生物科学学科

1.学科背景

生物科学专业包括了生物科学、生物技术、生物信息学、生态学四个专业方向，主要培养学生学习生物科学技术方面的基本理论、基本知识，学生受到应用基础研究和技术开发方面的科学思维和科学实验训练，进而具有较好的科学素养及初步的教学、研究、开发与管理的基本能力。其核心课程主要包括了动物生物学、植物生物学、微生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、分子生物学、生态学、植物生理学、人体组织解剖学等。

目前生物科学实验教学存在以下局限性：①实验步骤机械、繁琐，实验周期长；②实验教学成本高、操作难度大，且不能系统、全面、实时的展示实验过程及结果；③微观实验无法进行具象化教学展示，只能依托文字图片，教学效果不佳；④大量户外实习实验课程，课时少，无法多次强化练习，且易受环境因素影响，课程质量无法保证；⑤实践教学必须采用真实实验、虚拟仿真实验和现场实践相结合的方式，才能全面的提高教学水平。

通过虚拟仿真实验和现场实践相结合的方式，全面提高教学水平，以最少的经费投入解决以上问题，并进一步激发学生的学习兴趣、增强实验效果、提高实验教学质量，可满足高等学校实验教学环节的需要。

2.解决方案

润尼尔所研发的基础生物技术三维虚拟实验教学系统、植物生物学三维虚拟实验教学系统、动物生物学三维虚拟实验教学系统、野外实习三维虚拟实验教学系统涵盖了高校生物科学相关专业常用的虚拟实验，并可根据高校个性化教学需求量身定制，以三维互动的方式让生物科学实验过程更新颖更有趣，有效解决了现实实验步骤复杂繁琐、过程抽象难懂、实践机会少等问题，大幅提升了高校的实验教学效果！

迄今为止，润尼尔有丰富的生物科学类虚拟仿真实验项目建设经验，合作客户遍布全国各大高校。合作的院校包括：南开大学、东北师范大学、华中科技大学、中山大学、中国农业大学、广西大学、大连大学等。生物科学类虚拟仿真实验项目资源涵盖：免疫组化、形态组学、植物成分提取、植物光合作用、植物组培、动物解剖、生态调研等50余个实验项目。

3.典型案例

3.1华南师范大学-生命科学院

2017年，润尼尔公司与华南师范大学合作开发了光合作用光合吸收、转化及不同类型植物光合测定与应用虚拟仿真实验。实验包括光合作用光能吸收转化、不同类型植物光合测定、不同类型植物在家居布置的应用三个模块，真实还原了光合作用电子传递链、不同植物光合测定、室内植物配置的过程，提高学生专业兴趣和理论联系实际的能力。

本实验有效解决了微观实验无法进行教学演示的问题，可形象化展示光合作用光能吸收转化的微观过程，让学生通过交互操作更加深入地学习与了解；同时，解决学生无法实际进行光合测定和植物配置的问题。

该项目被教育部认定为2017年国家虚拟仿真实验教学项目。

3.2华东理工大学-生物工程学院

2017年，润尼尔公司与华东理工大学合作开发了糖化酶催化啤酒发酵及酵母菌与大肠杆菌生物发酵虚拟仿真实验。实验重点展示实验室、工厂等场景的设备仪器，包括发酵罐、粉碎机、双氧水罐、水罐、糖化罐、测量仪等，严格还原了啤酒发酵工艺流程车间的设备和管线布局。实验包括反应器准备、生物催化剂应用、啤酒花作用机制、发酵调控等知识点，可运用在生物化学、发酵工程、微生物等实验教学中。 

本实验有效解决了实际实验存在的实验时间长、设备不足、实验教学成本高、风险大、操作难度大等问题，弥补了学生工厂实习中不能实地操作的缺憾，激发了学生的兴趣与潜能，提高了学生的综合应用能力。

该项目被教育部认定为2017年国家虚拟仿真实验教学项目。

3.3东北师范大学-生命科学学院

2018年，润尼尔公司与东北师范大学合作开发了森林木本植物群落特征调查虚拟仿真实验。实验模拟了无样地抽样技术中的“中心点-四分法”进行森林木本植物群落特征调查，提供与野外相似的实验环境，还原真实植物群落特征调查实验流程。主要包括群落数量特征统计分析，木本植物的识别鉴定，相关知识的系统性理解和应用。可应用于科研创新和野外实习基本技能训练，巩固木本植物的识别定方法，强化对相关知识的系统性理解和应用。

本实验有效解决了生态学野外实习对环境、天气季节等依赖性较大，植物群落特征等实习任务常因此无法顺利实施等问题。且野外实习存在一定的危险性，且耗时较长。通过虚拟仿真实验则可以还原野外场景，解决在教学中缺失的实践环节。

该项目被教育部认定为2018年国家虚拟仿真实验教学项目。

3.4北京师范大学-生命科学学院

2018年，润尼尔公司与北京师范大学合作开发了鸟类环志虚拟仿真实验。实验以鸟类环志为核心，模拟了鸟类环志操作及必备的鸟类识别和鸟类调查等基础知识、以及环志中采集血样并开展血液寄生虫检测等延伸学习内容。包括根据鸟类形态特征、鸣声和语图、行为和分布识别鸟类，利用固定样线法调查和统计鸟类多样性，鸟类环志架设鸟网、捕捉鸟类、环志操作、鸟体测量、采集血样，以及制作鸟类血涂片、显微镜镜检、判断血液被感染情况等知识。     

本实验有效解决了教学中的问题难点多，存在技术流程多、不易掌握等问题。使学生在生物学野外实习前和实习中以及在修读动物学、动物实验、普通生物学和鸟类学课程时随时随地了解鸟类的各方面特征，在浅移默化中让学生了解并掌握鸟类与环境的密切相关性及生态学相关知识。

该项目被教育部认定为2018年国家虚拟仿真实验教学项目。

3.5河北师范大学-生命科学学院

2018年，润尼尔公司与河北师范大学合作开发了食用菌功能性饮料生产工艺虚拟仿真实验。食用菌在功能性饮料开发领域有着广阔的应用前景和巨大的经济社会价值，本项目通过模拟食用菌功能饮料生产的工艺流程，虚实结合，将食用菌功能性饮料的开发、生产与教学实践相结合，达到学生自主学习、师生实时互动的效果。

本实验有效解决了实际实践过程中存在许多关键限速步骤且历时较长的问题，为生物技术及相关专业学生提供一套完整的模拟生产知识和分析技术，具有鲜明的工程实践应用特色，有效培养学生动手实践能力和创新创业能力。

该项目被教育部认定为2018年国家虚拟仿真实验教学项目。

3.6大连大学-医学院

2019年，润尼尔公司与大连大学合作开发了人巨细胞病毒核酸定量检测虚拟仿真实验。通过3D建模、动画、语音播放、人工交互等技术，高度仿真了荧光定量PCR实验全过程。还原了淋巴细胞分离，尿液、乳汁、血清和淋巴细胞样本的DNA提取，荧光定量染料法和探针法的PCR 反应液制备以及扩增过程，以及结果分析全过程。

本实验有效解决了人巨细胞病毒有传染性，实时荧光定量PCR技术检测人巨细胞病毒核酸实验室条件要求高，且实验试剂成本高本科教学难开展等问题。本虚拟仿真实验功能性完整，并在一些冗杂环节进行简化，以优化学生使用体验，将枯燥的知识生动化，提高学生学习兴趣和学习效率。

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