新農(nóng)科建設(shè)背景下動(dòng)物醫(yī)學(xué)類專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)建策略

尹云厚，王建發(fā)

(1.貴州民族大學(xué)傳媒學(xué)院，貴陽(yáng) 550025；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，大慶 163319)

新時(shí)代賦予了高等農(nóng)林教育前所未有的重要使命。如何促進(jìn)農(nóng)業(yè)全面升級(jí)、推進(jìn)農(nóng)村全面進(jìn)步、保障農(nóng)民全面發(fā)展、助力農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化是新時(shí)代高等農(nóng)林教育主動(dòng)服務(wù)脫貧攻堅(jiān)、鄉(xiāng)村振興、生態(tài)文明和美麗中國(guó)建設(shè)必須回答的重要問(wèn)題[1-2]。習(xí)近平總書(shū)記給全國(guó)涉農(nóng)高校的書(shū)記校長(zhǎng)和專家代表回信為新時(shí)代高等農(nóng)林教育創(chuàng)新發(fā)展、加快新農(nóng)科建設(shè)指明了前進(jìn)方向，提供了根本遵循和行動(dòng)指南[3]。新時(shí)代新農(nóng)科研究與改革的重點(diǎn)包括新農(nóng)科建設(shè)發(fā)展理念研究與實(shí)踐、專業(yè)優(yōu)化改革攻堅(jiān)實(shí)踐、新型農(nóng)林人才培養(yǎng)改革實(shí)踐、協(xié)同育人機(jī)制創(chuàng)新實(shí)踐、質(zhì)量文化建設(shè)綜合改革實(shí)踐等內(nèi)容，其中新型農(nóng)林人才培養(yǎng)改革實(shí)踐是新農(nóng)科建設(shè)與改革的重點(diǎn)。新型農(nóng)林人才培養(yǎng)改革實(shí)踐需要從思政教育、課程建設(shè)、專業(yè)建設(shè)、人才培養(yǎng)模式、實(shí)踐教學(xué)體系等方面全面系統(tǒng)地探索新農(nóng)科建設(shè)的途徑和方法。

動(dòng)物醫(yī)學(xué)是醫(yī)學(xué)的一個(gè)分支，也是我國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)的重要組成部分。其根本任務(wù)包括保障畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展、促進(jìn)動(dòng)物健康和動(dòng)物福利、提高動(dòng)物源性食品質(zhì)量、維護(hù)公共衛(wèi)生和生態(tài)環(huán)境安全、保護(hù)人類健康[4]。在新科技革命的沖擊下，在面向“產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約、環(huán)境友好”的現(xiàn)代畜牧業(yè)新需求下，傳統(tǒng)動(dòng)物醫(yī)學(xué)培養(yǎng)的人才肯定不能適應(yīng)新的發(fā)展需求[5]。新農(nóng)科建設(shè)“北大倉(cāng)行動(dòng)”將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)列為新農(nóng)科建設(shè)課程改革創(chuàng)新行動(dòng)的重要舉措[3]。貫徹落實(shí)“北大倉(cāng)行動(dòng)”課程改革創(chuàng)新行動(dòng)具體要求，加強(qiáng)動(dòng)物醫(yī)學(xué)類專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)，有助于解決當(dāng)前專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的資源不足、專業(yè)性技能訓(xùn)練不足、實(shí)驗(yàn)受到時(shí)間與空間的限制等問(wèn)題。本文就新農(nóng)科建設(shè)背景下動(dòng)物醫(yī)學(xué)類專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建策略作出概述，以期為新農(nóng)科建設(shè)背景下動(dòng)物醫(yī)學(xué)類專業(yè)課程改革與創(chuàng)新實(shí)踐提供參考。

1 動(dòng)物醫(yī)學(xué)類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)前存在的問(wèn)題

實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于提高動(dòng)物醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生的操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的臨床思維能力和良好的綜合素質(zhì)起著至關(guān)重要的作用。在動(dòng)物解剖學(xué)、動(dòng)物組織胚胎學(xué)、獸醫(yī)病理解剖學(xué)等形態(tài)學(xué)課程，動(dòng)物生理學(xué)、獸醫(yī)病理生理學(xué)、獸醫(yī)藥理學(xué)等機(jī)能學(xué)課程，以及獸醫(yī)臨床診斷學(xué)、獸醫(yī)內(nèi)科學(xué)、獸醫(yī)外科學(xué)、獸醫(yī)產(chǎn)科學(xué)等專業(yè)技能課程實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，需要大量應(yīng)用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。然而，在教學(xué)過(guò)程中由于實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)緊張、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理失范、不能進(jìn)行重復(fù)操作練習(xí)、違背動(dòng)物保護(hù)倫理、生物安全隱患、學(xué)生有恐懼或拒絕心理等因素影響了采用活體動(dòng)物開(kāi)展實(shí)驗(yàn)操作學(xué)習(xí)的效果[6-7]。

此外，傳統(tǒng)的動(dòng)物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)需要消耗大量的動(dòng)物、實(shí)驗(yàn)試劑及各類耗材，但目前實(shí)驗(yàn)動(dòng)物價(jià)格日益高漲，生物類試劑等成本過(guò)高，都導(dǎo)致了動(dòng)物醫(yī)學(xué)學(xué)生在傳統(tǒng)獸醫(yī)操作技能訓(xùn)練中的不足。受教學(xué)經(jīng)費(fèi)和課時(shí)限制，諸多應(yīng)予開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容被撤并取消，制約了學(xué)生對(duì)創(chuàng)新知識(shí)的學(xué)習(xí)。在此背景下，國(guó)外多所高水平大學(xué)近年開(kāi)發(fā)了多種獸醫(yī)仿真教具，如犬靜脈注射技能訓(xùn)練仿真教具、犬外科手術(shù)訓(xùn)練用仿真皮膚、母牛直腸檢查技能訓(xùn)練仿真教具、母牛助產(chǎn)技能訓(xùn)練仿真教具等，在一定程度上改善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[8]。但是，多數(shù)仿真教具價(jià)格較昂貴(如加拿大卡爾加里大學(xué)開(kāi)發(fā)的母牛助產(chǎn)技能訓(xùn)練仿真教具本國(guó)零售價(jià)格約合18萬(wàn)元人民幣)，訓(xùn)練功能較單一，制約了其大規(guī)模推廣應(yīng)用。

2 動(dòng)物醫(yī)學(xué)類專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)

虛擬仿真技術(shù)是用一個(gè)系統(tǒng)模仿另一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)，將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，具有低成本、高效率、高安全性等特點(diǎn)。開(kāi)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)是推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目、拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容廣度和深度、延伸實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間和空間、提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平的重要舉措[9]。以現(xiàn)代信息技術(shù)為依托，以相關(guān)專業(yè)類急需的實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化內(nèi)容為指向，以完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，推動(dòng)高校積極探索線上線下教學(xué)相結(jié)合的個(gè)性化、智能化、泛在化實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，形成專業(yè)布局合理、教學(xué)效果優(yōu)良、開(kāi)放共享有效的高等教育信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目示范新體系[10]。

3 動(dòng)物醫(yī)學(xué)類專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

動(dòng)物醫(yī)學(xué)類專業(yè)中有20余門專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以開(kāi)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，按照大類可以分為形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)、機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)、預(yù)防獸醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)、臨床獸醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)和獸藥學(xué)實(shí)驗(yàn)五類綜合實(shí)驗(yàn)。借助現(xiàn)代信息技術(shù)，整合現(xiàn)有動(dòng)物醫(yī)學(xué)類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，構(gòu)建功能集約、資源共享、開(kāi)放充分、運(yùn)作高效的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系對(duì)提升動(dòng)物醫(yī)學(xué)類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。

3.1 動(dòng)物醫(yī)學(xué)類形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

動(dòng)物醫(yī)學(xué)類機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及動(dòng)物學(xué)、動(dòng)物解剖學(xué)、動(dòng)物組織胚胎學(xué)、獸醫(yī)病理解剖學(xué)等課程。動(dòng)物解剖學(xué)、獸醫(yī)病理解剖學(xué)等大體形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)虛擬仿真素材建設(shè)方案可參考Visible Body 可視人體3D解剖教學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)方案，采用最新的數(shù)字化和虛擬化技術(shù)，以立體3D交互式模型的方式層層展現(xiàn)牛、豬、禽、馬、犬、貓等動(dòng)物解剖和生理結(jié)構(gòu)及具體功能，并輔以動(dòng)畫(huà)、視頻、音頻、自測(cè)題、個(gè)性化功能等多種方法幫助動(dòng)物醫(yī)學(xué)類專業(yè)學(xué)生全面直觀地理解知識(shí)內(nèi)容，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)課堂與課本教學(xué)的有益補(bǔ)充[11]。目前，已經(jīng)開(kāi)展立項(xiàng)實(shí)施的動(dòng)物解剖學(xué)和獸醫(yī)病理解剖學(xué)相關(guān)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)“犬骨骼解剖和骨關(guān)節(jié)疾病虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)”、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)“奶牛解剖及常規(guī)疾病診療虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件”、西北農(nóng)林科技大學(xué)“動(dòng)物解剖學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)”、揚(yáng)州大學(xué)“三位數(shù)字解剖狗”和“兔的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)“動(dòng)物消化系統(tǒng)解剖虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”等。動(dòng)物組織胚胎學(xué)等微觀形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)虛擬仿真素材建設(shè)方案可參考醫(yī)學(xué)虛擬顯微鏡系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案，將玻璃載片上的組織切片轉(zhuǎn)化為數(shù)字化圖像，在終端設(shè)備上通過(guò)專業(yè)軟件在顯示器屏幕上觀察，通過(guò)點(diǎn)擊圖像的某一部位進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)的放大，以觀察更細(xì)微的組織形態(tài)學(xué)變化[12]。目前，美國(guó)科羅拉多州立大學(xué)、北卡大學(xué)等國(guó)外高校已開(kāi)展了獸醫(yī)虛擬顯微鏡系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用，均取得了較好的應(yīng)用效果[13-14]。國(guó)內(nèi)開(kāi)展獸醫(yī)虛擬顯微鏡系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用的高校主要是西北農(nóng)林科技大學(xué)虛擬動(dòng)物數(shù)字切片庫(kù)項(xiàng)目。

3.2 動(dòng)物醫(yī)學(xué)類機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

動(dòng)物醫(yī)學(xué)類形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及動(dòng)物生理學(xué)、獸醫(yī)藥理學(xué)、獸醫(yī)病理生理學(xué)等課程。其虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)方案可參考成都泰盟醫(yī)學(xué)機(jī)能虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)等機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)虛擬仿真軟件的建設(shè)和應(yīng)用策略，以提高動(dòng)物醫(yī)學(xué)類專業(yè)人才基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)操作技能水平。目前，在該領(lǐng)域具有較豐富經(jīng)驗(yàn)的高校包括揚(yáng)州大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)室、西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心等[15]。

3.3 預(yù)防獸醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

預(yù)防獸醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及獸醫(yī)微生物學(xué)、獸醫(yī)免疫學(xué)、獸醫(yī)傳染病學(xué)、獸醫(yī)寄生蟲(chóng)學(xué)、獸醫(yī)公共衛(wèi)生學(xué)等課程，其虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)方案可參考人類預(yù)防醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)和應(yīng)用策略。目前，已經(jīng)開(kāi)展立項(xiàng)實(shí)施的預(yù)防獸醫(yī)學(xué)相關(guān)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括西北農(nóng)林科技大學(xué)“畜禽重大疫病防控虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”和“虛擬雞胚接種技術(shù)項(xiàng)目”、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)“病毒的血凝及血凝抑制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”、揚(yáng)州大學(xué)“無(wú)菌操作與細(xì)菌劃線培養(yǎng)”、中山大學(xué)“禽類交易市場(chǎng)外環(huán)境禽流感病毒監(jiān)測(cè)采樣操作虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”等。

3.4 臨床獸醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

臨床獸醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及獸醫(yī)臨床診斷學(xué)、內(nèi)科學(xué)、獸醫(yī)外科學(xué)、獸醫(yī)產(chǎn)科學(xué)等課程，其虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)方案可參考人類臨床醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)和應(yīng)用策略。目前，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)展立項(xiàng)實(shí)施的臨床獸醫(yī)學(xué)相關(guān)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括福建農(nóng)林大學(xué)動(dòng)物生態(tài)養(yǎng)殖虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心“臨床獸醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”。國(guó)外開(kāi)展較成熟的臨床獸醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)主要是英國(guó)格拉斯哥大學(xué)開(kāi)發(fā)的母牛生殖器官直腸檢查虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)提高獸醫(yī)專業(yè)學(xué)生直腸檢查母畜生殖系統(tǒng)的技能具有幫助作用[16]。

3.5 獸藥學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

獸藥學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及獸醫(yī)藥理學(xué)、獸藥制劑學(xué)、獸藥檢驗(yàn)學(xué)、獸醫(yī)臨床藥物學(xué)、中獸藥學(xué)等課程，其虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)方案可參考人類醫(yī)藥學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)和應(yīng)用策略。當(dāng)前，獸藥學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)案例較少，僅有山東農(nóng)業(yè)大學(xué)開(kāi)展了“家禽病毒性傳染病疫苗的生產(chǎn)應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目。建議有關(guān)單位借鑒北京歐倍爾軟件技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司制藥虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室(涵蓋化學(xué)藥物、生物制藥、中藥生產(chǎn)、藥品GMP生產(chǎn)、凍干生產(chǎn)線、藥房管理、藥品檢驗(yàn)、制藥設(shè)計(jì)、中藥炮制等十大類制藥虛擬仿真軟件)項(xiàng)目，開(kāi)展獸藥學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[17]。

4 結(jié) 語(yǔ)

貫徹落實(shí)“北大倉(cāng)行動(dòng)”課程改革創(chuàng)新行動(dòng)具體要求，加強(qiáng)動(dòng)物醫(yī)學(xué)類專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)，對(duì)提升新時(shí)代動(dòng)物醫(yī)學(xué)類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。建議各農(nóng)林高校有關(guān)專業(yè)遵照教育部國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)工作要求，結(jié)合本單位動(dòng)物醫(yī)學(xué)類專業(yè)教學(xué)特色，加大動(dòng)物醫(yī)學(xué)類專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)，早日構(gòu)建成與培養(yǎng)“卓越執(zhí)業(yè)獸醫(yī)師”目標(biāo)相匹配的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。