岭南师范学院 · 生命科学与技术学院  |  2026 年度“人工智能+”虚拟仿真实验教学项目 返回个人主页 | 项目负责人:许乐乐
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人工智能+虚拟细胞的构建
VIRTUAL CELL CONSTRUCTION · AI + VIRTUAL SIMULATION
METHOD

实验方法:12 个环节

实验方法按四个环节组展开,学生交互操作在此基础上细化为 22 个步骤——两种口径分别对应方法环节与交互步骤。

图 2  实验方法与步骤流程图(12 个方法环节)
实验方法与步骤流程图
点击图片可放大查看。

一数据获取与预处理

载入数据集并登记来源与许可;设定质控阈值并运行质控;归一化与高变基因选取;批次校正并核对样本分组。

二虚拟细胞构建与模型调用

图谱映射获得细胞状态向量;零样本细胞类型注释;模型微调与配置比较;轨迹推断与轨迹相关基因识别。

三扰动响应预测与评测

虚拟基因敲除预测;药物扰动模拟;设置未扰动细胞对照与按扰动基因留一的零样本测试并计算相关性指标 r。

四结果可视化与分析

生成表达矩阵热图、细胞注释图、轨迹图与扰动差异基因图;判读结果并对照已知调控关系、通路知识与文献结论。

INTERACTIVE STEPS

学生交互性操作步骤(共 22 步)

下列 22 个步骤均为实质性实验交互,系统加载之类的操作不计入。每一步均设有可量化的目标达成度赋分模型,合计 100 分。点击左侧任一步骤查看完整操作说明。

操作步骤导览
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口径说明:方法环节(12 个)与交互步骤(22 个)为同一实验流程的两种划分口径;课中操作 99 分钟,另有开场、教师讲解与集中汇报约 36 分钟,合计 135 分钟(3 学时)。全实验 8 学时,与教学过程的课前 2 学时、课中 3 学时、课后 3 学时安排一致。
FULL FLOW

22 步操作全流程一览

图 3  虚拟细胞实验 22 步操作全流程
虚拟细胞实验22步操作全流程
点击图片可放大查看完整流程。
SCORING

用时与赋分结构

10 分
预习成绩(步骤 1—4)

约 50 分钟,文献阅读与视频学习提前一周布置,课前合计约 2 学时。

70 分
操作成绩(步骤 5—20)

课中 99 分钟,依据平台记录的操作完成度、参数设置合理性与方案迭代轨迹生成。

20 分
实验报告与教师评价(步骤 21—22)

课后约 120 分钟,含报告四要素评定与汇报答辩表现。

分段步骤区间分值用时评价方式
课前预习步骤 1—410 分约 50 分钟任务书解析、文献要点、预习自测、方案备案
阶段一 · 数据获取与预处理步骤 5—1023 分课中约 40 分钟数据登记、质控阈值、归一化与批次校正
阶段二 · 细胞状态表征与轨迹推断步骤 11—1626 分课中约 45 分钟图谱映射、注释复核、模型微调、轨迹推断
阶段三 · 扰动响应预测与评测步骤 17—2021 分课中约 30 分钟基因敲除、药物扰动、对照设置与指标评测
课后拓展与交付步骤 21—2220 分约 120 分钟结果判读、实验报告、汇报答辩
合计22 步100 分8 学时过程性评价 80% + 结果性评价 20%