虛擬仿真技術在動物解剖學課程教學中的應用探討

陳風雷 許顯玉 馬志禹 張金龍

摘要 動物解剖學是畜牧獸醫(yī)專業(yè)學生的一門入門課程，也是學習其他課程的基礎。將虛擬仿真教學技術引入，與傳統(tǒng)的教學手段相互補充，能更充分調動學生的學習積極性和自主性，有效提高教學效果和質量。介紹了動物解剖學傳統(tǒng)教學中標本的應用，闡述了虛擬仿真技術在動物解剖學課程理論教學和實驗教學中的應用。

關鍵詞 虛擬仿真技術；傳統(tǒng)教學方法；動物解剖學

中圖分類號 S-01文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2018）16-0228-02

Abstract Animal anatomy is an introductory course of students in animal husbandry and veterinary specialty，and it is also the basis of other courses.Virtual simulation technology was introduced to complement with traditional teaching methods，which could fully mobilize students learning initiative and autonomy，and effectively improve the teaching effect and quality.The application of specimen in traditional teaching of animal anatomy was introduced，and the application of virtual simulation technology in the theoretical teaching and experimental teaching of animal anatomy course was expounded.

Key words Virtual simulation technology；Traditional teaching method；Animal anatomy

動物解剖學是研究正常動物各器官的形態(tài)、結構、位置及相互關系的一門課程，是畜牧獸醫(yī)專業(yè)學生的專業(yè)必修課[1]。動物解剖學是畜牧獸醫(yī)專業(yè)學生的入門課程，也學習其他專業(yè)課的基礎，在一定程度上決定了學生對畜牧獸醫(yī)專業(yè)的學習興趣。動物解剖學需要理解記憶的知識點較多，學習難度較大，不容易掌握，也是學習過程中較為困難的一門課程，因此探索較好的教與學的方法。在教學過程中采用多種輔助教學手段，以達到理想的教學效果，目前主要采用的教學手段是標本、模型、掛圖、動物實體解剖，最常用的就是標本。但是，標本有其自身的缺點和局限性，因此亟需引入新的教學手段。虛擬仿真技術的出現(xiàn)為動物解剖學的教學提供了新機遇[2]。虛擬仿真技術利用計算機仿真技術，將解剖學的理論教學和實驗教學進行整合，并真實再現(xiàn)動物體各器官詳細結構、位置、形態(tài)和功能特點，能夠與傳統(tǒng)教學方式相互補充，提高實際教學效果和質量。筆者介紹了動物解剖學傳統(tǒng)教學中標本的應用，闡述了虛擬仿真技術在動物解剖學課程理論教學和實驗教學中的應用，旨在為動物解剖學課程的教學改革奠定基礎。

1 傳統(tǒng)動物解剖學教學中標本的應用

標本在動物解剖學教學中應用非常廣泛，是主要的實驗教學工具。用于實驗教學的標本種類有浸制標本、剝制標本、骨骼標本、干制標本、玻片標本、鑄型標本、塑化標本和透明標本等，常用的標本種類有浸制標本、骨骼標本和塑化標本。標本在解剖學課程教學過程中的應用大大增強了教學效果，標本使得動物解剖學教學更為直觀和形象，為該課程的學習和臨床實踐奠定了堅實的基礎[3]。但是，動物標本本身也存在缺點，浸制標本一般浸泡在5%～10%的甲醛溶液中，而甲醛是公認的強致癌物質且具有較為刺激的氣味，處于彌漫有甲醛氣味的教室內會讓學生反感，分散學習注意力，長期處于這樣的環(huán)境中會對教師和學生的身體造成潛在的危害。塑化標本雖然具有無毒、無味、可觸摸、便于攜帶、維護簡單等優(yōu)點，但塑化標本的價格相對昂貴，加上學生在操作過程中的失誤，容易損壞，使得塑化標本的使用壽命相對較短。更重要的是，無論是哪一類型的標本都不可能讓學生課后帶走，使標本的利用率和學生課后的復習效率大大降低，長期下來容易使學生產生一種厭煩學習解剖學的心理，也因此使得畜牧獸醫(yī)專業(yè)學生的解剖成績相對較低，掛科學生人數(shù)相對較多。亟待尋求一種更好的教學模式，使得解剖學的教與學變得更為輕松。

2 虛擬仿真技術在動物解剖學理論教學中的應用

2.1 動物解剖學理論教學中存在的問題

動物解剖學理論教學主要講授正常動物各組織器官的形態(tài)、結構、位置以及相互關系，其中涉及大量的名詞概念，對于每一個概念都要進行詳細闡述，并輔助于實物、圖片、多媒體課件等，但也很難讓學生完全理解，達到預期教學的要求和效果[4]。即使課堂上學生能夠理解，課后不能及時復習，也很快會將概念混淆或者忘記，比如對于腹腔分區(qū)、神經分布以及腦的結構的講解，耗時耗力又難以達到預期效果。理論講解比較枯燥，動物解剖課上經常能夠看到學生不認真聽講，很容易走神，即使輔助于大量的解剖圖片和實物，也不能完全吸引學生的興趣，冰冷的帶有刺激性氣味的標本也讓大多數(shù)學生產生反感和厭學情緒，甚至會影響他們的食欲。因此，動物解剖學課程教學亟待引進新的教學方法和技術，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，讓解剖學的教學更容易讓學生接受和認可，讓重點和難點內容更容易學習和記憶。

2.2 虛擬仿真技術可節(jié)約理論教學時間

理論教學過程中會講解大量的名詞和基本概念，許多同學會在課堂上睡覺或玩手機，一些動物器官形態(tài)結構較為復雜，即使對照實物標本進行講解也會占用大量的教學時間，降低學生的學習興趣。如果應用虛擬仿真技術，制作仿真三維動畫，利用其直觀的視覺優(yōu)勢，能將抽象講解具體化，平面圖像立體化，全方位精確展示系統(tǒng)器官形態(tài)結構，能夠大大節(jié)約理論知識的講授課時[5]。例如，在講解呼吸系統(tǒng)時，雖然輔以真實的標本進行講解，但具體肺呼吸以及胸腹部肌肉收縮就很難講述。若能通過三維動畫模擬出動物呼吸的動態(tài)過程，既有立體感，又能夠直觀地觀察參與呼吸的各器官之間的相互作用，教師只需要輔以簡單講解，學生對知識的理解和接受程度就會大大提高。

2.3 虛擬仿真技術可降低理論教學的難點

動物解剖學理論知識學習過程中強調整體結構和局部結構之間的關系，在循環(huán)系統(tǒng)中尤為突出。學生由于缺乏真實的體驗常常只能靠死記硬背，一直以來都是教學的難點。如果采用虛擬仿真技術，將復雜的循環(huán)路徑具體形象化，將血液和淋巴在全身流動動態(tài)過程可視化，就能清晰地展示循環(huán)系統(tǒng)的整個循環(huán)過程。心臟的形態(tài)結構位置功能是循環(huán)系統(tǒng)的重點，心臟的搏動過程也是教學的難點，將心臟組織進行局部放大，動態(tài)展示心臟搏動過程以及血液在心臟中的流動，可以輕松克服教學的難點，提升教學效果。此外，虛擬仿真技術動態(tài)展示血液和淋巴循環(huán)過程的同時，還整合了動物生理學相關的知識。

3 虛擬仿真技術在動物解剖學實驗教學中的應用

3.1 動物解剖學實驗教學現(xiàn)狀

揚州大學動物解剖學總課時為88學時，其中實驗教學48學時，占教學總課時的55%，因此實驗教學在解剖教學過程中非常關鍵。目前解剖學實驗教學的模式主要是由教師講解演示和學生模仿驗證。由于學時的限制，每次實驗教學都顯得比較倉促，大多數(shù)同學處于走馬觀花的狀態(tài)，對于具體的組織器官不能細致地解剖學習，因此很難掌握課本上描述的具體內容，長此以往學生就會慢慢養(yǎng)成敷衍的態(tài)度，使得實驗教學的效果大打折扣。此外，由于購買實驗材料的經費有限，實驗材料的數(shù)量遠遠不夠。在家禽解剖過程中，可以做到每組學生（5～6人/組）1只雞，盡可能使每位學生都能動手解剖。在家畜解剖實驗過程中，通常一個班（30～40人/班）要共用1～2只羊（或豬），主要由教師動手解剖，學生盡量參與，教師將本學期所講的各系統(tǒng)的知識點在解剖過程中對照實物再進行講解，遠遠不能達到所要求的教學效果，而且在解剖動物過程中也存在一定的安全風險。

3.2 虛擬仿真技術可提高實驗教學效率

虛擬仿真技術的引入將會很大程度上對傳統(tǒng)實驗教學予以補充[6]。虛擬仿真實驗是網絡教學資源，學生自主學習不受時間和空間的限制，可以隨時隨地進行學習并自主選擇所要學習的實驗內容，并且可以重復觀看實驗要點和難點[7]。虛擬仿真實驗能夠整合觀察性實驗課時，對于組織器官觀察性實驗，可以結合虛擬仿真技術仿真性高、三維動畫、便于學生實時觀察學習的特點，在課余時間就能很好地掌握組織器官的形態(tài)結構，課上根據(jù)自身知識的掌握情況，針對性地觀察實物標本。例如，對動物體骨的認識，虛擬仿真技術可以提供高仿真三維立體動畫模型，猶如拿著實物標本進行觀察學習，讓學生能夠隨時隨地進行復習，熟練掌握每塊骨的形態(tài)結構；虛擬仿真動畫還能模擬骨骼之間的相互運動，這是實際教學過程無法實現(xiàn)的，通過骨骼之間的協(xié)調運動，使學生更直觀地理解骨骼各部分結構作用和相互之間的聯(lián)系。通過虛擬仿真技術使學生在課后就能夠掌握骨骼的位置和形態(tài)結構，將運動系統(tǒng)內的骨和關節(jié)這2章實驗內容在課后就能完成，大大減少了課堂的教學時間。這種學習模式能夠充分利用實驗教學的時間，提高實驗教學的效率，減輕教師的教學壓力，充分發(fā)揮學生學習的自主性，真正讓學生成為教學的主角，一定程度上改變傳統(tǒng)的教學模式，加速教學的改革步伐。

3.3 虛擬仿真技術有助于研究型教學的開展

除了節(jié)約教學時間外，虛擬仿真技術還能使學生將枯燥的實驗課前預習變得生動有趣。學生通過觀看解剖實驗的相關視頻，課前熟悉解剖過程，對于有疑問的地方進行標記并提出問題，課前觀看能夠增加課堂動手操作的效率。虛擬仿真技術可以反復講解解剖操作要領，使學生的動手操作能力不斷提升，了解解剖過程的難點內容，發(fā)現(xiàn)問題后及時反饋給教師，對于共性問題課堂進行重點講解，教師無需對整個解剖過程進行介紹，節(jié)約實驗教學時間，增加學生的操作時間，教師也可以針對性地對不同能力的學生進行重點講解和輔導。例如，對家畜（牛、羊、豬或犬）的整體解剖，在此解剖過程中主要是對所學各系統(tǒng)器官形態(tài)結構和位置關系的回顧，知識量較大，實際操作比較繁瑣，但實驗課時很少，因此這就要求學生對于課本的理論知識要非常熟悉，對于解剖過程非常熟練，只有這樣才能達到事半功倍的效果。通過虛擬仿真技術使學生能提前掌握解剖的具體操作流程，將解剖過程中涉及的知識點預先復習，提前熟悉實驗的操作技能，能夠很大程度參與解剖的過程，對于復雜器官的解剖反復觀看操作流程和講解提出問題，這樣教師就可以針對性地進行實際解剖，更能激發(fā)學生的學習興趣。解剖過程中最大程度地讓學生參與進來，親自動手進行解剖，對課本上的知識點提出自己的見解，做到師生互動，增強課堂的趣味性和研究性效果。

4 結語

在動物解剖學教學過程中引入虛擬仿真技術，不僅能使解剖學教學的信息化水平得到很大提升，而且能促進解剖學教學質量的穩(wěn)步提高。在實踐中還需進一步加強虛擬仿真技術與傳統(tǒng)教學方式的深度融合，以轉變傳統(tǒng)的教學觀念，做到以學生為主體的新型教學模式[8]，實現(xiàn)本科教學由注重知識傳授向注重智力培育的教學理念轉變。

參考文獻

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