虚拟仿真技术在宠物外科手术课程实训教学中的应用

赵彬　刘国芳　周闯　刘庆新

[摘           要]  结合学科特点，阐述宠物外科手术实训课程教学中应用虚拟仿真技术的意义，同时论述虚拟仿真教学的现状，进而分析宠物外科手术虚拟仿真实训教学平台建设的必要性，又详细介绍了虚拟仿真在宠物外科手术实训课程中的应用，最后对这一技术在宠物外科手术实训课程中的应用进行总结，希望为同类课程虚拟教学资源的建设和运用提供一些参考。

[关    键   词]  虚拟仿真;宠物外科手术;实训教学

[中图分类号]  G712                   [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603（2019）36-0070-02

虚拟仿真技术包括多媒体、网络通信、虚拟现实、数据库和人机交互等技术，虚拟仿真教学是指在教育领域中运用虚拟仿真技术，在仿真虚拟中进行实训，完成虚拟实训对象、实训环境仿真的构建。传统教学受到设备、场地等因素的限制，降低了实训教学效果，影响学生的学习积极性，使现阶段学生创新能力及创新意识的培养受到一定的制约。为贯彻落实《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》（教高司函〔2013〕94号），2013年8月开始分批开始建设虚拟仿真实训教学中心，用于补充传统教学模式的不足，并辅助完成人才培养方案和实践教学要求，承担起培养创新人才的重任。

一、宠物外科手术课程中应用虚拟仿真技术的意义

宠物外科手术课程的设置更多的是致力于培养宠物临床技能型人才，就业方向主要有宠物医院、宠物诊所等。这类人才的工作岗位为宠物外科医生。可见，这一专业的学生就业要求较高，学生专业技能的掌握程度要很高。

高职宠物相关专业将宠物外科手术设置为一门核心专业课程，同时，也是具有高度实训性、专业技术性的课程。实训教学在本课程的应用主要培养学生实践动手能力和专业兴趣，使学生能够掌握宠物外科手术的基本操作技术;具备独立开展岗位工作、解决实际问题的能力，为进行科学研究打好必要的基础。传统的实训教学受环境、条件及动物福利等因素的影响，仍是教师课堂讲授结合常规教学手段（PPT、视频等）。教学方法改变不大、比较单一的课堂教学设计，课上主要为学生被动听课，课堂缺少主动性及互动性，使宠物外科实训课堂教学难以改变，导致本课程随着实训的进行，学生课堂参与度和主动学习兴趣都出现了一定程度降低，学生的创造创新性、课堂参与度、个人主动性都受到抑制，影响了学生在本课程的技能学习及掌握、课上课下的融会贯通，使事件中动手操作得不到有效提升。

宠物外科手术课程当中应用虚拟仿真技术教学手段，把学生带入实践的具体情境当中，可以真实地体会到操作的感觉。虚拟仿真教学与其他教学方式的结合不仅提升了教学效果，同时也降低了成本，让学生更好地理解宠物外科手术实训课程及其具体应用，使学生学习本课程的探索精神和兴趣得到有效培养。

二、虚拟仿真教学现状

目前，我国在人医外科课程中已经较为广泛地运用了虚拟仿真教学，宠物外科相关虚拟仿真软件的开发也开始取得了一定进展，但是相比于发达国家还存在一定的差距。国内外的虚拟仿真技术研究成果都十分显著，一些教学仪器、软件的开发和利用程度都很高。在教学课程与软件开发的进程中，教师应充分引进、学习、借鉴国外的先进技术，积极地将虚拟仿真教学与课程开发相结合，优化课程内容和教学方法。虚拟仿真教学模式是未来教学发展的重要模式，所有高职高专教师都应该加强对虚拟仿真技术的开发、探索和实践，使虚拟仿真技术能够推动教学的发展。

三、虚拟仿真实训在宠物外科手术实训课程建设中的必要性

目前从事宠物临床工作人员都应具备基本宠物外科基本操作技能。近年来，随着学习宠物相关专业的学生增多，实验动物或动物尸体、脏器等资源比较稀缺，可替代的宠物手术模型并没有，在宠物外科手术实训课堂教学中，学生缺少能够用于实训的外科教学用品，同时，能够用于实训教学用品，如动物内脏器官等，国内没有相对应的教具。另外，服务于宠物外科手术的实训实验动物或动物脏器、尸体等难于保存（受到环境、环保、疫病防控和场地等因素限制），且重复使用性差，不能保证学生的课堂实训需求。为了解决宠物外科手术实训课程建设，我们需要加快虚拟仿真实训建设。

为了解决传统宠物外科手术实训课堂中长期使用实验动物或动物脏器、尸体等，我们开始运用虚拟仿真实训平台来代替传统实训课堂的教学方式，动物外科手术虚拟仿真实训平台通过空间视觉及三维搭建的宠物犬、猫机体的解剖结构，实现全面立体、瞬时互动操作实训;通过宠物外科虚拟仿真实训平台的运用，大大减少了实训课堂上动物的使用，而其可以重复使用，使实训课堂教学成本降低;也开发了相应的手机、电脑版本，这为学生的课下学习提供了便利。现阶段，学生对软件、虚拟的兴趣更加浓厚，而虚拟仿真平台充分利用虚拟场景和互动操作更具趣味和新颖性，增加了学生宠物外科实训课堂学习的参与度;虚拟仿真可以变成设计，完成对手术过程、手术操作等技能实训的任意组合，最大限度地满足教学需要。

四、寵物外科手术实训课程中虚拟仿真的应用

（一）设计实训课堂

宠物外科手术教师基于手机APP、网络课程教学平台、虚拟仿真实训系统等载体开发运用了VR交互系统、3D仿真动画、微课、宠物教学资源库等信息化资源，实现了线上线下相结合，把案例作为引导，把任务作为驱动，岗位角色扮演，学生全程参与宠物外科手术实训教学。我院对宠物外科手术实训项目进行了详细设计。

“动物外科手术虚拟实训平台”是我院于2016年与南京莱伊特电子科技公司联合开发并引进的宠物外科手术实训系统，该系统通过宠物手术虚拟仿真实景的搭建和互动操作解决了外科课程中的实训练习;同时该系统具备对虚拟模型的任意显示、分离、剪切、缝合等，也可以多角度、多方位拖动和旋转，能够达到实现实时互动等操作效果，各操作步骤都有说明解释和提示功能，并提供评价系统，可供宠物外科手术实训教学使用。

（二）实训课堂教学过程

利用课程平台完成课前预习;课上先播放相关病例视频，并通过物联网系统与宠物临床专家进行连线，提出问题，引出实训内容;运用相关动画，解决上述问题。实训通过单人分组进行，利用动物外科手术虚拟实训平台，完成实训操作。

宠物外科手术虚拟仿真操作包括动物术部消毒和主手术两个项目。在术部消毒项目中要让学生正确完成动物术部术前准备工作，学生通过此仿真项目的训练，将掌握动物术部消毒过程，将动物首位除毛、术部消毒等完整的实训内容作为操作和考核要点。该项目的训练简单，易于完成，为后续项目训练奠定了基础。主手术仿真实训项目安排在术部消毒仿真实训项目之后进行，该项目由不同手术构成，目前开发设计完成的主要有虚拟仿真胃切开、雄性动物去势术、雌性动物绝育术、肠管端端吻合术和拔牙术5项宠物臨床常见手术，不同手术的主手术过程不一致，实训教学安排在不同课时中进行。在该项目中，学生需完成虚拟仿真手术操作过程，涵盖组织分离、止血和闭合等操作。

通过上述两个实训项目所体现的不同手术方法及实训操作知识点、技能点的不同侧重方向，实现了宠物外科手术由难到易的过程。同时，选取课程当中符合宠物临床工作需要的实训内容，满足于实践对接需要。为了减少学生对宠物外科手术实训操作学习的忽略，更多依赖于虚拟仿真实训操作，应坚持在实训结束后进行实验动物或动物尸体、脏器等考试，以考促学。

（三）实训效果、条件

为完成宠物外科手术虚拟仿真实训平台的搭建，从而顺利进行宠物外科手术虚拟实训课程，首先需要建立相应动物虚拟仿真实训中心，保证每个参与实训的学生都能有一个独立完整的工位，并配备相对应的VR设备。通过3年的宠物外科虚拟仿真实训平台的应用，改变了传统的实训教学方案，在我校宠保专业的宠物外科实训教学中收到了很好的效果，并且显著提升了教师的教学水平，增加了学生实训课堂的参与度，改善了宠物外科实训教学的条件和环境。

实践表明，运用VR技术，学生可以置身于虚拟仿真手术场景中，体验手术流程，掌握手术方法;通过模拟实操环节，掌握手术关键技术，具备一定宠物外科手术的实践动手能力。而且能够解决学生的操作错误，结果直接明了，也可以利用平台对宠物外科手术中某一关键过程进行反复操作，提高了学习效率、降低宠物外科实训教学成本，改善了教学环境，解决了宠物外科实训教学关键环节的问题。

五、结语

近年来，我国为支持高校虚拟仿真实训平台的搭建，完善实训教学系统，投入了大量的资金和科技研发人员，也鼓励相关专业教师参与虚拟仿真实训建设，在全国已建立了约200个虚拟仿真实训中心，顺应国家对虚拟仿真实训平台云的趋势，利用宠物外科手术虚拟仿真实训平台作为高职宠保相关专业核心课程宠物外科手术实训课堂的辅助教学手段，积极打造符合现代宠物临床需求的宠物外科人才，平台的实践和建设原则本着“共享资源、实而不虚、虚实相结”的理念。为了满足宠物外科手术虚拟仿真实训平台的搭建，需进一步进行资源整合，提高资源使用效率;减少虚拟仿真教学实训中心的建设，尽可能实现不同专业、不同平台在同一中心的搭建。同时，为维护和更新虚拟仿真实训中心，需引进更多专职技术人才。

最终使宠物外科手术实训课堂教学成为一种特殊的宠物临床实战和宠物临床实训，着力打造出“多资源、多方式、多途径的实训教学资源”，展示宠物外科实训教学的新面貌，让学生在互动、实作、游戏的学习方式中获取知识，用于服务宠物外科教师实训课堂教学，增强创新能力、实践动手能力，教育观念的不断更新使教师的艺术涵养和教学水平得到更大提升。通过虚拟仿真实训平台在宠物外科实训课程中的应用，构建能够呈现多方位、多资源、多共享、多形式的现代信息化教学新模式。

参考文献：

[1]代端明，李科.虚拟仿真技术在实践教学中的应用研究[J].企业科技于发展，2018（4）：146-148.

[2]陈晓佳.解剖学虚拟仿真教学平台的建设与展望[J].卫生职业教育，2018（8）：19-21.

[3]于海丽.虚拟仿真技术在机电类课程中的应用[J].时代农机，2018（3）：203-205.

◎编辑 赵瑞峰