蛋白质纯化虚拟仿真课程的教学设计

目的 蛋白质纯化是医学与生物学实验教学课程中的一个重要内容，本文通过设计新的蛋白质纯化虚拟仿真教学内容，开发虚拟仿真教学系统，希望学生能够更有效率地掌握蛋白质纯化技术的要点，提升教学质量。方法 利用3D虚拟仿真技术，构建虚拟仿真实验室。结合线下教学经验，确定虚拟仿真教学中需要体现的教学内容、教学重点、核心仪器的特色、评分指标、考核方式、操作体验等。结果 本文基于3D虚拟仿真技术构建了蛋白质纯化虚拟仿真实验室，和传统教学相比，虚拟仿真教学可以提高教学效率，节省教学成本和场地占用；教学设计和虚拟仿真教学系统融合了教学、练习和考核模块，根据以往的教学经验优化了评分体系，保证学生更加有效、严谨地掌握技术细节；涵盖了全新的教学内容——荧光检测联用的分子排阻层析，添加了蛋白质层析的常用案例，保证了内容的新颖与实用；完全再现了现实实验室中仪器设备的搭建模式，实现虚拟学习与实际操作的无缝衔接。结论 蛋白质纯化虚拟仿真教学系统由虚及实，由点及面，把控细节，保证学生动手能力和探索能力的提高，学以致用，并且拥有传统教学模式不可比拟的优势。     

超声彩色血流成像的计算机快速仿真方法

研究超声彩色血流成像的快速仿真方法,克服原先仿真方法非常耗时的缺点。方法超声彩色血流成像计算机仿真中,血流信号是对成像区间内所有点散射体的回波信号累加而得到的。通过引入新的等效散射体模型,可以大大降低散射体的密度,从而减少计算回波信号所需时间。在计算机上用Matlab编程来进行仿真实验,对以往仿真方法和基于等效散射体模型方法的性能进行比较。结果实验表明:基于等效散射体模型的仿真,在保证相同流速精度的前提下,仿真速度比传统方法提高了10倍以上。结论基于等效散射体模型的仿真方法能极大地提高超声彩色血流成像的仿真速度,可以为超声彩色血流成像的方法研究提供便利。     

心室钾通道电流对室性心律失常的影响及调控

本文采用犬心室外膜细胞模型,仿真模拟了不同剂量药物阻滞钾通道电流(iKr和iKs)对室性心律失常产生的影响及调控作用。结果发现,适当阻滞钾电流可减轻室性心律失常,甚至使心律恢复正常。然而,若药物剂量使用过大,过度阻滞钾电流,则会引起早期后除极(earlyafterdepolarization,EAD)的产生,导致室性心律失常症状的加重。此时,我们可以通过调节细胞外钠离子浓度([Na+]o)和晚钠电流(iNaL)等方法来减轻或消除这种负面影响。     

组织学与胚胎学虚拟仿真实验教学平台的构建

虚拟仿真实验课程建设,是推进现代信息技术与实验教学项目深度融合、拓展实验教学内容广度和深度、延伸实验教学时间和空间、提升实验教学质量和水平的重要举措。开展虚拟仿真实验教学能够强化学生实验基本技能、激发学生求知欲、培养学生创造性、提高学生专业技能,在组织学与胚胎学实验教学中具有重要意义。     

基于多Agent仿真解析处理剩余污泥的微生物电解池种群互作关系

【背景】微生物电化学系统耦合了电化学反应和厌氧消化过程,在处理剩余污泥同时实现能源回收,成为具有应用前景的技术之一。揭示电活性生物膜和活性污泥种群互作机制,有助于进一步调控和强化系统性能。高通量核酸测序技术研究微生物群落具有投入大、耗时长和不可预测的缺点,开展微生物群落动态仿真可以更有效地预测群落结构与功能。【目的】研究厌氧消化和生物电化学系统的微生物种间热力学与动力学的演化规律。在考虑电子供体、电子受体、温度、pH值等生态条件下,分析底物的电子流向及微生物群落结构的动态变化。【方法】通过对剩余污泥处理的微生物电解池(Microbial electrolytic cell,MEC)建立一个多Agent仿真(Multi-agent-based simulation,MAS)模型,评估MEC对底物氧化电子转移的能量效率和传质效率,模拟微生物群落结构实时变化,同时耦合动力学和热力学分析;揭示影响MES运行的电子流向决定性因素及相应的微生物种群,为复杂污染物生物处理系统中种间互作和动力学研究提供基础依据。【结果】通过MAS模拟,确定MEC污泥处理工艺的最佳能量传递效率与传质效率为η=0.2,ε=0.5,MAS结合热力学与动力学参数模拟微生物的群落动态与实验组有较高的吻合性。在长期的运行中,微生物电化学系统中丙酮酸没有积累。【结论】证实了MAS结合热力学与动力学参数可以预测微生物的群落动态,并进行实时监测。研究表明多Agent仿真为微生物群落结构动态变化提供了一种新的研究方法,该方法与高通量核酸测序技术进行校验和联用,为人工和自然生态系统中微生物种群预测与评估研究提供一个新的手段。     

晋陕宁黄土丘陵区生态修复与农林牧业持续发展仿真研究

晋陕宁黄土丘陵区土壤侵蚀严重,生态环境脆弱,不合理利用土地是其主要原因,生态修复与环境重建是该区生态与经济持续发展的重要战略措施。应用系统动力学（System Dynamic,简称SD）和“反馈控制（Feedback control）理论建立了该区生态修复和环境重建的SD模型,它分为人口、农业、林业、牧业、农村经济、土壤侵蚀和生态环境6个模块,仿真时间1990～2080年,步长1a。经检验该SD模型的有效性为93．5％,可用于未来仿真预测。根据该区的生态环境特点和农牧业发展现状,选择生态环境恢复重建的3种典型模式——同步发展模式（A模式）、逐步调整模式（B模式）和现状发展模式（C模式）进行仿真研究,预测3种模式2000～2080年的土壤侵蚀、土地利用的发展动态以及农林牧业和生态环境演化趋势。仿真结果表明：土地利用与农、林、牧业持续发展密切相关,坡耕地和草场退化是制约农林牧业发展的主要因素。合理调整土地利用结构和加速治理侵蚀,可促进生态环境逐步恢复和农林牧业持续发展。同步发展模式（A模式）是该区生态修复和环境重建的3个仿真模式中的最优策略,它可促进农林牧协调发展和生态一经济趋向良性循环,并提出该区生态修复与环境重建的对策措施。该SD模型结构合理,运行功能良好,能较真实的模拟具有多变量、非线性变量的复杂生态系统的动态行为,为生态修复研究提供一种有效工具。     

利用数值模拟重构物种多样性格局的形成过程

生命形成的过程极其漫长, 经历了地球系统复杂的沧海桑田变化。当前人类所观察到的物种分布格局的形成除了由物种本身特征决定外, 还受到环境变化、人类活动以及各种随机事件的影响。受限于实验条件、时间、经费、人力等诸多因素, 我们尚无法完整地观察并记录到物种多样性形成的全过程, 只能通过片段化数据来推测该过程。信息科学中包括数值模拟在内的仿真技术以其高效、可控及全过程记录等优势, 能从某种程度上解决物种多样性格局形成过程中的部分数据黑箱问题。本文介绍了数值模拟的概念和工作原理及在物种多样性研究中应用的特点, 列举了物种生态位、扩散模式、种间互作及物种分布应对气候变化等方面的数值模拟研究, 基于已有研究系统地介绍了如何综合上述数值模拟研究构建虚拟物种、气候和场景来解释物种多样性的形成与维持机制, 并阐述了数值模拟在物种多样性研究中的优缺点及应用前景。     

探索以“霍乱弧菌检测虚拟仿真实验”为载体的混合式实验教学模式

虚拟仿真实验是一种现代信息化和智慧教学的重要方法,对高等医学院校教学质量的发展起到重要的推进作用。我们自主开发建设的“霍乱弧菌检测与防控虚拟仿真实验”,既弥补了因生物安全问题不能开展的实验教学,也解决了微生物学检验实验教学中存在的操作标准化问题。采用“三步进阶”混合教学模式,实现以“学生为中心”的师生互动模式,创建“设计性实验报告”,与育人元素有机结合,培育医学生的职业使命感。细化考核标准,实现过程性评价。探索课前启发铺垫、课中内化升华、课后巩固拓展混合式实验教学模式,有效提高学生的实验技能,实现知行合一、素能共育的教学目标。     

仿真教学在《电机与电气控制技术》课程中的应用

为了减少毕业生对就业岗位适应时间,高职院校需要学生在掌握理论知识的基础上必须加强岗位专业技能的培养,将多媒体仿真软件引入教学过程,可以使学生有身临其境的感觉增加学生学习积极性,在教学过程中根据电气类不同岗位具体需求,选用不同的仿真软件培养学生相对应的技能能力、方法能力。     

海豚勇士赶走大白鲨

这天天气不错,蔚蓝的海水在阳光的照射下泛起闪烁的光。托德扛着他心爱的冲浪板,和好友一起来海滨冲浪。正当他们玩得不亦乐乎时,一只大白鲨悄无声息地游了过来,没有人注意到这位不速之客的出现。突然,大白鲨一口咬住了托德的冲浪板,他一下子失去了控制,像三明治中的火腿一样,狠狠夹在了鲨口和冲浪板中间。就在这危急时