1.2     虛拟仿真實驗教學資源

1.2.1   園林施工(gōng)虛拟仿真教學資源建設項目

主要面向園林、園藝、藝術(shù)設計(jì)和環境設計(jì)專業開設了園林施工(gōng)虛拟實訓教學系統，該系統中每一個功能模塊中提供的都(dōu)是三維場景，能夠在大(dà)場景中進行漫遊欣賞；每一個場景能夠進行360度全方位的展示；提供了提示框功能，方便指引學生進行下一步的模拟操作(zuò)。園林工(gōng)程施工(gōng)是整個園林園藝專業中對動手能力要求最高的科(kē)目，也是最需要進行大(dà)量實際訓練的科(kē)目，同時也是最耗費時間和最容易出現問(wèn)題的科(kē)目。本項目通過對各種園林工(gōng)程施工(gōng)的模拟操作(zuò)，可(kě)以讓學生在實際現場操作(zuò)前，就能夠對整個園林工(gōng)程施工(gōng)有深入的了解，同時進行過大(dà)量的模拟訓練，從(cóng)而極大(dà)地減少實際現場操作(zuò)失誤，縮短(duǎn)實際現場操作(zuò)時間，降低實際現場操作(zuò)費用。

圖1.2.1-1 園林施工(gōng)模塊虛拟仿真操作(zuò)界面圖

【試驗項目1】駁岸施工(gōng)

【面向專業】園林、園藝專業

【所屬課程】園林規劃設計(jì)

【試驗目标】掌握不同類型駁岸施工(gōng)的過程、方法和注意事(shì)項。

【試驗類型】基礎型

【試驗意義】系統提供直觀真實的三維模型場景，提供給學生進行模拟操作(zuò)的實訓場地，根據駁岸施工(gōng)的流程進行仿真模拟設計(jì)。

【試驗方式】

駁岸施工(gōng)模塊主要是模拟駁岸施工(gōng)過程，主要包括：測量放(fàng)線、土(tǔ)方開挖、基礎施工(gōng)、駁岸施工(gōng)、回填濾料土(tǔ)方和景觀處理(lǐ)等6個步驟。系統對每一步驟都(dōu)有詳細操作(zuò)說(shuō)明，學生通過系統提供的漿砌塊石駁岸和生态駁岸進行不同的駁岸施工(gōng)。

【試驗工(gōng)具】自(zì)主研發的駁岸施工(gōng)虛拟試驗教學系統

【仿真效果圖】

圖1.2.1-2 園林駁岸施工(gōng)模拟圖

【試驗功能與效果】

駁岸是親水景觀中應重點處理(lǐ)的部位。駁岸與水線形成的連續景觀線能否與環境相(xiàng)協調，直接關系到水景效果的獨到或是否人(rén)性化。通過測量放(fàng)線、挖槽、夯實基礎、澆注基礎、砌築岸牆，一整套駁岸施工(gōng)流程的模拟讓學生深入了解施工(gōng)的各個方面。同時系統提供了皮尺、鐵鍬、塊石、碎石、石灰、水泥、砂石等模型，給學生模拟操作(zuò)。因此通過實際動手操作(zuò)虛拟施工(gōng)，可(kě)降低實習風(fēng)險。

【試驗項目2】園路(lù)施工(gōng)

【面向專業】園林、園藝專業

【所屬課程】園林規劃設計(jì)

【試驗目标】掌握園路(lù)的特點、各種類型道路(lù)施工(gōng)的操作(zuò)過程、方法和注意事(shì)項。

【試驗類型】基礎型

【試驗意義】系統提供不同類型園路(lù)的直觀真實的三維模型場景，提供給學生進行模拟操作(zuò)的實訓場地，根據園路(lù)施工(gōng)的工(gōng)藝設計(jì)流程進行模拟設計(jì)。

【試驗方式】

園林道路(lù)工(gōng)程施工(gōng)模塊主要是模拟園路(lù)施工(gōng)過程，主要包括：放(fàng)線定位、路(lù)槽填挖夯實、結合層鋪裝、面層鋪裝、面層清洗和養護等6個步驟。根據施工(gōng)流程，進行操作(zuò)，操作(zuò)完一步流程後，語音會提示下一步進行的模拟操作(zuò)。

【試驗工(gōng)具】自(zì)主研發的園林道路(lù)施工(gōng)虛拟試驗教學系統

【仿真效果圖】

圖1.2.1-3 園林道路(lù)施工(gōng)模拟圖

【試驗功能與效果】

本模塊是按照(zhào)園路(lù)施工(gōng)過程進行模拟操作(zuò)，在操作(zuò)系統的左上方有相(xiàng)應的步驟指引和原理(lǐ)，如(rú)果操作(zuò)步驟正确則會相(xiàng)應的在加分(fēn)欄加分(fēn)，并進行相(xiàng)應的模拟操作(zuò)。若操作(zuò)不正确則會減分(fēn)，從(cóng)最終的分(fēn)數可(kě)以看(kàn)出學生操作(zuò)的熟練程度和理(lǐ)解程度。同時本系統有語音講解，根據施工(gōng)流程進行操作(zuò)，操作(zuò)完一步流程後，語音會提示下一步進行的模拟操作(zuò)。語音可(kě)自(zì)動的進行播放(fàng)，不需要進行操作(zuò)。通過實際動手操作(zuò)虛拟施工(gōng)，能降低實習風(fēng)險。

【試驗項目3】假山(shān)工(gōng)程施工(gōng)

【面向專業】園林、園藝專業

【所屬課程】園林規劃設計(jì)

【試驗目标】了解假山(shān)施工(gōng)過程、方法和注意事(shì)項，掌握塑制假山(shān)造型、山(shān)體(tǐ)噴色以及鋼筋混凝土(tǔ)塑山(shān)加固過程。

【試驗類型】基礎型

【試驗意義】系統提供直觀真實的三維模型場景，提供給學生進行模拟操作(zuò)的實訓場地，學生可(kě)以利用系統提供的工(gōng)具模型，對不同的假山(shān)進行模拟設計(jì)。

【試驗方式】

園林道路(lù)工(gōng)程施工(gōng)模塊主要是模拟園路(lù)施工(gōng)過程，主要包括：定位放(fàng)線、選景石、基礎設置、景石吊裝及加固和配景裝飾等5個步驟。根據塑石假山(shān)工(gōng)藝流程，進行操作(zuò)，操作(zuò)完一步流程後，語音會提示下一步進行的模拟操作(zuò)。

【試驗工(gōng)具】自(zì)主研發的假山(shān)工(gōng)程施工(gōng)虛拟試驗教學系統

【仿真效果圖】

圖1.2.1-4 園林假山(shān)施工(gōng)模拟圖

【試驗功能與效果】

假山(shān)施工(gōng)是園林施工(gōng)的重點和難點，對模型制作(zuò)的精度要求很高，施工(gōng)中需要注意的地方很多，因此，正式施工(gōng)前的充分(fēn)練習保證了假山(shān)施工(gōng)的順利進行，模拟假山(shān)施工(gōng)可(kě)以讓學生得(de)到更多的練習和虛拟操作(zuò)的機(jī)會，極大(dà)地減少了實際施工(gōng)的時間和材料損耗。同時，制作(zuò)精良的青石、鐵鍬、皮尺、繩、吊車、挖土(tǔ)機(jī)、混泥土(tǔ)、碎石等模型，讓學生可(kě)以親手模拟假山(shān)施工(gōng)。通過實際動手操作(zuò)虛拟施工(gōng)，能降低實習風(fēng)險。

【試驗項目4】景牆工(gōng)程施工(gōng)

【面向專業】園林、園藝專業

【所屬課程】園林規劃設計(jì)

【試驗目标】了解景牆施工(gōng)的各項準備工(gōng)作(zuò)、施工(gōng)流程、施工(gōng)方法以及施工(gōng)安全，掌握景牆工(gōng)程施工(gōng)的過程和注意事(shì)項。

【試驗類型】基礎型

【試驗意義】系統提供直觀真實的三維模型場景，提供給學生進行模拟操作(zuò)的實訓場地，根據牆工(gōng)程施工(gōng)的流程進行模拟設計(jì)。

【試驗方式】

景牆工(gōng)程施工(gōng)模塊主要是模拟牆施工(gōng)過程，包括：放(fàng)線定位、基礎開挖、基礎鋪設、砌塊排列校正、砌築牆體(tǐ)、砂漿抹平、彈線定位、石材鋪設和清理(lǐ)養護等9個步驟。根據施工(gōng)流程進行操作(zuò)，操作(zuò)完一步流程後，語音會提示下一步進行的模拟操作(zuò)。

【試驗工(gōng)具】自(zì)主研發的景牆工(gōng)程施工(gōng)虛拟試驗教學系統

【仿真效果圖】

圖1.2.1-5 景牆工(gōng)程施工(gōng)模拟圖

【試驗功能與效果】

在模拟景牆施工(gōng)的操作(zuò)桌面左上方有相(xiàng)應的的砌築過程步驟指引和原理(lǐ)，如(rú)果操作(zuò)步驟正确則會相(xiàng)應的在加分(fēn)欄加分(fēn)，并進行相(xiàng)應的模拟操作(zuò)。系統提供了各種操作(zuò)的鐵抹、瓦刀、花崗闆、皮尺、夯機(jī)等工(gōng)具模型，可(kě)供學生操作(zuò)使用。若操作(zuò)不正确則會減分(fēn)，從(cóng)最終的分(fēn)數可(kě)以看(kàn)出學生操作(zuò)的熟練程度和理(lǐ)解程度。本系統也有語音講解，語音可(kě)自(zì)動的進行播放(fàng)，不需要進行操作(zuò)。系統提供了三維的景牆場景，給學生一種很身(shēn)臨其境的感受，能增強學生的學習興趣。通過實際動手操作(zuò)虛拟施工(gōng)，能降低實習風(fēng)險。

【試驗項目5】喬木移植施工(gōng)

【面向專業】園林、園藝專業

【所屬課程】園林規劃設計(jì)

【試驗目标】通過動畫(huà)模拟展示不同喬木移植操作(zuò)過程和注意事(shì)項，讓學生掌握喬木移植的方法和技巧。

【試驗類型】基礎型

【試驗意義】系統提供直觀真實的三維模型場景，提供給學生進行模拟操作(zuò)的實訓場地，根據喬木移植流程進行模拟設計(jì)。

【試驗方式】

喬木移植施工(gōng)模拟模塊主包括：1. 植穴确定，即測量放(fàng)線和植穴開挖；2. 移栽前準備：選樹(shù)、土(tǔ)球大(dà)小的确定、土(tǔ)坨的修整和樹(shù)枝的修剪等；3. 起吊、裝運、運輸：指揮起吊、裝運和大(dà)樹(shù)放(fàng)置方式；4. 栽植：放(fàng)置植穴，栽植。5. 栽植後養護管理(lǐ)：澆水、噴水、支撐、樹(shù)幹保養等。根據移栽流程進行操作(zuò)，操作(zuò)完一步流程後，語音會提示下一步進行的模拟操作(zuò)。

【試驗工(gōng)具】自(zì)主研發的喬木移植施工(gōng)虛拟試驗教學系統

【仿真效果圖】

圖1.2.1-6 喬木移植施工(gōng)模拟圖

【試驗功能與效果】

在模拟喬木移植操作(zuò)系統左上方有相(xiàng)應的移栽步驟指引和原理(lǐ)，系統提供各種操作(zuò)的鐵抹、瓦刀、花崗闆、皮尺、起重機(jī)等工(gōng)具模型。如(rú)果操作(zuò)步驟正确則會相(xiàng)應的在加分(fēn)欄加分(fēn)，并進行相(xiàng)應的模拟操作(zuò)。若操作(zuò)不正确則會減分(fēn)，從(cóng)最終的分(fēn)數可(kě)以看(kàn)出學生操作(zuò)的熟練程度和理(lǐ)解程度。本系統有語音講解，語音是自(zì)動的進行播放(fàng)，不需要進行操作(zuò)。系統提供了三維的景牆場景，給學生一種很身(shēn)臨其境的感受，增強學生的學習興趣。同時學生能夠進行互動操作(zuò)，更加熟悉移植的過程。

【試驗項目6】土(tǔ)方工(gōng)程施工(gōng)

【面向專業】園林、園藝專業

【所屬課程】園林規劃設計(jì)

【試驗目标】通過對土(tǔ)方挖掘、運輸、微地形填築的模拟，讓學生掌握園林土(tǔ)方施工(gōng)技術(shù)，了解施工(gōng)流程和解決施工(gōng)問(wèn)題。

【試驗類型】基礎型

【試驗意義】系統提供直觀真實的三維模型場景，提供給學生進行模拟操作(zuò)的實訓場地，根據不同類型施工(gōng)場地進行模拟設計(jì)。

【試驗方式】

本項目對挖掘機(jī)、推土(tǔ)機(jī)、運輸工(gōng)具等進行全方位的三維模拟。主要的包括土(tǔ)方挖掘、定位放(fàng)線、土(tǔ)方回填和土(tǔ)方壓實等4個步驟。根據施工(gōng)流程進行操作(zuò)，操作(zuò)完一步流程後，語音會提示下一步進行的模拟操作(zuò)。

【試驗工(gōng)具】自(zì)主研發的土(tǔ)方工(gōng)程施工(gōng)虛拟試驗教學系統

【仿真效果圖】

圖1.2.1-7 土(tǔ)方工(gōng)程施工(gōng)模拟圖

【試驗功能與效果】

在模拟土(tǔ)方工(gōng)程施工(gōng)操作(zuò)桌面左上方有相(xiàng)應的步驟指引和原理(lǐ)，系統提供了各種挖掘機(jī)、推土(tǔ)機(jī)和運輸工(gōng)具模型。如(rú)果操作(zuò)步驟正确則會相(xiàng)應的在加分(fēn)欄加分(fēn)，并進行相(xiàng)應的模拟操作(zuò)。若操作(zuò)不正确則會減分(fēn)，從(cóng)最終的分(fēn)數可(kě)以看(kàn)出學生操作(zuò)的熟練程度和理(lǐ)解程度。本系統有語音講解，語音是自(zì)動的進行播放(fàng)，不需要進行操作(zuò)。系統提供了三維的施工(gōng)場景，給學生一種很身(shēn)臨其境的感受，增強學生的學習興趣。

1.2.2   設施農業生産系統認知虛拟仿真教學資源建設項目

花卉栽培是園林園藝專業重要的專業科(kē)目之一，本項目可(kě)實現重點花卉栽培的模拟，集中培訓學生對花卉栽培的認知，并通過對栽培流程的模拟訓練和考核，提高學生實際的動手能力和對花卉的認識；有些模塊提供了加分(fēn)欄，通過模塊得(de)分(fēn)數可(kě)以分(fēn)析學生操作(zuò)和對知識的掌握程度；系統有語音提示功能，方便學生進行學習操作(zuò)。同時，通過教師(shī)錄制的課件(jiàn)和相(xiàng)關錄像、圖片資料，讓學生可(kě)以反複訓練，加深認知。主要爲園林園藝教學，學用戶提供一種交互性教學、實訓體(tǐ)驗環境，以增加教學過程中互動感、提高教學質量。

圖1.2.2-1 園藝栽培虛拟仿真操作(zuò)桌面圖

【試驗項目1】花卉上盆

【面向專業】園林、園藝專業

【所屬課程】花卉栽培學

【試驗目标】通過三維場景模拟花卉上盆過程，了解其中應用到的工(gōng)具花盆、瓦片、鐵鍬、土(tǔ)壤、灑水壺等工(gōng)具，根據工(gōng)藝流程進行模拟操作(zuò)，掌握花卉上盆的過程和注意事(shì)項。

【試驗類型】基礎型

【試驗意義】系統提供直觀真實的三維模型場景，提供給學生進行模拟操作(zuò)的實訓場地，進行三維場景模拟花卉上盆過程。

【試驗方式】

根據花卉上盆的流程進行模拟操作(zuò)，主要包括選盆、起苗、墊盆、裝粗粒土(tǔ)、裝苗和裝培養土(tǔ)等6個步驟。根據施工(gōng)流程進行操作(zuò)，操作(zuò)完一步流程後，語音會提示下一步進行的模拟操作(zuò)。

【試驗工(gōng)具】自(zì)主研發的花卉上盆虛拟試驗教學系統

【仿真效果圖】

圖1.2.2-2 花卉上盆模拟圖

【試驗功能與效果】

花卉上盆模拟操作(zuò)系統提供各種花盆、瓦片、鐵鍬、土(tǔ)壤、灑水壺等模拟工(gōng)具，在其操作(zuò)系統的左上方有相(xiàng)應的步驟指引和原理(lǐ)，如(rú)果操作(zuò)步驟正确則會相(xiàng)應的在加分(fēn)欄加分(fēn)，并進行相(xiàng)應的模拟操作(zuò)。若操作(zuò)不正确則會減分(fēn)，從(cóng)最終的分(fēn)數可(kě)以看(kàn)出學生對操作(zuò)的熟練程度和理(lǐ)解程度。本系統有語音講解，語音是自(zì)動的進行播放(fàng)，不需要進行操作(zuò)。系統提供了三維的景牆場景，給學生一種很身(shēn)臨其境的感受，增強學生的學習興趣。

【試驗項目2】葉插繁殖

【面向專業】園林、園藝專業

【所屬課程】花卉栽培學

【試驗目标】通過模拟葉插繁殖過程，使學生掌握葉插繁殖的應用、扡插方法和注意事(shì)項。

【試驗類型】基礎型

【試驗意義】系統模拟葉插直觀真實的三維模型場景，提供基本的知識點，學生能夠清楚地了解基本的原理(lǐ)，方便理(lǐ)解和操作(zuò)。

【試驗方式】

根據葉插繁殖的過程進行模拟操作(zuò)，主要包括：選取葉片、葉片處理(lǐ)、葉片扡插和插後管理(lǐ)等4個步驟。系統提供了三種葉插方法：1. 全葉插，以秋海棠爲例進行動畫(huà)模拟；2. 片葉插，以虎尾蘭爲例進行動畫(huà)模拟操作(zuò)；3. 芽葉插，以山(shān)茶樹(shù)爲例進行動畫(huà)模拟操作(zuò)。根據芽葉插模拟基本的步驟，以及每步的注意事(shì)項分(fēn)别進行模拟操作(zuò)，學生根據系統中的箭頭提示進行操作(zuò)則可(kě)完成整個模塊的模拟。

【試驗工(gōng)具】自(zì)主研發的葉插繁殖虛拟試驗教學系統

【仿真效果圖】

圖1.2.2-3 葉插操作(zuò)系統桌面圖

圖2.2.2-4 葉插繁殖模拟圖（左：全葉插；中：片葉插；右：芽葉插）

【試驗功能與效果】

葉插繁殖操作(zuò)系統提供了各種花盆、瓦片、鐵鍬、土(tǔ)壤、灑水壺等模拟工(gōng)具，系統提供三種葉插繁殖方法，學生可(kě)以練習。在其操作(zuò)系統的左上方有相(xiàng)應的步驟指引和原理(lǐ)，如(rú)果操作(zuò)步驟正确則會相(xiàng)應的在加分(fēn)欄加分(fēn)，并進行相(xiàng)應的模拟操作(zuò)。若操作(zuò)不正确則會減分(fēn)，從(cóng)最終的分(fēn)數可(kě)以看(kàn)出學生對操作(zuò)的熟練程度和理(lǐ)解程度。本系統有語音講解，語音是自(zì)動的進行播放(fàng)，不需要進行操作(zuò)。系統提供了三維的扡插場景，給學生一種很身(shēn)臨其境的感受，增強學生的學習興趣。

【試驗項目3】嫩枝扡插

【面向專業】園林、園藝專業

【所屬課程】花卉栽培學

【試驗目标】通過模拟嫩枝扡插的過程，使學生掌握嫩枝扡插過程、方法和注意事(shì)項。

【試驗類型】基礎型

【試驗意義】系統模拟嫩枝扡插中直觀真實的三維模型場景，提供基本的知識點，學生能夠清楚地了解基本的原理(lǐ)，方便理(lǐ)解和操作(zuò)。

【試驗方式】

依據嫩枝扡插過程進行模拟，學生根據流程提示，選擇合适的工(gōng)具進行下一步的動畫(huà)模拟。主要包括苗床準備、選枝、制穗、澆水和插後管理(lǐ)等5個步驟。根據基本的步驟進行模拟操作(zuò)，學生根據系統中的箭頭提示進行操作(zuò)則可(kě)完成整個模塊的模拟。

【試驗工(gōng)具】自(zì)主研發的嫩枝扡插虛拟試驗教學系統

【仿真效果圖】

圖1.2.2-5 嫩枝扡插模拟圖

【試驗功能與效果】

本模塊操作(zuò)系統提供了酒精、蒸餾水、天平秤、玻璃棒、生根粉、燒杯等工(gōng)具模型，學生按照(zhào)嫩枝扡插過程進行模拟操作(zuò)。同時在系統的左上方有相(xiàng)應的操作(zuò)步驟指引和原理(lǐ)，學生根據流程提示，選擇合适的工(gōng)具進行下一步的動畫(huà)模拟。如(rú)果操作(zuò)步驟正确則會相(xiàng)應的在加分(fēn)欄加分(fēn)，并進行相(xiàng)應的模拟操作(zuò)。若操作(zuò)不正确則會減分(fēn)，從(cóng)最終的分(fēn)數可(kě)以看(kàn)出學生操作(zuò)的熟練程度和理(lǐ)解程度。系統提供了三維的嫩枝扡插場景，給學生一種很身(shēn)臨其境的感受，增強學生的學習興趣。

【試驗項目4】百日(rì)草播種

【面向專業】園林、園藝專業

【所屬課程】花卉栽培學

【試驗目标】通過模拟百日(rì)草播種和生長發育的過程，使學生掌握種子播種的方法和注意事(shì)項。

【試驗類型】基礎型

【試驗意義】系統能直觀真實模拟百日(rì)草播種、發芽、生長和發育過程的三維模型場景，提供基本的知識點，學生能夠清楚地掌握播種和植物生長過程，方便理(lǐ)解和操作(zuò)。

【試驗方式】

百日(rì)草，菊科(kē)，百日(rì)草屬，一年(nián)生草本，是著名的觀賞植物。系統模拟百日(rì)草的播種方法，主要包括基質消毒、種子處理(lǐ)、裝育苗盆、澆水、播種、覆土(tǔ)和覆膜、播種後管理(lǐ)和上盆後管理(lǐ)等8個步驟。根據基本的步驟分(fēn)别進行模拟操作(zuò)，學生根據系統中的箭頭提示進行操作(zuò)則可(kě)完成整個模塊的模拟。

【試驗工(gōng)具】自(zì)主研發的百日(rì)草播種虛拟試驗教學系統

【仿真效果圖】

圖1.2.2-6 百日(rì)草播種模拟圖

【試驗功能與效果】

在模拟百日(rì)草的操作(zuò)系統左上方有相(xiàng)應的的過程步驟指引和原理(lǐ)，如(rú)果操作(zuò)步驟正确則會相(xiàng)應的在加分(fēn)欄加分(fēn)，并進行相(xiàng)應的模拟操作(zuò)。同時系統提供了酒精、蒸餾水、天平秤、玻璃棒、生根粉、燒杯等工(gōng)具模型，可(kě)供學生操作(zuò)使用。若操作(zuò)不正确則會減分(fēn)，從(cóng)最終的分(fēn)數可(kě)以看(kàn)出學生操作(zuò)的熟練程度和理(lǐ)解程度。本系統也有語音講解，語音可(kě)自(zì)動的進行播放(fàng)，不需要進行操作(zuò)。系統提供了三維場景，給學生一種很身(shēn)臨其境的感受，增強學生的學習興趣。

【試驗項目5】枝接

【面向專業】園林、園藝專業

【所屬課程】花卉栽培學

【試驗目标】通過模拟不同植物枝接操作(zuò)過程，使學生掌握枝接的方法、技巧以及注意事(shì)項。

【試驗類型】基礎型

【試驗意義】系統能直觀真實模拟花卉枝接過程的三維模型場景，提供基本的知識點，學生能夠清楚地了解基本的原理(lǐ)，方便理(lǐ)解和操作(zuò)。

【試驗方式】

枝接模拟系統提供了劈接法和切接法兩中枝接方法，包括接穗處理(lǐ)、砧木處理(lǐ)、接合和綁縛等4個步驟。根據基本的步驟分(fēn)别進行模拟操作(zuò)，學生根據系統中的箭頭提示進行操作(zuò)則可(kě)完成整個模塊的模拟。

【試驗工(gōng)具】自(zì)主研發的枝接虛拟試驗教學系統

【仿真效果圖】

圖1.2.2-7花卉枝接模拟圖

【試驗功能與效果】

在模拟花卉枝接的操作(zuò)系統的左上方有相(xiàng)應的枝接過程步驟指引和原理(lǐ)，如(rú)果操作(zuò)步驟正确則會相(xiàng)應的在加分(fēn)欄加分(fēn)，并進行相(xiàng)應的模拟操作(zuò)。系統提供了各種操作(zuò)的刀具、花崗闆、皮尺、線繩等工(gōng)具模型，可(kě)供學生操作(zuò)使用。若操作(zuò)不正确則會減分(fēn)，從(cóng)最終的分(fēn)數可(kě)以看(kàn)出學生操作(zuò)的熟練程度和理(lǐ)解程度。本系統也有語音講解，語音可(kě)自(zì)動的進行播放(fàng)，不需要進行操作(zuò)。系統提供了三維的枝接場景，給學生一種很身(shēn)臨其境的感受，增強學生的學習興趣。

【試驗項目6】芽接

【面向專業】園林、園藝專業

【所屬課程】花卉栽培學

【試驗目标】芽接模塊根據芽接過程進行模拟，通過模拟芽接過程，使學生掌握芽接的方法、技巧以及注意事(shì)項。

【試驗類型】基礎型

【試驗意義】系統能直觀真實的模拟芽接的三維模型場景，提供基本的知識點，學生能夠清楚地了解基本的原理(lǐ)，方便理(lǐ)解和操作(zuò)。

【試驗方式】

芽接系統模拟了芽接過程，主要包括選取枝條、取芽片、切砧木、接合和綁縛等5個步驟。根據基本的步驟分(fēn)别進行模拟操作(zuò)，學生根據系統中的箭頭提示進行操作(zuò)則可(kě)完成整個模塊的模拟。

【試驗工(gōng)具】自(zì)主研發的枝接虛拟試驗教學系統

【仿真效果圖】

圖1.2.2-8 枝接模拟圖

【試驗功能與效果】

在模拟芽接接操作(zuò)系統操左上方有相(xiàng)應的的芽接過程步驟指引和原理(lǐ)，如(rú)果操作(zuò)步驟正确則會相(xiàng)應的在加分(fēn)欄加分(fēn)，并進行相(xiàng)應的模拟操作(zuò)。系統提供了各種操作(zuò)的刀具、花崗闆、皮尺、線繩等工(gōng)具模型，可(kě)供學生操作(zuò)使用。若操作(zuò)不正确則會減分(fēn)，從(cóng)最終的分(fēn)數可(kě)以看(kàn)出學生操作(zuò)的熟練程度和理(lǐ)解程度。本系統也有語音講解，語音可(kě)自(zì)動的進行播放(fàng)，不需要進行操作(zuò)。系統提供了三維的芽接場景，給學生一種很身(shēn)臨其境的感受，增強學生的學習興趣。

【試驗項目7】花卉換盆

【面向專業】園林、園藝專業

【所屬課程】花卉栽培學

【試驗目标】花卉換盆是模拟花卉換盆的整個流程，通過花卉換盆和分(fēn)株模拟，使學生掌握花卉換盆的方法、技巧以及注意事(shì)項。

【試驗類型】基礎型

【試驗意義】系統能直觀真實模拟花卉換盆過程的三維模型場景，提供基本的知識點，學生能夠清楚地了解基本的原理(lǐ)，方便理(lǐ)解和操作(zuò)。

【試驗方式】

本系統模拟了花卉換盆過程，主要流程包括脫盆、修枝、墊盆、裝培養土(tǔ)、裝盆和澆水等5個步驟。根據基本的步驟分(fēn)别進行模拟操作(zuò)，學生根據系統中的箭頭提示進行操作(zuò)則可(kě)完成整個模塊的模拟。

【試驗工(gōng)具】自(zì)主研發的花卉換盆虛拟試驗教學系統

【仿真效果圖】

圖1.2.2-9 花卉換盆模拟圖

【試驗功能與效果】

在模拟花卉換盆的操作(zuò)系統桌面的左上方有相(xiàng)應的的換盆過程步驟指引和原理(lǐ)，如(rú)果操作(zuò)步驟正确則會相(xiàng)應的在加分(fēn)欄加分(fēn)，并進行相(xiàng)應的模拟操作(zuò)。系統提供了各種操作(zuò)的花盆、鐵鏟、瓦刀、花崗闆、皮尺、夯機(jī)等工(gōng)具模型，可(kě)供學生操作(zuò)使用。若操作(zuò)不正确則會減分(fēn)，從(cóng)最終的分(fēn)數可(kě)以看(kàn)出學生操作(zuò)的熟練程度和理(lǐ)解程度。本系統也有語音講解，語音可(kě)自(zì)動的進行播放(fàng)，不需要進行操作(zuò)。系統提供了三維的換盆場景，給學生一種很身(shēn)臨其境的感受，增強學生的學習興趣。

1.2.3     生物化學與分(fēn)子生物學虛拟仿真教學資源建設項目

主要面向生物科(kē)學、生物技術(shù)、制藥工(gōng)程和生物制藥專業開設了生物化學與分(fēn)子生物學虛拟仿真教學系統。該系統能使學生可(kě)以像在真實的環境中一樣運用各種虛拟實驗器械和設備，對"實驗動物或标本"進行虛拟操作(zuò)，完成預定實驗。通過虛拟仿真試驗，給學生一種身(shēn)臨其境的感受，增強學生的學習興趣。同時，還(hái)有一個題庫自(zì)測系統，該系統集成了生理(lǐ)、藥理(lǐ)、生化以及生理(lǐ)綜合試題，按照(zhào)相(xiàng)關實驗内容，可(kě)以進行自(zì)我測試，提交答案後給出本次作(zuò)答的正誤判斷，從(cóng)而鞏固所學知識。虛拟實驗從(cóng)功能上包括儀器介紹、技術(shù)操作(zuò)、仿真實驗、模拟測試、後台數據管理(lǐ)、用戶管理(lǐ)等模塊教學仿真虛拟實驗室。

【試驗項目1】小鼠肝髒DNA的提取

（1）試驗内容

提取基因組DNA是現代生物學的基本操作(zuò)技術(shù)之一，是基因分(fēn)離(lí)、序列分(fēn)析、功能檢測等試驗的基礎。在真實的DNA提取過程中，需用到動植物組織、苯酚、異丙醇、β-巯基乙醇等有害試劑，還(hái)需要用到貴重儀器高速冷(lěng)凍離(lí)心機(jī)等；試驗操作(zuò)過程中，對環境要求較高，否則難以得(de)到理(lǐ)想的基因組DNA。基于以上條件(jiàn)限制，使動物基因組DNA提取實驗在真實實驗教學中難以達到理(lǐ)想的效果。中心将動物基因組DNA提取實驗開發成虛拟仿真實驗教學資源，節省了動物組織樣品，避免學生與有害試劑的直接接觸，使學生能模拟整個實驗過程，并觀察到理(lǐ)想的基因組DNA。

（2）試驗功能與效果

以提取小鼠肝髒基因組DNA的操作(zuò)爲例，通過圖片、動畫(huà)及計(jì)算機(jī)模拟技術(shù)有機(jī)結合，給學生直觀地展示了基因組DNA提取的具體(tǐ)操作(zuò)過程、提取過程中實驗現象以及注意事(shì)項。避免了操作(zuò)過程中有毒試劑的直接接觸、大(dà)量樣品的消耗以及高速冷(lěng)凍離(lí)心機(jī)的使用，學生結合詳細的動物基因組DNA提取步驟，有效掌握動物基因組DNA提取的原理(lǐ)及操作(zuò)。

圖1.2.3-1 小鼠肝髒基因組DNA的提取

（3）具體(tǐ)試驗流程

a. 取适量-70^。C保存的小鼠肝髒，大(dà)約0.1 g；

b. 加入液氮研磨成粉末，放(fàng)入2 mL的離(lí)心管中。同時加入1.3 mL配置好的DNA提取液，放(fàng)入65℃水浴鍋中水浴1 h；

c. 加入30 uL 5 mol/L的醋酸納溶液混勻，再放(fàng)進水浴鍋中水浴15 min；

d. 将水浴後的離(lí)心管放(fàng)進離(lí)心機(jī)中10000 r/min室溫下離(lí)心10 min，離(lí)心後取出離(lí)心管，吸取離(lí)心管中上清液至新的試管中；

e. 向試管中加入酚：氯仿：異戊醇24：24：1抽提，放(fàng)入離(lí)心機(jī)中12000 r/min離(lí)心5 min，取上清液800 mL至新試管中，并重複該步驟；

f. 取500μL上清液，加入2 μL RNA降解酶Rnase降解RNA，在37℃環境中放(fàng)置30 min，充分(fēn)去(qù)除RNA污染。向離(lí)心管中加入等體(tǐ)積氯仿，并放(fàng)入離(lí)心機(jī)中12000   r/min離(lí)心10 min。

g. 取出離(lí)心後的離(lí)心管,分(fēn)别加入10倍體(tǐ)積的醋酸鈉和等體(tǐ)積的預冷(lěng)至-20℃的無水乙醇，常溫下靜(jìng)置1 h，到時間後放(fàng)入離(lí)心機(jī)中10000 r/min離(lí)心10 min。

h. 将離(lí)心管取出，用70%乙醇洗兩次。加入30 μL的TE緩沖液溶解DNA。

圖1.2.3-2 基因組DNA提取

【試驗項目2】小鼠肝髒DNA的瓊脂糖凝膠電泳檢測

（1）試驗内容

DNA電泳技術(shù)是現代生物技術(shù)領域最重要的一種技術(shù)，DNA的制備及純度檢測、目的DNA片段的分(fēn)離(lí)，重組子的酶切鑒定等均需要電泳來(lái)完成。瓊脂糖是從(cóng)海藻中提取出來(lái)的一種線性高聚物，可(kě)作(zuò)爲電泳支持物，适用于分(fēn)離(lí)大(dà)小範圍在0.2~50 kb的DNA片段。在DNA電泳過程中，需用到燃料溴化乙錠（EB），而EB是一種強變性劑，試驗操作(zuò)者不能直接接觸，還(hái)污染環境，影(yǐng)響了瓊脂糖凝膠電泳檢測基因組DNA試驗的教學效果。中心将瓊脂糖凝膠電泳檢測基因組DNA的試驗開發成虛拟仿真試驗教學軟件(jiàn)，避免了直接使用EB的危害，并且形象直觀地爲學生展示了瓊脂糖凝膠電泳檢測基因組DNA的具體(tǐ)操作(zuò)。

（2）試驗功能及功效

以瓊脂糖凝膠檢測小鼠基因組DNA爲例，通過圖片、動畫(huà)設計(jì)及計(jì)算機(jī)模拟等技術(shù)的有機(jī)結合，給學生直觀地展示了瓊脂糖凝膠電泳檢測基因組DNA的具體(tǐ)操作(zuò)，避免了學生直接接觸強變性劑EB的危害，使學生系統掌握了瓊脂糖凝膠電泳檢測基因組DNA的具體(tǐ)操作(zuò)過程，達到理(lǐ)想的教學效果。

圖1.2.3-3 瓊脂糖凝膠電泳檢測小鼠基因組DNA

（3）具體(tǐ)試驗流程

a. 制膠（濃度爲1.5%）：稱取适量的瓊脂糖，加入到1倍TAE溶液中，微波爐加熱(rè)充分(fēn)溶解，冷(lěng)卻到60℃左右，加入EB，倒入制膠糟中，插入配膠闆；

b. 上樣：去(qù)适量的DNA溶液（2~5 μL）和2μL溴酚藍混勻，用移液器加入到凝膠中；

c. 電泳：正确連接電泳槽的正負極，設定電壓，一般120 V，電泳20 min；

d. 凝膠成像：電泳結束後，在凝膠成像系統中通過紫外光(guāng)觀察DNA的質量。

【試驗項目3】小鼠FSHβ的PCR擴增與産物鑒定

（1）試驗内容

PCR是體(tǐ)外酶促合成特異DNA片段的一種方法，有高溫變性、低溫退火(huǒ)、适溫延伸等反應組成一個周期，循環進行，使目的DNA片段得(de)以迅速擴增，具有特異性強、靈敏度高、操作(zuò)簡便、省時等特點。它不僅可(kě)用于基因分(fēn)離(lí)、克隆和核酸序列分(fēn)析等基礎研究，還(hái)可(kě)用于疾病診斷等。PCR擴增是現代生物學最基本的試驗技術(shù)之一，但(dàn)傳統的PCR擴增影(yǐng)響因素很多，擴增體(tǐ)系或擴增條件(jiàn)中的任何一個條件(jiàn)不适合，都(dōu)會引起擴增失敗；擴增過程血藥用到昂貴的PCR儀器，并且擴增過程一般至少需要2 h，擴增産物還(hái)需要進行電泳檢測，檢測過程中又要用到強變性劑EB，由于這些因素的限制，使得(de)PCR擴增與産物鑒定試驗在傳統的試驗教學中難以使每位同學都(dōu)從(cóng)頭到尾，成功操作(zuò)一遍，影(yǐng)響了實驗教學的效果。中心将PCR擴增與産物鑒定實驗開發成虛拟仿真實驗教學資源，避免了有毒試劑的直接接觸，縮短(duǎn)了時程，使學生能夠從(cóng)頭到尾觀察到具體(tǐ)的操作(zuò)及結果，達到理(lǐ)想的教學效果。

（2）實驗效果及功效

中心以小鼠FSHβ的PCR擴增與産物鑒定爲例，通過圖片、動畫(huà)及計(jì)算機(jī)模拟技術(shù)的有機(jī)結合，給學生直觀地展示了PCR擴增與産物鑒定的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)及具體(tǐ)操作(zuò)流程，克服了有毒試劑的接觸，時程長等缺陷，使學生掌握PCR擴增與産物鑒定的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)及操作(zuò)流程，激發學生的科(kē)研興趣。

圖1.2.3-4 小鼠FSHβ的PCR擴增與産物鑒定

（3）具體(tǐ)試驗流程

a. PCR擴增體(tǐ)（25 µL）體(tǐ)系：Ex Taq酶0.25 µL、2×GC Buffer II 12.5 µL、2.5 mmol/L dNTPs 1.5 µL、10 mmol/L上、下遊引物各1 µL，模闆cDNA 1 µL和ddH₂O 7.75 µL。

b.  PCR擴增程序爲：94℃ 5 min；94℃ 50 s，57℃ 30 s，72℃ 1 min，35個循環；最後72℃延伸10 min。

c. 瓊脂糖凝膠電泳檢測PCR擴增産物。

【試驗項目4】小鼠FSHβ的電轉移（半幹式）

（1）試驗内容

電轉移是指将凝膠電泳分(fēn)離(lí)的生物分(fēn)子直接轉移到硝酸纖維素膜上，而形成固定相(xiàng)，并同時排除各種幹擾物質，保持其天然構象和生物學活性，完成在凝膠中難以進行的各種生物學試驗。在電轉移實驗前，必須獲得(de)較理(lǐ)想的生物分(fēn)子，并且電泳效果也較好，在轉移完成之後，必須進行檢測才能觀察到試驗效果，同時轉移過程中也用到較昂貴的電轉儀及膜，使得(de)在傳統的生物學實驗教學中，電轉移實驗難以使每位同學都(dōu)能親自(zì)操作(zuò)一遍，并且獲得(de)成功。中心将電轉移實驗開發成虛拟仿真實驗教學資源，使電轉移實驗的教學達到理(lǐ)想效果。

（2）實驗功能及效果

以小鼠FSHβ的電轉移實驗爲例，通過圖片、動畫(huà)及計(jì)算機(jī)模拟技術(shù)的有機(jī)結合，給學生直觀地展示了電轉移的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)及具體(tǐ)操作(zuò)流程，克服了實驗前準備、實驗後檢測的麻煩，使學生有效地掌握電轉移的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)及操作(zuò)流程，激發學生的科(kē)研興趣。

圖1.2.3-5 半幹式電轉移

（3）具體(tǐ)實驗流程

a. 變性：用堿性溶液處理(lǐ)凝膠，使DNA分(fēn)子變性；

b. 膜處理(lǐ)：用堿性溶液浸泡NC膜，使膜更容易與DNA單鏈結合；

c. 電轉移：有下至上依次按照(zhào)陽極碳闆、6張濾紙、NC膜、凝膠和6張濾紙進行放(fàng)置，電泳儀的電壓設置50 V左右進行。

d. 酶免疫檢測：将印有FSHβ條帶的硝酸纖維素膜依次與特異核苷酸序列結合的抗體(tǐ)結合後，加入能形成不溶性顯色物的酶反應底物，使區帶染色。

【試驗項目5】SDS-PAGE分(fēn)離(lí)蛋白(bái)

（1）試驗内容

聚丙烯酰胺凝膠是由丙烯酰胺單體(tǐ)與甲叉雙丙烯酰胺交聯劑聚合而成的親水性高聚物，是一種透明而不溶于水并有韌性的凝膠。SDS是陰離(lí)子去(qù)污劑，它能斷裂分(fēn)子内和分(fēn)子間的氫鍵，在樣品和凝膠中加入還(hái)原劑和SDS後，分(fēn)子被解聚成多肽鏈，解聚後的氨基酸側鏈和SDS結合成蛋白(bái)-SDS膠束，所帶的負電荷大(dà)大(dà)超過了蛋白(bái)原有的電荷量，這樣就消除了不同分(fēn)子間的電荷差異和結構差異，SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳（PAGE）是分(fēn)離(lí)不同分(fēn)子量蛋白(bái)質的理(lǐ)想方法。但(dàn)丙烯酰胺單體(tǐ)與甲叉雙丙烯酰胺是神經毒素，爲避免學生直接與丙烯酰胺單體(tǐ)與甲叉雙丙烯酰胺的直接接觸，中心将SDS-PAGE開發成虛拟仿真試驗教學軟件(jiàn)，即克服了學生直接接觸丙烯酰胺單體(tǐ)和甲叉雙丙烯酰胺，又能使學生系統掌握SDS-PAGE的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)，具體(tǐ)操作(zuò)及注意事(shì)項，達到理(lǐ)想的教學目标。

（2）試驗功能及效果

本實驗以SDS-PAGE分(fēn)離(lí)小鼠血清蛋白(bái)爲例，通過圖片、動畫(huà)及計(jì)算機(jī)模拟技術(shù)的有機(jī)結合，給學生直觀地展示了SDS-PAGE的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)及具體(tǐ)操作(zuò)流程，克服了學生直接接觸有毒試劑，使學生有效掌握SDS-PAGE的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)及操作(zuò)流程，激發學生的科(kē)研興趣。

圖1.2.3-6 SDS-PAGE分(fēn)離(lí)蛋白(bái)

（3）具體(tǐ)實驗流程

a. 架好膠闆，封底膠封底；

b. 配制凝膠；

c. 灌膠，插入樣品梳，凝固後拔出梳子，放(fàng)入加有電泳液的電泳槽；

d. 樣品與上樣緩沖液1:1（30 µL/30 µL）混合使用；

e. 樣品加入加樣孔，接通電源，開始電泳20 min；

f. 停止電泳，從(cóng)玻璃闆上取下凝膠；

g. 将凝膠于染色液中染色2 h，脫色過夜。

【試驗項目6】酶聯免疫吸附（ELISA）檢測

（1）試驗内容

生物體(tǐ)内生命物質的化學測量是研究生命現象、生物學活動規律的重要手段，酶聯免疫吸附法采用抗原與抗體(tǐ)的特異反應将待測物與酶連接，然後通過酶與底物産生顔色反應，用于定量測定。測定的對象可(kě)以是抗體(tǐ)也可(kě)以是抗原，ELISA法在現代生物學領域的應用日(rì)益凸顯其重要性。但(dàn)ELISA法需要用到專門(mén)固相(xiàng)的抗原或抗體(tǐ)作(zuò)爲免疫吸附劑，用酶标記的抗原或抗體(tǐ)作(zuò)爲标記物，酶作(zuò)用的底物作(zuò)爲顯色劑。在傳統的實驗教學中，制備特異性抗原或抗體(tǐ)的成本較高，酶标記物價格昂貴，還(hái)需用到昂貴儀器酶标儀，由于本科(kē)生人(rén)數較多，難以讓每位同學都(dōu)親自(zì)獨立操作(zuò)一次，這樣影(yǐng)響了實驗教學的效果。中心将酶聯免疫吸附（ELISA）法檢測小鼠血清雌激素濃度的實驗開發成虛拟仿真實驗教學軟件(jiàn)，使得(de)每一位同學都(dōu)能夠系統掌握酶聯免疫吸附（ELISA）法的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)、具體(tǐ)操作(zuò)，操作(zuò)過程中的注意事(shì)項等，達到理(lǐ)想的教學效果。

（2）實驗功能及效果

本實驗通過以酶聯免疫吸附（ELISA）法檢測小鼠血清雌激素的濃度爲例，通過圖片、動畫(huà)及計(jì)算機(jī)模拟等技術(shù)的有機(jī)結合，給學生直觀地展示了酶聯免疫吸附法的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)及具體(tǐ)操作(zuò)。通過本實驗克服了抗體(tǐ)制作(zuò)難度大(dà)，成本高，使用昂貴儀器設備酶标儀的不足，又使學生系統掌握了ELISA法在現代生物學領域的具體(tǐ)應用。

（3）具體(tǐ)試驗流程

a.加樣：每孔加标準樣品100 µL,37度溫育30 min；

b.洗闆：棄去(qù)孔内液體(tǐ)，用洗滌液注滿各孔，靜(jìng)置10 s，傾倒拍(pāi)幹，重複4次；

c.加酶結合物：100 µL /孔，37度溫育30 min；

d.洗闆：棄去(qù)孔内液體(tǐ)，用洗滌液注滿各孔，靜(jìng)置10 s，傾倒拍(pāi)幹，重複4次；

e.顯色劑：每孔加A液、B液各50µL，37度溫育5   min;

f.終止液：每孔加終止液50 µL，混勻；

g.酶标儀讀(dú)數：去(qù)波長450 nm，讀(dú)取各孔OD值。

圖1.2.3-7 酶聯免疫吸附（ELISA）法檢測小鼠血清雌激素濃度