本实验项目旨在进行海洋浮游植物群落结构调查、分析与评价。实验部分具体包含：样品的采集、样品处理及分类、数据分析模块。在每一模块中，设置有样品采集设备选择、样品分类数据库比对、样品生态数据测定与计算公式的选择等交互式教学环节，实现多维度、自主性的体验实验教学。通过以上部分，达到如下目标：
（1）让学生了解海洋浮游生物及群落结构多样性，掌握海洋浮游植物群落结构及特征，培养学生海洋生物实地调查、海洋生物分类辨别以及海洋生物多样性指标分析等能力，使学生充分了解海洋重要生物类群结构特征及多样性，以及海洋生物多样性海上调查的基本方法和流程，培养学生的实操和判断能力。
（2）培养学生对微微型、微型、小型浮游植物采样、处理、分析的操作能力。
（3）培养学生对海洋生物群落构成的理解能力，包括海洋浮游生物多样性调查的方法步骤和生物群落结构特征的分析技术流程。
本实验环节由以下内容串联而成：海洋浮游植物分类理论→海洋浮游植物虚拟采样设备的选择→采样参数的设计→采样样品处理过程的设计→实验室分析仪器的选择→实验分析流程的设计→丰度的计算→生物多样性的计算→记录设计结果供正确性判断，涵盖海洋浮游植物的分类特征、浮游植物种群优势度和多样性指数计算等知识点，共4个，详细原理如下：
（1）浮游植物分类理论
浮游植物是一个生态学概念，是指在水中以浮游生活的微小植物，通常浮游植物就是指浮游藻类，包括蓝藻门、绿藻门、硅藻门、金藻门、黄藻门、甲藻门、褐藻门、隐藻门和裸藻门九个门类的浮游种类，已知全世界藻类植物约有40,000种。通过显微镜观察，根据浮游植物的细胞大小、形态、单生/多细胞聚集、色素体形态、数目，是否有蛋白核、油滴，鞭毛数量和形态，角毛数量和形态等特征进行分类。
（2）落射显微镜及光学显微镜原理
落射荧光显微镜原理
从右光源发出的光（彩虹色线）仅限于具有由激发滤光片激发的波长的光，并成为激发光（深蓝线），激发光被二向色镜反射并通过物镜照射样品，激发样品产生的荧光（黄绿色线）通过物镜到达目镜。荧光笔直，不会被二向色镜反射，吸收滤光器去除荧光之外的其他波长的光。荧光到达目镜并用肉眼观察/用相机拍摄以落射照明（同轴照明）照射激发光，二向色镜用作落射照明的反射镜（可以将激发滤光片用作辅助镜），并且仅以激发光的波长照射样品。只有样品产生的荧光和样品散射的激发光才能到达目镜，使用仅透射所需荧光波长的吸收滤光片仅提取荧光，观察荧光。
光学显微镜原理
显微镜是利用凸透镜的放大成像原理，将人眼不能分辨的微小物体放大到人眼能分辨的尺寸，其主要是增大近处微小物体对眼睛的张角（视角大的物体在视网膜上成像大），用角放大率M表示它们的放大本领。因同一件物体对眼睛的张角与物体离眼睛的距离有关，所以一般规定像离眼睛距离为25厘米（明视距离）处的放大率为仪器的放大率。显微镜观察物体时通常视角甚小，因此视角之比可用其正切之比代替。光学显微镜计算分为2种方法，包括沉降计数法和浓缩计数法。
（3）浮游植物细胞丰度计算
浮游植物细胞丰度计算是表示群落（或样品）中种类丰富程度的指数。其计算公式有多种,本课程针对海洋浮游生物生态调查，采用马卡列夫（Margalef, 1958）公式，计算式如下：
d=(S-1)/log2N
式中: d——丰度；
S——样品中的种类总数；
N——样品中的生物总个体数。
一般认为：健康的环境，种类丰度高，污染环境，种类丰度低。
（4）生物群落与生态多样性关系
多样性指数是反映群落种类多样性的指标，本实验基于种类和数量信息函数，采用香农-威纳指数（Shannon-Weaver index）多样性指数进行表征。
一般认为：正常环境，该指数值高；污染环境，该指数值低。
在海洋浮游植物调查与群落多样性评价虚拟仿真实验的教学中，充分利用信息化技术，发挥“虚实结合、以虚促实、以实补虚”的优势，采用了“混合式教学”、“情景再现式教学”和“启发式、互动式教学”多种方式进行教学，充分以学生为中心，激发学生学习兴趣，促进学生创新意识、实践意识和综合思维能力的培养，帮助学生树立海洋环保意识。具体实验教学过程和方法分为以下13个交互步骤：
（1）进行海上采水取样过程，采用观察法指导学生学习海上采样过程，让学生细致观察到采样的动态过程；
（2）进行水样的样品分装，采用逆向思维法和观察法指导学生进行水样分装，使学生对水样样品的分装有更深刻的感知；
（3）进行水样的样品固定与贴标签，采用分类法将水样样品的固定与贴标签的过程展示，使学生了解卢格氏液的使用和正确贴标签的方法；
（4）进行海上拖网取样过程，采用观察法指导学生学习海上拖网采样过程，使学生对该操作过程有客观的认知；
（5）进行网样的冲洗，采用放大法将网样冲洗过程直接展示给学生，有利于学生对网样的冲洗有正确的理解；
（6）进行网样样品的收集，采用类比法演示网样样品的收集过程，指导学生学习，使学生对于网样样品的收集过程有规范化的认识；
（7）进行网样样品的固定与标签标识，采用类比法指导学生操作网样样品的固定与贴签标记，使学生掌握该过程的正确操作；
（8）对微型浮游植物样品进行预处理，采用观察法和科学推理法指导学生辨识及正确使用微型浮游植物真空抽滤泵、滤膜、布氏漏斗等系列仪器装置；
（9）对微型浮游植物样品进行抽滤操作，采用等效法将样品的抽滤展示给学生，使学生在操作的同时学习抽滤器的使用方法；
（10）对微型浮游植物样品进行显微观察，采用对比法、比较法、类比法和观察法指导学生辨别微型藻体形态，使学生对于微型浮游植物样品的观察方法和分类特征有系统的认识；
（11）将小型浮游植物样品转移至计数框，采用统计法指导学生学习小型浮游植物样品计数，使学生掌握计数框使用原则；
（12）对小型浮游植物样品进行显微观察，采用对比法、比较法、类比法和观察法指导学生辨别小型藻体特征，使学生对于小型浮游植物样品的观察方法和分类特征有系统的认识；
（13）对已观察的浮游植物种类进行鉴定，采用归纳法梳理汇总，指导学生完成浮游植物鉴定与分类报告，使学生深入掌握浮游植物的生物特征。