汪薇 毛勝勇

摘要：實踐教學(xué)是鞏固理論知識和深化理論與實際相結(jié)合的有效途徑，目的在于培養(yǎng)學(xué)生研究能力、實踐能力和創(chuàng)新能力。為深化南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)專業(yè)本科生實踐教學(xué)改革與創(chuàng)新，優(yōu)化現(xiàn)有資源配置，動物科技學(xué)院擬將國家級動物科學(xué)類實驗教學(xué)中心、虛擬仿真實驗平臺和實習(xí)基地多層次“三位一體”有機結(jié)合，形成新型動物科學(xué)實踐教學(xué)平臺。

關(guān)鍵詞：實踐教學(xué)；改革創(chuàng)新；本科生人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）26-0151-03

在高等教育大眾化的背景下，隨著社會的進步，科學(xué)技術(shù)推陳出新，全面培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和實踐能力的高素質(zhì)人才，是新世紀(jì)經(jīng)濟社會發(fā)展對高等教育的迫切要求。在教學(xué)中，實踐教學(xué)作為提高學(xué)生的綜合素質(zhì)的重要手段，對加深理論教學(xué)的理解運用和增強學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力有特殊的作用。本文根據(jù)普通高校實踐教學(xué)中普遍存在的問題及動物科學(xué)專業(yè)的實踐教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、虛擬仿真平臺及我院大學(xué)生實驗教學(xué)基地情況，對動物科學(xué)本科生實驗實踐教學(xué)平臺的建設(shè)做了新的思考。

一、普通高等院校實踐教學(xué)中存在的問題

中國傳統(tǒng)教育一直重理論而輕實踐，隨著全球化進程的深化，對高校人才培養(yǎng)提出了新的要求，要求我們在理論的基礎(chǔ)上更加重視實踐。目前，我國農(nóng)科類人才培養(yǎng)模式還不完善，實踐教學(xué)中存在的共性問題如下：（1）實踐教學(xué)基本從屬于各門理論課，實踐教學(xué)重視不夠[1]；（2）實踐教學(xué)環(huán)節(jié)與實際應(yīng)用脫節(jié)，流于形式；（3）實踐教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控和考核評價體系不完善；（4）實踐教學(xué)教材建設(shè)落后，內(nèi)容缺乏系統(tǒng)性、教學(xué)形式簡單[2]；（5）實踐教學(xué)投入少，條件差，設(shè)施及基地不健全，教學(xué)質(zhì)量得不到有效保證[3]；（6）實踐教學(xué)基地與實驗教學(xué)脫節(jié)，內(nèi)容上無科學(xué)銜接。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在教學(xué)中心管理上的應(yīng)用

1999年，MIT Auto ID Center給出較早的物聯(lián)網(wǎng)定義：在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個覆蓋世界上萬事萬物的網(wǎng)絡(luò)（Internet of Things），以實現(xiàn)物品的自動識別和信息的互聯(lián)共享[4，5]。此概念的提出，立即受到了各國各界的高度重視，迅速成為熱點話題。2009年，我國國務(wù)院已將物聯(lián)網(wǎng)上升為國家五大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中第二位[6]。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)利用局部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)把紅外感應(yīng)器、激光掃描器等信息傳感設(shè)備按約定的協(xié)議通過新的方式聯(lián)在一起，進行信息交換和通訊，實現(xiàn)信息化、遠程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)[7，8]。物聯(lián)網(wǎng)平臺具備三個特性：（1）全面感知，客戶可以通過客戶端實時地將設(shè)備的運行狀態(tài)和相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至應(yīng)用程序處理層的服務(wù)器，即利用各種可用的感知手段，實現(xiàn)隨時即時采集物體動態(tài)；（2）可靠傳遞，通過與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將感知的信息實時準(zhǔn)確可靠地傳遞出去，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫操作、接受處理客戶端的請求，以及系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯處理以及提供各類應(yīng)用服務(wù)；（3）智能處理，這是本平臺的核心特性，利用云計算等智能計算技術(shù)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)和信息進行存儲與管理，對儀器設(shè)備實施智能化控制[9，10]。

目前，在高校及一些農(nóng)業(yè)企業(yè)的管理上普遍使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。其中我校動物科學(xué)類國家級實驗教學(xué)中心采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對“中心”下設(shè)的動物遺傳育種學(xué)實驗室、動物疾病診斷實驗室、動物繁殖學(xué)實驗室、動物營養(yǎng)與飼料學(xué)實驗室、水產(chǎn)學(xué)實驗室等16個功能實驗室，2000多萬元的儀器設(shè)備等進行了管理，構(gòu)建包含設(shè)備信息、網(wǎng)絡(luò)預(yù)約、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、動態(tài)監(jiān)控等管理要素的現(xiàn)代大型儀器設(shè)備共享平臺管理系統(tǒng)[11]（圖1）。實踐證明，該技術(shù)對于儀器平臺和中心的日常管理發(fā)揮了重大作用。

三、虛擬仿真實驗平臺建設(shè)

在本科生教學(xué)中，由于教學(xué)條件及實踐操作時間的限制，學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)多停留于書本層面，實踐創(chuàng)新能力不強，生產(chǎn)實習(xí)與社會實際脫節(jié)，傳統(tǒng)教學(xué)模式和教學(xué)手段已經(jīng)很難滿足教學(xué)的需要。例如，很多動物科學(xué)專業(yè)的同學(xué)在畢業(yè)之后會進入畜牧養(yǎng)殖行業(yè)工作，其中有相當(dāng)一部分學(xué)生不懂養(yǎng)殖技術(shù)，理論聯(lián)系不上實際，這是很多高校目前面臨的主要問題之一。為了解決理論與實踐之間的矛盾，我院實驗教學(xué)中心提出運用虛擬仿真技術(shù)引入到動物科學(xué)本科生產(chǎn)實踐課程的思路，探索如何將虛擬仿真技術(shù)引入到動物科學(xué)專業(yè)本科生理論課教學(xué)、實驗課教學(xué)、綜合性實習(xí)等三個重要教學(xué)環(huán)節(jié)之中。

1.虛擬仿真。虛擬仿真又稱虛擬現(xiàn)實，是隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展新興的一種技術(shù)，已在軍事、航天、設(shè)計、生產(chǎn)制造、醫(yī)療等領(lǐng)域得到應(yīng)用，是一項極具前景的多學(xué)科綜合技術(shù)。學(xué)者J.Laniar最早提出虛擬現(xiàn)實的說法，并稱其為假想現(xiàn)實。虛擬仿真技術(shù)就是用計算機再現(xiàn)一個現(xiàn)實三維世界，或者創(chuàng)造一個構(gòu)想出的三維世界，使用者可以用觸覺、視覺、聽覺等多種感官途徑與虛擬世界進行互動，如同身臨其境一般，在三維空間內(nèi)觀察操作[12]。因此，虛擬仿真實驗平臺可以為學(xué)生提供一個類似于實際生產(chǎn)的虛擬環(huán)境，學(xué)習(xí)者通過對實驗儀器的實時交互操作來完成實驗。

2.虛擬仿真實驗平臺建設(shè)概況。為深化實驗教學(xué)改革，本著以人為本，知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的實驗教學(xué)理念，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院在虛擬仿真實驗平臺的建設(shè)方面進行了探索和實踐，自主研發(fā)了動物科學(xué)類虛擬仿真實驗教學(xué)平臺。平臺中設(shè)有豬場（圖2）、雞場、牛場、羊場以及魚塘地等場景（可根據(jù)需要增加）。以豬場為例，我們設(shè)計了兩條養(yǎng)豬的生產(chǎn)工藝流程：“空懷—配種—產(chǎn)仔”和“哺乳仔豬—保育仔豬—生產(chǎn)豬肥育—上市”，其中包含豬場選址、豬場布局與設(shè)計、品種選擇、各階段豬飼料營養(yǎng)與飼養(yǎng)管理、發(fā)情與配種、分娩與接產(chǎn)、種豬選種保育、商品豬出欄8個部分，涵蓋了動物生產(chǎn)管理、動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)、動物繁殖和動物遺傳改良以及動物疾病防治和動物產(chǎn)品經(jīng)營管理五大方面的內(nèi)容。

目前虛擬仿真實驗豬場已初具規(guī)模，并繼續(xù)籌劃虛擬仿真雞場等后續(xù)畜牧場的建設(shè)，最終將建成包含飼料學(xué)、飼料配方與檢驗、動物遺傳育種與繁殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)、動物營養(yǎng)學(xué)、家畜環(huán)境衛(wèi)生學(xué)、牛羊生產(chǎn)學(xué)、豬生產(chǎn)學(xué)、禽生產(chǎn)學(xué)、動物解剖學(xué)、獸醫(yī)學(xué)概論等學(xué)科的70多門實驗課程的500多個實驗項目的動物科學(xué)類綜合性平臺。我們還將開發(fā)相應(yīng)的手機APP軟件，突破時間和空間的限制，方便學(xué)生課下學(xué)習(xí)。最后一個階段的建設(shè)將會將實驗項目擴展到植物、環(huán)境等其他領(lǐng)域，構(gòu)建一個跨行業(yè)多學(xué)科的綜合性實驗平臺。此平臺打破了空間和地域的限制，創(chuàng)造開放式生產(chǎn)環(huán)境，實現(xiàn)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)一條龍，學(xué)生不受時空的限制完成相關(guān)的教學(xué)實驗和實習(xí)，并整合動物科學(xué)專業(yè)課程群，提高實踐教學(xué)效果。

四、大學(xué)生校外基地實踐教學(xué)

教育部印發(fā)的《教育部關(guān)于開展“本科教學(xué)工程”大學(xué)生校外實踐教育基地建設(shè)工作通知》明確指出：通過建設(shè)實踐基地，承擔(dān)高校學(xué)生的校外實踐教育任務(wù)，促進高校和行業(yè)、企事業(yè)單位、科研院所、政法機關(guān)聯(lián)合培養(yǎng)人才新機制的建立；推動高校改變教育思想觀念，改革人才培養(yǎng)模式，加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提升高校學(xué)生的創(chuàng)新精神、實踐能力、社會責(zé)任感和就業(yè)能力。校外基地實習(xí)時強化學(xué)生專業(yè)知識、理論聯(lián)系實際的綜合性教學(xué)環(huán)節(jié)，是提高教學(xué)和人才培養(yǎng)的有效途徑[13，14]。完全依靠高校自身來進行實踐教學(xué)改革，培養(yǎng)具有實踐和創(chuàng)新能力的大學(xué)生已不適應(yīng)社會發(fā)展，進行校企合作，建立校外實踐教學(xué)基地，實現(xiàn)與社會資源共享，是我國高等教育大眾化的必然要求。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院于2012年申請了兩個教育部立項建設(shè)農(nóng)科教合作人才培養(yǎng)基地：中國江蘇康樂農(nóng)牧集團股份有限公司實踐教學(xué)基地和江蘇立華牧業(yè)有限公司實踐教學(xué)基地。其中江蘇康樂農(nóng)牧集團股份有限公司實踐教學(xué)基地總面積為1800多畝?；刂饕_展豬生產(chǎn)實習(xí)、課程實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃和其他實踐教學(xué)活動。通過實踐教學(xué)，可使學(xué)生可了解現(xiàn)代化、規(guī)模化豬場建設(shè)的常規(guī)知識，了解現(xiàn)代化種豬場育種工作基本內(nèi)涵，了解養(yǎng)豬科學(xué)研究和生產(chǎn)技術(shù)的最新進展及掌握現(xiàn)代化設(shè)施設(shè)備的使用和仔豬的生產(chǎn)與管理方法。江蘇立華牧業(yè)有限公司實踐教學(xué)基地依托于國家級農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化龍頭企業(yè)——江蘇立華牧業(yè)有限公司，占地總面積500畝?；爻袚?dān)了南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)專業(yè)的家禽實踐教學(xué)、社會實踐、課程實踐和畢業(yè)實習(xí)任務(wù)。

五、實驗教學(xué)示范中心、虛擬仿真實驗教學(xué)平臺和大學(xué)生校外實習(xí)基地“三位一體”有機結(jié)合的思考

教學(xué)基地是教學(xué)實習(xí)的載體，與課堂教學(xué)相輔相成但又有所區(qū)別。如何整合實驗教學(xué)示范中心、虛擬仿真實驗平臺和大學(xué)生校外實習(xí)基地，形成“三位一體”實踐教學(xué)模式（圖3），是當(dāng)前實踐教學(xué)的一個重要問題。通過多年的嘗試與思考，學(xué)院決定從三方面入手，整合實踐教學(xué)資源，構(gòu)建“三位一體”實踐教學(xué)模式。

建設(shè)完善的校內(nèi)外實踐教學(xué)實習(xí)基地是提高專業(yè)實習(xí)質(zhì)量的有效途徑，是產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要保障[15]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將我院畜禽養(yǎng)殖基地的情況實時反饋到課堂，學(xué)生根據(jù)采集到的視頻和數(shù)據(jù)資料，在學(xué)校就能掌握動物生產(chǎn)的各項技術(shù)要點和養(yǎng)殖細節(jié)，并對其進行分析，一方面將理論知識轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)技能，學(xué)以致用，另一方面也緩解了學(xué)校學(xué)生數(shù)量多、實習(xí)經(jīng)費緊張的壓力。此外，動物科學(xué)類大型儀器共享平臺的構(gòu)建，整合了院內(nèi)的所有儀器資源，使用者可以24小時使用儀器，極大地增加了大型儀器的使用效率，同時也解決了本院師生科研經(jīng)費緊張、各自主實驗室大型儀器短缺影響科研進度的問題。而虛擬仿真實驗平臺則通過虛擬實驗，改變實踐教學(xué)模式，對校內(nèi)課堂教學(xué)和校外基地教學(xué)進行補充。學(xué)生通過了解生產(chǎn)中的一些實際問題，而后帶著問題在中心平臺上開展實驗教學(xué)、科研實驗與創(chuàng)新。

“三位一體”旨在解決動物科學(xué)實踐教學(xué)過程中長期存在的實驗與實踐相互制約的難題，對于培養(yǎng)適應(yīng)畜牧科技發(fā)展需要和創(chuàng)新能力強的高質(zhì)量專業(yè)技術(shù)人才具有重要作用。我校作為具有行業(yè)特色的農(nóng)業(yè)大學(xué)，把動物科學(xué)示范中心、虛擬仿真實驗平臺和大學(xué)生校外實踐教學(xué)基地建設(shè)有機結(jié)合起來，作為強化實踐教學(xué)的主要手段，對大力改善實驗教學(xué)條件，努力提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力必將起到非常重要的作用。

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