馬世波 田啟超 張瑞鋒 張殿新

（滄州職業(yè)技術(shù)學院畜牧獸醫(yī)系 河北 滄州 061001）

獸醫(yī)解剖學是獸醫(yī)專業(yè)課程中的一門非常重要的基礎(chǔ)理論課程，也就是常說的專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程主要研究的是畜禽有機體的形態(tài)結(jié)構(gòu)。這就決定了此門課程的教學不能僅僅靠理論的講解，為了更好地提高教學效果，需要大大提高實訓課的課時比例，增加學生對畜禽有機體形態(tài)結(jié)構(gòu)的直觀、形象地認識，便于更好地牢固掌握。滄州職院要求實訓課與理論課的課時比例至少要達到1：1。所以，實訓課教學效果的優(yōu)劣，直接影響到本門課程的教學質(zhì)量。

1 傳統(tǒng)地獸醫(yī)解剖學實訓課教學的限制與弊端

（1）實驗動物經(jīng)費問題，因為動物解剖實訓需要多數(shù)量、多種類的實驗動物，需要消耗大量經(jīng)費，這限制了獸醫(yī)解剖學實訓課開設的次數(shù)，不能超出經(jīng)費數(shù)目可承受的實訓次數(shù)。并且實驗動物的數(shù)量也受到了很大限制，只能是幾個學生一組共同解剖一只實驗動物，這就使得部分學生失去了實際動手操作的機會。（2）符合要求的健康畜禽不太好找，一般能買到的都或多或少有點問題，這樣學生就不能正確的認知正常的組織形態(tài)，有時，甚至會把不正常的組織形態(tài)誤認為是正常的，極大地影響教學效果等等。（3）用實體動物進行解剖實訓，有時還會給師生的人身安全造成威脅，比如被動物咬傷、被動物體所帶的細菌或病毒感染等。（4）因為實驗動物或者時間、空間以及實訓設備地限制，導致很多學生的實訓參與度不高。從而降低了學生的實訓積極性與主動性，很大地影響了實訓課的教學效果。

2 畜牧獸醫(yī)VR虛擬現(xiàn)實實訓室的建設

（1）為了解決以上問題，滄州職院于2018年投資200余萬元，參照廊坊職院VR虛擬實訓室，建成了畜牧獸醫(yī)VR虛擬現(xiàn)實實訓室。主要有硬件和軟件兩部分組成。硬件部分，桌面式虛擬現(xiàn)實操作平臺，包括裸眼高清3D立體顯示器、3D跟蹤眼鏡、非跟蹤眼鏡、定位筆、觸控筆等硬件配置。軟件部分主要包括VR智慧課堂軟件(含3D資源庫、VR課堂編輯器等)、(雞、豬、牛、犬)解剖VR智慧課堂軟件、z-View軟件等。（2）虛擬現(xiàn)實簡稱VR(Virtual Reality)，是指利用計算機多媒體技術(shù)生成的一個模擬的現(xiàn)實環(huán)境，此模擬環(huán)境具有逼真的聽覺、視覺、觸覺、嗅覺等。學生可以通過一些三維硬件設備與此虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的物體進行互動即人機交互，學生可以通過感官、語言、手勢甚至表情等比較自然的方式與計算機進行互動，使學生產(chǎn)生一種身臨其境地“沉浸感”，仿佛自己置身于一個超越現(xiàn)實的虛擬綜合學習環(huán)境中。學生置身在這個全新地環(huán)境中，極大地提高了學生的學習自主性，同時，也使學生的創(chuàng)造性思維更加活躍。

3 VR虛擬現(xiàn)實實訓室在獸醫(yī)解剖學實訓課中的具體應用

（1）在畜牧獸醫(yī)VR虛擬現(xiàn)實實訓室的虛擬環(huán)境中，有虛擬雞、豬、牛、犬等動物機體構(gòu)造模型，學生可以借助于跟蹤球、感覺手套等硬件設備，反復感知和認識動物機體內(nèi)部各器官結(jié)構(gòu)，從而使學生能夠更加容易地理解動物解剖學的有關(guān)基礎(chǔ)理論知識。（2）利用z-view軟件提供的點對群展示功能，還可以實時將操作者的虛擬現(xiàn)實交互場景，展示至裸眼高清3D立體顯示器及其他顯示設備上。這樣，可以實現(xiàn)一個學生身臨其境地進行解剖實訓操作，全體學生通過大屏幕顯示器觀看三維立體的操作效果。當然，旁觀的學生也可以通過佩戴無反射器的眼鏡，觀察無重影的平面影像。通過多角度、多維度的空間了解畜禽機體的組織形態(tài)構(gòu)造。（3）系統(tǒng)利用3D跟蹤眼鏡的多個反光點(與顯示設備上的跟蹤器配合使用的)來實現(xiàn)頭部跟蹤功能，使系統(tǒng)能夠準確判斷眼鏡所在位置，從而根據(jù)眼鏡視角的不同，轉(zhuǎn)換不同視角下的顯示內(nèi)容，達到逼真的VR效果。使師生產(chǎn)生強烈的“沉浸感”，也就是感覺自己處于一個真實的操作空間，可以通過自主控制的人機交互功能，進行動物解剖實訓虛擬練習，此種操作可以反復地、不同方式地、多角度地進行。（4）通過觸控筆上的功能按鍵可以實現(xiàn)對象選擇、菜單調(diào)用等操作?？梢詮腣R智慧課堂軟件中調(diào)出不同的實驗動物。并且觸控筆還能夠?qū)ζ聊簧巷@示的虛擬實驗動物進行交互操作。比如，可以對實驗動物進行3個自由度坐標軸移動及3個自由度坐標軸轉(zhuǎn)動，從而，可以全方位的了解實驗動物的組織構(gòu)造及形態(tài)。

4 利用VR虛擬現(xiàn)實實訓室開展獸醫(yī)解剖實訓的優(yōu)勢

4.1 學生可以反復練習實訓操作技能，多角度、全方位觀察動物組織形態(tài)結(jié)構(gòu) 由于這些虛擬訓練系統(tǒng)可以反復使用，學生就可以反復練習動物解剖實訓操作技能，直至完全掌握。而且，虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可以多角度、全方位地展示動物機體組織結(jié)構(gòu)。使學生能更加直觀、形象地理解相關(guān)理論知識。

4.2 突出學生的“個性”訓練，增加學生對動物解剖實訓練習的參與度與主動性 每一位學生都可以自由地選擇訓練內(nèi)容，并且按照適合自己的速度進行訓練。不會受實驗動物的品種及數(shù)量的限制。這種自主性地虛擬訓練，極大地提高了學生對解剖實訓練習的參與度與探索性，開拓了學生的創(chuàng)造性思維，提升了學生學習的主動性。

4.3 虛擬實訓解決了開展動物解剖實訓課最大的經(jīng)費問題 獸醫(yī)解剖學的實訓課內(nèi)容基本就是對各種畜禽的解剖，這就需要大量地配套經(jīng)費購買各種實訓動物。經(jīng)常因為經(jīng)費問題，導致實訓動物短缺，比如，牛的解剖基本不做實訓，因為價格比較貴；羊的解剖基本就是一個班一只或兩只羊，幾個學生一組共同解剖一只羊，這就導致很多學生失去動手的機會。從而使學生對實訓課的參與度受到很大影響，因此實訓效果不佳。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)很好地解決了這個問題，虛擬訓練不但可以有效避免實訓材料及實訓動物的消耗，而且還可以使學生反復進行同一實訓的操作訓練，這些過程都基本不會花費實訓經(jīng)費。

4.4 可以規(guī)避傳統(tǒng)解剖實訓帶來的安全隱患 傳統(tǒng)解剖實訓因為是對動物實體進行解剖訓練，有時難免會出現(xiàn)一些安全隱患，比如，某高校學生在對羊進行解剖實訓時，導致好幾個師生感染布氏桿菌；另外，有的學生在對狗或貓進行解剖實訓時被咬傷或抓傷等。而虛擬訓練系統(tǒng)沒有任何危險，可以很好地規(guī)避類似危險的發(fā)生。

4.5 虛擬解剖實訓可以通過自主控制的人機交互 通過視、聽、觸覺等可以感知虛擬現(xiàn)實的心臟跳動。傳統(tǒng)動物解剖實訓的過程一般都是先致死實驗動物，然后解剖。在這種情形下，動物心跳就會停止，就不能再感知到正在跳動的心臟。而虛擬解剖實訓可以通過自主控制的人機交互，從觸覺和視覺兩方面高度還原心臟的跳動，可以體驗到正在跳動的心臟的運動方式。從而，加強對理論知識的理解與掌握。

4.6 可以有效解決解剖實訓中動物合格性地問題 傳統(tǒng)的解剖實訓就是先買來實驗動物，然后到實訓場所進行動物解剖。但因獸醫(yī)解剖學與動物病理學不同，它需要學生掌握的是畜禽機體的正常地形態(tài)結(jié)構(gòu)，而在現(xiàn)實操作中，往往很難買到合格地實驗動物，一般地或多或少都有點不正常，這就導致學生在認知上產(chǎn)生困難，因為沒有正常的動物機體組織結(jié)構(gòu)形態(tài)可供參考，甚至有很多同學誤將不正常的、病態(tài)地組織結(jié)構(gòu)當成正常的來學習。虛擬實訓能很好地解決這一問題，(雞、豬、牛、犬)解剖VR智慧課堂軟件中存儲有虛擬雞、豬、牛、犬等正常地動物機體構(gòu)造模型。學生可以通過硬件設備進行自主性地人機交互，多次感知動物機體內(nèi)部各器官結(jié)構(gòu)，這樣很容易提高教學效果。

5 結(jié)語

鑒于畜牧獸醫(yī)VR虛擬現(xiàn)實實訓室在獸醫(yī)解剖學實訓課應用上的諸多優(yōu)勢，建議廣大院校抓緊推廣建設VR虛擬現(xiàn)實實訓室，不光在畜牧獸醫(yī)專業(yè)上有實用價值，在教學領(lǐng)域中的幾乎每個專業(yè)中都具有非常大地應用價值。虛擬實訓與傳統(tǒng)的實訓方式相比，實訓的手段和方法實現(xiàn)了根本性地變革，改變了傳統(tǒng)實訓教學的單調(diào)模式，以三維、交互、動態(tài)的方式傳授信息，充分體現(xiàn)了以學生為主體的教學理念，并且突破了時空以及實訓設備的限制，使教學效果有了質(zhì)的提升。