虚拟仿真技术在高职院校动物繁殖实践教学中的应用_田慧丽.pdf

2022年12月摘要：高职院校的 动物繁殖 是理论与实践相结合的一门专业核心课程，通过学习要求学生掌握基本的操作技能。传统的实训课受各种教学条件的限制，学生动手操作的能力和机会受到制约。虚拟仿真技术既可以提高学生的实操能力，又可以激发学生的学习兴趣，值得推广。关键词：虚拟仿真技术；实践教学；教学改革1 动物繁殖 课程介绍动物繁殖 是高职院校畜牧兽医专业的一门专业核心课程，也是一门应用性很强的综合运用能力课。通过本课程的学习，除了让学生掌握动物繁殖的理论知识外，还需使学生掌握最基本的操作技能，例如家畜的发情鉴定、家畜的人工授精技术以及家畜的妊娠诊断和接产等，使学生毕业后能够独立开展动物繁殖工作。动物繁殖课程中的实践课要求学生具备一定的动手操作能力，还需要掌握家畜生殖器官的变化。但在动物繁殖课程实际教学过程中，部分学生的动手操作能力不足，还有小部分学生根本不愿意动手操作，导致在职业技能鉴定考试时由于无法完整的完成实操项目而失败。造成这一现象的主要原因是传统的实践课不但不能直观反映家畜生殖器官，而且动物繁殖课程中涉及的大部分实践内容所处的空间环境不佳，导致学生的学习兴趣骤减。因此，在实践教学中使用虚拟仿真技术是我们进行课程教学改革以及专业建设的着力点。2VR 虚拟仿真技术介绍VR 虚拟仿真技术是利用虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络等技术构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，打破传统的实践教学模式，使动物体以 3D 形式呈现，达到情景式的体验教学，还可以利用实体模型结合虚拟画面进行展示和互动，使构建的虚拟仿真项目更加逼真，贴合现实，增强学生在虚拟操作时的现实感和浸入感1。有效解决场地受限、实训场景单一、实训内容抽象以及安全隐患等实际问题。笔者以动物繁殖实践教学内容中的母牛人工授精技术为例，介绍虚拟仿真技术在实践教学中的应用。3母牛人工输精实践课的教学现状传统的授课过程主要是教师以 PPT、图片、视频等形式讲授操作要点及方法，然后利用活体动物（牛）进行现场教学。学生在现场操作时，主要依靠教师讲授的要点，按照操作步骤进行操作。在母牛输精前，首先要进行发情鉴定，以便确定最佳输精时间。发情鉴定将外部观察和直肠触摸卵泡发育相结合，主要以卵泡的发育为依据。其次，采用直肠把握子宫颈进行输精。在输精时，一只手伸入直肠内握住子宫颈，另一只手持输精枪插入子宫颈深部输精。在实际操作过程中容易出现以下几个问题。3.1实训场地的限制近几年，山东畜牧兽医职业学院招生数量大幅增加，畜牧兽医专业班级人数为 7080 人。受各种条件的限制，实训课必须在指定的实训室进行，而实训教学场地空间小，不能达到相应的教学需求，只能采取分班授课。3.2实验动物数量不足由于动物购买及饲养成本的提高，实验动物数量不足，学生无法单独进行操作锻炼，导致学生的动手操作能力欠缺。3.3传统的操作方法导致学生失去学习兴趣在对母牛实施人工输精时，首先要把牛牵入保定栏进行保定，如果对牛的保定不正确，输精操作时牛可能会跑出保定栏，存在安全隐患。其次，由于传统的输精方式不能直观反映生殖器官的状态，导致学生在输精操作时不能准确进行发情鉴定。最后，学生操作时输精枪无法插入输精部位，导致受胎率虚拟仿真技术在高职院校动物繁殖实践教学中的应用田慧丽山东畜牧兽医职业学院（山东潍坊 261061）中图分类号：G648.2文献标识码：C文章编号：1002-2996(2022)12-0090-02教学探索902022年12月过低。这些问题会使学生失去学习热情和动手操作的兴趣，导致教学效率低下。4虚拟仿真技术用于牛人工输精教学的优势4.1解决了实训场地空间不足的问题，节约了实验成本采用虚拟仿真技术不受空间和实验动物数量的限制，学生可以通过 PC 端来实现真实设备的操作步骤。学生只要有移动终端，就可以随时进入虚拟仿真环境中进行操作，而且动物体是以 3D 的形式来体现，使学习更有沉浸感。4.2可以激发学生的学习积极性，提高学生的实践操作能力虚拟仿真可以真实表现母牛的后躯，包括后躯的骨骼、肌肉、直肠、子宫以及卵巢，并可以细致观察子宫和卵巢的各个细节，包括子宫角、子宫颈及卵泡等。虚拟仿真可以模拟人工授精过程。另外，我们在教学时采用的是有实体的虚拟仿真，学生在进行操作的时候可以做到动画和实体实时交互，极大地提高了学生的学习积极性和实践操作能力，让学生更有沉浸感，增加学习兴趣2。4.3准确掌握牛人工输精的要点在实践操作中采用的实体模型可一比一还原牛的后躯，并且在子宫和卵巢上放置智能传感器，学生在输精操作时，输精枪插入子宫颈不同的深度时，传感器会发出相应的提示音，如果操作失误，则会发出错误的提示音。学生在对牛进行发情鉴定，从直肠内触摸卵巢上的卵泡或黄体时，卵巢上的传感器也会发出相应的提示音。采用实体模型结合虚拟仿真平台模拟人工输精，可以帮助学生更加准确地掌握正确的输精部位，也可避免应因操作不当对母牛的生殖道造成损伤。4.4有效提高教学效率虚拟仿真平台具有教学管理、课堂管理、实时训练反馈以及实训成绩统计等功能，可以有效提高课堂教学效率，有利于课程计划的实施。4.5避免安全隐患在牛的人工输精中，由于牛的保定不正确，学生输精操作过程中错误操作，以及学生粗暴对待实验动物等因素都会带来一定的安全隐患。虚拟仿真技术采用的是动画与实体模型的实时交互，不会直接接触到牛，避免了牛可能对学生所造成的危险。另外，通过虚拟仿真技术与实体的交互操作，学生可以更加直观地观察到母牛的生殖器官，准确掌握输精部位，也可以避免在生产实践中出现不必要的失误，从而避免安全事故的发生。5虚拟仿真技术在实训教学中的应用近几年，山东畜牧兽医职业学院建设“双高”院校全力建设高水平实验室，虚拟仿真技术应用于校内多个专业学科。在实践教学中采用虚拟仿真技术，构建虚拟实践教学场景，将“教、学、做”教学模式和虚拟仿真实践教学有机结合起来，拓展了理论教学和实践教学的结合广度，使学生能够轻松掌握理论知识与实践知识3。6小结将虚拟仿真技术用于动物繁殖课程的实训操作，可以让学生全方位、多角度地掌握操作要点，提高学生的学习积极性和动手能力。除此之外，虚拟仿真技术还能帮助教师打造情景式、开放式的教学模式，从而提高动物繁殖这门课程的教学效果4。虚拟仿真技术用于实训教学，是目前实践课程改革的着力点，它逐渐将成为“新农科”“双一流”学科和专业建设的利器5。参考文献1 谢长文，蒋磊，刘芳.VR 虚拟仿真技术在动物解剖学教学应用中的探讨J.当代畜牧，2019（10）：30-31.2 吴秋珏，庞有志，马文锋.基于虚拟仿真技术的动物科学技能训练实践教学改革与探索J.当代畜牧，2022（1）：53-55.3 赵立斐，于东晓，郭秀梅，等.虚拟仿真技术在高职院校实训教学中的应用实践J.山东畜牧兽医，2022（3）：62-62.4 程碧君，李天骄.基于虚拟仿真技术的高校动物实验教学探索J.科技世界，2022（8）：98-100.5 姜胜，王晓杜，宋厚辉.虚拟仿真技术在兽医学实验（践）教学中的应用J.教育教学论坛，2021（2）：170-173.作者简介：田慧丽，1981 年出生，女，山东郓城人，讲师，硕士研究生，主要研究方向为畜禽遗传繁育。教学探索91