虛擬仿真技術(shù)在寵物外科手術(shù)課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

趙彬　劉國(guó)芳　周闖　劉慶新

[摘? ? ? ? ? ?要]? 結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，闡述寵物外科手術(shù)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的意義，同時(shí)論述虛擬仿真教學(xué)的現(xiàn)狀，進(jìn)而分析寵物外科手術(shù)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的必要性，又詳細(xì)介紹了虛擬仿真在寵物外科手術(shù)實(shí)訓(xùn)課程中的應(yīng)用，最后對(duì)這一技術(shù)在寵物外科手術(shù)實(shí)訓(xùn)課程中的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)，希望為同類課程虛擬教學(xué)資源的建設(shè)和運(yùn)用提供一些參考。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 虛擬仿真;寵物外科手術(shù);實(shí)訓(xùn)教學(xué)

[中圖分類號(hào)]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）36-0070-02

虛擬仿真技術(shù)包括多媒體、網(wǎng)絡(luò)通信、虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)據(jù)庫(kù)和人機(jī)交互等技術(shù)，虛擬仿真教學(xué)是指在教育領(lǐng)域中運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，在仿真虛擬中進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，完成虛擬實(shí)訓(xùn)對(duì)象、實(shí)訓(xùn)環(huán)境仿真的構(gòu)建。傳統(tǒng)教學(xué)受到設(shè)備、場(chǎng)地等因素的限制，降低了實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使現(xiàn)階段學(xué)生創(chuàng)新能力及創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)受到一定的制約。為貫徹落實(shí)《關(guān)于開展國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》（教高司函〔2013〕94號(hào)），2013年8月開始分批開始建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)中心，用于補(bǔ)充傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，并輔助完成人才培養(yǎng)方案和實(shí)踐教學(xué)要求，承擔(dān)起培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重任。

一、寵物外科手術(shù)課程中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的意義

寵物外科手術(shù)課程的設(shè)置更多的是致力于培養(yǎng)寵物臨床技能型人才，就業(yè)方向主要有寵物醫(yī)院、寵物診所等。這類人才的工作崗位為寵物外科醫(yī)生?？梢?，這一專業(yè)的學(xué)生就業(yè)要求較高，學(xué)生專業(yè)技能的掌握程度要很高。

高職寵物相關(guān)專業(yè)將寵物外科手術(shù)設(shè)置為一門核心專業(yè)課程，同時(shí)，也是具有高度實(shí)訓(xùn)性、專業(yè)技術(shù)性的課程。實(shí)訓(xùn)教學(xué)在本課程的應(yīng)用主要培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和專業(yè)興趣，使學(xué)生能夠掌握寵物外科手術(shù)的基本操作技術(shù);具備獨(dú)立開展崗位工作、解決實(shí)際問題的能力，為進(jìn)行科學(xué)研究打好必要的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)受環(huán)境、條件及動(dòng)物福利等因素的影響，仍是教師課堂講授結(jié)合常規(guī)教學(xué)手段（PPT、視頻等）。教學(xué)方法改變不大、比較單一的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，課上主要為學(xué)生被動(dòng)聽課，課堂缺少主動(dòng)性及互動(dòng)性，使寵物外科實(shí)訓(xùn)課堂教學(xué)難以改變，導(dǎo)致本課程隨著實(shí)訓(xùn)的進(jìn)行，學(xué)生課堂參與度和主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣都出現(xiàn)了一定程度降低，學(xué)生的創(chuàng)造創(chuàng)新性、課堂參與度、個(gè)人主動(dòng)性都受到抑制，影響了學(xué)生在本課程的技能學(xué)習(xí)及掌握、課上課下的融會(huì)貫通，使事件中動(dòng)手操作得不到有效提升。

寵物外科手術(shù)課程當(dāng)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)教學(xué)手段，把學(xué)生帶入實(shí)踐的具體情境當(dāng)中，可以真實(shí)地體會(huì)到操作的感覺。虛擬仿真教學(xué)與其他教學(xué)方式的結(jié)合不僅提升了教學(xué)效果，同時(shí)也降低了成本，讓學(xué)生更好地理解寵物外科手術(shù)實(shí)訓(xùn)課程及其具體應(yīng)用，使學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的探索精神和興趣得到有效培養(yǎng)。

二、虛擬仿真教學(xué)現(xiàn)狀

目前，我國(guó)在人醫(yī)外科課程中已經(jīng)較為廣泛地運(yùn)用了虛擬仿真教學(xué)，寵物外科相關(guān)虛擬仿真軟件的開發(fā)也開始取得了一定進(jìn)展，但是相比于發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一定的差距。國(guó)內(nèi)外的虛擬仿真技術(shù)研究成果都十分顯著，一些教學(xué)儀器、軟件的開發(fā)和利用程度都很高。在教學(xué)課程與軟件開發(fā)的進(jìn)程中，教師應(yīng)充分引進(jìn)、學(xué)習(xí)、借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，積極地將虛擬仿真教學(xué)與課程開發(fā)相結(jié)合，優(yōu)化課程內(nèi)容和教學(xué)方法。虛擬仿真教學(xué)模式是未來(lái)教學(xué)發(fā)展的重要模式，所有高職高專教師都應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)虛擬仿真技術(shù)的開發(fā)、探索和實(shí)踐，使虛擬仿真技術(shù)能夠推動(dòng)教學(xué)的發(fā)展。

三、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)在寵物外科手術(shù)實(shí)訓(xùn)課程建設(shè)中的必要性

目前從事寵物臨床工作人員都應(yīng)具備基本寵物外科基本操作技能。近年來(lái)，隨著學(xué)習(xí)寵物相關(guān)專業(yè)的學(xué)生增多，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物或動(dòng)物尸體、臟器等資源比較稀缺，可替代的寵物手術(shù)模型并沒有，在寵物外科手術(shù)實(shí)訓(xùn)課堂教學(xué)中，學(xué)生缺少能夠用于實(shí)訓(xùn)的外科教學(xué)用品，同時(shí)，能夠用于實(shí)訓(xùn)教學(xué)用品，如動(dòng)物內(nèi)臟器官等，國(guó)內(nèi)沒有相對(duì)應(yīng)的教具。另外，服務(wù)于寵物外科手術(shù)的實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物或動(dòng)物臟器、尸體等難于保存（受到環(huán)境、環(huán)保、疫病防控和場(chǎng)地等因素限制），且重復(fù)使用性差，不能保證學(xué)生的課堂實(shí)訓(xùn)需求。為了解決寵物外科手術(shù)實(shí)訓(xùn)課程建設(shè)，我們需要加快虛擬仿真實(shí)訓(xùn)建設(shè)。

為了解決傳統(tǒng)寵物外科手術(shù)實(shí)訓(xùn)課堂中長(zhǎng)期使用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物或動(dòng)物臟器、尸體等，我們開始運(yùn)用虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)訓(xùn)課堂的教學(xué)方式，動(dòng)物外科手術(shù)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)通過空間視覺及三維搭建的寵物犬、貓機(jī)體的解剖結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)全面立體、瞬時(shí)互動(dòng)操作實(shí)訓(xùn);通過寵物外科虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的運(yùn)用，大大減少了實(shí)訓(xùn)課堂上動(dòng)物的使用，而其可以重復(fù)使用，使實(shí)訓(xùn)課堂教學(xué)成本降低;也開發(fā)了相應(yīng)的手機(jī)、電腦版本，這為學(xué)生的課下學(xué)習(xí)提供了便利。現(xiàn)階段，學(xué)生對(duì)軟件、虛擬的興趣更加濃厚，而虛擬仿真平臺(tái)充分利用虛擬場(chǎng)景和互動(dòng)操作更具趣味和新穎性，增加了學(xué)生寵物外科實(shí)訓(xùn)課堂學(xué)習(xí)的參與度;虛擬仿真可以變成設(shè)計(jì)，完成對(duì)手術(shù)過程、手術(shù)操作等技能實(shí)訓(xùn)的任意組合，最大限度地滿足教學(xué)需要。

四、寵物外科手術(shù)實(shí)訓(xùn)課程中虛擬仿真的應(yīng)用

（一）設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課堂

寵物外科手術(shù)教師基于手機(jī)APP、網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺(tái)、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)等載體開發(fā)運(yùn)用了VR交互系統(tǒng)、3D仿真動(dòng)畫、微課、寵物教學(xué)資源庫(kù)等信息化資源，實(shí)現(xiàn)了線上線下相結(jié)合，把案例作為引導(dǎo)，把任務(wù)作為驅(qū)動(dòng)，崗位角色扮演，學(xué)生全程參與寵物外科手術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)。我院對(duì)寵物外科手術(shù)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。

“動(dòng)物外科手術(shù)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)”是我院于2016年與南京萊伊特電子科技公司聯(lián)合開發(fā)并引進(jìn)的寵物外科手術(shù)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過寵物手術(shù)虛擬仿真實(shí)景的搭建和互動(dòng)操作解決了外科課程中的實(shí)訓(xùn)練習(xí);同時(shí)該系統(tǒng)具備對(duì)虛擬模型的任意顯示、分離、剪切、縫合等，也可以多角度、多方位拖動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，能夠達(dá)到實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)互動(dòng)等操作效果，各操作步驟都有說(shuō)明解釋和提示功能，并提供評(píng)價(jià)系統(tǒng)，可供寵物外科手術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)使用。

（二）實(shí)訓(xùn)課堂教學(xué)過程

利用課程平臺(tái)完成課前預(yù)習(xí);課上先播放相關(guān)病例視頻，并通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與寵物臨床專家進(jìn)行連線，提出問題，引出實(shí)訓(xùn)內(nèi)容;運(yùn)用相關(guān)動(dòng)畫，解決上述問題。實(shí)訓(xùn)通過單人分組進(jìn)行，利用動(dòng)物外科手術(shù)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，完成實(shí)訓(xùn)操作。

寵物外科手術(shù)虛擬仿真操作包括動(dòng)物術(shù)部消毒和主手術(shù)兩個(gè)項(xiàng)目。在術(shù)部消毒項(xiàng)目中要讓學(xué)生正確完成動(dòng)物術(shù)部術(shù)前準(zhǔn)備工作，學(xué)生通過此仿真項(xiàng)目的訓(xùn)練，將掌握動(dòng)物術(shù)部消毒過程，將動(dòng)物首位除毛、術(shù)部消毒等完整的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容作為操作和考核要點(diǎn)。該項(xiàng)目的訓(xùn)練簡(jiǎn)單，易于完成，為后續(xù)項(xiàng)目訓(xùn)練奠定了基礎(chǔ)。主手術(shù)仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目安排在術(shù)部消毒仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目之后進(jìn)行，該項(xiàng)目由不同手術(shù)構(gòu)成，目前開發(fā)設(shè)計(jì)完成的主要有虛擬仿真胃切開、雄性動(dòng)物去勢(shì)術(shù)、雌性動(dòng)物絕育術(shù)、腸管端端吻合術(shù)和拔牙術(shù)5項(xiàng)寵物臨床常見手術(shù)，不同手術(shù)的主手術(shù)過程不一致，實(shí)訓(xùn)教學(xué)安排在不同課時(shí)中進(jìn)行。在該項(xiàng)目中，學(xué)生需完成虛擬仿真手術(shù)操作過程，涵蓋組織分離、止血和閉合等操作。

通過上述兩個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目所體現(xiàn)的不同手術(shù)方法及實(shí)訓(xùn)操作知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)的不同側(cè)重方向，實(shí)現(xiàn)了寵物外科手術(shù)由難到易的過程。同時(shí)，選取課程當(dāng)中符合寵物臨床工作需要的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，滿足于實(shí)踐對(duì)接需要。為了減少學(xué)生對(duì)寵物外科手術(shù)實(shí)訓(xùn)操作學(xué)習(xí)的忽略，更多依賴于虛擬仿真實(shí)訓(xùn)操作，應(yīng)堅(jiān)持在實(shí)訓(xùn)結(jié)束后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)動(dòng)物或動(dòng)物尸體、臟器等考試，以考促學(xué)。

（三）實(shí)訓(xùn)效果、條件

為完成寵物外科手術(shù)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的搭建，從而順利進(jìn)行寵物外科手術(shù)虛擬實(shí)訓(xùn)課程，首先需要建立相應(yīng)動(dòng)物虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心，保證每個(gè)參與實(shí)訓(xùn)的學(xué)生都能有一個(gè)獨(dú)立完整的工位，并配備相對(duì)應(yīng)的VR設(shè)備。通過3年的寵物外科虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)方案，在我校寵保專業(yè)的寵物外科實(shí)訓(xùn)教學(xué)中收到了很好的效果，并且顯著提升了教師的教學(xué)水平，增加了學(xué)生實(shí)訓(xùn)課堂的參與度，改善了寵物外科實(shí)訓(xùn)教學(xué)的條件和環(huán)境。

實(shí)踐表明，運(yùn)用VR技術(shù)，學(xué)生可以置身于虛擬仿真手術(shù)場(chǎng)景中，體驗(yàn)手術(shù)流程，掌握手術(shù)方法;通過模擬實(shí)操環(huán)節(jié)，掌握手術(shù)關(guān)鍵技術(shù)，具備一定寵物外科手術(shù)的實(shí)踐動(dòng)手能力。而且能夠解決學(xué)生的操作錯(cuò)誤，結(jié)果直接明了，也可以利用平臺(tái)對(duì)寵物外科手術(shù)中某一關(guān)鍵過程進(jìn)行反復(fù)操作，提高了學(xué)習(xí)效率、降低寵物外科實(shí)訓(xùn)教學(xué)成本，改善了教學(xué)環(huán)境，解決了寵物外科實(shí)訓(xùn)教學(xué)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的問題。

五、結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)為支持高校虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的搭建，完善實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)，投入了大量的資金和科技研發(fā)人員，也鼓勵(lì)相關(guān)專業(yè)教師參與虛擬仿真實(shí)訓(xùn)建設(shè)，在全國(guó)已建立了約200個(gè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心，順應(yīng)國(guó)家對(duì)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)云的趨勢(shì)，利用寵物外科手術(shù)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)作為高職寵保相關(guān)專業(yè)核心課程寵物外科手術(shù)實(shí)訓(xùn)課堂的輔助教學(xué)手段，積極打造符合現(xiàn)代寵物臨床需求的寵物外科人才，平臺(tái)的實(shí)踐和建設(shè)原則本著“共享資源、實(shí)而不虛、虛實(shí)相結(jié)”的理念。為了滿足寵物外科手術(shù)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的搭建，需進(jìn)一步進(jìn)行資源整合，提高資源使用效率;減少虛擬仿真教學(xué)實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)，盡可能實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)、不同平臺(tái)在同一中心的搭建。同時(shí)，為維護(hù)和更新虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心，需引進(jìn)更多專職技術(shù)人才。

最終使寵物外科手術(shù)實(shí)訓(xùn)課堂教學(xué)成為一種特殊的寵物臨床實(shí)戰(zhàn)和寵物臨床實(shí)訓(xùn)，著力打造出“多資源、多方式、多途徑的實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源”，展示寵物外科實(shí)訓(xùn)教學(xué)的新面貌，讓學(xué)生在互動(dòng)、實(shí)作、游戲的學(xué)習(xí)方式中獲取知識(shí)，用于服務(wù)寵物外科教師實(shí)訓(xùn)課堂教學(xué)，增強(qiáng)創(chuàng)新能力、實(shí)踐動(dòng)手能力，教育觀念的不斷更新使教師的藝術(shù)涵養(yǎng)和教學(xué)水平得到更大提升。通過虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)在寵物外科實(shí)訓(xùn)課程中的應(yīng)用，構(gòu)建能夠呈現(xiàn)多方位、多資源、多共享、多形式的現(xiàn)代信息化教學(xué)新模式。

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◎編輯 趙瑞峰