生物工程学科

1.学科背景

生物工程，是以生物学的理论和技术为基础，充分运用分子生物学的最新成就，自觉地操纵遗传物质，定向地改造生物或其功能，短期内创造出具有超远缘性状的新物种，再对这类“工程菌”或“工程细胞株”进行大规模的培养，以生产大量有用代谢产物或发挥它们独特生理功能的一门新兴技术。其核心课程包括了植物组织培养技术、生化工程、微生物学、细胞生物学、遗传学、分子生物学、基因工程、细胞工程、蛋白质工程、微生物工程、发酵工程等。

目前生物工程实验教学存在以下局限性：①实验步骤复杂、周期长，实验结果不可控，且具有不可逆性，不适宜本科教学；②实验器材昂贵，耗材多，无法多次开展实验课程，不适用于基础教学；③实验涉及较多危险实验室环境和有毒试剂，学生不具备独立实验能力，危险性高；④生产实训课程无法进行系统化教学，传统教学模式下只重注局部技能训练，会造成学生知识碎片化，达不到理想的教学效果。

通过虚拟仿真实验，还原实验仪器材料使用、实验参数调控、实验步骤流程、实验结果等内容，突破了传统课堂教学中的种种局限，学生可以反复练习实践，提高学习能力；同时可以极大地提升学生的学习兴趣，使学生感受到现代生物工程技术的魅力。

2.解决方案

润尼尔所研发的基因工程三维虚拟实验教学系统、蛋白质工程三维虚拟实验教学系统、细胞工程三维虚拟实验教学系统、微生物工程三维虚拟实验教学系统等涵盖了高校生物工程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工程实验过程更新颖更有趣，有效解决了现实实验教学成本高、环境危险大、实践教学碎片化等问题，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工程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：华东理工大学、中国科学技术大学、河北师范大学、福建医科大学、山东师范大学、四川农业大学等。生物工程类虚拟仿真实验项目资源涵盖：重组蛋白质表达、分离与纯化鉴定，DNA测序，抗体纯化，SDS-PAGE电泳，northern blot检测，western点杂交，基因编辑，真菌遗传转化，单克隆抗体制备，食用菌发酵等30余个实验项目。

3.典型案例

3.1北华大学-基础医学学院

2018年，润尼尔公司与北华大学合作开发了荧光术标记追踪分泌蛋白的分泌过程虚拟仿真实验。本实验在三维场景中操作，熟悉荧光术标记追踪分泌蛋白的分泌过程，根据实验操作提示，进行实验操作，关键节点弹出考核题，进行选择，判断是否操作正确，实验操作结束后，点击确定键，弹出最终得分。

本实验有效解决了实际教学中无法具象化展示细胞微观结构的问题，可以作为实物实验的补充和替代，在虚拟实验环境中，学生任意视角观察细胞的结构，学生按照实验操作提示选择操作，播放实验操作动画。通过开展该实验，让学生了解细胞分泌蛋白的过程，以及实验中涉及不同细胞器的名称，掌握荧光术标记追踪分泌蛋白的分泌过程。

3.2山西大学-生命科学学院

2019年，润尼尔公司与山西大学合作开发了基于CRISPR 技术的白菜基因编辑及遗传转化虚拟仿真综合实验。实验以新兴的CRISPR基因编辑技术为背景，以白菜基因编辑为主题，通过三维仿真技术模拟了PCR仪、电泳电流仪、凝胶系统、恒温振荡培养箱、移液枪、离心机等设备模型，再现真实实验流程。实验内容包括：CRISPR载体构建、植物遗传转化与组织培养、表型与分子鉴定。学习者可通过学习模式、考核模式学习巩固基于CRISPR技术的白菜基因编辑及遗传转化实验的全过程。

本实验有效解决了传统课堂教学中实验过程复杂、周期长等问题，克服种种局限，学生可以反复练习实践，提高学习能力；同时可以极大地提升学生的学习兴趣，使学生感受到现代生物技术的魅力。

生物工程类成品清单