齊鳳慧 宋興舜 滕春波

[摘 要] 實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生物學(xué)類教學(xué)中重要的環(huán)節(jié)，也是學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要手段。如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果，是目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中面臨的一個(gè)難題。該文通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的建設(shè)與應(yīng)用，探索出“三步走”的教學(xué)方法，即第一步，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理與應(yīng)用課堂教學(xué);第二步，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué);第三步，真實(shí)車間或?qū)嶒?yàn)室內(nèi)的教學(xué)活動(dòng)。通過(guò)這樣的教學(xué)方法，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性和主動(dòng)性提高了，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和潛能，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞] 虛擬仿真實(shí)驗(yàn);生物學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

[中圖分類號(hào)] G642.4? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2021）01-0129-04? ?[收稿日期] 2020-10-15

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的選擇，然后在人為的控制條件下，所從事的包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、結(jié)果分析等實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并在這個(gè)過(guò)程中獲得知識(shí)、能力和素質(zhì)的教學(xué)活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是緊密聯(lián)系的，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)到創(chuàng)新的快樂(lè)和自信，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望。隨著教學(xué)內(nèi)容的深入及一些科研成果的引入，就會(huì)有一些實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、耗材昂貴、試劑危險(xiǎn)等因素進(jìn)入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，因此會(huì)有一些不適合學(xué)生實(shí)際操作只能給學(xué)生演示的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。2013年教育部啟動(dòng)了國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)工作，之后虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目快速發(fā)展[1]。以新信息技術(shù)為本質(zhì)特征的虛擬仿真教學(xué)，越來(lái)越受到重視[2]。

生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)在生命科學(xué)專業(yè)課程體系中占有重要的地位。生物技術(shù)的快速發(fā)展帶來(lái)了許多新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中更好地傳授這些新技術(shù)，讓學(xué)生不僅掌握技術(shù)的原理與方法，還能在操作和應(yīng)用過(guò)程中提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[3]，從而提高創(chuàng)新能力。虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)，解決了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生接觸不到或無(wú)法直接操作的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，成為完善生物類學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的快速有效途徑。本文以我校生命科學(xué)學(xué)院已有的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例，介紹虛擬實(shí)驗(yàn)在生物類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的探索和應(yīng)用。

一、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)

為了滿足學(xué)生在學(xué)習(xí)中能夠及時(shí)與老師溝通、能夠利用信息化的平臺(tái)進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求，我們首先利用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)建立了在線開(kāi)放課程，結(jié)合新形勢(shì)下人才培養(yǎng)的要求，又引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了線上線下混合式教學(xué)、虛實(shí)互補(bǔ)和多層面的共享學(xué)習(xí)模式。目前已經(jīng)建設(shè)了基因工程、細(xì)胞工程和細(xì)胞生物學(xué)相關(guān)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（如下圖）?；蚬こ烫摂M仿真實(shí)驗(yàn)共包括十個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，是利用Flash技術(shù)完成的，可以直接添加在在線課程中（https：//mooc1-1.chaoxing.com/course/87940225.html），學(xué)生觀看和操作都很方便。

細(xì)胞工程和細(xì)胞生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是利用3D技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)包括3個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：植物細(xì)胞規(guī)?；囵B(yǎng);植物細(xì)胞次生代謝產(chǎn)物工業(yè)化提取;高效液相色譜法檢測(cè)次生代謝產(chǎn)物。學(xué)生在使用時(shí)需要先安裝平臺(tái)軟件和虛擬實(shí)驗(yàn)軟件，該平臺(tái)會(huì)記錄學(xué)生的操作成績(jī)。細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)包括三個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：萌發(fā)花粉管中Ca2+的動(dòng)態(tài)觀察時(shí)間序列掃描;激光共聚焦的Z軸掃描與三維重建;免疫熒光裝片的激光共聚焦多通道掃描，涵蓋了激光共聚焦顯微鏡的不同功能。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方法創(chuàng)新

利用植物細(xì)胞規(guī)?；a(chǎn)獲取目標(biāo)產(chǎn)物是當(dāng)今生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的熱點(diǎn)之一。我們結(jié)合我校科研團(tuán)隊(duì)科研成果，利用自主研發(fā)的1～5噸級(jí)生物反應(yīng)器規(guī)?；囵B(yǎng)植物材料，并提取分析要用的成分。為了將這一科研成果轉(zhuǎn)化到教學(xué)中，我們引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在細(xì)胞工程實(shí)踐教學(xué)中通過(guò)實(shí)際動(dòng)手和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手、綜合創(chuàng)新能力，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)產(chǎn)業(yè)化的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生了解知識(shí)如何轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，符合新時(shí)期大學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)的需求。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種重要的實(shí)驗(yàn)輔助手段，它可以利用多媒體和互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)Flash或3D技術(shù)制作的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件，通過(guò)人機(jī)互動(dòng)達(dá)到在虛擬平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)和學(xué)習(xí)的目的[4，5]?？梢詮浹a(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不容易實(shí)現(xiàn)的步驟[6]。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，我們選擇“三步走”的教學(xué)方法，即第一步，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理與應(yīng)用課堂教學(xué);第二步，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué);第三步，真實(shí)車間或?qū)嶒?yàn)室內(nèi)的教學(xué)活動(dòng)。

（一）將最新研究進(jìn)展引入實(shí)驗(yàn)課堂

指導(dǎo)學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的相關(guān)原理，介紹實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的優(yōu)缺點(diǎn)，引入最新的研究文獻(xiàn)介紹應(yīng)用范圍、研發(fā)策略等，以求吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如在細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)诮榻B冷凍電鏡技術(shù)的應(yīng)用時(shí)，會(huì)引入最新的研究報(bào)道，如2020年3月在Science雜志上在線發(fā)表的“Structural basis for the recognition of the SARS-CoV-2 by full-length human ACE2”。這篇文章就是我國(guó)科研人員利用冷凍電鏡技術(shù)成功地解析了新型冠狀病毒細(xì)胞表面受體ACE2的全長(zhǎng)三維結(jié)構(gòu)，以及新型冠狀病毒表面S蛋白受體結(jié)構(gòu)域與細(xì)胞表面受體ACE2全長(zhǎng)蛋白復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)。通過(guò)這篇文獻(xiàn)介紹，學(xué)生明白了我們學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)主要可以應(yīng)用在哪些方面，明白這一研究結(jié)果在實(shí)際應(yīng)用中的重要作用。在其他的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中也會(huì)引入不同的研究報(bào)道，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到生物技術(shù)中蘊(yùn)含的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，意識(shí)到掌握生物類相關(guān)知識(shí)能夠提高自身的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，從而從根本上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

同時(shí)也會(huì)要求學(xué)生利用思維導(dǎo)圖方式設(shè)計(jì)出自己的或小組的實(shí)驗(yàn)實(shí)施方案，學(xué)生可以將設(shè)計(jì)好的結(jié)果上傳到在線開(kāi)放課程中，這樣老師可以及時(shí)指導(dǎo)并完善實(shí)驗(yàn)方案。

（二）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)部分，會(huì)先給同學(xué)們講解虛擬實(shí)驗(yàn)的目的，以及如何操作、如何考核等，然后由學(xué)生在電腦上進(jìn)行操作演練。

在基因工程實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)槭荈lash技術(shù)制作的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，操作簡(jiǎn)單，所以每個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1學(xué)時(shí)。學(xué)生登錄在線課程就可操作，主要包括木本植物遺傳轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)基因植物的檢測(cè)與鑒定兩個(gè)模塊，十個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。操作部分包括演示和測(cè)試兩部分，測(cè)試只是讓學(xué)生去練習(xí)并熟悉操作過(guò)程，不能記錄成績(jī)。在測(cè)試過(guò)程中，如果學(xué)生忘記了下一步是什么操作，點(diǎn)擊幫助按鈕會(huì)跳出文字提示。

在細(xì)胞工程和細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中，采用了3D技術(shù)制作的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，操作相對(duì)復(fù)雜，因此每個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目2學(xué)時(shí)。學(xué)生需要注冊(cè)、登錄、下載插件安裝后才可以操作。進(jìn)入植物細(xì)胞規(guī)?；a(chǎn)虛擬仿真軟件后，會(huì)先有一個(gè)Flash的動(dòng)畫操作演示，因?yàn)樵摬糠謨?nèi)容是工業(yè)化生產(chǎn)前的材料準(zhǔn)備，可以在實(shí)驗(yàn)室實(shí)際完成，因此制作時(shí)設(shè)計(jì)成Flash的動(dòng)畫演示形式。在工業(yè)生產(chǎn)部分的操作中，是3D操作模式，場(chǎng)景完全按照實(shí)際的車間場(chǎng)景制作，可以360度旋轉(zhuǎn)，學(xué)生可以按照操作指引完成工業(yè)化的操作過(guò)程。后臺(tái)會(huì)記錄開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間、分?jǐn)?shù)、考核是否通過(guò)等。植物次生代謝產(chǎn)物提取工藝也是按照工業(yè)化場(chǎng)景制作的，功能設(shè)置與植物細(xì)胞規(guī)?；囵B(yǎng)相同。

高效液相色譜與激光共聚焦顯微鏡虛擬仿真實(shí)驗(yàn)屬于大型儀器類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。在制作中主要考慮儀器的應(yīng)用功能而設(shè)置不同的虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在液相色譜虛擬軟件中，包括了樣品的不同脫氣方式、不同的流動(dòng)相模式選擇等，這樣學(xué)生在使用時(shí)除了了解實(shí)驗(yàn)方法，還能掌握儀器的不同應(yīng)用功能。激光共聚焦顯微鏡因其功能較多，在制作時(shí)針對(duì)不同的功能設(shè)置了單通道和多通道掃描、Z軸掃描及三維重建、時(shí)間序列掃描。在軟件界面中還有激光共聚焦顯微鏡相關(guān)的理論知識(shí)、操作規(guī)程、實(shí)驗(yàn)原理、注意事項(xiàng)等。

通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)的模擬訓(xùn)練，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理及操作過(guò)程已經(jīng)了解清楚，在自己做實(shí)驗(yàn)時(shí)錯(cuò)誤率明顯下降。3D的仿真項(xiàng)目，能讓學(xué)生有更好的沉浸感，像游戲一樣的體驗(yàn)，更增加了學(xué)生的興趣。學(xué)生在掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)的操作程序的同時(shí)，加深了對(duì)相關(guān)基本概念和實(shí)際生產(chǎn)的理解，達(dá)到掌握相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)和應(yīng)用能力培養(yǎng)的教學(xué)效果。

（三）線下真實(shí)車間或?qū)嶒?yàn)室教學(xué)活動(dòng)

學(xué)生通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)后，需要分組到車間或者實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)。分批次帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入植物細(xì)胞規(guī)?；a(chǎn)和產(chǎn)物提取生產(chǎn)車間，觀摩虛擬實(shí)驗(yàn)中的真實(shí)操作過(guò)程及實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境，講解危險(xiǎn)點(diǎn)的注意事項(xiàng)及感受危險(xiǎn)的真實(shí)效果，如生產(chǎn)車間的噪聲、高壓蒸汽排放時(shí)的排氣聲和產(chǎn)生的霧氣等。由于車間生產(chǎn)的連續(xù)性和特殊性，系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)無(wú)法進(jìn)行手動(dòng)開(kāi)關(guān)操作、控制臺(tái)操作等動(dòng)手學(xué)習(xí)內(nèi)容。車間教學(xué)選擇在系統(tǒng)未運(yùn)行時(shí)進(jìn)行動(dòng)手學(xué)習(xí)內(nèi)容，或者在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行虛擬操作模擬比對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作模擬學(xué)習(xí)內(nèi)容。

在實(shí)驗(yàn)室里，分批次帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入大型儀器室，如激光共聚焦顯微鏡室或高效液相色譜室，實(shí)際演練大型儀器的操作技術(shù)。每組由一個(gè)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作，其他成員可以輔助提醒等。學(xué)生還需要按照之前設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)實(shí)施方案，通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)掌握的實(shí)驗(yàn)操作方法和注意事項(xiàng)等進(jìn)行實(shí)際操作。如在基因工程實(shí)驗(yàn)中，所有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)生都需要自己再實(shí)際操作一遍。這樣將虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合，進(jìn)一步掌握生物學(xué)專業(yè)相關(guān)的理論和實(shí)踐知識(shí)。

三、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果及應(yīng)用價(jià)值

（一）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)引入教學(xué)中的效果

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中抽象的原理、煩瑣的操作，以及實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)等問(wèn)題，既可節(jié)省教學(xué)成本、保證實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性，又可以降低安全隱患、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量[7]。有91.53%的學(xué)生認(rèn)為Flash交互實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚪鉀Q傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中遇到的困難，減少實(shí)驗(yàn)操作的錯(cuò)誤率[7]。3D技術(shù)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，可以360°操作，模仿高度仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和對(duì)象，實(shí)現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)無(wú)法完成或具有高風(fēng)險(xiǎn)、高成本的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，作為真實(shí)實(shí)驗(yàn)的有益補(bǔ)充和輔助。學(xué)生開(kāi)闊了視野，獲得了更為全面系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，建立了完整的生命科學(xué)知識(shí)體系，滿足了人才培養(yǎng)需要。同時(shí)，信息化環(huán)境下新的學(xué)習(xí)理念和方式更加注重學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)正好能夠?yàn)樾碌膶W(xué)習(xí)環(huán)境提供豐富的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，滿足學(xué)生在線學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要?？傊?，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件的建設(shè)與應(yīng)用，能夠和真實(shí)實(shí)驗(yàn)課堂相互補(bǔ)充，學(xué)生通過(guò)虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，更加系統(tǒng)、全面地掌握了生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，拓寬了生物科學(xué)視野，綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得到提高。

（二）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)的必要性

生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性學(xué)科，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提升學(xué)生的觀察能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，激發(fā)學(xué)生對(duì)生命科學(xué)研究的興趣和靈感，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力。但因生物材料的特殊性，有些生物學(xué)實(shí)驗(yàn)周期較長(zhǎng)，這在真實(shí)教學(xué)實(shí)驗(yàn)展示中只能是一些生命現(xiàn)象或發(fā)展的過(guò)程，多數(shù)也是片段的、不連續(xù)的。一些前沿科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容往往難度大、復(fù)雜程度高，需要使用昂貴的大型科學(xué)儀器設(shè)備。還有一些微觀水平的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、原理較為抽象，學(xué)生很難理解?？蒲谐晒D(zhuǎn)化為工廠應(yīng)用過(guò)程中，一些工藝系統(tǒng)又非常復(fù)雜，成本較高，還有一些技術(shù)保密等因素往往不能使學(xué)生全程參與工藝流程，更是無(wú)法掌握關(guān)鍵技術(shù)。這些在實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的局限性都限制了學(xué)生對(duì)現(xiàn)代生物技術(shù)的掌握、視野的開(kāi)闊、系統(tǒng)知識(shí)體系的形成等，不能更好地促進(jìn)學(xué)生科研創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的發(fā)展。

而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)作為真實(shí)實(shí)驗(yàn)的重要補(bǔ)充和擴(kuò)展，保證了生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)性、綜合性，同時(shí)又有經(jīng)濟(jì)性、安全性的優(yōu)點(diǎn)，還能與傳統(tǒng)真實(shí)實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，促使學(xué)生開(kāi)闊視野，獲得更為系統(tǒng)全面的技能訓(xùn)練。

同時(shí)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過(guò)共享平臺(tái)，不僅可以滿足在校本科學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，還可以高效、便捷、經(jīng)濟(jì)地為相關(guān)教師的繼續(xù)教育、生物技術(shù)人員的專業(yè)技能培訓(xùn)、生物學(xué)知識(shí)的社會(huì)普及提供支撐。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中抽象的原理、煩瑣的操作及實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)等問(wèn)題。既可以節(jié)省教學(xué)成本、保證實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性，又可以降低安全隱患，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

（三）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在教學(xué)應(yīng)用中的價(jià)值

本科生真實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往因硬件條件、課時(shí)數(shù)等因素限制，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多為割裂、獨(dú)立的單個(gè)實(shí)驗(yàn)技能，很難引入完整的、系統(tǒng)的前沿研究?jī)?nèi)容和最新實(shí)驗(yàn)技術(shù)。而現(xiàn)代生物學(xué)尖端研究又存在很多復(fù)雜程度高、系統(tǒng)性強(qiáng)、微觀的抽象的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以很好地緩解這二者之間的矛盾，可以將高難實(shí)驗(yàn)仿真化、危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)安全化。目前在國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目共享平臺(tái)上各類項(xiàng)目已達(dá)2000多項(xiàng)，按照學(xué)科類已達(dá)到40余個(gè)門類，涉及農(nóng)、林、醫(yī)、工、文、法、管理等諸多學(xué)科[8]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上、教學(xué)方法上及實(shí)驗(yàn)方法上都拓展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的廣度和深度。為了使相同的虛擬仿真項(xiàng)目不重復(fù)建設(shè)，又能提高教學(xué)質(zhì)量，由高等院校、相關(guān)企事業(yè)單位和專家組織自愿組成了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新聯(lián)盟，推動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的共享。

我們建設(shè)多種不同的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，并在細(xì)胞生物學(xué)、基因工程、細(xì)胞工程等實(shí)驗(yàn)教學(xué)中推廣應(yīng)用，其目的是為了開(kāi)闊學(xué)生眼界，真實(shí)展現(xiàn)多樣的生物科學(xué)研究，并以生物學(xué)科學(xué)問(wèn)題和科研課題為導(dǎo)向，促進(jìn)學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科理論知識(shí)和多種實(shí)驗(yàn)技能與手段，鞏固學(xué)生對(duì)生命科學(xué)研究核心問(wèn)題的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，形成全面的科學(xué)思維，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力，提升基本的科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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