仿真教具在国外兽医实践教学中的应用现状介绍

孙东波 ， 郭东华 ， 武 瑞 ， 张 旭 ， 郭景茹 ， 王建发

(黑龙江八一农垦大学动物科技学院 ， 黑龙江大庆163319)



仿真教具在国外兽医实践教学中的应用现状介绍

孙东波 ， 郭东华 ， 武 瑞 ， 张 旭 ， 郭景茹 ， 王建发

(黑龙江八一农垦大学动物科技学院 ， 黑龙江大庆163319)

实践教学对于巩固动物医学专业学生的专业基础知识，提高动物医学专业学生的操作技能，以及培养学生的临床思维能力和良好的综合素质起着至关重要的作用。在执业兽医制度实施以后，特别是教育部高等教育司提出“卓越农林人才培养计划”后，实践教学在动物医学专业人才培养中的作用更加突出[1]。在动物解剖学、病理解剖学等形态学课程，动物生理学、兽医药理学等机能学课程，以及兽医临床诊疗学、兽医外科学等专业技能课程实践教学过程中，需要大量应用实验动物开展实践教学活动。然而，在教学过程中由于违背动物保护伦理、实验动物管理失范、实践教学经费紧张、不能进行重复操作练习、保定不便、学生有恐惧或拒绝心理等因素影响了采用活体动物开展实践操作学习的效果[2-5]。2011年9月中国农业大学素食协会孙霄等[5]对该校动物实验教学及实验动物使用情况进行了调查，调查显示60.3%的同学认为实验动物承受了过多不必要的伤害，部分同学对实验中血腥、残忍成分存在拒绝心理。因此，在动物医学专业实践教学中引入实验动物替代方法势在必行。

兽医仿真教具是一种可以部分替代动物实验开展实践教学的教学工具。理想的兽医仿真教具应具有以下特点：(1)学生可利用其进行重复操作练习；(2)能提高学生临床综合操作技能(3)可适用于多种学习策略；(4)可高度模拟临床操作；(5)可根据临床病例差异调整教具关键部件；(6)适合进行个体化学习；(7)易于开展学习效果评价[6]。依据上述原则，美国加州大学戴维斯分校、英国格拉斯哥大学、布里斯托大学、加拿大卡尔加里大学等高校开发了多种可操作性强的兽医仿真教具，通过模拟技术创设仿真动物和临床情景进行兽医实践教学，取得了令人满意的教学效果[7-12]。本文对兽医仿真教具在国外兽医实践教学中的应用情况进行了介绍，期望国内同行借鉴国外兽医仿真教具的开发和应用经验，进一步提高我国动物医学专业实践教学的质量和水平。

1 国外兽医仿真教具的类型

国外常用兽医仿真教具按照类型可分为标本模型类仿真教具和操作训练类仿真教具两大类。标本模型类仿真教具包括仿真动物骨骼标本和仿真动物器官标本，主要应用于兽医解剖学课程教学演示环节，这类教具在国内动物医学专业课堂教学过程当中也有应用。30年前，美国一商业公司开发了基于黏土重构策略的解剖学习系统，该系统通过将特质黏土在人体或动物骨骼模型架上重构肌肉、组织器官、血管、神经纤维的方式，让学习者认知和重构人体或动物三维解剖结构，开创了一种解剖学学习新模式。近年，该公司推出了犬类和马类黏土解剖学习系统，在美国兽医解剖学教学过程中的应用效果较理想，具有激发学生学习解剖学自信心、学习热情、增强学习效果、培养批判思维等优点[13]。国外应用较广泛的兽医操作训练类仿真教具包括：犬静脉注射技能训练仿真教具、母牛直肠检查技能训练仿真教具、母牛助产技能训练仿真教具等[6-12]。这些兽医操作训练类仿真教具能较好的模拟真实的兽医临床操作情境，并可进行重复操作练习，在国外兽医实践教学过程中发挥了重要作用。

2 国外兽医仿真教具的应用实例

2.1 基于黏土重构策略的解剖学学习系统 该学习系统由Zahourek公司在30年前设计开发，最初用于人体解剖学的学习。公司于近年开发了可用于犬类和马类解剖学习的学习系统。该系统的特点是学生按教学光盘提供的基础教程，利用辊轴、刻刀、刻铲、挤压器等特制的塑形工具，将不同色彩黏土制作成其所表征的具有一定形态的组织并使其附着于动物骨骼模型，重构机体各部分组织器官三维形态，并按照学习系统内部制定的组织器官命名规则对重构模型不同部位进行注解(图1)；教师通过对重构模型的准确度、相似度进行评估，以此了解学生对所学解剖学知识的掌握程度。这种学习方法不仅能增强学生对不同组织器官形态、结构、位置及关联性的认知和理解，还可避免解剖活体动物所产生的抵触心理，激发其学习解剖学的自信心和学习热情，进而增强学习效果[12]。

图1 基于黏土重构策略的解剖学学习系统学习情境

2.2 犬静脉注射技能训练仿真 教具犬静脉注射是宠物临床兽医必须掌握的一项基本技能，主要在兽医治疗学或兽医外科学实践课程中进行学习。利用活犬进行静脉注射练习具有不可重复操作、犬承受过多伤害等缺点。此外，学生在宠物临床教学医院利用患犬进行练习，稍有操作不当犬主人便会产生较大的抵触心理。由于每只犬仅能供2～3人进行练习，因此如果购买健康犬开展静脉注射技能训练，则会导致实践教学成本过高。美国加州大学戴维斯分校、英国布里斯托大学兽医学校相继开发了犬静脉注射操作高仿真模型(图2A)。这类模型以犬左前肢或右前肢为素材，以多种元件创设具有高仿真特点的犬静脉注射练习情境，其仿真血管、仿真皮肤及内置仿真血液均能方便更换，具有可反复进行操作练习的优点，极大的降低了练习成本。教师可通过学生操作流程准确性、规范性以及进针后是否有液体流出对练习效果进行精确判定。除可进行静脉注射操作练习外，该模型还可用于静脉留置针操作练习(图2B)。基于以上优势，发达国家多数兽医相关高等学校已采用这一仿真教具开展实践教学，提高了兽医专业学生的临床基本操作技能[12]。

图2 犬静脉注射技能训练仿真教具

A：教具元件；B：静脉留置针操作练习情境

2.3 母牛直肠检查技能训练仿真教具 直检是将手臂伸入大家畜直肠内，隔着肠管对腹腔和骨盆腔脏器进行触诊检查的一种诊断方法。卵巢的直检对判定母牛繁殖周期、确定繁殖障碍性疾病病因具有特殊的诊断意义。然而，母牛正常卵巢的直径常低于2.5 cm，初学者由于不能准确掌握其所处位置、大小、质地等特征，开展活体动物直检时大多很难触诊到牛的卵巢[7]。同时，由于直检的特殊性决定了教师很难通过精准的语言描述，进而对学生触诊牛卵巢的过程进行有效指导，这无疑降低了学生的学习效果[7]。为克服这一问题，有关人员开发了一套模拟直检母牛生殖器官的仿真教具[7-8]。该教具应用力学、计算生物学等虚拟仿真技术，设置计机显示界面、传感臂、空间位置信息采集套筒、母牛后躯仿真装置四个主要元件。操作时学生可将中指伸入空间位置信息采集套筒内，教师依据计算机操作界面反馈的空间位置信息对学生操作过程进行指导，如计算机界面反馈学生中指恰好位于目标触诊区(子宫颈、子宫角、卵巢)，教师指示其用拇指和食指感知目标触诊区的空间位置、形态、大小等特征。通过多次反复练习，可使学生熟悉母牛不同生殖器官的位置、形态、大小等结构特征，进而提高活体动物直检时准确触诊到卵巢的概率，提高学生直检技能。

2.4 母牛助产技能训练仿真教具 母牛助产术及初生犊牛护理是兽医产科学必须掌握的两种重要兽医临床技能，然而由于不能进行重复操作训练、动物成本高昂等因素极大的限制了学生对这两种临床技能的操作练习。因此，国内兽医产科学往往并不开设这两项临床技能的实践课程，导致学生培养质量难以满足社会需求。加拿大卡尔加里大学针对这一问题开发了一类母牛助产技能训练仿真教具，学生可以利用教具反复练习各类复杂胎位情境下的母牛助产技能，并能开展初生犊牛护理、母牛挤奶、母牛形态结构认知、体尺指标测定等其他操作技能练习，对提高学生相关操作技能起到了明显的促进作用[11]。该教具主要由两大元件组成，即仿真母牛和仿真犊牛。仿真母牛背部有一长约1 m的开口用于放置仿真犊牛，犊牛放置方式不同表征其在母牛体内的胎位不同。学生开展练习时将开口覆盖使学生不能直接观察到犊牛胎位。仿真骨盆腔大小与正常成年母牛骨盆腔大小相似。如学生助产时对不同异常胎位矫正不当，助产时犊牛则难以通过仿真骨盆腔，教师可依此判定学生的母牛助产操作水平。由于该装置具有可以反复练习各类复杂胎位情境下母牛助产技能的优点，现已在较多兽医高等教育学校应用，对提高产科兽医培养质量起到了重要作用。2.5 其他仿真教具 除以上述已得到广泛应用的兽医仿真教具外，国外同行还在积极开发更多新型实用的动物实验替代品，如仿真动物皮肤、母马产科检查仿真教具、犬卵巢摘除术训练仿真教具、犬头部针灸仿真教具、马腹痛检查仿真教具等正逐步应用于兽医实践教学课程中。这些仿真教具有些尚不完全具备理想兽医仿真教具的特点，但其广泛应用能大量替代实验动物，并具有可进行反复练习、能提高学生学习兴趣等优点，在未来兽医实践教学中应用前景也较乐观。

3 对我国动物医学专业实践教学的启示

国外兽医仿真教具的发展和应用启示我们，在动物医学专业实践教学中合理应用兽医仿真教具，既可减少实验动物的用量、降低实践教学成本和生物风险，又能保障并提升实践教学质量，符合社会发展和行业发展的要求、规律和趋势。然而与国外同行相比，兽医仿真教具在我国动物医学专业实践教学中的应用程度偏低，多数高校仅在课堂教学过程中少量使用仿真动物骨骼标本和仿真动物器官标本。因此，我们建议教育部高等教育动物医学类专业指导委员会以及相关高校业界同仁对这一问题进行深入关注，通过组织有关人员开展调研、论证、引进、试点等措施，最终使符合我国国情的兽医仿真教具在动物医学专业实践教学中得到尽快且广泛的应用。

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2015-06-16

黑龙江省高等学校教改工程项目(JG2014010924)；黑龙江八一农垦大学教研项目(NDJY15Z06)

王建发，E-mail:wjflw@sina.com