“虚拟仿真”背景下畜牧兽医专业研究生实践教学改革探索

余燕 聂国兴 徐之勇 王莉 王秋霞 胡东方 马金友

摘要    研究生教育是国家高等教育发展水平的重要标志。为培养既具有责任意识，又具有宽厚的专业知识和创新能力，还具有较高的英语水平和较强的计算机网络应用能力的高层次畜牧兽医人才，本文根据目前研究生培养的现状，提出了基于虚拟仿真背景下人才培养的新模式，总结了虚拟仿真研究生科研平台建设的优势和使用效果，以期为其他专业研究生的培养提供参考。

关键词    虚拟仿真;畜牧兽医;实践教学;研究生

中图分类号    G643        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）07-0251-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Exploration  on  Practice  Teaching  Reform  of  Animal  Husbandry  and  Veterinary  Postgraduate  Students  Under

Background  of "Virtual  Simulation"

YU Yan 1    NIE Guo-xing 2    XU Zhi-yong 1    WANG Li 1    WANG Qiu-xia 1    HU Dong-fang 1    MA Jin-you 1

（1 College of Animal Science and Veterinary Medicine，Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang Henan 453003;

2 College of Fisheries，Henan Normal University）

Abstract    Postgraduate student education is an important symbol of the development of higher education.To cultivate high-level animal husbandry and veterinary personnel with the spirit of responsibility，generous professional knowledge and innovation ability，high English level and strong computer network application ability，the paper proposed a new mode of talent cultivation of postgraduate students based on the background of "virtual simulation" according to the current status of graduate education，and summarized the advantages and effects of the constrution of virtual simulation postgraduate students scientific research platform，in order to provide references for the cultivation of postgraduate students in other specialties.

Key words    virtual simulation; animal husbandry and veterinary;practice teaching;postgraduate student

研究生教育是国家高等教育发展水平的重要标志，为适应社会主义新时代下现代化建设对高层次人才的要求，畜牧兽医硕士研究生教育不仅要对专业领域进行更深层次的研究，还要注重培养学生具有良好的政治和道德素养、宽厚的专业知识、较高的英语水平、较强的计算机网络应用能力等。然而，在现实情况下，受导师科研任务的影响和硕士研究生毕业要求的限制，硕士研究生的知识面越来越窄，实验技能也仅限于自己科研中用到的，更是缺乏实践教学，这不仅仅限制了学生创新能力的发展，同时还阻碍了学生择业、多次就业以及转向就业等。虚拟仿真实践教学是国家信息化教育战略的重要实践内容[1]，也是很多高校“十三五”規划的重要建设内容之一，对拓宽学生知识面、利用碎片时间学习相关实验技能以及参与实践实习具有重要意义。

1    河南科技学院畜牧兽医研究生实践教学现状

1.1    教学方式枯燥单一

研究生教育是国家培养高层次人才的重要途径，研究生教学不能单纯讲授基础知识，而是在本专业领域更深层次地研究尚未解决的问题，追踪热点、学习新经验和新方法，注意培养学生的综合素质[2]。在研究生教学中，动物科技学院大多数教师能够紧扣本学科热点问题进行知识传授，如在研究生动物解剖与组织胚胎学专题课程中，结合研究热点将讲授的重点放在“功能”研究上，而不再是本科时期的“结构”方面;再如高级病理学课程中，不再将重点放在各种病理变化，而是将重点放在病理变化背后的信号通路和致病机理。然而，所有这些改变只体现在授课内容的变化，而授课形式仍然是以教师讲授课件内容为主的填鸭式教学，因而学生主动参与的积极性不强、学习兴趣不高，被动的接受知识造成了学生的创新性也不足。

1.2    理论教学与实践教学脱节

理论来源于实践，由于受经费、场地、仪器、教师的技术水平、安全等诸多因素的影响，动物科技学院研究生课程教学呈现重理论、轻实验，重课堂、轻实习的现象，基础学科研究生的实验教学多停留在验证性的基础实验，对于新技术、新方法实施的较少，临床学科受场地、安全、动物发病周期等诸多因素影响，学生接触不到实际的病例，得不到动物养殖经验，因而造成了学生毕业论文开题后不会做试验、毕业后不懂科学养殖等，给学生择业带来了较大困难。

1.3    课程考核效果不佳

目前，动物科技学院研究生课程大多采取课程论文的考核方式，这种考核方式避免了传统试卷考试中存在的闭卷考试多，开卷考试少;笔试多，口试少;理论知识考试多，综合素质考试少;总结性考试多，过程性考试少等弊端[3]，对于提升学生的文献检索能力、综合分析能力、科技论文写作能力都有重要意义。然而，在實际操作中，由于受学生自身素质和重视程度的影响，学生的学业论文多为拼凑已有的文献，而对文献的综合分析、归纳总结较少，更不可能提出自己的观点，教师也仅仅是对该生的学业论文进行打分，不提出任何修改意见，因而这种只管结果不看效果的考核方式，有悖于把学业论文作为课程考核的初衷，不利于学生综合素质的提升。

1.4    科技共享信息平台相对落后

当今信息时代，研究生教学内容的建立，很大程度依赖于科研与教学平台的发展水平，平台质量也是一个国家创新能力和高层次人才培养水平的集中体现。动物科技学院虽然已经拥有省级、市级和校级教学平台，但这些平台的建立多以大型仪器为依托，网络信息平台建设滞后，共享资源稀缺。

2    虚拟仿真在研究生教学实践中的应用优势

虚拟仿真实验教学是以完成教学要求和内容为目标，综合应用多媒体、大数据、三维建模、人工智能、人机交互、传感器、超级计算、虚拟现实、增强现实、云计算等网络化、数字化、智能化技术手段，以提高实验教学项目的吸引力和教学有效度[4]，对于难以实施的实验项目具有重要价值。

2.1    解决了学生参与实践少的问题

由于研究生科研任务较重，因而研究生教育与社会实践脱节现象非常严重。这已经成为阻碍研究生实践技能与素养提升的重要原因，也是学生择业所面临的重要问题。虚拟仿真实验室的建立可以让学生利用碎片时间学习本研究领域或相关领域的试验技能，也可以了解到场区动物生长的实际情况或兽医院为患病动物的诊疗情况，这样既有利于学生对新实验技能的学习和把握，也能够对临床进行了解，有利于研究选题。目前，动物科技学院病理学虚拟试验课程已经建立，以兽医院和学生科研平台为试点的虚拟仿真实验室也开始建设，研究生可以在科研之余通过网络进行虚拟仿真实验平台开设的相关试验技能培训，也可以直接了解到当天兽医院动物的诊疗情况，不仅提高了科研效率，也开阔了视野。

2.2    规避生产防疫风险

当今时代，科学技术飞速发展，畜牧业的生产方式也发生了巨大变化，集约化、规模化、科学化的养殖逐步取代了户养、散养、小规模饲养动物的经营模式。与此同时，畜禽疾病的种类越来越复杂，为避免动物传染病传播与暴发，场方不再接受学生参观学习以及短期实习，使学生失去了实践机会。然而，通过虚拟仿真试验平台，动物的精神状态、摄食情况可以通过网络实时传送到实验室，学生可以随时查看当天场区动物生长情况。如果出现动物不适，其当天的诊疗、用药也可以通过场区技术人员的讲解实时传送给学生，使学生即获得动物发病和用药的资料，也保证了养殖场的安全，规避大规模养殖场参观实训带来的安全生产防疫的风险。

2.3    培养复合型的人才

随着学生就业面越来越广，拓宽学生的专业知识、培养学生管理能力、强化学生现代化网络使用能力是21 世纪畜牧业发展对畜牧兽医专业人才的要求。通过虚拟仿真网络教学平台，学生不仅可以学习到本学科领域先进的实验技能和技术，还能够学习到相关专业，如卫生检验和检疫等专业知识，同时通过虚拟平台上提供的临床案例提高对动物疫病诊断、治疗和预防能力，成为一名既懂得养殖、又会给动物看病、还会对临床疫病进行深入研究和具备一定计算机网络使用能力的复合型人才。

3    虚拟仿真在研究生培养中的应用效果

3.1    提升了研究生实验操作的规范性和安全性

动物科技学院研究生科研平台录制的虚拟仿真实验内容均是由在该实验中比较有权威的教师进行讲解，操作规范、标准统一，选择的仪器是实验室常用仪器。比如，在高压、灭菌系列中，教师将每台高压锅或烤箱使用的范围、操作的标准流程、注意事项、常见问题分析都录制到视频中，新生如果不会操作，只需点开该部分的虚拟仿真视频，便可按照视频逐步操作，保证了实验的规范性和安全性。

3.2    提高了研究生的科研效率

动物科技学院研究生科研平台录制的虚拟仿真实验内容既包括组织学、细胞生物学、分子生物学、生物化学、免疫学、传染病学等学科中科研常用的实验方法，也包括蛋白组学、基因组学等实验材料的前期制备，学生可以随时随地学习，自主选择所要学习的实验内容，并可以反复观看实验要点和难点。学生通过线上模拟、线下实践，大大提高了科研实验成功率高和学生的科研效率。

3.3    打破了临床实践受时间和空间的限制

研究生科研平台的虚拟仿真实验打破了时空限制，学生只要通过电脑或移动终端就可以进入虚拟仿真实验室动手操作。学生也可以根据个人时间安排多次进入虚拟实验室进行实验操作，熟悉操作步骤，提高操作技能，打破了时空的限制。比如，学生计划第2天进行RNA提取试验，为了保证试验的成功率，学生提前回忆试验步骤、注意事项，可以通过手机APP进入虚拟实验室进行进一步复习，打破了时间和空间的限制。

3.4    提升了学生英语水平和计算机网络的使用能力

动物科技学院研究生科研平台录制的虚拟仿真实验语音为汉语，文字部分均为英语。这样学生在使用该平台时，试验步骤的英文字幕有助于提升学生英语水平。熟悉常用仪器的英文名称，有利于SCI论文的写作和出国留学，同时计算机网络使用能力也得到了较大提升。

4    虚拟仿真时代需遵循的原则

4.1    “能实不虚”的原则

虚拟仿真实验尽管具有各种优势，但那只是通过鼠标与键盘观摩实验，起到预习、复习或查阅的作用，学生并没有真正动手進行实验，而且虚拟仿真实验的操作步骤和预期结果都是提前设定好的，实验结果也是预期的典型变化。学生真正进入科研时会出现各种各样的问题，实验结果也不一定是预期结果，因而教师在课堂上仍然要给学生动手做实验的机会，尤其是具有一定难度、难以通过虚拟仿真展现的实验。同时，对于专业性硕士，仍然要安排至少半年的场区临床实习，使学生真正接触临床一线。总之，按照教育部的文件要求，虚拟仿真主要针对存在的实物实验安全性差、难以实现、成本高昂、时空限制等方面原因而不便开展的实验和实践教学任务，因而在实际教学中须做到虚实结合、相互补充、能实不虚[5-6]。

4.2    “实时播放”的原则

受场区安全、学生食宿及路途安全的影响，学校一般不安排养殖场和兽医院的短期观摩实习，这就使学生失去了很多临床实践的机会，然而动物科技学院在教学动物医院安装的虚拟仿真摄像头能将兽医院诊疗室、手术室等实时状况清晰地呈献给校区的虚拟仿真实验室，典型病例还配合教师的讲解，学生可以随时观察当天动物诊疗情况，还可以对典型病例进行回放。然而，养殖场受自身经济利益的影响，做到对外实时播放的难度较大，因而需要国家出台相应政策，一方面国家应给予愿意实时播放的企业奖励和支持，另一方面学校也要做好与企业协调工作，争取典型的病例或养殖技术做到实时传送。

4.3    “网络共享”的原则

在虚拟仿真科研实验建设过程中，学院要统筹安排，一方面将学生常用试验、经典试验进行制作，另一方面还要通过与专业公司的合作，及时让学生了解新技术方法的适用范围，不同实验课程之间要互相共享，避免重复。

5    结语

综上所述，在研究生教学中引入虚拟仿真实践教学可以有效地扩充学生的实验教学资源，增加学生参与实践的机会，有利于全面构建畜牧兽医知识体系，为培养高层次复合型人才打下坚实的基础。

6    参考文献

[1] 教育部.新工科研究与实践项目指南[EB/OL].（2017-06-12）[2019-10-11].https：//wenku.baidu.com/view/371c37a929ea81c758f5f61fb7360b4c

2f3f2a44.html.

[2] 王永珍，陈雪梅.工科研究生课程教学方法探讨[J].中国电力教育，2012（28）：48-49.

[3] 杨海博，朱品红.昆虫学研究生教学中的协作模式探析：面授、Seminar与互联网[J].才智，2018（21）：61-62.

[4] 中华人民共和国教育部办公厅.教育部办公厅关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知[A/OL].（2017-07-11）[2019-09-10].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7945/s7946/201707/t20170721_309819.html.

[5] 教育部高等教育司.关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知[A/OL].（2013-08-13）[2019-08-10].http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/A08_gggs/A08_sjhj/201308/t20130821_156121.html.

[6] 教育部高等教育司.关于开展2019年度国家虚拟仿真实验教学项目认定工作的通知[A/OL].（2019-07-01）[2019-08-10].http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/A08_gggs/A08_sjhj/201907/t20190702_388692.html.