鄭一民，黃欽華，蘇接瑜，許惠艷，王曉曄

（廣西大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530004）

1 引言

“新農(nóng)科”建設(shè)以強(qiáng)農(nóng)興農(nóng)為己任，積極培養(yǎng)創(chuàng)新型農(nóng)業(yè)人才，是當(dāng)前我國(guó)涉農(nóng)本科專業(yè)改革的重要指南。習(xí)近平總書(shū)記給全國(guó)涉農(nóng)高校的書(shū)記校長(zhǎng)和專家代表回信則為新農(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。

動(dòng)物醫(yī)學(xué)是我國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)的重要組成部分，也是醫(yī)學(xué)的一個(gè)分支。在新農(nóng)科背景下，動(dòng)物醫(yī)學(xué)專業(yè)在研究對(duì)象、研究領(lǐng)域、研究方法、培養(yǎng)體系和社會(huì)需求上不斷豐富拓展，這要求培養(yǎng)的學(xué)生必須具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)、廣闊的視野和創(chuàng)新能力。然而，傳統(tǒng)的動(dòng)物醫(yī)學(xué)試驗(yàn)受制于教學(xué)資源不足、成本高等諸多因素，線下開(kāi)設(shè)難度大，這在一定程度上影響了高素質(zhì)動(dòng)物醫(yī)學(xué)人才的培養(yǎng)。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是課程建設(shè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，在很大程度上可彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)踐條件的不足。對(duì)虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)與應(yīng)用研究也成為目前高等教育領(lǐng)域的焦點(diǎn)。

本文對(duì)廣西大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建進(jìn)行概述，旨在為新農(nóng)科背景下動(dòng)物醫(yī)學(xué)類(lèi)專業(yè)試驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)、提高和發(fā)展提供參考。

2 動(dòng)物醫(yī)學(xué)專業(yè)試驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

動(dòng)物醫(yī)學(xué)專業(yè)是一門(mén)技術(shù)性和操作性很強(qiáng)的專業(yè)，培養(yǎng)的學(xué)生具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)的同時(shí)還需要進(jìn)行長(zhǎng)期大量的臨床實(shí)踐和技能學(xué)習(xí)。而很多試驗(yàn)教學(xué)課程的完成必須在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，學(xué)生也只能在規(guī)定的時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)操作訓(xùn)練。但受試驗(yàn)資源和試驗(yàn)成本的限制，很多涉及高?；蚋叱杀尽⒏呦牡脑囼?yàn)項(xiàng)目無(wú)法開(kāi)展，如一些高致病性病原微生物試驗(yàn)、放射性和劇毒類(lèi)物質(zhì)試驗(yàn)的開(kāi)設(shè)對(duì)試驗(yàn)條件要求高；某些分子生物學(xué)試驗(yàn)開(kāi)設(shè)要求的設(shè)備昂貴、試驗(yàn)動(dòng)物缺少、試驗(yàn)試劑耗材價(jià)格過(guò)高等。這些都導(dǎo)致了該專業(yè)學(xué)生在操作技能訓(xùn)練中得不到足夠練習(xí)，創(chuàng)新意識(shí)不足已經(jīng)成為制約動(dòng)物醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)的瓶頸。

3 動(dòng)物醫(yī)學(xué)虛擬仿實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)背景和思路

隨著科技的不斷進(jìn)步，以人工智能、AR/VR、云計(jì)算為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)的出現(xiàn)，為建設(shè)虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)資源提供了全新的手段。2013年，教育部開(kāi)展國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作，要求將虛擬仿真技術(shù)引入到本科實(shí)踐教學(xué)。

立足人才培養(yǎng)，從本科教學(xué)需求出發(fā)，以提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為宗旨，以校企合作為抓手，以信息化試驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)為重點(diǎn)，以試驗(yàn)教學(xué)資源的共享為核心，以現(xiàn)代化的學(xué)校信息平臺(tái)為依托，以規(guī)范的管理和運(yùn)行機(jī)制為保障，以“共建、共管、共享”為原則，在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建設(shè)上，把涉及高危、極端、不可逆試驗(yàn)的操作虛擬化，把高成本、高消耗的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目虛擬化，把一些大型或綜合訓(xùn)練及現(xiàn)有試驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件不足的試驗(yàn)項(xiàng)目虛擬化，以達(dá)到本科專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和試驗(yàn)教學(xué)大綱的要求。此外，平臺(tái)積極探索“?！蠛献?、?！：献鳌钡男履Ｊ胶托峦緩?，共建開(kāi)放共享團(tuán)體，搭建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享平臺(tái)（簡(jiǎn)稱“平臺(tái)”），逐步建立起可持續(xù)發(fā)展的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)體系。

4 動(dòng)物醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的資源和管理

廣西大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院高度重視試驗(yàn)教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)的深度融合，以試驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)為重點(diǎn)，積極加大試驗(yàn)教學(xué)信息化建設(shè)力度和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)力度。早在2013年，學(xué)院與成都泰盟科技有限公司合作建設(shè)了首個(gè)VBL-100虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，該項(xiàng)目涵蓋動(dòng)物生理學(xué)、動(dòng)物藥理學(xué)等課程的試驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。主要包括家兔動(dòng)脈血壓調(diào)節(jié)及藥物的影響、家兔失血性休克、家兔急性高鉀血癥及搶救、家兔血壓的調(diào)節(jié)、蛙心灌流及藥物對(duì)離體蛙心的影響、給藥途徑對(duì)藥物濃度的影響、家兔呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)、家兔急性肺水腫、刺激強(qiáng)度與肌肉收縮反應(yīng)的關(guān)系、刺激頻率與肌肉收縮之間的關(guān)系、影響尿生成的因素及利尿藥的作用、藥物對(duì)大鼠離體心臟功能的影響、藥物對(duì)動(dòng)物學(xué)習(xí)記憶的影響、急性心力衰竭、胸膜負(fù)壓的觀察、神經(jīng)干動(dòng)作電位引導(dǎo)、減壓神經(jīng)放電、大腦皮層誘發(fā)電位記錄、消化道平滑肌的生理特性、蛙心起搏及起源分析、藥物急性毒性試驗(yàn)、藥物劑量對(duì)藥物血濃度的影響、ABO血型等試驗(yàn)項(xiàng)目。至今，學(xué)院通過(guò)以購(gòu)置引進(jìn)、校企合作聯(lián)合開(kāi)發(fā)及科研成果轉(zhuǎn)化等形式加大了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)力度，搭建了形態(tài)學(xué)數(shù)字化教學(xué)模塊、機(jī)能學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K、分子生物學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K、試驗(yàn)動(dòng)物操作技能仿真訓(xùn)練模塊、試驗(yàn)儀器設(shè)備虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K和PBL教學(xué)模塊等六個(gè)高水平的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊，形成了涵蓋動(dòng)物生理學(xué)、動(dòng)物組織胚胎學(xué)、動(dòng)物解剖學(xué)、動(dòng)物病理學(xué)、動(dòng)物病理生理學(xué)、動(dòng)物藥理學(xué)、動(dòng)物傳染病學(xué)、動(dòng)物寄生蟲(chóng)病學(xué)、動(dòng)物繁殖學(xué)、分子生物學(xué)等多個(gè)動(dòng)物醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。

為保障規(guī)范有序的運(yùn)行，平臺(tái)實(shí)行主任負(fù)責(zé)制下的統(tǒng)一管理，全面實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)室全天候開(kāi)放和網(wǎng)絡(luò)化管理，形成資源共享、集約高效的實(shí)驗(yàn)室管理運(yùn)行模式。依托學(xué)校制定的教學(xué)質(zhì)量保障和監(jiān)控體系，平臺(tái)堅(jiān)持“管理機(jī)制—質(zhì)量體系—評(píng)估制度”三維并舉，保證實(shí)驗(yàn)室“以人為本、高效集約”的運(yùn)行，制定了切實(shí)可行的管理制度，建立了現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)信息管理平臺(tái)，保證了動(dòng)物醫(yī)學(xué)虛擬仿實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的規(guī)范、有序運(yùn)行。

同時(shí)，學(xué)院成立了動(dòng)物科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心工作小組，由主管教學(xué)和試驗(yàn)的副院長(zhǎng)擔(dān)任組長(zhǎng)，試驗(yàn)中心常務(wù)副主任擔(dān)任副組長(zhǎng)，成員由試驗(yàn)中心老師和企業(yè)管理人員等組成。工作小組負(fù)責(zé)對(duì)中心建設(shè)的規(guī)劃，試驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量檢查與教學(xué)督導(dǎo)，并對(duì)科研、科學(xué)管理與試驗(yàn)技術(shù)人員的業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)和培訓(xùn)等重大問(wèn)題進(jìn)行研究；依托學(xué)院教學(xué)督導(dǎo)組，對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施教學(xué)質(zhì)量檢查與督導(dǎo)，對(duì)中心的試驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行檢查監(jiān)督，及時(shí)向教學(xué)工作委員會(huì)反饋試驗(yàn)環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題和建議，有效地保證虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)試驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

5 動(dòng)物醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)特色與創(chuàng)新

平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)為B/S構(gòu)架，設(shè)計(jì)的用戶界面用以適應(yīng)不同移動(dòng)終端，方便用戶在手機(jī)上、平板電腦上進(jìn)行相應(yīng)的操作，虛擬教學(xué)內(nèi)容視頻化、三維化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化，增強(qiáng)互動(dòng)性和多感知性，學(xué)生可在任意移動(dòng)終端訪問(wèn)虛擬中心，學(xué)習(xí)平臺(tái)資源，在平臺(tái)完成考試等，學(xué)生不再需要固定的時(shí)間去學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容，也不必固定在具體的教室完成相關(guān)的教學(xué)過(guò)程，擴(kuò)展了學(xué)生學(xué)習(xí)、考試、答疑等互動(dòng)式學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間范疇，擁有極好的用戶體驗(yàn)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，取得了良好的教學(xué)效果。

平臺(tái)的建成解決了很多動(dòng)物醫(yī)學(xué)專業(yè)真實(shí)試驗(yàn)教學(xué)無(wú)法開(kāi)展的問(wèn)題，比如一些耗時(shí)、過(guò)程較長(zhǎng)的試驗(yàn)；涉及病原微生物和放射性元素方面的高危試驗(yàn)；由于教學(xué)經(jīng)費(fèi)、設(shè)備不足或動(dòng)物倫理等因素，有部分試驗(yàn)需要用到昂貴大型精密儀器和耗材，或用到大量試驗(yàn)動(dòng)物的試驗(yàn)；臨床手術(shù)難度大，操作復(fù)雜的試驗(yàn)，比如瘤胃切開(kāi)術(shù)、剖腹產(chǎn)手術(shù)等。在開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中依照以虛補(bǔ)實(shí)、虛實(shí)結(jié)合原則，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，把平臺(tái)建設(shè)成高素質(zhì)動(dòng)物科技人才的培養(yǎng)基地。

平臺(tái)的建成改變了傳統(tǒng)的試驗(yàn)教學(xué)模式，探索出了新型的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，例如動(dòng)物解剖學(xué)試驗(yàn)，以各種虛擬動(dòng)物器官為中心的教學(xué)模式，從動(dòng)物解剖學(xué)、動(dòng)物組織胚胎學(xué)、動(dòng)物生理學(xué)、動(dòng)物病理學(xué)和動(dòng)物遺傳學(xué)等核心課程多角度描述器官的功能，便于學(xué)生構(gòu)建完整的知識(shí)體系。

6 依托動(dòng)物醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)取得的試驗(yàn)教學(xué)成果

依托動(dòng)物醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，近幾年學(xué)院試驗(yàn)教學(xué)取得豐碩成果，例如，學(xué)院學(xué)生自行組織開(kāi)展動(dòng)物標(biāo)本制作的課外科技活動(dòng)，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室和動(dòng)物標(biāo)本制作室進(jìn)行科研訓(xùn)練和動(dòng)物標(biāo)本制作，制作的標(biāo)本曾多次獲得了廣西大學(xué)生挑戰(zhàn)杯大賽獎(jiǎng)?；顒?dòng)開(kāi)拓了同學(xué)們的創(chuàng)新意識(shí)，提高了同學(xué)們的綜合能力。此外，組織學(xué)生在“生泰爾”杯全國(guó)動(dòng)物醫(yī)學(xué)類(lèi)專業(yè)技能大賽中屢獲佳績(jī)；在第四屆全國(guó)大學(xué)生動(dòng)物科學(xué)技能大賽中獲得團(tuán)體二等獎(jiǎng)和生態(tài)牧場(chǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)單項(xiàng)二等獎(jiǎng)的佳績(jī)，在第三屆全國(guó)漁菁英挑戰(zhàn)賽中喜獲二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)，在“強(qiáng)國(guó)”杯第五屆牛精英挑戰(zhàn)賽奶牛組二等獎(jiǎng)、肉牛組三等獎(jiǎng)；“畜禽人工授精虛擬仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程獲得第三批國(guó)家級(jí)一流本科課程（虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程）等。

7 結(jié)語(yǔ)

新農(nóng)科背景下，加強(qiáng)動(dòng)物醫(yī)學(xué)專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，有利于提升新時(shí)代動(dòng)物醫(yī)學(xué)類(lèi)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)為學(xué)生創(chuàng)造安全的試驗(yàn)操作環(huán)境，是傳統(tǒng)試驗(yàn)教學(xué)的重要補(bǔ)充，未來(lái)將繼續(xù)補(bǔ)充虛擬教學(xué)資源，改進(jìn)、優(yōu)化和提高平臺(tái)的實(shí)用性，對(duì)進(jìn)一步提升一流本科專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量和一流學(xué)科的建設(shè)具有積極意義。