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桂东南现代农业虚拟仿真实验教学中心

发布日期:2021年09月26日 17:43    作者:  编辑:管理员  点击:    

 


1.1     实验教学情况

实验课程数

面向专业数

25

6

1.2     虚拟仿真实验教学资源

1.2.1   园林施工虚拟仿真教学资源建设项目

主要面向园林、园艺、艺术设计和环境设计专业开设了园林施工虚拟实训教学系统,该系统中每一个功能模块中提供的都是三维场景,能够在大场景中进行漫游欣赏;每一个场景能够进行360度全方位的展示;提供了提示框功能,方便指引学生进行下一步的模拟操作。园林工程施工是整个园林园艺专业中对动手能力要求最高的科目,也是最需要进行大量实际训练的科目,同时也是最耗费时间和最容易出现问题的科目。本项目通过对各种园林工程施工的模拟操作,可以让学生在实际现场操作前,就能够对整个园林工程施工有深入的了解,同时进行过大量的模拟训练,从而极大地减少实际现场操作失误,缩短实际现场操作时间,降低实际现场操作费用。

1.2.1-1 园林施工模块虚拟仿真操作界面图

 

试验项目1】驳岸施工

面向专业】园林、园艺专业

所属课程园林规划设计

试验目标掌握不同类型驳岸施工的过程、方法和注意事项。

试验类型】基础型

试验意义】系统提供直观真实的三维模型场景,提供给学生进行模拟操作的实训场地,根据驳岸施工的流程进行仿真模拟设计。

试验方式

驳岸施工模块主要是模拟驳岸施工过程,主要包括:测量放线、土方开挖、基础施工、驳岸施工、回填滤料土方和景观处理等6个步骤。系统对每一步骤都有详细操作说明,学生通过系统提供的浆砌块石驳岸和生态驳岸进行不同的驳岸施工。

试验工具】自主研发的驳岸施工虚拟试验教学系统

仿真效果图

 

1.2.1-2 园林驳岸施工模拟图

试验功能与效果

驳岸是亲水景观中应重点处理的部位。驳岸与水线形成的连续景观线能否与环境相协调,直接关系到水景效果的独到或是否人性化。通过测量放线、挖槽、夯实基础、浇注基础、砌筑岸墙,一整套驳岸施工流程的模拟让学生深入了解施工的各个方面。同时系统提供了皮尺、铁锹、块石、碎石、石灰、水泥、砂石等模型,给学生模拟操作。因此通过实际动手操作虚拟施工,可降低实习风险。

 

试验项目2】园路施工

面向专业】园林、园艺专业

所属课程园林规划设计

试验目标】掌握园路的特点、各种类型道路施工的操作过程、方法和注意事项。

试验类型】基础型

试验意义】系统提供不同类型园路的直观真实的三维模型场景,提供给学生进行模拟操作的实训场地,根据园路施工的工艺设计流程进行模拟设计。

试验方式

园林道路工程施工模块主要是模拟园路施工过程,主要包括:放线定位、路槽填挖夯实、结合层铺装、面层铺装、面层清洗和养护等6个步骤。根据施工流程,进行操作,操作完一步流程后,语音会提示下一步进行的模拟操作。

试验工具】自主研发的园林道路施工虚拟试验教学系统

仿真效果图

1.2.1-3 园林道路施工模拟图

试验功能与效果

本模块是按照园路施工过程进行模拟操作,在操作系统的左上方有相应的步骤指引和原理,如果操作步骤正确则会相应的在加分栏加分,并进行相应的模拟操作。若操作不正确则会减分,从最终的分数可以看出学生操作的熟练程度和理解程度。同时本系统有语音讲解,根据施工流程进行操作,操作完一步流程后,语音会提示下一步进行的模拟操作。语音可自动的进行播放,不需要进行操作。通过实际动手操作虚拟施工,能降低实习风险。

试验项目3】假山工程施工

面向专业】园林、园艺专业

所属课程园林规划设计

试验目标】了解假山施工过程、方法和注意事项,掌握塑制假山造型、山体喷色以及钢筋混凝土塑山加固过程。

试验类型】基础型

试验意义】系统提供直观真实的三维模型场景,提供给学生进行模拟操作的实训场地,学生可以利用系统提供的工具模型,对不同的假山进行模拟设计。

试验方式

园林道路工程施工模块主要是模拟园路施工过程,主要包括:定位放线、选景石、基础设置、景石吊装及加固和配景装饰等5个步骤。根据塑石假山工艺流程,进行操作,操作完一步流程后,语音会提示下一步进行的模拟操作。

试验工具】自主研发的假山工程施工虚拟试验教学系统

仿真效果图

1.2.1-4 园林假山施工模拟图

试验功能与效果

假山施工是园林施工的重点和难点,对模型制作的精度要求很高,施工中需要注意的地方很多,因此,正式施工前的充分练习保证了假山施工的顺利进行,模拟假山施工可以让学生得到更多的练习和虚拟操作的机会,极大地减少了实际施工的时间和材料损耗。同时,制作精良的青石、铁锹、皮尺、绳、吊车、挖土机、混泥土、碎石等模型,让学生可以亲手模拟假山施工。通过实际动手操作虚拟施工,能降低实习风险。

试验项目4景墙工程施工

面向专业】园林、园艺专业

所属课程园林规划设计

试验目标】了解景墙施工的各项准备工作、施工流程、施工方法以及施工安全,掌握景墙工程施工的过程和注意事项。

试验类型】基础型

试验意义】系统提供直观真实的三维模型场景,提供给学生进行模拟操作的实训场地,根据墙工程施工的流程进行模拟设计。

试验方式

景墙工程施工模块主要是模拟墙施工过程,包括:放线定位、基础开挖、基础铺设、砌块排列校正、砌筑墙体、砂浆抹平、弹线定位、石材铺设和清理养护等9个步骤。根据施工流程进行操作,操作完一步流程后,语音会提示下一步进行的模拟操作。

试验工具】自主研发的景墙工程施工虚拟试验教学系统

仿真效果图

1.2.1-5 景墙工程施工模拟图

试验功能与效果

在模拟景墙施工的操作桌面左上方有相应的的砌筑过程步骤指引和原理,如果操作步骤正确则会相应的在加分栏加分,并进行相应的模拟操作。系统提供了各种操作的铁抹、瓦刀、花岗板、皮尺、夯机等工具模型,可供学生操作使用。若操作不正确则会减分,从最终的分数可以看出学生操作的熟练程度和理解程度。本系统也有语音讲解,语音可自动的进行播放,不需要进行操作。系统提供了三维的景墙场景,给学生一种很身临其境的感受,能增强学生的学习兴趣。通过实际动手操作虚拟施工,能降低实习风险。

试验项目5】乔木移植施工

面向专业】园林、园艺专业

所属课程园林规划设计

试验目标】通过动画模拟展示不同乔木移植操作过程和注意事项,让学生掌握乔木移植的方法和技巧。

试验类型】基础型

试验意义】系统提供直观真实的三维模型场景,提供给学生进行模拟操作的实训场地,根据乔木移植流程进行模拟设计。

试验方式

乔木移植施工模拟模块主包括:1. 植穴确定,即测量放线和植穴开挖;2. 移栽前准备:选树、土球大小的确定、土坨的修整和树枝的修剪等;3. 起吊、装运、运输:指挥起吊、装运和大树放置方式;4. 栽植:放置植穴,栽植。5. 栽植后养护管理:浇水、喷水、支撑、树干保养等。根据移栽流程进行操作,操作完一步流程后,语音会提示下一步进行的模拟操作。

试验工具】自主研发的乔木移植施工虚拟试验教学系统

仿真效果图

1.2.1-6 乔木移植施工模拟图

试验功能与效果

在模拟乔木移植操作系统左上方有相应的移栽步骤指引和原理,系统提供各种操作的铁抹、瓦刀、花岗板、皮尺、起重机等工具模型。如果操作步骤正确则会相应的在加分栏加分,并进行相应的模拟操作。若操作不正确则会减分,从最终的分数可以看出学生操作的熟练程度和理解程度。本系统有语音讲解,语音是自动的进行播放,不需要进行操作。系统提供了三维的景墙场景,给学生一种很身临其境的感受,增强学生的学习兴趣。同时学生能够进行互动操作,更加熟悉移植的过程。

试验项目6】土方工程施工

面向专业】园林、园艺专业

所属课程园林规划设计

试验目标】通过对土方挖掘、运输、微地形填筑的模拟,让学生掌握园林土方施工技术,了解施工流程和解决施工问题。

试验类型】基础型

试验意义】系统提供直观真实的三维模型场景,提供给学生进行模拟操作的实训场地,根据不同类型施工场地进行模拟设计。

试验方式

本项目对挖掘机、推土机、运输工具等进行全方位的三维模拟。主要的包括土方挖掘、定位放线、土方回填和土方压实等4个步骤。根据施工流程进行操作,操作完一步流程后,语音会提示下一步进行的模拟操作。

试验工具】自主研发的土方工程施工虚拟试验教学系统

仿真效果图

1.2.1-7 土方工程施工模拟图

试验功能与效果

在模拟土方工程施工操作桌面左上方有相应的步骤指引和原理,系统提供了各种挖掘机、推土机和运输工具模型。如果操作步骤正确则会相应的在加分栏加分,并进行相应的模拟操作。若操作不正确则会减分,从最终的分数可以看出学生操作的熟练程度和理解程度。本系统有语音讲解,语音是自动的进行播放,不需要进行操作。系统提供了三维的施工场景,给学生一种很身临其境的感受,增强学生的学习兴趣。

1.2.2   设施农业生产系统认知虚拟仿真教学资源建设项目

花卉栽培是园林园艺专业重要的专业科目之一,本项目可实现重点花卉栽培的模拟,集中培训学生对花卉栽培的认知,并通过对栽培流程的模拟训练和考核,提高学生实际的动手能力和对花卉的认识;有些模块提供了加分栏,通过模块得分数可以分析学生操作和对知识的掌握程度;系统有语音提示功能,方便学生进行学习操作。同时,通过教师录制的课件和相关录像、图片资料,让学生可以反复训练,加深认知。主要为园林园艺教学,学用户提供一种交互性教学、实训体验环境,以增加教学过程中互动感、提高教学质量。

1.2.2-1 园艺栽培虚拟仿真操作桌面图

试验项目1】花卉上盆

面向专业】园林、园艺专业

所属课程】花卉栽培学

试验目标】通过三维场景模拟花卉上盆过程,了解其中应用到的工具花盆、瓦片、铁锹、土壤、洒水壶等工具,根据工艺流程进行模拟操作,掌握花卉上盆的过程和注意事项。

试验类型】基础型

试验意义】系统提供直观真实的三维模型场景,提供给学生进行模拟操作的实训场地,进行三维场景模拟花卉上盆过程。

试验方式

根据花卉上盆的流程进行模拟操作,主要包括选盆、起苗、垫盆、装粗粒土、装苗和装培养土等6个步骤。根据施工流程进行操作,操作完一步流程后,语音会提示下一步进行的模拟操作。

试验工具】自主研发的花卉上盆虚拟试验教学系统

仿真效果图

1.2.2-2 花卉上盆模拟图

试验功能与效果

花卉上盆模拟操作系统提供各种花盆、瓦片、铁锹、土壤、洒水壶等模拟工具,在其操作系统的左上方有相应的步骤指引和原理,如果操作步骤正确则会相应的在加分栏加分,并进行相应的模拟操作。若操作不正确则会减分,从最终的分数可以看出学生对操作的熟练程度和理解程度。本系统有语音讲解,语音是自动的进行播放,不需要进行操作。系统提供了三维的景墙场景,给学生一种很身临其境的感受,增强学生的学习兴趣。

试验项目2】叶插繁殖

面向专业】园林、园艺专业

所属课程】花卉栽培学

试验目标】通过模拟叶插繁殖过程,使学生掌握叶插繁殖的应用、扦插方法和注意事项。

试验类型】基础型

试验意义】系统模拟叶插直观真实的三维模型场景,提供基本的知识点,学生能够清楚地了解基本的原理,方便理解和操作。

试验方式

根据叶插繁殖的过程进行模拟操作,主要包括:选取叶片、叶片处理、叶片扦插和插后管理等4个步骤。系统提供了三种叶插方法:1. 全叶插,以秋海棠为例进行动画模拟;2. 片叶插,以虎尾兰为例进行动画模拟操作;3. 芽叶插,以山茶树为例进行动画模拟操作。根据芽叶插模拟基本的步骤,以及每步的注意事项分别进行模拟操作,学生根据系统中的箭头提示进行操作则可完成整个模块的模拟。

试验工具】自主研发的叶插繁殖虚拟试验教学系统

仿真效果图

1.2.2-3 叶插操作系统桌面图

2.2.2-4 叶插繁殖模拟图(左:全叶插;中:片叶插;右:芽叶插)

试验功能与效果

叶插繁殖操作系统提供了各种花盆、瓦片、铁锹、土壤、洒水壶等模拟工具,系统提供三种叶插繁殖方法,学生可以练习。在其操作系统的左上方有相应的步骤指引和原理,如果操作步骤正确则会相应的在加分栏加分,并进行相应的模拟操作。若操作不正确则会减分,从最终的分数可以看出学生对操作的熟练程度和理解程度。本系统有语音讲解,语音是自动的进行播放,不需要进行操作。系统提供了三维的扦插场景,给学生一种很身临其境的感受,增强学生的学习兴趣。

试验项目3】嫩枝扦插

面向专业】园林、园艺专业

所属课程】花卉栽培学

试验目标】通过模拟嫩枝扦插的过程,使学生掌握嫩枝扦插过程、方法和注意事项。

试验类型】基础型

试验意义】系统模拟嫩枝扦插中直观真实的三维模型场景,提供基本的知识点,学生能够清楚地了解基本的原理,方便理解和操作。

试验方式

依据嫩枝扦插过程进行模拟,学生根据流程提示,选择合适的工具进行下一步的动画模拟。主要包括苗床准备、选枝、制穗、浇水和插后管理等5个步骤。根据基本的步骤进行模拟操作,学生根据系统中的箭头提示进行操作则可完成整个模块的模拟。

试验工具】自主研发的嫩枝扦插虚拟试验教学系统

仿真效果图

1.2.2-5 嫩枝扦插模拟图

试验功能与效果

本模块操作系统提供了酒精、蒸馏水、天平秤、玻璃棒、生根粉、烧杯等工具模型,学生按照嫩枝扦插过程进行模拟操作。同时在系统的左上方有相应的操作步骤指引和原理,学生根据流程提示,选择合适的工具进行下一步的动画模拟。如果操作步骤正确则会相应的在加分栏加分,并进行相应的模拟操作。若操作不正确则会减分,从最终的分数可以看出学生操作的熟练程度和理解程度。系统提供了三维的嫩枝扦插场景,给学生一种很身临其境的感受,增强学生的学习兴趣。

试验项目4】百日草播种

面向专业】园林、园艺专业

所属课程】花卉栽培学

试验目标】通过模拟百日草播种和生长发育的过程,使学生掌握种子播种的方法和注意事项。

试验类型】基础型

试验意义】系统能直观真实模拟百日草播种、发芽、生长和发育过程的三维模型场景,提供基本的知识点,学生能够清楚地掌握播种和植物生长过程,方便理解和操作。

试验方式

百日草,菊科,百日草属,一年生草本,是著名的观赏植物。系统模拟百日草的播种方法,主要包括基质消毒、种子处理、装育苗盆、浇水、播种、覆土和覆膜、播种后管理和上盆后管理等8个步骤。根据基本的步骤分别进行模拟操作,学生根据系统中的箭头提示进行操作则可完成整个模块的模拟。

试验工具】自主研发的百日草播种虚拟试验教学系统

仿真效果图

1.2.2-6 百日草播种模拟图

试验功能与效果

在模拟百日草的操作系统左上方有相应的的过程步骤指引和原理,如果操作步骤正确则会相应的在加分栏加分,并进行相应的模拟操作。同时系统提供了酒精、蒸馏水、天平秤、玻璃棒、生根粉、烧杯等工具模型,可供学生操作使用。若操作不正确则会减分,从最终的分数可以看出学生操作的熟练程度和理解程度。本系统也有语音讲解,语音可自动的进行播放,不需要进行操作。系统提供了三维场景,给学生一种很身临其境的感受,增强学生的学习兴趣。

试验项目5】枝接

面向专业】园林、园艺专业

所属课程】花卉栽培学

试验目标】通过模拟不同植物枝接操作过程,使学生掌握枝接的方法、技巧以及注意事项。

试验类型】基础型

试验意义】系统能直观真实模拟花卉枝接过程的三维模型场景,提供基本的知识点,学生能够清楚地了解基本的原理,方便理解和操作。

试验方式

枝接模拟系统提供了劈接法和切接法两中枝接方法,包括接穗处理、砧木处理、接合和绑缚等4个步骤。根据基本的步骤分别进行模拟操作,学生根据系统中的箭头提示进行操作则可完成整个模块的模拟。

试验工具】自主研发的枝接虚拟试验教学系统

仿真效果图

1.2.2-7花卉枝接模拟图

试验功能与效果

在模拟花卉枝接的操作系统的左上方有相应的枝接过程步骤指引和原理,如果操作步骤正确则会相应的在加分栏加分,并进行相应的模拟操作。系统提供了各种操作的刀具、花岗板、皮尺、线绳等工具模型,可供学生操作使用。若操作不正确则会减分,从最终的分数可以看出学生操作的熟练程度和理解程度。本系统也有语音讲解,语音可自动的进行播放,不需要进行操作。系统提供了三维的枝接场景,给学生一种很身临其境的感受,增强学生的学习兴趣。

试验项目6芽接

面向专业】园林、园艺专业

所属课程】花卉栽培学

试验目标】芽接模块根据芽接过程进行模拟,通过模拟芽接过程,使学生掌握芽接的方法、技巧以及注意事项。

试验类型】基础型

试验意义】系统能直观真实的模拟芽接的三维模型场景,提供基本的知识点,学生能够清楚地了解基本的原理,方便理解和操作。

试验方式

芽接系统模拟了芽接过程,主要包括选取枝条、取芽片、切砧木、接合和绑缚等5个步骤。根据基本的步骤分别进行模拟操作,学生根据系统中的箭头提示进行操作则可完成整个模块的模拟。

试验工具】自主研发的枝接虚拟试验教学系统

仿真效果图

1.2.2-8 枝接模拟图

试验功能与效果

在模拟芽接接操作系统操左上方有相应的的芽接过程步骤指引和原理,如果操作步骤正确则会相应的在加分栏加分,并进行相应的模拟操作。系统提供了各种操作的刀具、花岗板、皮尺、线绳等工具模型,可供学生操作使用。若操作不正确则会减分,从最终的分数可以看出学生操作的熟练程度和理解程度。本系统也有语音讲解,语音可自动的进行播放,不需要进行操作。系统提供了三维的芽接场景,给学生一种很身临其境的感受,增强学生的学习兴趣。

试验项目7】花卉换盆

面向专业】园林、园艺专业

所属课程】花卉栽培学

试验目标】花卉换盆是模拟花卉换盆的整个流程,通过花卉换盆和分株模拟,使学生掌握花卉换盆的方法、技巧以及注意事项。

试验类型】基础型

试验意义】系统能直观真实模拟花卉换盆过程的三维模型场景,提供基本的知识点,学生能够清楚地了解基本的原理,方便理解和操作。

试验方式

本系统模拟了花卉换盆过程,主要流程包括脱盆、修枝、垫盆、装培养土、装盆和浇水等5个步骤。根据基本的步骤分别进行模拟操作,学生根据系统中的箭头提示进行操作则可完成整个模块的模拟。

试验工具】自主研发的花卉换盆虚拟试验教学系统

仿真效果图

1.2.2-9 花卉换盆模拟图

试验功能与效果

在模拟花卉换盆的操作系统桌面的左上方有相应的的换盆过程步骤指引和原理,如果操作步骤正确则会相应的在加分栏加分,并进行相应的模拟操作。系统提供了各种操作的花盆、铁铲、瓦刀、花岗板、皮尺、夯机等工具模型,可供学生操作使用。若操作不正确则会减分,从最终的分数可以看出学生操作的熟练程度和理解程度。本系统也有语音讲解,语音可自动的进行播放,不需要进行操作。系统提供了三维的换盆场景,给学生一种很身临其境的感受,增强学生的学习兴趣。

1.2.3     生物化学与分子生物学虚拟仿真教学资源建设项目

主要面向生物科学、生物技术、制药工程和生物制药专业开设了生物化学与分子生物学虚拟仿真教学系统。该系统能使学生可以像在真实的环境中一样运用各种虚拟实验器械和设备,对"实验动物或标本"进行虚拟操作,完成预定实验。通过虚拟仿真试验,给学生一种身临其境的感受,增强学生的学习兴趣。同时,还有一个题库自测系统,该系统集成了生理、药理、生化以及生理综合试题,按照相关实验内容,可以进行自我测试,提交答案后给出本次作答的正误判断,从而巩固所学知识。虚拟实验从功能上包括仪器介绍、技术操作、仿真实验、模拟测试、后台数据管理、用户管理等模块教学仿真虚拟实验室。

试验项目1小鼠肝脏DNA的提取

1)试验内容

提取基因组DNA是现代生物学的基本操作技术之一,是基因分离、序列分析、功能检测等试验的基础。在真实的DNA提取过程中,需用到动植物组织、苯酚、异丙醇、β-巯基乙醇等有害试剂,还需要用到贵重仪器高速冷冻离心机等;试验操作过程中,对环境要求较高,否则难以得到理想的基因组DNA。基于以上条件限制,使动物基因组DNA提取实验在真实实验教学中难以达到理想的效果。中心将动物基因组DNA提取实验开发成虚拟仿真实验教学资源,节省了动物组织样品,避免学生与有害试剂的直接接触,使学生能模拟整个实验过程,并观察到理想的基因组DNA

2试验功能与效果

以提取小鼠肝脏基因组DNA的操作为例,通过图片、动画及计算机模拟技术有机结合,给学生直观地展示了基因组DNA提取的具体操作过程、提取过程中实验现象以及注意事项。避免了操作过程中有毒试剂的直接接触、大量样品的消耗以及高速冷冻离心机的使用,学生结合详细的动物基因组DNA提取步骤,有效掌握动物基因组DNA提取的原理及操作。

1.2.3-1 小鼠肝脏基因组DNA的提取

3)具体试验流程

a. 取适量-70C保存的小鼠肝脏,大约0.1 g

b. 加入液氮研磨成粉末,放入2 mL的离心管中。同时加入1.3 mL配置好的DNA提取液,放入65℃水浴锅中水浴1 h

c. 加入30 uL 5 mol/L的醋酸纳溶液混匀,再放进水浴锅中水浴15 min

d. 将水浴后的离心管放进离心机中10000 r/min室温下离心10 min,离心后取出离心管,吸取离心管中上清液至新的试管中;

e. 向试管中加入酚:氯仿:异戊醇24241抽提,放入离心机中12000 r/min离心5 min,取上清液800 mL至新试管中,并重复该步骤;

f. 500μL上清液,加入2 μL RNA降解酶Rnase降解RNA,在37℃环境中放置30 min,充分去除RNA污染。向离心管中加入等体积氯仿,并放入离心机中12000   r/min离心10 min

g. 取出离心后的离心管,分别加入10倍体积的醋酸钠和等体积的预冷至-20℃的无水乙醇,常温下静置1 h,到时间后放入离心机中10000 r/min离心10 min

h. 将离心管取出,用70%乙醇洗两次。加入30 μLTE缓冲液溶解DNA

1.2.3-2 基因组DNA提取

试验项目2小鼠肝脏DNA的琼脂糖凝胶电泳检测

1)试验内容

DNA电泳技术是现代生物技术领域最重要的一种技术,DNA的制备及纯度检测、目的DNA片段的分离,重组子的酶切鉴定等均需要电泳来完成。琼脂糖是从海藻中提取出来的一种线性高聚物,可作为电泳支持物,适用于分离大小范围在0.2~50 kbDNA片段。在DNA电泳过程中,需用到燃料溴化乙锭(EB),而EB是一种强变性剂,试验操作者不能直接接触,还污染环境,影响了琼脂糖凝胶电泳检测基因组DNA试验的教学效果。中心将琼脂糖凝胶电泳检测基因组DNA的试验开发成虚拟仿真试验教学软件,避免了直接使用EB的危害,并且形象直观地为学生展示了琼脂糖凝胶电泳检测基因组DNA的具体操作。

2)试验功能及功效

以琼脂糖凝胶检测小鼠基因组DNA为例,通过图片、动画设计及计算机模拟等技术的有机结合,给学生直观地展示了琼脂糖凝胶电泳检测基因组DNA的具体操作,避免了学生直接接触强变性剂EB的危害,使学生系统掌握了琼脂糖凝胶电泳检测基因组DNA的具体操作过程,达到理想的教学效果。

1.2.3-3 琼脂糖凝胶电泳检测小鼠基因组DNA

3)具体试验流程

a. 制胶(浓度为1.5%):称取适量的琼脂糖,加入到1TAE溶液中,微波炉加热充分溶解,冷却到60℃左右,加入EB,倒入制胶糟中,插入配胶板;

b. 上样:去适量的DNA溶液(2~5 μL)和2μL溴酚蓝混匀,用移液器加入到凝胶中;

c. 电泳:正确连接电泳槽的正负极,设定电压,一般120 V,电泳20 min

d. 凝胶成像:电泳结束后,在凝胶成像系统中通过紫外光观察DNA的质量。

试验项目3小鼠FSHβPCR扩增与产物鉴定

1)试验内容

PCR是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法,有高温变性、低温退火、适温延伸等反应组成一个周期,循环进行,使目的DNA片段得以迅速扩增,具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时等特点。它不仅可用于基因分离、克隆和核酸序列分析等基础研究,还可用于疾病诊断等。PCR扩增是现代生物学最基本的试验技术之一,但传统的PCR扩增影响因素很多,扩增体系或扩增条件中的任何一个条件不适合,都会引起扩增失败;扩增过程血药用到昂贵的PCR仪器,并且扩增过程一般至少需要2 h,扩增产物还需要进行电泳检测,检测过程中又要用到强变性剂EB,由于这些因素的限制,使得PCR扩增与产物鉴定试验在传统的试验教学中难以使每位同学都从头到尾,成功操作一遍,影响了实验教学的效果。中心将PCR扩增与产物鉴定实验开发成虚拟仿真实验教学资源,避免了有毒试剂的直接接触,缩短了时程,使学生能够从头到尾观察到具体的操作及结果,达到理想的教学效果。

2)实验效果及功效

中心以小鼠FSHβ的PCR扩增与产物鉴定为例,通过图片、动画及计算机模拟技术的有机结合,给学生直观地展示了PCR扩增与产物鉴定的工作原理及具体操作流程,克服了有毒试剂的接触,时程长等缺陷,使学生掌握PCR扩增与产物鉴定的工作原理及操作流程,激发学生的科研兴趣。

1.2.3-4 小鼠FSHβPCR扩增与产物鉴定

3)具体试验流程

a. PCR扩增体(25 µL)体系:Ex Taq0.25 µL2×GC Buffer II 12.5 µL2.5 mmol/L dNTPs 1.5 µL10 mmol/L上、下游引物各1 µL,模板cDNA 1 µLddH2O 7.75 µL

b.  PCR扩增程序为:94 5 min94 50 s57 30 s72 1 min35个循环;最后72℃延伸10 min

c. 琼脂糖凝胶电泳检测PCR扩增产物。

试验项目4小鼠FSHβ的电转移(半干式)

1)试验内容

电转移是指将凝胶电泳分离的生物分子直接转移到硝酸纤维素膜上,而形成固定相,并同时排除各种干扰物质,保持其天然构象和生物学活性,完成在凝胶中难以进行的各种生物学试验。在电转移实验前,必须获得较理想的生物分子,并且电泳效果也较好,在转移完成之后,必须进行检测才能观察到试验效果,同时转移过程中也用到较昂贵的电转仪及膜,使得在传统的生物学实验教学中,电转移实验难以使每位同学都能亲自操作一遍,并且获得成功。中心将电转移实验开发成虚拟仿真实验教学资源,使电转移实验的教学达到理想效果。

2)实验功能及效果

以小鼠FSHβ的电转移实验为例,通过图片、动画及计算机模拟技术的有机结合,给学生直观地展示了电转移的工作原理及具体操作流程,克服了实验前准备、实验后检测的麻烦,使学生有效地掌握电转移的工作原理及操作流程,激发学生的科研兴趣。

1.2.3-5 半干式电转移

3)具体实验流程

a. 变性:用碱性溶液处理凝胶,使DNA分子变性;

b. 膜处理:用碱性溶液浸泡NC膜,使膜更容易与DNA单链结合;

c. 电转移:有下至上依次按照阳极碳板、6张滤纸、NC膜、凝胶和6张滤纸进行放置,电泳仪的电压设置50 V左右进行。

d. 酶免疫检测:将印有FSHβ条带的硝酸纤维素膜依次与特异核苷酸序列结合的抗体结合后,加入能形成不溶性显色物的酶反应底物,使区带染色。

试验项目5SDS-PAGE分离蛋白

1)试验内容

聚丙烯酰胺凝胶是由丙烯酰胺单体与甲叉双丙烯酰胺交联剂聚合而成的亲水性高聚物,是一种透明而不溶于水并有韧性的凝胶。SDS是阴离子去污剂,它能断裂分子内和分子间的氢键,在样品和凝胶中加入还原剂和SDS后,分子被解聚成多肽链,解聚后的氨基酸侧链和SDS结合成蛋白-SDS胶束,所带的负电荷大大超过了蛋白原有的电荷量,这样就消除了不同分子间的电荷差异和结构差异,SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)是分离不同分子量蛋白质的理想方法。但丙烯酰胺单体与甲叉双丙烯酰胺是神经毒素,为避免学生直接与丙烯酰胺单体与甲叉双丙烯酰胺的直接接触,中心将SDS-PAGE开发成虚拟仿真试验教学软件,即克服了学生直接接触丙烯酰胺单体和甲叉双丙烯酰胺,又能使学生系统掌握SDS-PAGE的工作原理,具体操作及注意事项,达到理想的教学目标。

2)试验功能及效果

本实验以SDS-PAGE分离小鼠血清蛋白为例,通过图片、动画及计算机模拟技术的有机结合,给学生直观地展示了SDS-PAGE的工作原理及具体操作流程,克服了学生直接接触有毒试剂,使学生有效掌握SDS-PAGE的工作原理及操作流程,激发学生的科研兴趣。

1.2.3-6 SDS-PAGE分离蛋白

3)具体实验流程

a. 架好胶板,封底胶封底;

b. 配制凝胶;

c. 灌胶,插入样品梳,凝固后拔出梳子,放入加有电泳液的电泳槽;

d. 样品与上样缓冲液1:130 µL/30 µL)混合使用;

e. 样品加入加样孔,接通电源,开始电泳20 min

f. 停止电泳,从玻璃板上取下凝胶;

g. 将凝胶于染色液中染色2 h,脱色过夜。

试验项目6酶联免疫吸附(ELISA)检测

1)试验内容

生物体内生命物质的化学测量是研究生命现象、生物学活动规律的重要手段,酶联免疫吸附法采用抗原与抗体的特异反应将待测物与酶连接,然后通过酶与底物产生颜色反应,用于定量测定。测定的对象可以是抗体也可以是抗原,ELISA法在现代生物学领域的应用日益凸显其重要性。但ELISA法需要用到专门固相的抗原或抗体作为免疫吸附剂,用酶标记的抗原或抗体作为标记物,酶作用的底物作为显色剂。在传统的实验教学中,制备特异性抗原或抗体的成本较高,酶标记物价格昂贵,还需用到昂贵仪器酶标仪,由于本科生人数较多,难以让每位同学都亲自独立操作一次,这样影响了实验教学的效果。中心将酶联免疫吸附(ELISA)法检测小鼠血清雌激素浓度的实验开发成虚拟仿真实验教学软件,使得每一位同学都能够系统掌握酶联免疫吸附(ELISA)法的工作原理、具体操作,操作过程中的注意事项等,达到理想的教学效果。

2)实验功能及效果

本实验通过以酶联免疫吸附(ELISA)法检测小鼠血清雌激素的浓度为例,通过图片、动画及计算机模拟等技术的有机结合,给学生直观地展示了酶联免疫吸附法的工作原理及具体操作。通过本实验克服了抗体制作难度大,成本高,使用昂贵仪器设备酶标仪的不足,又使学生系统掌握了ELISA法在现代生物学领域的具体应用。

3)具体试验流程

a.加样:每孔加标准样品100 µL,37度温育30 min

b.洗板:弃去孔内液体,用洗涤液注满各孔,静置10 s,倾倒拍干,重复4次;

c.加酶结合物:100 µL /孔,37度温育30 min

d.洗板:弃去孔内液体,用洗涤液注满各孔,静置10 s,倾倒拍干,重复4次;

e.显色剂:每孔加A液、B液各50µL37度温育5   min;

f.终止液:每孔加终止液50 µL,混匀;

g.酶标仪读数:去波长450 nm,读取各孔OD值。

1.2.3-7 酶联免疫吸附(ELISA)法检测小鼠血清雌激素浓度