生物科學學科

1.學科背景

生物科學專業包括了生物科學、生物技術、生物信息學、生態學四個專業方向，主要培養學生學習生物科學技術方面的基本理論、基本知識，學生受到應用基礎研究和技術開發方面的科學思維和科學實驗訓練，進而具有較好的科學素養及初步的教學、研究、開發與管理的基本能力。其核心課程主要包括了動物生物學、植物生物學、微生物學、生物化學、遺傳學、細胞生物學、分子生物學、生態學、植物生理學、人體組織解剖學等。

目前生物科學實驗教學存在以下局限性：①實驗步驟機械、繁瑣，實驗周期長；②實驗教學成本高、操作難度大，且不能系統、全面、實時的展示實驗過程及結果；③微觀實驗無法進行具象化教學展示，只能依托文字圖片，教學效果不佳；④大量戶外實習實驗課程，課時少，無法多次強化練習，且易受環境因素影響，課程質量無法保證；⑤實踐教學必須采用真實實驗、虛擬仿真實驗和現場實踐相結合的方式，才能全面的提高教學水平。

通過虛擬仿真實驗和現場實踐相結合的方式，全面提高教學水平，以最少的經費投入解決以上問題，并進一步激發學生的學習興趣、增強實驗效果、提高實驗教學質量，可滿足高等學校實驗教學環節的需要。

2.解決方案

潤尼爾所研發的基礎生物技術三維虛擬實驗教學系統、植物生物學三維虛擬實驗教學系統、動物生物學三維虛擬實驗教學系統、野外實習三維虛擬實驗教學系統涵蓋了高校生物科學相關專業常用的虛擬實驗，并可根據高校個性化教學需求量身定制，以三維互動的方式讓生物科學實驗過程更新穎更有趣，有效解決了現實實驗步驟復雜繁瑣、過程抽象難懂、實踐機會少等問題，大幅提升了高校的實驗教學效果！

迄今為止，潤尼爾有豐富的生物科學類虛擬仿真實驗項目建設經驗，合作客戶遍布全國各大高校。合作的院校包括：南開大學、東北師范大學、華中科技大學、中山大學、中國農業大學、廣西大學、大連大學等。生物科學類虛擬仿真實驗項目資源涵蓋：免疫組化、形態組學、植物成分提取、植物光合作用、植物組培、動物解剖、生態調研等50余個實驗項目。

3.典型案例

3.1華南師范大學-生命科學院

2017年，潤尼爾公司與華南師范大學合作開發了光合作用光合吸收、轉化及不同類型植物光合測定與應用虛擬仿真實驗。實驗包括光合作用光能吸收轉化、不同類型植物光合測定、不同類型植物在家居布置的應用三個模塊，真實還原了光合作用電子傳遞鏈、不同植物光合測定、室內植物配置的過程，提高學生專業興趣和理論聯系實際的能力。

本實驗有效解決了微觀實驗無法進行教學演示的問題，可形象化展示光合作用光能吸收轉化的微觀過程，讓學生通過交互操作更加深入地學習與了解；同時，解決學生無法實際進行光合測定和植物配置的問題。

該項目被教育部認定為2017年國家虛擬仿真實驗教學項目。

3.2華東理工大學-生物工程學院

2017年，潤尼爾公司與華東理工大學合作開發了糖化酶催化啤酒發酵及酵母菌與大腸桿菌生物發酵虛擬仿真實驗。實驗重點展示實驗室、工廠等場景的設備儀器，包括發酵罐、粉碎機、雙氧水罐、水罐、糖化罐、測量儀等，嚴格還原了啤酒發酵工藝流程車間的設備和管線布局。實驗包括反應器準備、生物催化劑應用、啤酒花作用機制、發酵調控等知識點，可運用在生物化學、發酵工程、微生物等實驗教學中。 

本實驗有效解決了實際實驗存在的實驗時間長、設備不足、實驗教學成本高、風險大、操作難度大等問題，彌補了學生工廠實習中不能實地操作的缺憾，激發了學生的興趣與潛能，提高了學生的綜合應用能力。

該項目被教育部認定為2017年國家虛擬仿真實驗教學項目。

3.3東北師范大學-生命科學學院

2018年，潤尼爾公司與東北師范大學合作開發了森林木本植物群落特征調查虛擬仿真實驗。實驗模擬了無樣地抽樣技術中的“中心點-四分法”進行森林木本植物群落特征調查，提供與野外相似的實驗環境，還原真實植物群落特征調查實驗流程。主要包括群落數量特征統計分析，木本植物的識別鑒定，相關知識的系統性理解和應用?？蓱糜诳蒲袆撔潞鸵巴鈱嵙暬炯寄苡柧?，鞏固木本植物的識別定方法，強化對相關知識的系統性理解和應用。

本實驗有效解決了生態學野外實習對環境、天氣季節等依賴性較大，植物群落特征等實習任務常因此無法順利實施等問題。且野外實習存在一定的危險性，且耗時較長。通過虛擬仿真實驗則可以還原野外場景，解決在教學中缺失的實踐環節。

該項目被教育部認定為2018年國家虛擬仿真實驗教學項目。

3.4北京師范大學-生命科學學院

2018年，潤尼爾公司與北京師范大學合作開發了鳥類環志虛擬仿真實驗。實驗以鳥類環志為核心，模擬了鳥類環志操作及必備的鳥類識別和鳥類調查等基礎知識、以及環志中采集血樣并開展血液寄生蟲檢測等延伸學習內容。包括根據鳥類形態特征、鳴聲和語圖、行為和分布識別鳥類，利用固定樣線法調查和統計鳥類多樣性，鳥類環志架設鳥網、捕捉鳥類、環志操作、鳥體測量、采集血樣，以及制作鳥類血涂片、顯微鏡鏡檢、判斷血液被感染情況等知識。     

本實驗有效解決了教學中的問題難點多，存在技術流程多、不易掌握等問題。使學生在生物學野外實習前和實習中以及在修讀動物學、動物實驗、普通生物學和鳥類學課程時隨時隨地了解鳥類的各方面特征，在淺移默化中讓學生了解并掌握鳥類與環境的密切相關性及生態學相關知識。

該項目被教育部認定為2018年國家虛擬仿真實驗教學項目。

3.5河北師范大學-生命科學學院

2018年，潤尼爾公司與河北師范大學合作開發了食用菌功能性飲料生產工藝虛擬仿真實驗。食用菌在功能性飲料開發領域有著廣闊的應用前景和巨大的經濟社會價值，本項目通過模擬食用菌功能飲料生產的工藝流程，虛實結合，將食用菌功能性飲料的開發、生產與教學實踐相結合，達到學生自主學習、師生實時互動的效果。

本實驗有效解決了實際實踐過程中存在許多關鍵限速步驟且歷時較長的問題，為生物技術及相關專業學生提供一套完整的模擬生產知識和分析技術，具有鮮明的工程實踐應用特色，有效培養學生動手實踐能力和創新創業能力。

該項目被教育部認定為2018年國家虛擬仿真實驗教學項目。

3.6大連大學-醫學院

2019年，潤尼爾公司與大連大學合作開發了人巨細胞病毒核酸定量檢測虛擬仿真實驗。通過3D建模、動畫、語音播放、人工交互等技術，高度仿真了熒光定量PCR實驗全過程。還原了淋巴細胞分離，尿液、乳汁、血清和淋巴細胞樣本的DNA提取，熒光定量染料法和探針法的PCR 反應液制備以及擴增過程，以及結果分析全過程。

本實驗有效解決了人巨細胞病毒有傳染性，實時熒光定量PCR技術檢測人巨細胞病毒核酸實驗室條件要求高，且實驗試劑成本高本科教學難開展等問題。本虛擬仿真實驗功能性完整，并在一些冗雜環節進行簡化，以優化學生使用體驗，將枯燥的知識生動化，提高學生學習興趣和學習效率。

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