（1）实验原理
本虚拟仿真实验，将通过四个模块进行，分别为：①、植物拟南芥种子的播种与幼苗的培育；② 、拟南芥的气孔运动实验；③、植物叶片保卫细胞的提取；④、植物保卫细胞阴离子通道电流的测定。通过三维建模和交互式程序设计给学生以沉浸式体验，高度模拟真实实验操作，使复杂的实验操作具体化，易于掌握。这四部分模块总共涵盖11个知识点。
① 植物拟南芥种子的播种与幼苗的培育模块。
实验原理：
拟南芥是目前植物学、植物生理学、植物分子生物学等科学前沿最重要的模式植物，也是本科教学实验中理想的植物实验材料。拟南芥的优点是植株小、生长周期短、种子多；拟南芥的形态特征分明，是自花受粉植物，基因高度纯合，用理化因素处理突变率很高，容易获得各种代谢功能的缺陷型；此外，拟南芥繁殖快、易于在实验室培养、是适于实验操作的研究对象。所以，拟南芥是进行植物生物学研究的好材料，是“植物中的果蝇”。
② 拟南芥的气孔运动实验模块。
实验原理：
植物气孔由一对保卫细胞围绕而成，其开闭控制植物水分散失，进而影响植物蒸腾作用及干旱胁迫响应。植物激素脱落酸 (ABA) 是重要的气孔运动调控因子，可以促进气孔关闭，并抑制气孔开放过程，减少水分散失，提高植物抗旱能力。因此，气孔运动实验分为研究ABA抑制气孔开放作用的Opening实验和研究ABA促进气孔关闭作用的Closure实验。
③ 植物叶片保卫细胞原生质体的提取模块。
实验原理：
气孔是由一对保卫细胞围绕而成，保卫细胞膜上的离子通道活性与气孔运动息息相关。因此，提取拟南芥表皮保卫细胞是后续利用膜片钳电生理技术，研究保卫细胞膜上离子通道活性的必要前提。
④ 植物保卫细胞阴离子通道电流的测定模块。
实验原理：
干旱诱导植物产生ABA，激活保卫细胞膜上的阴离子通道，引起阴离子外流，造成细胞失水收缩，气孔关闭。膜片钳技术是一种利用微电极与细胞膜之间形成紧密接触的方式，采用电流钳或电压钳技术对生物膜上离子通道的电活动进行记录的微电极技术。因此，利用膜片钳技术，记录保卫细胞膜上阴离子通道电流的大小，可以阐释植物对干旱应答能力差异的具体机制。
知识点：共11 个
1. 拟南芥种子的播种。
2. 拟南芥幼苗的移植。
3. 拟南芥莲座叶片的处理。
4. 叶片下表皮的撕取和表皮水压片的制作。
5. 气孔图像的获取、开度测量及数据分析。
6. 拟南芥叶片表皮的收集与破碎。
7. 表皮的酶解过程。
8. 保卫细胞的离心与收集。
9. 膜片钳玻璃电极的制备。
10. 阴离子通道记录前的准备。
11. 保卫细胞阴离子通道电流的记录。
（2）核心要素仿真设计
核心要素的仿真度：
① 无菌操作技术是拟南芥种子播种的关键，如操作不当，将会导致培养基染菌，直接影响后续实验模块的进行。本虚拟仿真项目高度还原了超净工作台的构造、使用以及拟南芥种子播种所需的培养基等各种无菌实验材料，并且完整演示了在超净工作台中进行种子播种实验的无菌操作过程。
② 气孔运动测定的关键，在于成功撕取拟南芥叶片下表皮并制作水压片。制作好的表皮水压片，需使用倒置光学显微镜进行气孔图像的随机获取。本虚拟仿真项目通过建模和仿真设计，精确的展示了下表皮的撕取、水压片的制作和气孔图像的获取与分析过程等实验操作细节。
③ 保卫细胞原生质体的酶解提取过程中，酶解时间和震荡强度是影响原生质体状态的关键。本虚拟仿真项目通过建模和仿真设计，精确的展示出这部分实验的操作重点和细节，让学生能够有直观的认识，便于理解和掌握。
④ 在显微镜视野下，要寻找状态良好的、膜边缘齐整的保卫细胞原生质体，最终实现对阴离子通道电流的记录。本虚拟仿真项目通过仿真设计，还原出状态良好的保卫细胞原生质体及阴离子电流，并高度模拟了膜片钳仪器和软件的一系列操作过程。等实验操作细节。