结构杂交育种植物工厂一网打尽，欧倍尔40余款植物学虚拟仿真软件

2026年上半年，多项政策与活动密集指向农科教育数字化的深化。4月23日，教育部植物学课程群虚拟教研室第三次研讨会在塔里木大学召开，40余名植物学教师围绕一流课程建设、教学理念与模式创新、虚拟仿真实验资源建设等主题展开深入研讨。当日，华中农业大学赵毓教授以“智能体驱动植物学课程数字化、智能化转型”为主题，展示了AI赋能植物学教学的实践路径。此前，2025年12月，第三批国家级一流本科课程认定结果公布，多门虚拟仿真实验教学课程成功入选。2026年中央一号文件明确提出“因地制宜发展农业新质生产力，促进人工智能与农业发展相结合”，教育部深化“新农科”建设，要求打破实践教学受季节、场地、成本与安全制约的瓶颈。与此同时，教育部高等农林教育综合改革意见明确提出建设300个左右农林国家虚拟仿真实验教学项目，进一步夯实了虚拟仿真技术在农科教学中的核心支撑地位。在这一政策背景下，北京欧倍尔针对植物学教学推出一系列植物学虚拟仿真软件，持续为农林院校数字化转型提供支撑。

一、为什么植物学教学需要虚拟仿真

植物学教学涵盖形态结构认知、显微观察、野外实习与标本制作等多个维度，但传统教学面临三重制约：户外植物识别受天气、环境、路线安全和交通条件等不稳定因素影响，无法随时随地带学生开展；植物标本制作周期较长、成功率有限，难以让学生形成系统认知；显微镜下植物组织的观察需在固定实验室内进行，受实验室预约排课及设备数量限制，学生上机练习时间严重不足。

北京欧倍尔植物学虚拟仿真软件针对上述制约提供了完整的解决方案。该系列软件采用虚拟现实技术，依据实验室与外业场景的实际布局搭建模型，按实际实验过程完成交互，完整再现植物学课程中理论教学、实验操作与生产实践实习的全过程。软件基于专业的机理模型和真实实验数据作为支撑，仿真结果与真实实验非常接近。其中，北京欧倍尔依托庐山真实环境为江西师范大学定制开发的植物学虚拟仿真软件，已成功协助学校将其申报为2018年度国家虚拟仿真实验教学项目，为植物学教学的数字化转型提供了可复制的实践范本。

二、三维教学体系与核心功能介绍

北京欧倍尔植物学虚拟仿真软件构建了理论教学、实验操作与生产实践实习三大类教学体系，涵盖近四十个软件模块，覆盖植物学课程从基础认知到生产应用的完整知识链条。

1. 理论教学类：从形态结构到生理机制的逐层深入

理论教学类涵盖基础认知与生理机制两大方面。在基础认知层面，软件包括植物根、茎、叶的形态结构观察与三维拆解、被子植物生殖过程与种子形成的3D动态过程、植物系统演化过程、光合作用光能的吸收与转化过程等模块。在生理机制层面，植物光合速率和叶绿素荧光参数日变化测定3D虚拟仿真模块使学生以可视化的方式掌握光合作用的动态调控规律。学生可在虚拟实验室中设置不同环境条件，直观观察CO₂浓度、光照强度等参数变化对叶片光合作用的影响，系统通过动态仿真模块实时呈现植物的生理响应曲线，帮助学生建立从现象到原理的量化和系统性认知。

2. 实验操作类：模拟真实实验条件，支持反复练习

实验操作类涵盖植物学实验中的核心项目。在形态结构分析方面，软件支持根、茎、叶的形态结构观察及显微镜使用，通过3D建模与交互操作复现实验流程，解决传统显微镜教学中课堂时间不足的问题。在生理生化检测方面，软件包括CO₂浓度对叶片光合作用的影响3D虚拟仿真、植物光合速率和叶绿素荧光参数日变化测定3D虚拟仿真等项目，学生可自主设置温度、光照强度等环境参数，实时观察生理指标变化并归纳光强—光合响应等经典生理学关系。在分子生物学方面，软件覆盖植物基因克隆及遗传转化实验、水稻遗传转化虚拟仿真、植物基因组DNA的提取扩增及电泳鉴定等模块，将前沿实验技术纳入实训范围。在环境胁迫分析方面，紫外线对植物形态、结构的影响虚拟仿真软件以及植物缺素诊断软件，通过不同胁迫条件下植物形态结构的对比分析，帮助学生建立植物对多重环境因子的综合响应认知。

3. 生产实践实习类：从野外科考到农田应用的全链条覆盖

生产实践实习类涵盖野外实习与生产应用两大方面。在野外实习层面，软件依托庐山、太行山、苏木山等真实场景构建沉浸式户外漫游环境，使用者沿设定的实习路线寻找目标植物并进行360°认知、鉴定与分类，还可完成植物标本的采集与压制全流程，解决了传统实习受天气、交通等因素制约的难题。在生产应用层面，软件包括玉米、大豆、马铃薯等经济作物的杂交育种、蓖麻授粉、玉米病虫害综合防控等农事操作模拟，以及植物工厂认知、设施农业生产系统认知、植物配方施肥、无人机植保应用等智慧农业场景。

三、沉浸交互与教学管理

在技术层面，软件通过第一人称或第三人称视角在三维场景中自由漫游，地面植被、设备仪器、人物道具均经精细建模，操作灵活性和独立自主性较强，有助于调动学生动手能力与学习兴趣。软件提供演示、练习和考核三种模式，初学阶段可通过演示模式快速建立整体认知框架，练习阶段可在无压力环境中反复演练，考核阶段关闭操作提示进行独立评测，系统自动对操作步骤和工艺指标进行实时评定并生成评分报告。教师端支持统计成绩、分析学情数据，形成可追溯、可量化的评价闭环。

从庐山植物认知到太行山实习，从显微镜下根的横切面结构观察到大田中玉米的杂交育种，从单次光合速率测定到完整的植物生理生化指标体系化训练，北京欧倍尔植物学虚拟仿真软件通过高精度3D建模、机理模型仿真和全栈化教学管理模块，为农林院校打造了一个不受时空、季节与安全制约的数字化植物学教学场景，以实际行动响应教育部“建设300个左右农林国家虚拟仿真实验教学项目”的政策部署。