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华中农业大学生物学虚拟仿真实验教学中心简介

华中农业大学是教育部直属、国家“211工程”建设的全国重点大学,在近120年的办学历史中,积淀了“勤读力耕、立己达人”的办学传统;形成了以农科为优势,以生命科学为特色,多学科协调发展的学科体系和用现代生物技术提升传统农科、培养高素质创新人才的办学特色。

华中农业大学生物学实验教学中心成立于2001年,2005年获批为湖北省高校首批实验教学示范中心,2007年获批为国家级示范中心。中心总面积4500平方米,设有植物学、微生物学、细胞与遗传学、生化与分子生物学、生物信息学、学生创新等8个功能分室;仪器设备台件数1929台,总价值达1530万元。每年承担全校15个生物类专业的相关实验,完成实验教学任务30万人学时。中心有教师96人,包括国家名师、长江学者、国家杰青等一批高层次人才,为开展高质量的实验教学提供了坚实的保障。

中心坚持“理论教学与实践教学并重、实验技能训练和科学思维训练并举”,根据生物学学科特点,由浅入深,构建了从群体到分子水平的“3+3+1”的实验教学体系。2009年以来,中心教师先后主持省级教改项目9项,建成国家精品及视频公开课7门,发表教改论文10余篇,获省级以上教学成果奖6项。

随着实验教学改革的不断深入,教学资源分散,综合设计性实验周期长、成本高,高精尖设备本科生无缘接触等实体实验教学的局限性日益凸显。如何应用信息技术集成优势、破解发展瓶颈,成为中心思考和实践的重要课题。

2014年,在教育部虚拟仿真实验教学中心建设思想的指导下,学校按照 统一规划、分期实施;集成优势,共享资源”的建设思路,依托作物遗传改良国家重点实验室、农业微生物学国家重点实验室、微生物农药国家工程研究中心等国家和省部级研发平台,以生物学实验教学中心为主干,集中作物学、水产养殖、动物医学等3个国家级和6个省级实验教学中心的力量,建成校内8个与生命科学相关学院共享的生物学虚拟仿真实验教学中心。

虚拟仿真中心以“学科特色、产业实践、技术前沿、创新能力”为导向,建立了包含四大模块的虚拟仿真实验资源:

I 综合设计性虚拟实验项目模块

   本模块以生物学所属12个二级学科为边界,针对生命科学技术呈现向多学科、多领域综合发展的特点,充分挖掘本校特色学科资源开发综合设计性虚拟项目,培养学生综合创新能力。目前已开发了果蝇综合实验、水稻遗传转化等经典或前沿综合设计性虚拟实验项目。其中,水稻遗传转化虚拟仿真实验项目依托“国家转基因重大专项”和我校全球领先的转基因水稻研发技术成果,让学生全面理解和掌握愈伤组织的诱导及继代、农杆菌侵染、共培养、抗性愈伤组织筛选、外源基因转化瞬时表达检测、转基因植株的分化及移栽、外源基因稳定表达检测等水稻遗传转化的全程技术,使学生尽早接触学科前沿。

II校内外实习实训虚拟仿真模块

本模块立足于为学生创造一个开展宏观生物学学习、实践和了解、掌握生物技术产业化应用的环境。校园及神农架国家生物学野外实习基地数字植物地图仿真项目,目前已涵盖校园内200余种植物的形态特性、生物学特性及分布地点。学生可通过植物在校园或实习点的位置查询掌握植物的分类及生物学特性。

藻类是目前生物工程中进行规模化培养以获得特定产物的一个典型代表类群,经济价值前景广阔。藻类规模化培养虚拟仿真实验项目,可让学生了解从藻类细胞制种、扩大培养、规模化培养、诱导、收获和提取加工等整个藻类细胞培养和利用的流程,使学生从宏观上了解生物技术从理论走向实践的全过程。

III 尖端仪器设备虚拟仿真模块

    随着生命科学研究的不断深入,生物学研究手段也不断更新。本模块围绕本校用于生物学研究的尖端仪器设备,开发虚拟仿真实验项目,让学生掌握操作原理,熟练操作过程,接触前沿实验技术,为进入实验室预约使用设备、开展科研训练和后续深造打下基础。目前该模块已将学校蛋白质平台的流式细胞分选仪、分析超速离心机、蛋白质纯化仪开发成虚拟仿真项目,很好的满足了本科生对这类尖端设备的使用需求。

IV 生物学资源拓展模块

   本模块主要是整合全校相关的生物学资源,为师生搭建共享学习平台。动植物数字切片平台,提供了动物、植物、微生物等形态切片300余份,可满足各专业学生对其形态、功能的学习需求。建设中的校园数字博物馆平台,将提供数万份珍贵动物、植物、土壤与地质矿藏数字标本资源。

    虚拟仿真中心已建立了功能齐全的综合管理平台,不仅可以对实体实验中心资源进行系统管理,还可以对学生参与虚拟仿真实验项目进行测试考核,在线管理师生互动交流,从而建立起“虚--虚”有机结合的实验教学体系和考核体系。

   中心的建设与改革为学校培养生物学创新人才提供了有力支撑,发挥了重要示范辐射作用。国家生物学理科基地曾两次被评为全国优秀,100余所高校来校交流。2009年以来,“三生”专业本科生在《核酸研究》等国际杂志发表论文50余篇,先后摘取IGEM、美国数学建模等多项赛事桂冠,每年出国和深造率超60%

虚拟仿真中心将秉承我校生命科学的优势和特色,瞄准学科和产业发展前沿,不断推进资源整合、校企联合、开放融合,构建“经典与现代、虚拟与现实”相融通的实验教学体系,打造教研产协同的创新人才培养环境,努力实现人才培养的现代化与国际化。

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