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
AUDIENCE

面向学生要求

专业年级 / 建议学期
生物技术本科三年级(建议第 5 学期)
生物科学(师范)本科三年级(建议第 5 学期)

知知识要求

已修读细胞生物学与分子生物学课程,理解基因表达调控与中心法则的基本内容;对单细胞测序、人工智能的基本概念有初步了解(未修读生物信息学者可借助平台课前材料补足)。

能能力要求

具备基础的数据分析常识与图表阅读能力,能熟练使用浏览器完成平台交互操作;能阅读中文专业文献并提炼要点,按企业项目报告体例撰写实验报告;遵守数据使用规范、如实记录实验结果,客观评价人工智能输出的适用边界。

SCHEDULE

8 学时教学过程安排

实验依托虚拟细胞仿真平台开展:平台内置预训练细胞基础模型与百万级人类单细胞参考图谱,设五个功能模块,配备知识库、答疑助手与流程引导智能体,并全程记录操作过程用于过程性评价。

课前 · 约 2 学时

线上自主预习

  • 教师发布任务书、实验指导书与教学视频,指定肿瘤细胞系数据集
  • 提前一周布置文献阅读任务,智能体推送预习清单与自测题
  • 学生阅读任务书与关键文献导读版,观看原理讲解视频并完成预习自测
  • 初步拟定实验方案,标注拟选靶基因与候选药物并录入平台备案
课中 · 3 学时(135 分钟)

任务驱动分步探究

  • 开场与任务说明(约 10 分钟):明确目标、节点要求与提交物
  • 阶段一(约 40 分钟):质控、归一化与批次校正,判定数据可用性
  • 阶段二(约 45 分钟):图谱映射、注释复核、模型微调与轨迹推断
  • 阶段三(约 30 分钟):虚拟敲除与药物扰动,对照评测
  • 集中汇报与点评(约 10 分钟)
课后 · 约 3 学时(一周内)

拓展与报告闭环

  • 各组围绕未见扰动预测或数据参数提出一个可检验问题,自行设计含对照和简单基线的补充实验,说明变量、预期结果与评价指标,并完成至少一次方案迭代
  • 各组围绕未见扰动预测或数据参数提出一个可检验问题,自行设计含对照和简单基线的补充实验,说明变量、预期结果与评价指标,并完成至少一次方案迭代
  • 按企业项目报告体例完成实验报告
  • 可选拓展:两药组合响应探索、更换细胞情境复测
  • 教师批阅报告,在平台论坛组织共性问题讨论
  • 报告答辩于下一次课课首集中进行(每组 2—3 分钟)
  • 形成“报告—反馈—修订”闭环
ASSESSMENT

评价体系

采用过程性与结果性评价相结合:22 个交互性步骤均设定可量化的达成度判定依据,合计 100 分。

过程性评价 80 分

  • 预习成绩 10 分(步骤 1—4):任务书解析、文献要点、预习自测、方案备案
  • 操作成绩 70 分(步骤 5—20):依据平台自动记录的操作完成度、参数设置合理性与方案迭代轨迹生成,并经教师复核
评价数据汇总为学生动态能力画像,教师据此定位共性问题、实施精准指导。

结果性评价 20 分

  • 实验报告与教师评价 20 分(步骤 21—22):依据扰动预测评测讨论与实验报告质量评定
  • 报告须包含方法依据、结果评估、局限性讨论、数据来源说明四要素,并呈现自主提出的补充问题、对照设计与方案迭代记录
  • 汇报答辩表现由教师评分(6 分)
数据使用规范与结果可信性讨论纳入考核要求,支撑教学质量持续改进。
提交物说明
实验方案含靶基因、候选药物与检测项目,课前录入平台备案
操作过程记录平台自动生成,含操作日志、参数组合与方案迭代轨迹
结果图表表达矩阵热图、细胞注释图、轨迹图、扰动差异基因图
实验报告按企业项目报告体例撰写,含方法依据、结果评估、局限性讨论与数据来源说明
APPLICATION

实验应用及共享情况

项目情况
本校上线时间2025 年 4 月 10 日
已服务学生人数本校累计 294 人次(三期分别为 100 人、96 人、98 人,统计截至 2026 年 4 月)
纳入教学计划专业数2 个:生物科学(师范)、生物技术
教学周期一年两学期(全年开设),约 100 人 / 年
面向社会提供服务是(2026 年 8 月 1 日起)

共享方式与资源

本实验依托国家虚拟仿真实验教学课程共享平台(实验空间)面向全国高校提供共享服务,共享范围以开设细胞生物学、分子生物学及生物信息学相关课程的高等院校为主。

  • 教学指导资源:教学指导书、教学视频、课程教案、课件(演示文稿)
  • 实验指导资源:实验指导书、操作视频、知识点课件库、习题库、测试卷
  • 在线支持方式:实验系统即时通讯工具、论坛、支持与服务群
  • 服务保障:4 名在线教学服务团队成员、1 名在线技术支持人员,工作日 8 小时 / 日在线