吳殿君，周曉菲，楊德才，賀文琦，曹永國

(吉林大學(xué)動物醫(yī)學(xué)學(xué)院，吉林 長春 130062)

獸醫(yī)產(chǎn)科學(xué)實驗教學(xué)的目的在于加強學(xué)生對動物醫(yī)學(xué)專業(yè)理論知識的理解，提高學(xué)生獸醫(yī)產(chǎn)科臨床的操作技能。目前，教學(xué)形式單一和教學(xué)資源短缺是傳統(tǒng)獸醫(yī)產(chǎn)科實驗教學(xué)的難于解決的主要問題[1]。虛擬仿真獸醫(yī)產(chǎn)科實驗教學(xué)系統(tǒng)綜合了數(shù)碼仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，最大化模仿實際操作技能，改變產(chǎn)科教學(xué)的展現(xiàn)形式，豐富了實驗教學(xué)的內(nèi)容，能夠激發(fā)師生教與學(xué)的主動性，有助于對學(xué)生專業(yè)興趣的培養(yǎng)。本文總結(jié)獸醫(yī)產(chǎn)科實驗教學(xué)現(xiàn)狀，展示虛擬仿真軟件在獸醫(yī)產(chǎn)科實驗教學(xué)中的應(yīng)用，分析和探討虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于獸醫(yī)產(chǎn)科學(xué)實驗教學(xué)的教學(xué)效果。

1 獸醫(yī)產(chǎn)科學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀

獸醫(yī)產(chǎn)科實驗教學(xué)的教學(xué)形式單一和教學(xué)資源短缺是不可回避的問題。目前，獸醫(yī)產(chǎn)科學(xué)實驗教學(xué)普遍采用任課老師講授理論基礎(chǔ)知識和闡述實驗過程，而后學(xué)生在實驗教師的指導(dǎo)下完成實驗操作的形式進行。此種教學(xué)形式單一，忽略了學(xué)生在實驗課程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的科學(xué)思維，難以培養(yǎng)獸醫(yī)本科學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。隨著全國范圍獸醫(yī)學(xué)專業(yè)的招生人數(shù)大幅增加，課程的開展存在高校教學(xué)動物醫(yī)院的病例資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足獸醫(yī)產(chǎn)科學(xué)實驗課程的情況。另外，對大型儀器采購與維護經(jīng)費的投入有限，又伴隨著重要設(shè)備的老化或損壞，這些都會影響實驗教學(xué)的正常進行[1]。

2 虛擬仿真技術(shù)在本校教學(xué)中的應(yīng)用及其效果

虛擬仿真教學(xué)技術(shù)具有高度還原性、高度安全性，能夠促進教師對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等諸多優(yōu)點[2-3]。筆者以吉林大學(xué)動物醫(yī)學(xué)學(xué)院動物醫(yī)學(xué)專業(yè)的獸醫(yī)產(chǎn)科學(xué)“牛難產(chǎn)助產(chǎn)術(shù)和剖腹產(chǎn)術(shù)虛擬仿真教學(xué)軟件”的“剖腹產(chǎn)手術(shù)”部分的應(yīng)用實例來展示虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在實驗教學(xué)應(yīng)用中的優(yōu)勢所在。

2.1 實驗項目特點 剖腹產(chǎn)手術(shù)實驗項目特點主要包括兩大方面：其一，牛剖腹產(chǎn)手術(shù)的適應(yīng)癥涉及到的母體和胎兒的異常體位有很多種，而且無法直接觀察到這些異常體位的狀態(tài)。授課教師對這部分知識的講解難度較大，加之沒有即時的臨床病例作為示例，導(dǎo)致學(xué)生難于掌握牛難產(chǎn)助產(chǎn)術(shù)和剖腹產(chǎn)術(shù)的適應(yīng)癥；其二，該實驗是獸醫(yī)產(chǎn)科實驗教學(xué)中的綜合性實驗，對場地、儀器設(shè)備和實驗動物的要求很高，包括大動物手術(shù)室、麻醉藥品、體征監(jiān)護儀、難產(chǎn)母牛的購買及其生物安全性問題等，同時需要術(shù)者有扎實的基本功和團隊成員的密切配合。因此，在傳統(tǒng)教學(xué)中，該實驗項目的開展會因上述諸多因素的限制而難以開展或開展效果不佳。

2.2 虛擬仿真軟件模塊設(shè)置 這套“牛難產(chǎn)助產(chǎn)術(shù)和剖腹術(shù)虛擬仿真軟件”的“剖腹產(chǎn)手術(shù)”部分的主頁面共有10個模塊，分別是課前預(yù)習(xí)、術(shù)前準(zhǔn)備、確認(rèn)切口、術(shù)部麻醉、剃毛消毒、切開通路、切開子宮、胎兒取出、子宮消毒與縫合關(guān)腹。該軟件頁面符合大眾審美要求，做到了界面友好，3D場景的設(shè)置符合現(xiàn)代化大動物手術(shù)室規(guī)范的要求，設(shè)備完備，藥品與耗材齊全。軟件的每個操作模塊都設(shè)置了不同操作選項供學(xué)生進行選擇，并對操作相關(guān)的說明文字進行展現(xiàn)。學(xué)生通過逐一操作完成模擬實操。操作結(jié)束后，根據(jù)學(xué)生的操作表現(xiàn)，軟件會完成計時評分和改進建議。

2.3 教師授課體驗 本學(xué)院實驗教學(xué)中心的虛擬仿真多媒體教學(xué)實驗室為開放性實驗室。在吉林大學(xué)產(chǎn)科教研室授課教師和實驗師共同參與下，該實驗室完成了2018年5月和2019年5月2個時段，總計10個實驗分組的實驗教學(xué)改革，將“牛難產(chǎn)助產(chǎn)術(shù)和剖腹術(shù)虛擬仿真軟件”的“剖腹產(chǎn)手術(shù)”項目應(yīng)用于教學(xué)實踐。授課過程如下：首先，在實驗課準(zhǔn)備上，實驗教師根據(jù)授課教師的要求將“剖腹產(chǎn)手術(shù)”模塊準(zhǔn)備好，只需要檢查學(xué)生用電腦運行情況即可，課前學(xué)生自主完成預(yù)習(xí)部分。相比傳統(tǒng)實驗教學(xué)，備品準(zhǔn)備免去了品種繁多的術(shù)前備品的采購和放置環(huán)節(jié)，取而代之的是軟件中一應(yīng)俱全的供學(xué)生根據(jù)需要進行選擇的虛擬備品。實驗教學(xué)中，授課教師通過主機完成軟件操作演示和掌握學(xué)生分組與操作情況，實時地督促學(xué)生進行團隊內(nèi)部的各種角色的互換，包括術(shù)者、第一助手、第二助手和巡回護士[4]。相比傳統(tǒng)授課，該軟件的應(yīng)用使得授課教師可以根據(jù)學(xué)生掌握情況完成角色轉(zhuǎn)換，教師授課更具靈活性，便于教師對學(xué)生進行個性化實驗指導(dǎo)。

2.4 學(xué)生實操體驗 在軟件模塊標(biāo)準(zhǔn)操作流程的指導(dǎo)下，學(xué)生進行選項判斷，自主完成實操演練。在進行角色互換的前提下，學(xué)生對操作流程進行反復(fù)思考作答和操作，軟件根據(jù)學(xué)生作答時長和準(zhǔn)確率進行評分，并對錯誤操作予以語音講解。由此，學(xué)生的反映是他們能更快速地掌握實驗流程，深入而細(xì)致地理解了實驗環(huán)節(jié)間的內(nèi)在聯(lián)系。

2.5 綜合優(yōu)勢體現(xiàn) 在虛擬仿真軟件的幫助下，授課教師順利開展 “難產(chǎn)剖腹手術(shù)”的實操課程，學(xué)生都能做到參與其中并且完成全部實操環(huán)節(jié)，掌握了操作流程，強化了關(guān)鍵點，達到了預(yù)期的教學(xué)目的。與此同時，相比傳統(tǒng)實操中的不可逆性的環(huán)節(jié)，學(xué)生們可在虛擬仿真實驗教學(xué)中進行反復(fù)練習(xí)，而不會產(chǎn)生因為操作錯誤或耗材有限而終止實驗的問題。因此，可通過該套軟件來提高學(xué)生操作的熟練程度，加深了學(xué)生對基礎(chǔ)理論知識的理解，從而有助于教師對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3 討論

3.1 高度還原性 虛擬仿真實驗運用計算機虛擬現(xiàn)實和數(shù)碼仿真技術(shù)，可以逼真地還原實驗環(huán)境，并且隨著技術(shù)發(fā)展日趨精細(xì)化[5]。傳統(tǒng)的產(chǎn)科實驗教學(xué)通過以 PPT 為主的文字、圖表等幫助學(xué)生了解實驗原理和實驗過程，這些均可以實時地在虛擬仿真實教學(xué)中得到充分而又生動地展現(xiàn)出來。

3.2 高度安全性 在獸醫(yī)產(chǎn)科學(xué)實驗中，經(jīng)常需要使用兔子、犬、貓、牛、羊等實驗動物。參與實操的學(xué)生須嚴(yán)格履行實驗操作步驟和規(guī)程。否則就有被實驗動物咬傷或抓傷，也有師生等與實驗動物接觸的人員感染人獸共患病的風(fēng)險，獸醫(yī)產(chǎn)科學(xué)所涉及的生殖系統(tǒng)傳染病尤其值得我們關(guān)注。虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于獸醫(yī)產(chǎn)科學(xué)實驗教學(xué)能夠保證學(xué)生和教師在安全的實驗環(huán)境中完成教學(xué)任務(wù)。

3.3 促進對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng) 實驗教學(xué)是以理論教學(xué)為先導(dǎo)，以實踐為中心的。將虛擬仿真技術(shù)引入到獸醫(yī)產(chǎn)科的教學(xué)中的可貴之處在于學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)由被動變?yōu)橹鲃樱岣邔W(xué)生實踐能力，更加有利于教師對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[6]。