此虚拟仿真实验课程旨在结合生态学、植物学、应用生态学、高级生态学及保护生物学等多个领域，通过虚拟技术，提供一个综合性的学习平台。课程内容深入探讨以下几个关键概念：

• 植物群落数量特征分析：解析特定生境下植物集合的种类组成、外观、结构及其所体现的功能，强调种类组成对于识别和理解植物群落结构及多样性的重要性。此外，讨论群落的高度、多度、密度、盖度等量化特征及其在群落组成、动态和环境特征反映中的作用。

• 样方抽样技术：介绍在植物群落调查中选择代表性样地及其内部样方布局（如“S”形、“N”形等）的方法，以及通过重复样方收集的数据（植物名称、高度等）进行分析的原则。

• 植物群落特征的定量化分析：强调通过计算植物的优势度和重要值来定量分析群落特征，比较不同植物在群落中的优势程度差异，以及同一种植物在不同群落类型中的地位变化。

课程还包括虚拟仿真设计的核心元素，如苔原带植物群落场景和植物模型、样方选择和主要数量特征估测的虚拟操作，旨在通过实际操作加深理论知识的理解。

同时，课程还扩展到湿地生态系统的虚拟场景构建，包括冬季湿地的动植物3D模型展示、水鸟的观察与分类、生活史研究以及多样性调查方法等，提供“基础+研究型”野外实习的虚拟体验。通过仿真软件模拟自然保护区的地形地貌和生态环境，学生可以全方位、身临其境地学习生态系统和鸟类学，以期达到提升专业技能和科研能力的教学目的。

教学过程设计

基于探索式学习，本实验课程采用问题引导的教学方法。详细步骤如下：

针对即将参加野外实习的学生，教师提前一个月布置虚拟实验的学习任务。学生首先需通过教科书、在线课程及实验手册等资料自学相关理论知识；接着，他们需熟悉虚拟仿真实验的任务和要求。学生可以使用个人电脑或通过预约使用学校的虚拟实验室来进行实验学习，根据个人的学习进度进行反复练习，直至掌握。完成实验后，学生选择提交时间，提交实验结果，一旦提交不得修改。之后，学生需要导出实验数据，利用公式进行分析，并撰写实验报告提交至平台，等待教师评分。

实验教学方法

本课程结合线上线下教学，要求学生独立完成实验任务。

湿地水鸟的认识：通过创建虚拟仿真环境，结合水鸟的形态、鸣声等信息，展现水鸟的特征，使学生能快速识别和理解不同水鸟的分类。重要水鸟种类将通过3D模型、图片、音频和动态视频，展示其分布、迁徙和生活习性，增强学生的认识和理解。

湿地水鸟多样性调查：在代表性的湿地生境中进行高仿真虚拟构建，按照水鸟在自然环境中的实际分布和数量进行布局。学生将通过样点法和样线法，依据水鸟的形态和声音进行识别，记录虚拟环境中的水鸟数量，通过模拟实践加深对水鸟生态学调查方法的了解。

虚拟考核：包括水鸟识别和多样性调查两部分。在“水鸟识别”部分，学生需在虚拟环境中识别随机出现的水鸟种类，并记录观察数据。在“水鸟多样性调查”部分，学生将在虚拟环境里沿指定的样点和样线进行调查，记录数据。完成后，系统将自动生成统计结果，学生根据这些结果撰写报告，提交给教师进行评分。

植物调查：

1. 学生需先在虚拟实验平台用指定的账号和密码登录进行实验操作。

2. 登录后，学生可以选择进入练习或考核模式进行实验。

3. 在实验中，将鼠标移至指定样方中的植物上，点击后，学生将看到该植物的三维图像和实际照片，并需要录入植物的名称及估算其高度和盖度。

4. 如果输入的植物名称正确，信息将被记录；否则，系统会以红色文字提示正确名称，直到正确输入。

5. 在考核模式下，步骤与练习模式相同，但所有正确测量的数据会被记录下来。

6. 完成一个样方的所有植物鉴定和测量后，学生提交数据，然后可以选择进行下一个样方的工作。

7. 数据可以在未完成所有样方时提交，系统将暂时保存，以便下次继续，但提交次数限制为不超过五次。

8. 学生需要完成至少五个样方的植物鉴定和测量工作。

9. 实验结束后，学生从平台下载自己的调查数据进行分析。

10. 学生需要根据收集的数据撰写并提交实验报告。

11. 教师将审核实验报告和数据，最后评定成绩。

鸟类调查：

1. 学生点击“鸟类观察”按钮进入水鸟学习模块，并通过“基础知识”按钮学习水鸟的基本概念、分类和鉴定方法。

2. 在“水鸟观察”模块中，学生可以选择不同的生境类型，通过虚拟环境中的随机漫游观察不同种类的水鸟。

3. 使用“背包”中的工具来辅助观察。

4. 点击特定水鸟后，学生可以通过动态3D模型、声音和文字描述等学习该鸟类的特征、行为、习性以及迁徙情况等。

5. 进入“水鸟调查”模块，学生先学习调查监测方法和计数方法，然后选择生境进行调查。

6. 使用“背包”中的GPS工具沿预设样线进行调查，记录观察到的水鸟信息。

7. 完成调查后，学生填写“鸟类监测汇总表”，系统将自动校正和分析数据。

8. 学生根据系统提供的分析结果撰写并提交调查报告。

9. 教师最后将审阅报告，并对学生的工作进行评价。

学生利用个人电脑或平板电脑进入《国际重要湿地水鸟调查》的虚拟仿真实验平台。在3D环境下选择“虚拟考核”功能，进行水鸟的种类鉴定、多样性研究及报告编写等考核任务。考核成绩将由自动评分系统和教师共同决定。只有获得合格分数的学生才能获得前往实习基地参与现场实习的机会，且这一成绩将作为学生课程成绩的一部分。

在植物调查的虚拟仿真环境中，学生可以在练习模式下探索实验场景，学习识别高山苔原区的常见植物及测定群落数量特征的技能。只有通过不断的练习，学生才能熟练掌握大量植物种类和准确评估盖度。在考核模式中，每位学生进入的实验场景和样方是随机生成的，保证了每位学生面临的任务是独一无二的，他们必须完成指定样方中的植物识别以及高度和盖度的测量工作。