生态学具有综合性和实践性特征,生态学实验教学作为中学生物教学的重要方法,是提升学生实践能力的有效途径。由于实验环境、教学设备、实验时长等因素的限制,传统的生态学实验教学常以演示过程、呈现现象为主,较难充分发展学生自主探究问题的能力,不利于完全激发学生的学习兴趣。随着仿真技术的进步和成熟,仿真实验作为实验教学的重要辅助手段,推动生态学实验课程由简单演示向可视、交互方向发展,满足学生自主探究性学习的需求。针对以上中学生态学实验教学中存在的相关问题,本文在仿真实验中融入实验可视化和种群行为仿真方法,以实际实验为原型,逼真地模拟现实生态学实验过程与现象。首先总结生态学研究对象和实验特征,依据生态学仿真实验原理及可视化实验的特点,设计可交互的仿真实验场景;然后,基于生态学种群行为模型,仿真模拟种群的运动和行为方式,真实自然地反映生态现象;最后以生态学实验“标记重捕法”作为案例,分析并评价应用仿真实验学习的行为数据。具体研究内容主要包括:1)针对现有动画教学在仿真实验方面存在的不足,结合可视化技术,设计一种生态学仿真实验方案,支持师生自主布设生态对象符号的位置、实时调节实验参数、动态展示实验结果;其次,概括生态系统体系构成要素和实验场景交互功能,探究生态对象符号的基本属性并构建相应的符号库;最后仿真模拟种群的增长变化,实时获取实验结果信息,帮助学习者理解实验所要表达的知识。2)首先分析种群觅食行为,探索不同空间格局中种群的分布特征及影响种群运动的主要因素;然后,阐述生态学种群的运动规则,设计种群行为仿真模拟方案,模拟生态环境中种群的运动及行为,揭示不同生态环境中种群的运动规律:最后,根据动物种群在不同环境中的捕食行为,设计捕食行为规则与策略,模拟种群在捕食状态下的运动方式与行为,并分析不同捕食策略对捕食成功率的影响。3)选取中学生态学“标记重捕法”实验,根据实验目的及原理,构建一个仿真实验系统,通过小范围试用和样本分析的形式展开评价工作,分析仿真实验的实时交互、实验参数实时调节及动态演化的实际成效。结果表明,该仿真实验能够快速地呈现和验证多种实验方案的结果,提高实验效率及学生自主实验的能力。