虛擬仿真技術在高職動物解剖生理教學中的應用

瞿健萍，楊榮芳，曲 強，于 明，溫 萍，冀紅芹，劉衍芬

（遼寧農業職業技術學院畜牧獸醫學院，遼寧 營口 115009）

2018年，教育部印發《教育信息化2.0行動計劃》提出教育信息化是加快教育現代化的有效途徑。2021年，中共中央國務院印發《關于推動現代職業教育高質量發展的意見》提出推動現代信息技術與教育教學深度融合，提高課堂教學質量。虛擬仿真技術作為新興教育信息化教學手段引入課程教學，符合各項職業教育現代化的方針政策，使數字化教學資源日益豐富，有效推動教育理念革新。動物解剖生理課程是畜牧獸醫類專業的一門專業基礎課，為后續專業課奠定基礎。該課程內容涉及動物體各系統中各器官的位置、形態以及生理功能，對于一些比較難以理解的器官結構和生理現象，通過借助圖譜或者標本，也不能達到良好的教學效果。鑒于此，本文主要探討虛擬仿真技術在動物解剖生理教學過程中的應用。

1 動物解剖生理課程教學現狀及改革

動物解剖生理課程是高職學生大學一年級的專業基礎課，培養學生對動物體各系統中各器官的位置形態結構功能掌握的能力，該課程較為抽象，需要學習者具有一定的空間想象力和實踐動手能力。在傳統教學中，以老師教授為主的授課方式，學生被動聽課，可能造成學生對知識的理解不透徹，學習過程中大量的疑惑和問題沒有得到及時解決。實驗課中有標本、圖譜和模型能夠幫助同學理解理論知識，但資源數量和實訓場地數量有限且教學資源不夠立體，在幫助同學理解空間結構以及一些比較難以掌握的系統知識方面還存在一些不足，比如動物神經系統各層次解剖結構分布。經過課堂教學的改革，能夠調動學生學習主動性和積極性，由被動學習轉為主動獲取知識，真正實現師生主體的互換，這是達到教學目標的主路線。近些年，隨著現代科學技術的發展，將虛擬仿真技術應用于動物解剖生理的教學中，一方面能夠拓增相關實習實訓項目，另一方面能夠突破傳統時間和空間局限，學生能夠實時地重復性進行在線練習，也能夠根據自身對知識掌握程度為自己量身設計練習項目，能夠充分調動學生學習探索動物體形態結構的積極性，提高學生自主學習能力，提高課堂教學質量。

2 虛擬仿真技術在教學中應用的優勢

虛擬仿真技術更具立體直觀性。3D數字虛擬仿真系統將計算機技術及生物信息學技術進行結合，以實現動物體結構可視化，可收集解剖截面數據，從而構建動物體三維結構圖像。同學們可以通過虛擬仿真動畫軟件、VR、AR、MR技術沉浸式學習動物體各系統中各器官的位置形態結構，也可以360e旋轉觀看動物體各個解剖截面的結構，能夠便于學生更加直觀立體觀察動物體結構，便于學生對解剖知識的理解。

虛擬仿真技術更具趣味性。興趣是最好的老師，學生在學習方面有了興趣才能讓其主觀能動性得到最大程度的發揮。VR、MR、AR技術的使用使學生能夠體會虛擬解剖世界帶來的真實趣味體驗，帶上VR頭盔、MR眼鏡和AR眼鏡，眼前出現3D虛擬動物模型，學生通過使用手柄，調控動物模型的角度、位置、隱藏或者顯示其中某一個系統，或者可以任意拖拽動物體任何一個部位。同學們可以像平時玩虛擬游戲一樣，體驗虛擬解剖世界，實現在玩中學、學中玩的效果，從而提高學生學習興趣和積極性。

虛擬仿真技術更具時效性。虛擬仿真軟件動畫在電腦和手機終端都可以不受時間和空間限制觀看，解決了實驗課標本觀看對教學場地的要求，更具有便利時效性，能夠提高學習效率。同學們可以利用平臺登錄終端隨時隨地觀察解剖視頻和動畫，豐富了業余時間，也能夠利用該虛擬仿真軟件提前預習和課后復習知識點，從而提升學生自主學習能力和小組合作能力，培養學生的創新能力。

虛擬仿真技術更具實用性。虛擬仿真技術借助可視化設備進行無實物觀察和操作，更體現動物福利，減少試驗動物的使用，同時能夠避免學生在實物操作過程中由于操作不當造成的不必要的損傷或者人畜共患疾病的風險。虛擬仿真技術的應用能夠減少標本中特殊氣味或者解剖過程中血腥味給學生帶來的不適感，有助于剛剛接觸該專業的大一新生循序漸進的成長。

3 虛擬仿真技術在動物骨骼標本觀察中應用的教學設計

將虛擬仿真技術應用于動物解剖生理課程教學中，在虛擬世界中實現理論知識與實踐技能的有機融合，促進學生綜合素質的提升。虛擬仿真技術在動物骨骼標本觀察中應用的教學設計分為課前研學、課中喜學和課后延學，充分體現以學生為主體、教師為主導的教學思想。教學實施設計如圖1所示。

圖1 虛擬仿真教學實施流程圖

課前研學：課前將同學進行分組，分組根據（學習積極帶動不積極+男女均有）形成學習互助小組。通過學習平臺中的學習通布置任務，學生可以通過在學堂在線和學習通查看學習資料提前進行預習，然后完成課前任務。老師可以通過學習通的后臺隨時隨地查看并了解學生完成情況，也可以給未完成同學發布任務提醒。

課中喜學：首先老師發布每組的任務（每組分別通過虛擬仿真軟件觀察學習豬、馬、牛、犬的全身骨骼）。然后老師演示虛擬仿真軟件的使用，之后每個小組完成各自的任務，派一名同學匯報學習成果，匯報完老師進行點評，其他組同學進行投票評價。虛擬仿真軟件中含有模擬測試題，老師發布測試題，同學們在線答題，檢測同學們對知識的掌握程度，再有針對性地講解知識點，同時同學們可以體驗VR、AR、MR設備，實現在玩中學學中玩的效果。

課后延學：在學習通中布置任務，要求同學們繪制牛全身骨骼并上傳。繪制圖過程中，同學們能夠加深對動物體全身骨骼的掌握。在學習通中發布母馬分娩視頻，提出問題在其分娩過程中胎兒經過哪些部位？”同時同學可以登錄校園網中的虛擬仿真實訓管理平臺，通過反復學習虛擬仿真軟件中的動畫來尋找答案。在使用虛擬仿真實訓平臺中的虛擬仿真軟件，同學們可以重復性自學，尋找答案的同時能夠查缺補漏做到對知識點的重新梳理以及自我提升。

4 虛擬仿真技術在動物解剖生理教學中應用的效果

與傳統教學方法相比，虛擬仿真技術在動物解剖生理課程中的應用更能激發學生學習積極性和主動性，與只通過傳統教學方法培養的2021級學生相比，接受虛擬仿真技術教學方法培養的2022級學生掌握知識更加扎實穩定，理論考核和實操考核成績均有所提高，說明虛擬仿真技術在動物解剖生理教學中應用能夠改善教學效果，提高教學質量。

虛擬仿真技術的使用深受老師和同學們的青睞，增加了課堂的趣味性。學生在玩中學學中玩”。學生通過使用虛擬仿真軟件或者VR、AR、MR等設備能反復多次將動物體全身骨骼進行拆卸

或者拼裝”，猶如組裝玩具，極大程度激發學生學習興趣，能夠提高學生自主學習能力和創新能力。虛擬仿真軟件中還自帶考核考試習題，同學能通過習題自測檢驗自己學習掌握程度，從而能夠有針對性地進行復習。老師也能夠通過虛擬仿真實訓平臺查看學生答題情況，了解學生對知識點掌握盲區，對學生理解掌握比較困難的知識點或者易錯比例比較高的知識點進行規律梳理，然后分層次、有重點地進行輔導，提高學生學習效果。

5 小結

總體來說，虛擬仿真技術應用于動物解剖生理教學中，能夠突破傳統課堂模式，以虛助實、虛實結合，解決實訓條件不足，解決比較解剖，能夠使同學們深入了解畜種間差別。同時虛擬仿真實訓室的搭建，通過虛擬仿真技術AR、VR、MR沉浸式教學，能夠激發學生學習興趣，做到玩中學學中玩”，有助于提升課堂教學效果。網絡平臺中虛擬仿真軟件的使用，為學生自主學習提供良好的虛擬學習平臺，能夠提升學生解決實際問題的能力。