“生物多样性”是生物（动物、植物、真菌等）与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和。生物多样性是人类赖以生存的条件，是经济社会可持续发展的基础。鸟类是陆生脊椎动物中最重要的类群之一，是生物多样性的重要指示类群，在生态系统的物质循环和能量流动中起着积极的作用，鸟类多样性是生物多样性的重要组成部分。在对鸟类的研究中迁徙是非常重要的一部分。迁徙鸟类作为生态系统的重要纽带，能为生态系统提供多种服务功能，比如通过控制害虫、传播种子和促进物质循环等维系生态平衡。鸟类栖息地保护能产生伞护效应，惠及众多物种，鸟类迁徙过程中对栖息地的利用可以帮助保护区选址等。同时，候鸟的迁徙时间、路径和生理变化作为环境变化的“活体监测仪”，可以精准反映气候变化、污染扩散及栖息地退化，为全球生态危机提供预警。追踪鸟类迁徙，能够通过鸟类迁徙规律帮助开展鸟类保护，尤其是一些珍稀的濒危物种，同时也有助于为机场选址和航线建立提供科学依据，有效避免发生鸟类与飞机相撞的事故。因此，本实验课程拟紧密围绕鸟类迁徙行为、迁徙对策、生态系统功能与物质循环、卫星追踪研究方法、栖息地利用、全球变化响应、保护生物学与生态管理等7个知识点进行理论学习、卫星追踪实验操作、数据分析、科学研究等的训练。

知识点：共6个

1. 鸟类迁徙行为的基本概念与生态分析

2. 迁徙对策

3．生态系统功能与物质循环

4. 卫星追踪设备类型与技术原理

5. 栖息地利用

6. 全球变化响应

7. 保护生物学与生态管理

（2）核心要素仿真设计（对系统或对象的仿真模型体现的客观结构、功能及其运动规律的实验场景进行如实描述，限500字以内）

1、实验操作体验：以VR技术线上打造实验场地，在模拟还原的真实场景中，帮助学生熟悉了解实验对象（迁徙鸟类）、实验设备（卫星追踪设备），完成线下无法进行的实验操作，培养了学生的实际操作技能；

2、提供模拟的迁徙数据，使学生能完成从课题选择、实验操作到数据分析、实验报告撰写的一系列较为完整的科研内容，为学生之后从事科研工作打下坚实的基础。

3、完成模拟后，学生可使用多条历史迁徙轨迹训练 AI，输入气象数据（风速、气压等）预测未来迁徙路径偏移，例如北极燕鸥的迁徙路线响应海冰变化的模拟。

本项目实验内容可以分为生物多样性实验能力传授和研究能力培养两部分。这两部分的教学目标不同，因此采用了不同的教学方法，具体如下：

（1）实验能力传授：线上线下相结合、真实虚拟相结合的混合式教学。鸟类的迁徙行为研究、实验设计、卫星追踪器的正确安装、数据收集与分析有赖于扎实的理论基础与充分的实验训练，因此项目将线上教学（包括鸟类迁徙基础知识、迁徙数据分析等教学视频，追踪设备安装、参数调节模拟迁徙环境、停歇地保护区规划等虚拟仿真实验步骤）与现下实践相结合，真实野外实践与网络虚拟操作（电脑端和手机端、网页浏览和HTC虚拟场馆）相结合。

（2）研究能力培养：以创新为核心的研讨型教学。野外实习之前，指导学生阅读野外实习的相关文献，根据各自的兴趣组合成若干课题小组，初步提出研究课题的设想；野外实习开始之后，经过网上学习与实习的三天野外考察，在教学团队指导下，学生对原选课题进行调整和论证，进一步完善课题的研究方案，并以3~5人的小型课题组为单元进行野外协作研究；野外实习结束之后，在教学团队的指导下各课题小组整理数据、分析结果、撰写论文，最后由教师集体评阅，择优推荐发表。

（1）学生交互性操作步骤，共 10 步

（2）交互性步骤详细说明

本项目的学生交互性操作主要体现在鸟类迁徙基础知识学习和卫星追踪实验模拟，具体如下：

（a）理论学习：候鸟是指因季节变化而在繁殖地与越冬地之间进行规律性迁徙的鸟类，其迁徙行为与地理环境和资源分布密切相关。从系统分类学（即鸟类目、科层级）来看，候鸟广泛分布于多个鸟类目和科中，但迁徙习性在不同类群中存在显著差异。[系统分类学习模块]通过点击鸟类分类系统树的节点依次展开各个目、科、属和种，双击最后节点可以获得该物种的全部图片及详细资料信息进行学习（似图1），计划知识库包含40种迁徙鸟类（覆盖雁形目、鸻形目、鹳形目、鹰形目、雀形目等），包括近十种濒危鸟类和常见鸻鹬类鸟类识别知识。[分类系统测试模块]根据图片进行形态鉴别，提交答案后系统自动评阅。

图1、迁徙鸟类分类学知识

[迁徙路线基础知识学习模块]全球有9条候鸟迁徙路线（图2），其中四条路线贯穿我国境内（图3）：西亚-东非迁徙路线、中亚迁徙路线、东亚-澳大利西亚迁徙路线、西太平洋迁徙路线。学习各迁徙路径主要线路、重要停歇点及主要迁徙鸟类，理解迁徙路线的重要性。[迁徙路线知识测试]根据重点物种或停歇点鉴别迁徙路线，提交答案后系统自动评阅。

图2、全球候鸟迁徙路线图

图3、四条途径我国的候鸟迁徙路径

[卫星追踪进行鸟类迁徙研究的理论学习]学生点击视频课程，学习如何正确选择、安装卫星追踪设备、数据获取与分析等。

（b）卫星追踪实验模拟：通过VR技术搭建虚拟实验操作场地，学生通过鼠标和键盘操作（网页版）或手柄操作（HTC VIVE虚拟现实版）进入场地，模拟[卫星追踪设备选择]，需根据目标鸟种体重正确选择出适合的卫星追踪设备，从设备库中拖拽设备到鸟类模型上，实时显示重量占比（若超过鸟类体重的4%触发红色警报，因为过重的设备会影响鸟类的正常活动）；[调整设备参数]模拟调整设备参数，定位精度、数据回传频率（每小时/每日）、续航模式（电池/太阳能）等；[追踪设备安装模拟]若安装不当（安装错误位置或遮挡羽毛），系统模拟时鸟类飞行能力下降，导致迁徙失败，正确安装则可进入下一步；[迁徙路线选择]选择目标鸟种的正确迁徙路线；[环境参数调节]滑动数据调节温度、风速、降水强度等进行气候调节，观察鸟类迁徙的时间调整。基于所选择设定，系统提供大量数据，学生需完成数据分析和实验报告，完整体验科研进程，[提交实验报告]完成虚拟仿真实验。

（1） 是否记录每步实验结果：是

（2） 实验结果与结论要求：实验报告

（3） 其他描述：学生组队后自选课题，完成研究型小论文。不同的物种选择和参数设置，会获得不同的数据结果，学生可根据课题内容进行选择操作。