此外，通過計算機技術將智慧化標準豬場虛擬仿真化，學生仿佛置身于智慧化標準豬場，將豬的各生產階段由文字轉為場景，通過生物安全管控，學生自主走進豬場；將智慧化豬場設施設備虛擬仿真化，將智慧化豬場養殖生產各階段操作技術由文字轉為場景，實現學生完成查情、配種、接產等養殖生產操作，無須指導教師抽象地講解，可以很好地完成實踐教學內容，提高實踐教學的質量，縮短畢業生與企業合格員工之間的最后一公里。虛擬仿真技術的引入，為教師的教學和學生的學習帶來全新的體驗，是數字化轉型背景下多學科融合教學方式的創新體現。

3 基于虛擬現實技術的豬生產學課程實踐教學

3.1 構建“兩資源、四模塊”實踐教學體系

針對豬生產學課程實踐教學中存在的實踐教學資源匱乏、教學質量較低及學生實踐操作能力差等問題，教學團隊優化教學方案，利用內蒙古農業大學云畜牧創新平臺的智慧養豬全流程虛擬仿真和豬場生物安全虛擬仿真兩大資源，豐富實踐教學內容；通過“課前預習、課中學習、課后鞏固、模擬演練”四大模塊優化實踐教學過程，從而構建“兩資源、四模塊”實踐教學體系（圖1）。

3.2 構建 “兩資源”

3.2.1 智慧養豬全流程虛擬仿真資源

智慧養豬全流程虛擬仿真依托豬養殖流程和養殖標準，打造包括種公豬、種母豬、育肥豬飼養管理的模擬養殖系統，以3D動畫形式提供給學生來學習[6]。智慧養豬實踐教學目的是培養學生科學飼養管理種公豬、種母豬和育肥豬的實踐能力，要求學生了解種豬進場和隔離環節，掌握調教采精、精液品質檢查、精液稀釋、查情催情、輸精、仔豬保健等基本技術。種公豬模擬養殖界面有進豬、隔離、調教采精及分析化驗等模塊；種母豬模擬養殖界面有進豬、隔離、查情催情、配種、妊娠、分娩及哺乳等模塊；育肥豬模擬養殖界面有飼喂、巡欄、料肉比監測、設備運維及出欄等模塊。每個模塊的主要內容見表1[7]（P59）。豬生產學實踐教學采用豬場實景過程、動畫演示和文字描述相結合的方法為學生講解，學生通過點擊模塊查看相關內容，根據引導提示，進行虛擬操作。學生必須學習的交互性操作步驟為：①化驗室進行精液品質檢查操作；②配種妊娠舍進行查情操作；③配種妊娠舍進行配種操作；④配種妊娠舍進行妊娠診斷操作；⑤分娩舍進行仔豬保健操作。如學生不對上述必須學習的交互性操作步驟進行操作，系統會進行提示，且后臺會統計每個學生學習精液品質檢查、查情、配種及妊娠診斷等交互性操作步驟的次數。引導模式在操作過程中會對每一步操作的要點和需要掌握的知識點進行提示，學生可以根據引導完成智慧養豬全流程實踐內容，在操作過程中繼續對相關知識進行學習。

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）進入場內、阻斷病原微生物在場內傳播擴散、防止場內病原微生物向場外傳播擴散而采取的一系列綜合防范措施，以實現豬場高效有序生產[8]。生物安全實踐教學目的是使學生掌握豬場生物安全體系和生物安全預警及處置技術，提高學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場、物資進場以及車輛進場3個部分。豬場人員生物安全智能管控模擬包括進場申請審批、預處理中心、洗消中心、養殖場隔離區、養殖場生活區和養殖場生產區等模塊；豬場物資生物安全智能管控模擬包括物資進場申請、預處理中心、洗消中心、養殖場隔離區和養殖場生產區等模塊。豬場車輛生物安全智能管控模擬包括上游洗消中心、下游洗消中心和養殖場外圍模塊，每個模塊的主要內容見表2。學生通過點擊模塊查看相關內容，其中必須學習的交互性操作步驟為：①進入智慧化豬場洗消中心進行洗澡、消毒、更衣；②進入智慧化豬場生活區進行隔離；③進入智慧化豬場生產區進行洗澡和更衣。在操作時，學生只有進行正確的操作才能進入下一環節，這樣的模擬訓練使學生有了更直觀的學習體驗，有助于學生加深對豬場生物安全智能管控流程的理解。

3.3 構建“四模塊”

與“教師講、學生聽”的傳統教學模式不同，“四模塊”教學模式是以學生自主學為主體、教師輔助講的實踐教學模式。①課前預習：課前教師布置問題，學生進入虛擬仿真系統，觀摩現代化養豬場，了解豬舍分布情況、養殖環境、養殖過程及生豬生產關鍵技術，預習相關課程內容。②課中學習：課堂教學實施過程中，教師可隨時調用虛擬仿真資源和豬場實景資源進行授課，將現代養豬知識體系全方位地展現在課堂教學中，并通過線上提問互動，向學生提出問題，引導其邊操作邊思考。③課后鞏固：學生課后應用養豬生產全流程、豬場生物安全等虛擬仿真資源進行知識鞏固和技能鍛煉，自主復習課程內容，增強教學效果。④模擬演練：根據課堂作業完成情況，學生針對采精、B超機查空懷等難度大的生產技能進行多次模擬演練，提升專業技能素養。

4 課后評價與實施效果

豬生產學課程實踐教學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容，所有操作需要學生獨立完成，全部完成視為通過；理論考核為系統隨機從題庫中抽取一定數量的題目，學生進行作答，系統根據作答結果給出相應分數。最后，任課教師依據操作考核、理論考核、實驗報告和課堂作業情況進行評分。

學生對基于“兩資源，四模塊”的豬生產學課程實踐教學模式的總體評價較高。基于虛擬現實技術的智慧養豬全流程和豬場生物安全，還原真實養殖場景，為學生營造沉浸式的“三維立體”教學環境。教師采用完成任務的方式引導學生主動學習，增強學習的趣味性，提高學生的學習效率，同時解決豬生產學實踐課程教學中時空條件的限制、對實體動物的依賴、安全生產防疫的風險、實驗教學成本、環境污染以及智慧養殖實踐教學資源匱乏等關鍵問題。采用“兩資源，四模塊”的豬生產學課程實踐教學模式有效提升了教學效果和質量。

5 小結

在數字化轉型背景下，虛擬仿真在農林高校實踐類課程教學中展現出重要作用。將虛擬仿真技術與傳統教學相結合，通過理論講授和實景操作，使學生夯實理論基礎，深入理解理論知識，提升實驗實踐能力，激發學習興趣和潛能，對培養動物生產類人才具有重要意義。此外，該實踐教學模式還可以延伸應用到農林高校其他相關實踐課程中，有助于進一步完善新農科應用型人才培養體系，提高人才培養成效。但虛擬實踐操作不能完全代替實際操作，因此需將虛擬教學與實際教學有機結合，從虛實結合、整體布局、平臺統建、知識細化、資源共享等技術層面進一步完善。此外，還應注意豬生產學課程實踐教學內容的實時補充和動態更新，保證教學內容的前沿性。

*通信作者：王園

★基金項目：內蒙古農業大學教育教學改革研究重點項目“基于現實虛擬技術‘線上線下一體化’建設動物生產類主干課程”（SJJX202303）。

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