家畜病理生理学PBL教学中应用虚拟仿真软件的探索和SWOT分析

董俊斌 丁玉林 包海泉

1.内蒙古农业大学兽医学院，呼和浩特 010018；2.内蒙古农业大学食品科学与工程学院，呼和浩特 010018

家畜病理生理学作为动物医学专业的基础课，通过研究疾病的发生原因、发病机理及机体呈现的机能和代谢的变化，探究动物各种疾病发生、演变和转归的基本规律，但是机体的机能、代谢变化，抽象，复杂，看不到，摸不着。如何使家畜病理生理课生动有趣，学生学起来轻松愉快，以问题为基础的教学法( problem-based learning，PBL)被引入到课程教学中。

近年来，以问题为基础的教学法（PBL）在动物医学专业探索使用。这种教学方法是以学生为主体、以动物发病病例为学习起点[1]，以病例中涉及的各种动物医学基础和疾病发生机理为核心，让学生围绕问题探究疾病的发病机制的一种学习方法。PBL 教学法能够激发学生的求知欲，在教学过程中显著增强学生学习主动性，并活跃课堂学习气氛［2-3］。这种教学方法在动物医学各个专业的教学中取得了显著成效。但是传统的PBL 教学模式，需要配套的师资、病例和教学场地。在传统PBL 授课过程中，师资和教学场地很容易解决，但是典型的病例则需要在实践中不断筛选，具有随机性，有时一学期的课结束了也没有碰到牧场发病动物的典型案例。

虚拟仿真动画软件作为一种新型的信息化教学手段［4］，在动物医学领域的理论课教学和实践教学中受到越来越多的教师和学生的青睐[5］。虚拟仿真设计可以利用动画，使抽象的家畜病理生理学发病机制讲述转化为直观生动的多媒体形态，使复杂机能和代谢知识点有更直观的呈现方式，使师生和人机交互的双向模式取代传统教学的讲授模式。而且虚拟仿真软件可以打破时间和空间限制在手机、平板等设备进行播放，学生可以充分利用碎片化时间。这种利用虚拟仿真教学模式将逐渐融入动物医学专业教学。虚拟仿真教学模式在各大高校专业教学中正发挥着巨大作用［6-7］。

态势分析法即SWOT 分析法[8-9]，其中S 指的是strength（优势）、W 指的是weakness（劣势）、O 指的是opportunity（机会）、T 指的是threat（威胁）。本文就内蒙古农业大学家畜病理生理学PBL 教学中应用虚拟仿真软件调整教学模式的优势、劣势、机会、威胁进行分析，为适应计算机、互联网技术高速发展背景的本科兽医教学模式改革提供思路。

1 家畜病理生理学PBL 教学中应用虚拟仿真软件的开发探索

在计算机、互联网技术高速发展的背景下，笔者以前期在内蒙古农业大学动物医学专业的PBL案例为动画脚本，运用3D 动画技术，探索改编一套主要涉及家畜病理生理学发生机制的PBL 教学的虚拟仿真动画软件案例。

该虚拟仿真软件分为4 个模块，第1 个模块主要涉及羊场种公羊疾病发生的背景，包括饲养条件、羊的营养状况等；第2 个模块设计为疾病演变过程，羊发病到死亡的过程；第3 个模块涉及病死羊的尸体剖检和病理切片的显微镜观察；第4 个模块主要涉及疾病发生机制的归纳总结。每个模块放映结束后设置与该场景模块密切相关的问题，并层层推进。软件结尾部分设置了该病例发病机制的动画呈现过程。该PBL 虚拟动画软件定稿后计划在本校2020 级同学中推广使用。

1.1 用于PBL教学的虚拟仿真动画软件的准备阶段

首先根据各个成员的动物医学专业知识基础、文献检索的能力、电脑软件的熟悉程度，挑选了4名同学和2 名老师分为2 组，每组负责2 个模块场景的PBL 动画软件的脚本制作，与软件公司对接，进行后期修改、校对。

所使用的案例是作者前期在本校动物医学本科班使用数年且反响较好的PBL 案例，名字为“某牧场种公羊肝静脉细菌性血栓病理机制探究”。在软件开发前，广泛收集听课学生的建议，对案例进行改编和关键信息的提炼，使得案例贴近生活，尽量真实、自然地呈现疾病的演进过程。在软件的4个场景脚本的设计中，通过项目组成员的集中讨论，提出需要解决的动物医学专业知识及电脑公司需要满足的软件的呈现问题，同时确定各个模块场景的互动式问题，然后查阅资料、咨询软件公司。经过多轮讨论修改，家畜病理生理学教师对软件模块场景设计的动画脚本进行审阅并校正，最终定稿。

1.2 用于PBL教学的虚拟仿真动画软件的开发阶段

为了便于4 个模块场景风格画面的一致性，全体成员就统一多个场景需要重复使用的元件（如动物、背景、动物饲养设施等），对软件公司提出要求，由专业软件公司合作完成。

我们对软件公司设计的动画演示的背景、画面大小规格、课件演示的速度提出建议，编写好场景脚本。全体成员对软件公司完成的模块进行多次讨论，提出合理化建议。每个模块场景结束后设置关键知识点的问题，以游戏闯关模式答题，增加趣味性。

2 家畜病理生理学PBL 教学中应用虚拟仿真动画软件的SWOT 分析

2.1 优 势（strength）

用于PBL 教学的虚拟仿真动画软件更具直观性。它能够将抽象的家畜病理生理学中的典型病理过程和系统病理过程的疾病发生机制生动直观地呈现出来，便于学生理解。

用于PBL 教学的虚拟仿真动画软件更具趣味性。案例的每个模块场景设计了互动性问题，将互动问题设计为游戏闯关模式，上课的学生观看一个模块以后需要回答问题进入下一个模块。回答问题以后会得到指导老师提前设计的即时问题反馈，能显著提高学生学习兴趣。

用于PBL 教学的虚拟仿真动画软件更具实用性。该PBL 动画软件在电脑和手机终端皆可不受时间和空间限制观看，解决了传统PBL 教学对教学场地的要求，具有实用性；该软件将课堂学习与课外活动、理论知识与临床病例和计算机软件技术有机结合起来，丰富学生课外学习资料。该软件以启发式学习、分步骤演示、仿真教学等方式呈现，提升了学生自主学习能力，培养了学生的创新能力。该PBL 动画软件的制作，充分调动了学生团队的协作能力，拓展了学生主动学习知识信息的能力，锻炼了学生跨学科提炼知识点的能力。

用于PBL 教学的虚拟仿真动画软件更具安全性。在动物疾病的发生过程中，可能存在人畜共患病的传播危险，该软件能够成功规避人畜共患病对人体传播的危险。

PBL 教学的虚拟仿真动画软件的应用使兽医专业教育教学模式多元化，该软件将于我校病理学精品课程在线开放，完善了课程网站的数字化资源，促进了我校虚拟仿真教育平台的建设。

家畜病理生理学PBL 教学中应用虚拟仿真软件有利于充分发挥数字资源的优势，培养兽医人才。在这个科技爆炸的时代，实行数字资源的整合共享，节约育人成本，推进教育事业发展，利国利民。

2.2 劣 势（weakness）

用于PBL 教学的虚拟仿真动画软件案例的选取与提炼，需要工作人员花费很多精力。该软件的合成制作需要经费的支持。后期教学软件的共享应用，需要计算机学院等兄弟学院的精诚合作，提供技术支撑。

用于PBL 教学的虚拟仿真动画软件各个模块互动性问题的设置方面，由于电脑无法对主观题进行批阅，可能需要老师投入更多精力对问题进行解答、对问题进行即时反馈，挑战性加大。

2.3 机 会（opportunity）

近年来，各大高校兽医专业高考录取最低分不断提升，这说明了学生和家长对兽医专业前景看好，兽医专业就业前景能满足家长和学生的就业期望。在这种情况下，兽医专业只有抓住机遇，不断提升教学质量，创新教学模式，紧跟时代步伐，才能在各专业激烈竞争中保持不败之位。

家畜病理生理学PBL 教学中应用虚拟仿真软件的教学模式有利于培养符合创新型的兽医人才。教师与学生共同分析问题，最后解决问题，这有利于学生创新思维的培养。每个模块问题的思考、回答，有利于学生创新思维的发展。

家畜病理生理学PBL 教学中应用虚拟仿真软件的教学模式有利于学生提高学习效率，教师因材施教。学生可以充分利用碎片化时间，打破原来传统教学的时间和空间的局限。利用软件教学，教师可以把更多时间放在回答学生问题上，对不同学生进行不同的指导。

家畜病理生理学PBL 教学中应用虚拟仿真软件的教学模式有利于实现教学资源集成和教学模式创新。心理学家加德纳提出的多元智能理论指出：每个人的智力千差万别。我们在教学模式中应该考虑到每个人的智力差别，家畜病理生理学PBL教学中应用虚拟仿真软件学生通过自主答题，主动思考，老师根据答题情况能够发现不同学生对问题的掌握程度和理解力。这有助于学生更好地学习专业课知识。家畜病理生理学PBL 教学中应用虚拟仿真软件的教学模式将人与人教学模式转变为人与机教学模式，老师和同学通过网络共同探讨问题，在问题的探讨中，实现教学资源共享集成、教学模式创新。

家畜病理生理学PBL 教学中应用虚拟仿真软件的教学模式有利于提高特殊背景下的教学效果。由于新冠肺炎的疫情防控形势严峻，2020 年3 月份，内蒙古农业大学要求学校的所有课程，响应教育部提出的“停课不停教，不停学”的政策，其中也包括家畜病理生理学，家畜病理生理学第一次进行了网络授课，在一学期的授课过程中，出现了很多问题，家畜病理生理学理论课全部通过网络直播完成，实验课部分同学们无法到实验室亲手操作完成，只能通过教师录制实验视频进行播放观看，家畜病理生理学知识理解掌握的效果由于缺乏学生实验研究的支撑受到了较大的影响，传统教学中授课的最后环节是通过PBL 教学进行巩固提高。疫情的影响，学生无法到学校，这也给广大一线的专业课讲授者提出了一个严峻的问题，必须寻找一个不受空间限制的科技手段，提升家畜病理生理学的讲授水平，让学生打好专业课基础，为后期专业课的学习铺路搭桥。

2.4 威 胁（threat）

伴随着各高校教学改革的大力推进，很多国外、国内高校都在抢生源市场，各专业也在行业内进行排名，优胜劣汰，不可避免。各农业高效兽医专业都在努力调整办学思路，适应社会发展。

PBL 教学的优势已经被广大师生认可，如何能在它的推广过程中最大程度地发挥它的优势是广大教育工作者的研究重点。虚拟仿真手段、互联网技术势必会推动PBL 教学模式改革。兽医专业只有抓住机遇，不断进行教学模式多元化改革，提高教学质量，才能在生源战、专业排名战中取得优势。

3 结 语

家畜病理生理学PBL 教学中应用虚拟仿真软件的教学模式应该发挥自身优势，各高校应该投入更多经费支持一线老师组建团队进行虚拟仿真软件教学模式探索，寻找优质的案例资源，提升高校动物医学专业课教学质量，抓住计算机、互联网技术高速发展的机会，正视兽医专业面临生源短缺的威胁，让家畜病理生理学PBL 教学中应用虚拟仿真软件成为兽医本科教学多元模式的有力补充。