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摘 要： 摘要:高等農林教育在我國高等教育體系中具有特殊的作用和地位。2019年9月召開的新農科建設北大倉行動工作研討會將虛擬仿真實驗教學列為新農科建設課程改革創新行動的重要舉措。本文就新農科建設背景下動物醫學類專業虛擬仿真實驗教學體系的構建策略做概述，
摘要:高等農林教育在我國高等教育體系中具有特殊的作用和地位。2019年9月召開的新農科建設北大倉行動工作研討會將虛擬仿真實驗教學列為新農科建設課程改革創新行動的重要舉措。本文就新農科建設背景下動物醫學類專業虛擬仿真實驗教學體系的構建策略做概述，以期為新農科建設背景下動物醫學類專業課程改革與創新實踐提供參考。
關鍵詞:新農科;動物醫學;虛擬仿真;實驗教學體系;構建策略
新時代賦予了高等農林教育前所未有的重要使命。如何促進農業全面升級、推進農村全面進步、保障農民全面發展、助力農業農村現代化是新時代高等農林教育主動服務脫貧攻堅、鄉村振興、生態文明和美麗中國建設必須回答的重要問題[1-2]。習近平同志給全國涉農高校的書記校長和專家代表回信為新時代高等農林教育創新發展、加快新農科建設指明了前進方向，提供了根本遵循和行動指南[3]。新時代新農科研究與改革的重點包括新農科建設發展理念研究與實踐、專業優化改革攻堅實踐、新型農林人才培養改革實踐、協同育人機制創新實踐、質量文化建設綜合改革實踐等內容，其中新型農林人才培養改革實踐是新農科建設與改革的重點。新型農林人才培養改革實踐需要從思政教育、課程建設、專業建設、人才培養模式、實踐教學體系等方面全面系統地探索新農科建設的途徑和方法。
動物醫學是醫學的一個分支，也是我國農業科學的重要組成部分。其根本任務包括保障畜牧業可持續發展、促進動物健康和動物福利、提高動物源性食品質量、維護公共衛生和生態環境安全、保護人類健康[4]。在新科技革命的沖擊下，在面向“產出高效、產品安全、資源節約、環境友好”的現代畜牧業新需求下，傳統動物醫學培養的人才肯定不能適應新的發展需求[5]。新農科建設“北大倉行動”將虛擬仿真實驗教學列為新農科建設課程改革創新行動的重要舉措[3]。貫徹落實“北大倉行動”課程改革創新行動具體要求，加強動物醫學類專業虛擬仿真實驗教學體系建設，有助于解決當前專業實驗教學存在的資源不足、專業性技能訓練不足、實驗受到時間與空間的限制等問題。本文就新農科建設背景下動物醫學類專業虛擬仿真實驗教學體系的構建策略作出概述，以期為新農科建設背景下動物醫學類專業課程改革與創新實踐提供參考。
1動物醫學類專業實驗教學當前存在的問題
實驗教學對于提高動物醫學專業學生的操作技能，培養學生的臨床思維能力和良好的綜合素質起著至關重要的作用。在動物解剖學、動物組織胚胎學、獸醫病理解剖學等形態學課程，動物生理學、獸醫病理生理學、獸醫藥理學等機能學課程，以及獸醫臨床診斷學、獸醫內科學、獸醫外科學、獸醫產科學等專業技能課程實踐教學過程中，需要大量應用實驗動物開展實驗教學活動。然而，在教學過程中由于實踐教學經費緊張、實驗動物管理失范、不能進行重復操作練習、違背動物保護倫理、生物安全隱患、學生有恐懼或拒絕心理等因素影響了采用活體動物開展實驗操作學習的效果[6-7]。
此外，傳統的動物醫學基礎性實驗需要消耗大量的動物、實驗試劑及各類耗材，但目前實驗動物價格日益高漲，生物類試劑等成本過高，都導致了動物醫學學生在傳統獸醫操作技能訓練中的不足。受教學經費和課時限制，諸多應予開設的實驗教學內容被撤并取消，制約了學生對創新知識的學習。在此背景下，國外多所高水平大學近年開發了多種獸醫仿真教具，如犬靜脈注射技能訓練仿真教具、犬外科手術訓練用仿真皮膚、母牛直腸檢查技能訓練仿真教具、母牛助產技能訓練仿真教具等，在一定程度上改善了實驗教學質量[8]。但是，多數仿真教具價格較昂貴(如加拿大卡爾加里大學開發的母牛助產技能訓練仿真教具本國零售價格約合18萬元人民幣)，訓練功能較單一，制約了其大規模推廣應用。
2動物醫學類專業虛擬仿真實驗教學的特點
虛擬仿真技術是用一個系統模仿另一個真實系統的技術，將虛擬仿真技術應用于高校實驗教學過程，具有低成本、高效率、高安全性等特點。開展虛擬仿真實驗教學建設是推進現代信息技術融入實驗教學項目、拓展實驗教學內容廣度和深度、延伸實驗教學時間和空間、提升實驗教學質量和水平的重要舉措[9]。以現代信息技術為依托，以相關專業類急需的實驗教學信息化內容為指向，以完整的實驗教學項目為基礎，建設虛擬仿真實驗教學項目，推動高校積極探索線上線下教學相結合的個性化、智能化、泛在化實驗教學新模式，形成專業布局合理、教學效果優良、開放共享有效的高等教育信息化實驗教學項目示范新體系[10]。3動物醫學類專業虛擬仿真實驗教學體系設計與實現動物醫學類專業中有20余門專業基礎課、專業課實驗教學可以開展虛擬仿真實驗教學，按照大類可以分為形態學實驗、機能學實驗、預防獸醫學實驗、臨床獸醫學實驗和獸藥學實驗五類綜合實驗。借助現代信息技術，整合現有動物醫學類專業實驗教學課程，構建功能集約、資源共享、開放充分、運作高效的虛擬仿真實驗教學體系對提升動物醫學類專業人才培養質量具有重要意義。
3.1動物醫學類形態學實驗虛擬仿真實驗
動物醫學類機能學實驗涉及動物學、動物解剖學、動物組織胚胎學、獸醫病理解剖學等課程。動物解剖學、獸醫病理解剖學等大體形態學實驗教學虛擬仿真素材建設方案可參考VisibleBody可視人體3D解剖教學數據庫建設方案，采用最新的數字化和虛擬化技術，以立體3D交互式模型的方式層層展現牛、豬、禽、馬、犬、貓等動物解剖和生理結構及具體功能，并輔以動畫、視頻、音頻、自測題、個性化功能等多種方法幫助動物醫學類專業學生全面直觀地理解知識內容，進而實現對課堂與課本教學的有益補充[11]。目前，已經開展立項實施的動物解剖學和獸醫病理解剖學相關虛擬仿真實驗項目包括中國農業大學“犬骨骼解剖和骨關節疾病虛擬仿真實驗教學系統”、南京農業大學“奶牛解剖及常規疾病診療虛擬仿真實驗軟件”、西北農林科技大學“動物解剖學虛擬仿真系統”、揚州大學“三位數字解剖狗”和“兔的形態結構與功能虛擬仿真實驗系統”、青島農業大學“動物消化系統解剖虛擬仿真實驗”等。動物組織胚胎學等微觀形態學實驗教學虛擬仿真素材建設方案可參考醫學虛擬顯微鏡系統設計與實現方案，將玻璃載片上的組織切片轉化為數字化圖像，在終端設備上通過專業軟件在顯示器屏幕上觀察，通過點擊圖像的某一部位進行組織結構的放大，以觀察更細微的組織形態學變化[12]。目前，美國科羅拉多州立大學、北卡大學等國外高校已開展了獸醫虛擬顯微鏡系統建設和應用，均取得了較好的應用效果[13-14]。國內開展獸醫虛擬顯微鏡系統建設應用的高校主要是西北農林科技大學虛擬動物數字切片庫項目。
3.2動物醫學類機能學實驗虛擬仿真實驗
動物醫學類形態學實驗涉及動物生理學、獸醫藥理學、獸醫病理生理學等課程。其虛擬仿真實驗項目建設方案可參考成都泰盟醫學機能虛擬實驗教學系統等機能學實驗虛擬仿真軟件的建設和應用策略，以提高動物醫學類專業人才基礎實驗操作技能水平。目前，在該領域具有較豐富經驗的高校包括揚州大學動物醫學虛擬仿真實驗教學中心、黑龍江八一農墾大學動物醫學機能學實驗室、西北農林科技大學動物醫學虛擬仿真實驗教學中心等[15]。
3.3預防獸醫學虛擬仿真實驗
預防獸醫學實驗涉及獸醫微生物學、獸醫免疫學、獸醫傳染病學、獸醫寄生蟲學、獸醫公共衛生學等課程，其虛擬仿真實驗項目建設方案可參考人類預防醫學虛擬仿真實驗建設和應用策略。目前，已經開展立項實施的預防獸醫學相關虛擬仿真實驗項目包括西北農林科技大學“畜禽重大疫病防控虛擬仿真實驗”和“虛擬雞胚接種技術項目”、內蒙古農業大學“病毒的血凝及血凝抑制虛擬仿真實驗”、揚州大學“無菌操作與細菌劃線培養”、中山大學“禽類交易市場外環境禽流感病毒監測采樣操作虛擬仿真實驗”等。
3.4臨床獸醫學虛擬仿真實驗
臨床獸醫學實驗涉及獸醫臨床診斷學、內科學、獸醫外科學、獸醫產科學等課程，其虛擬仿真實驗項目建設方案可參考人類臨床醫學虛擬仿真實驗建設和應用策略。目前，我國已經開展立項實施的臨床獸醫學相關虛擬仿真實驗項目包括福建農林大學動物生態養殖虛擬仿真實驗教學中心“臨床獸醫學虛擬仿真實驗”。國外開展較成熟的臨床獸醫學虛擬仿真實驗主要是英國格拉斯哥大學開發的母牛生殖器官直腸檢查虛擬仿真實驗系統，該系統對提高獸醫專業學生直腸檢查母畜生殖系統的技能具有幫助作用[16]。
3.5獸藥學虛擬仿真實驗
獸藥學實驗涉及獸醫藥理學、獸藥制劑學、獸藥檢驗學、獸醫臨床藥物學、中獸藥學等課程，其虛擬仿真實驗項目建設方案可參考人類醫藥學虛擬仿真實驗建設和應用策略。當前，獸藥學虛擬仿真實驗建設案例較少，僅有山東農業大學開展了“家禽病毒性傳染病疫苗的生產應用虛擬仿真實驗”項目。建議有關單位借鑒北京歐倍爾軟件技術開發有限公司制藥虛擬仿真實驗室(涵蓋化學藥物、生物制藥、中藥生產、藥品GMP生產、凍干生產線、藥房管理、藥品檢驗、制藥設計、中藥炮制等十大類制藥虛擬仿真軟件)項目，開展獸藥學虛擬仿真實驗項目[17]。
4結語貫
徹落實“北大倉行動”課程改革創新行動具體要求，加強動物醫學類專業虛擬仿真實驗教學體系建設，對提升新時代動物醫學類專業人才培養質量具有重要意義。建議各農林高校有關專業遵照教育部國家虛擬仿真實驗教學項目建設工作要求，結合本單位動物醫學類專業教學特色，加大動物醫學類專業虛擬仿真實驗教學項目建設，早日構建成與培養“卓越執業獸醫師”目標相匹配的實驗教學體系。——論文作者：尹云厚1，王建發2
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