虚拟实验

1.实验教学方法

(一)使用目的

虚实结合与互动自主式实验教学。本项目结合实验和专业特点,以学生为主体,利用开放式的升金湖水鸟多样性调查实验教学管理平台,通过指导教师精心设计的教学环节和“互动自主式教学方法”,实现从“以教为主”到“以学为主”再到“学教联动”理念的转变,学生成为学习的主体,教师成为学习的帮促者、引导者、合作学习者,师生互动成为常态化。通过虚拟实践,在强烈激发学生实验兴趣的基础上,学生再到野外实习基地和实验室进行实践,调动学生探索热情和求知欲望,培养和锻炼学生实验操作技能和解决实际问题的能力。

(二)实施过程

(1)升金湖湿地生态系统结构与动态 

通过虚拟仿真技术手段,构建升金湖湿地3D景观模型以及纵面解剖模型,并选取代表性生境构建虚拟场景,使学生对调查区域的总体和局部环境特征有全面深入的了解。

(2)湿地水鸟认知 

通过形态、鸣声这两种目前主流的鸟类分类和野外鉴别方法,制作虚拟仿真野外实习环境、嵌入常见水鸟的3D模型和鸣声录音,准确客观地呈现调查区域常见鸟类的形态、行为、声音、生境等信息,让学生认识鸟类分类特征的差异;结合每种鸟类模型、图片、音频、特征描述,部分重要水鸟还配以分布与迁徙、生活习性的动态及视频演示,帮助学生实现对金湖水鸟分类和特征的快速识别。

(3)湿地水鸟多样性调查

选取升金湖湿地具有代表性的生境进行高仿真虚拟,将该地区的鸟类按照实际出现的生境和数量进行场景布局。虚拟操作将按照鸟类多样性调查方法中的样点法和样线法进行,依照鸟类行为、栖息方式等将鸟类置于虚拟栖息地中,让学生按照鸟类多样性的基本方法,依据形态和声音的识别,记录鸟类在模拟场景中的数量,实现鸟类与其栖息环境的一体化学习,达到掌握鸟类生态学调查与研究相关知识的目的。

 (4)虚拟考核

“水鸟识别虚拟考核”要求学生在虚拟生境中,对随机出现的鸟类进行种类鉴别,填写考察项目,虚拟仿真教学系统会根据鉴别结果给出考核分数,考察学生的学习效果;“水鸟多样性调查虚拟考核”要求学生在虚拟生境中,沿设定的若干样点和样线,使用相应的工具,进行模拟调查,并记录相关数据。调查结束后,系统自动生成生态调查统计结果,学生需根据结果,完成调查报告,由指导教师通过系统进行成绩评定。

(三)实施效果 

通过在野外实习开展之前进行虚拟仿真操作训练,在实际野外实习过程中学生识别鸟类的能力明显增强,正确率明显提高,识别的种类数量显著增多,与之相关的拓展知识掌握更为丰富,鸟类多样性调查的操作规范性和准确性明显提高。