虚拟仿真技术在养禽教学中的实践应用

石蕴伟 龙霄 付玉霞

摘要：养禽与禽病防治是高职院校畜牧兽医专业的一个专业核心课程，同时也是一个实践性很强的教学课程，为完善养禽与禽病防治课程的实践教学条件，进一步探索实践教学模式，提升实践教学水平，把虚拟仿真技术应用于养禽实践课程，以期取得较好的实际成效，本文主要介绍了养禽与禽病防治课程实践教学的教育现状，并阐述了虚拟仿真技术在养禽与禽病防治课程实践性教学中的实际运用。

关键词：养禽;虚拟仿真;实践教学

养禽与禽病防治是研究养禽生产与禽病预防治疗的学科，由于课程的实践性很强，需要通过实践操作来将理论知识展示和验证，因此实践教学在该课程中占有至关重要的地位。养禽业是畜牧养殖业的重要分支，其发展起步较早，最初是小规模的人工散养，经过多年的发展，现在已经发展成为集约化、现代化、标准化的规模养殖，养禽与禽病防治也成为畜牧兽医专业最重要的核心课程之一。近年来，由于越来越紧迫的防疫要求，进入养禽场实践已经不可能实现，如何开展养禽实践教学成为亟待解决的难题。虚拟仿真实验的出现为养禽实践提供了新的思路。虚拟仿真技术能够完成传统真实实验室所不具有或难以完成的教学功能，例如利用虚拟现实平台建立养殖示范场、数字化资源库、养殖场信息监控体系等，让学习者在线游览虚拟养殖场，从而深入掌握养殖场选址、布置、建筑和设备等要求、育雏、育成、产蛋鸡及肉鸡饲养过程和防疫过程，病禽诊断及解剖等，从而在线完成教学任务，提高学生的养殖信息化技术水平。采用虚拟仿真的实验技术，突破了传统养禽实验课程的对时间、空间、场所、实验仪器和实验动物的束缚，有效促进了学习者在虚拟仿真实践中开展自主研究与实验操作，并锻炼了学习者发掘提问、剖析问题与解决现实问题的能力。

1、传统养禽教学的发展

近年来，养禽教学已由早期的"教师讲解与示范，学生观察与操作"的传统教学方式转变到由教师根据实验模型讲解，利用多媒体讲授，并结合科学研究等多元化的教学方式。

2、教学现状

相对于传统的养禽灌输式的理论课程，目前的养禽课程已经出现了多元化发展趋势。多媒体教学、实物标本、挂图、模型都走进了教室。由于受到教学时间、教师能力、科研经费以及实验动物数量等因素的影响，所以理论课时往往大于实践课时，养禽教学面临诸多困难：

（1）教学手段单一

由于城市的高速扩张和环境污染的压力，很多高校都没有了用作学生教学基地的教学实践场所，由原来的校内实践活动转为室内学习，这对养禽教学提出了很大的挑战。要想在短时间内系统深入的讲解是不可能实现的，更别说教学创新了。教师通过PPT对学生进行知识的传输，这些内容往往抽象而枯燥，没有具体实验动物和实验环境，不能给学生营造一种身临其境的感受，学生对专业知识的理解仅仅停留在理论层面。

（2）师资缺乏，经费不足

完善基础实验室建设、增加实践性教学环节是我们教育的长远目标，但现实情况是许多教师都是刚毕业出校门，就进校门当老师，根本没有实践经验，此外，繁重的教学压力，也使得教师们没有时间去探索、去实践、去思考。教学经费不足也是制约养禽实践教学开展的另一个原因。养禽与禽病防治是一个实践性、应用型都很强的专业学科，要想好培养学生的实际动手能力，就必须付诸大量的实践应用，需要实地到养禽场实习，需要大量的解剖病禽，由于教学经费的不足，实验动物减少，实验场地由室外转向室内，极大的限制了学生的成长空间。

（3）理论与实践脱节

要实现学生实践动手能力的提高和饲养、诊断水平的提升，实践是唯一途径。养禽与禽病防治教学内容覆盖面广，对养殖、动物营养、解剖学、病理学、诊断学等学科都有涉及。缺乏教学资源给该学科的实践教学造成了不小挑战，而学生的学习也只能停留在肤浅的理论层次，而无法亲自动手操作，教师也不能当场发现和纠正学生存在的问题。偶尔有机会进行校外实践，但学生也往往只是观摩，很难有机会真正上手操作。不能产生可持续、系统的生产实践活动。没有实践就没法切实了解养禽生产技能与过程，毕业后也就没法切实做到"零距离"的上岗。

（4）环保要求

校内畜禽养殖场地的环保不合规，无法使学生就近参加实习实践。解剖实验废弃的大量垃圾，如动物尸体、血液、注射器、药物不仅给环境造成一定程度的污染，也成为病原体传播的重要传染源。

3、虚拟仿真技术在养禽实践教学中的应用

虚拟现实（简称VR）是一种创造并体验虚拟世界的电脑模拟系统，其具备了多感知特性、交互式、沉浸感以及构想性等特征，广泛应用于军事航天、工程模拟、游戏动漫、教育训练、城市规划，以及医学救助等领域。将虚拟仿真技术和养禽实践教学相结合，能够让学习者身临其境地体验在真实实验中所感受不到的趣味，进而充分调动学生的学习兴趣和主观积极性，大大提高了质量。

（1）构建虚拟的实践环境

突破了传统实践教学模式，以虚拟仿真的形式、达到对情景、过程、结果的真实感体验。虚拟仿真实验中被虚拟的对象可以设定为养殖場、动物、仪器设备等。如以养殖场为虚拟对象的教学情景设计，也可以是以环控系统、上料系统、上水系统、清粪系统、捡蛋系统等为内容，先构建计算机教学模式，然后利用虚拟仿真技术模拟现实的养禽生产，在虚拟的环境中完成环境控制、上水上料、清粪捡蛋等操作。在模拟禽病诊断的实验中，学生可以在虚拟的环境中，完成解剖、病理采样、仪器检测等过程。在虚拟仿真实践中，各种物料都是高度仿真的，实践内容也是非常贴近实际生产的，学生的操作也是完全按照真实实践设计的，能够达到与养禽实践高度结合。

（2）打破时间、空间限制，实现实验室全面开放

配备了虚拟仿真软件的计算机，学生就可以完成大量实践作业，实践教学的完成也不再受限于实践场所，学生能够突破了时间、空间的束缚，知识共享性更加良好，也能够随时随地完成实践操作，并进行相关知识的学习，进一步培养了学生的实际动手能力。另外，通过网络信息化平台，这些虚拟仿真教学资源可以在全校乃至全社会范围内共享，服务于社会。

（3）低成本、低风险、实现绿色实践教学

虚拟仿真技术给学习者创造了更多的实践机会，也就大大减少了教学耗材的用量，减少了教育成本，从而避免了现实实践操作中的风险与不安全隐患，从而减少了污染，达到绿色教学。

（4）灵活多变，便于开展综合型、创新型实践

针对课程要求，可根据学习软件的功能模块进行设定，以设计内容较丰富的创新性或综合型教学实践项目，也可以由学生自行设计实践，并利用虚拟操作论证实践路线的可能性，以更进一步地训练学生的综合创新能力。

（5）布局符合职业教育特点，贴近企业

学校的虚拟终端作业环境和企业生产实践环境相似，有利于学生行动导向的课程开展，在这样的虚拟实践环境中，学生的职业意识也获得了培养，从而可以更快的加入到公司的生产中去。

4、虚拟仿真技术教学实践中的问题

由于农业信息化和畜牧业的高度融合，虚拟仿真技术已在动物科学研究领域中呈现良好的应用发展前景，虚拟仿真实验室的建立，对促进实践教学的改革，提高实践效率和质量有着重要意义，虚拟仿真实验室在应用中应注意以下几点。

（1）虚实结合的教学原则

虚拟仿真技术是构建在虚拟现实基础上的一种人机交互体系，虚拟仿真技术通过和养禽与禽病防治实践教学技术的深度融合，使原来枯燥、抽象的养禽知识理论具体化、形象化。极大程度地提高了学生学习养禽知识的兴趣。但是在虚拟仿真教学的实践中我们也发现，对于温度、力度、气味、粘稠度等现象的感知方面，虚拟仿真技术是无法实现的，还必须依靠实际上手操作来感知和训练。

（2）完善虚拟仿真技术

由于养禽与禽病防治涉及诸多的专业知识，具有很强的实践性，目前的虚拟仿真技术还无法涵盖这么多的知识体系，虚拟仿真技术的开发人员不懂养禽专业知识，无法把握教师对专业方面的要求，虚拟仿真技术与养禽专业的深度融合还需不断的将虚拟仿真技术完善。

结束语

把虚拟仿真技术带入了养禽及禽病的防治等实践课程中，克服了传统实验課程的缺陷，减少了出现重大实验事故的风险，进一步丰富了实践性课程的内涵，不但培养了学习者的实践与创新，而且也大大提高了学生的掌握知识的积极度。将虚拟仿真技术导入实践教学中将是一个趋势，它为对实验室全面开放创造了一个有效的解决方案。随着社会的前进，虚拟仿真技术还会继续发展，也势必还将继续推动实践教学的发展和实践教学的改革。

参考文献：

[1]虚拟仿真技术在兽医产科实验教学中的实践与探索  陈卫，刘佩，李谷月，李麟，庄煜，幸程鸿，黄橙，郭小权，胡国良，刘平 《江西畜牧兽医杂志期刊》2020-11-16

[2]农业高职高专养禽与禽病防治课程实践教学的探索.周大薇 《湖北畜牧兽医期刊》 2013-11-13

[3]虚拟实验在生物化学实验教学中的应用https：//www.docin.com2016

[4]虚拟现实技术在医学教育中的应用探讨  张晗 《西北医学教育期刊》2010-12-20