本实验分为三个阶段，五个模块，其中包含15步交互性操作步骤。
1）实验流程
图9 实验流程图
2）操作步骤
模块一：实验简介模块。
实验简介模块，为实验操作前的预习环节。
操作目的：让学生了解实验背景与目的，熟悉实验区，回顾相关专业知识，了解潮汐的形成原理，了解实验原理与实验步骤，为进行海岸带沉积物野外调查方案设计虚拟仿真实验做好准备。
操作过程：学生登录实验系统后，点击开始实验按钮进入实验，经过入场动画后，显示实验系统主界面。点击实验简介菜单，在展开的子菜单中分别选择实验背景与目的、实验原理与步骤、实验区概况了解实验基本情况；点击潮汐原理子菜单，观看地球、月球和太阳之间的引潮力作用，学习潮汐形成的原理，加深海岸带野外采样时间因素的理解；点击基础知识测试子菜单，系统根据实验考核的知识点从题库中抽出10道测试题，学生答对至少8道测试题后才能继续剩余实验模块。
操作结果：学生通过查看本实验的基本情况、重要原理和相关知识测试，对实验的背景、目的、原理、步骤等有一定了解，明确本实验要做什么、如何做。
图10 虚拟仿真实验系统主界面
图11 实验介绍
图12 潮汐现象原理动画
图13 基础知识测试
模块二：采样站位布设模块（步骤1-步骤5）。
其主要目的是：以布设沉积物采样站位的任务，驱动学生认识海岸带地貌单元分区理论和沉积物空间分布规律，在海岸带特殊环境下探究科学、合理的站点布局方案。采样站位的布设覆盖海岸带地貌单元越全面、均匀，样品越能反映海岸带真实的沉积特征，站点布局科学性越强；采样站点数量的多少和分布位置，也受采样时间、人员安排、能否通行、成本等因素的制约，在保证站点科学布局的基础上，兼顾采样任务高效、安全完成，则能提高站点布局的合理性。
步骤1：计算特征潮位高程值。
操作目的：通过计算特征潮位高程为海岸带地貌单元的划分提供依据。让学生熟悉潮位数据的格式，理解特征潮位的含义，掌握潮高与高程值的换算方法。
操作过程：点击海岸带地貌分区菜单，进入实验遥感影像底图场景，系统展示长时间序列的潮汐数据，学生浏览数据和潮汐表，探究潮位变化规律，认识特征潮位线。根据系统提示的特征潮位值和潮高基准面，计算平均大潮高潮线高程、平均大潮低潮线高程、平均小潮高潮线高程、平均小潮低潮线高程，计算结果填入相应文本框并提交。学生根据底图等高线标注的高程信息，手动指定相应的4条特征潮位线。
操作结果：确定了海岸带4条特征潮位线的位置，系统显示为4条红线。海岸带地貌单元分区是由该区域特征潮位进行界定，特征潮位则是由长时间序列的潮位变化统计获得，潮位统计计算结果越准确，特征潮位高程的计算就越准确，间接决定了海岸带地貌单元分区的合理性。
图14 特征潮位高程值计算
步骤2：划分海岸带地貌单元。
操作目的：通过对海岸带分区，为布设沉积物采样站位提供依据。让学生掌握海岸带的潮上带、潮间带和潮下带的位置及其与特征潮位的对应关系。
操作过程：系统用不同颜色显示4条特征潮位线，其中平均大潮高潮线和平均大潮低潮线将整个实验区划分为3个大区域，分别点击3个大分区，在弹出的对话框中选择分区名称，完成设定潮上带、潮间带和潮下带。
操作结果：确定了海岸带的潮上带、潮间带和潮下带3个大区域，系统用3种不同颜色区分显示。
图15 潮上带、潮间带和潮下带划分
步骤3：划分潮间带分区。
操作目的：通过对潮间带进一步准确划分，为后续采样站点布设提供依据，提高采集沉积物样品的代表性。让学生掌握潮间带的高潮区、中潮区和低潮区的位置及其与特征潮位的对应关系。
操作过程：系统根据平均小潮高潮线和平均小潮低潮线将潮间带划分为3个小区域，分别点击3个小分区，在弹出的对话框中选择分区名称，完成设定高潮区、中潮区和低潮区。
操作结果：完成了潮间带中的高潮区、中潮区和低潮区3个小区域的划分，系统在潮间带内用3种不同颜色区分显示。
图16 高潮区、中潮区和低潮区划分
步骤4：绘制沉积物采样断面。
操作目的：通过绘制采样断面，确定采样站位在垂直于海岸线方向和沿着海岸线方向的大概布局，为下一步采样点布设提供空间框架。让学生巩固海岸带沉积物空间分布特征，掌握海岸带沉积物采样断面布设的基本要求。
操作过程：点击采样站位布设菜单，在展开的子菜单中点击绘制沉积物采样断面，用鼠标在实验区中绘制若干从海堤出发到潮滩某一位置的采样断面线。
操作结果：系统在底图上显示已绘制的若干采样断面线。采样断面线的数量、位置、走向将影响后续采样点的空间分布，也将影响沉积物样品的代表性。
图17 绘制沉积物采样断面
步骤5：布设沉积物采样点（采样站位）。
操作目的：通过在采样断面上布设采样点，确定野外采样的位置。让学生掌握采样点空间分布与海岸带地貌单元的联系，理解不同海岸带地貌单元中沉积物的差异性和代表性，区别重复或不可到达的无效采样点与可采集样品的有效采样点。
操作过程：点击布设沉积物采样点子菜单，在采样断面线上依次点击若干位置作为采样点，在弹出的对话框中输入相应的采样点编号。
操作结果：完成了采样点的布设和编号，系统用点状符号显示采样点，并在采样点上方显示站点编号。采样点的分布决定了可获取的沉积物样品的空间位置，采样点分布包含的海岸带地貌单元越全面，实验结果越可靠；采样点数量越多，野外耗时将越长，需要的采样人员也越多。
图18 布设采样点
模块三：现场采样设计与过程模块（步骤6-步骤12）。
其主要目的是：以现场采样计划的任务，驱动学生灵活运用潮汐涨落规律、滩涂地貌特征和野外调查方法相关知识，探究科学、合理的野外调查时间、人员、路线和仪器设备规划。
步骤6：选择采样日期。
操作目的：为野外调查选择适合的采样日期。让学生掌握农历日期中每月的大潮日，掌握野外采样对于时间、天气等条件的要求。
操作过程：点击现场采样计划菜单，在展开的子菜单中选择采样日期选择，弹出的对话框中点击查看最近一个月的天气预报，选择天气良好的日期作为野外采样日期，同时根据农历日期尽量选择大潮日以获取更长的露滩野外采样时间。
操作结果：设定好了适合海岸带沉积物野外采样的日期。野外采样日期越接近大潮日则能获取更长的低潮时段，能为现场采样争取更多的时间，同时野外采样当日的天气也影响着采样效率。
图19 采样日期选择
步骤7：计算采样当日潮时。
操作目的：根据农历日期计算采样当日的高潮时和低潮时，为现场采样下滩时间提供依据。让学生理解潮汐周期，掌握八分算潮法计算潮时的方法。让学生理解潮时计算对于海岸带野外调查的重要性，培养学生严谨的品格。
操作过程：点击潮时计算与采样时间规划子菜单，对话框中显示上一步选择的采样农历日期，根据系统提供的八分算潮法公式和平均高潮间隙，计算出采样当天的高潮时间填入文本框，并根据高潮时计算低潮时。
操作结果：完成了采样当日的潮时计算。潮时计算的准确与否直接决定了下滩采样能否安排准确的低潮露滩安全时段。
图20 潮时计算
步骤8：设定采样当日下滩时间。
操作目的：根据计算获得的采样当日高潮时和低潮时，安排现场采样下滩时间。让学生理解潮汐周期以及不同潮位对于滩面的影响，学会结合采样点数量合理安排采样时间，实现保证在安全情况下获得最大的采样时间，培养学生辩证思维。
操作过程：根据采样当天的潮时计算结果，推算可下滩采样的安全时间段，在文本框中设定下滩采样时间。
操作结果：完成了采样当日下滩时间的设定。下滩时间在低潮时的前2-3小时最佳，既能保证安全又能获得较长的下滩采样时间。
图21 采样时间设定
步骤9：采样人员分组。
操作目的：根据布设的采样点和规划的采样时间，确定采样人员数量和分组。让学生熟悉海岸带沉积物采样工作需要的人员情况，锻炼学生根据工作量分配任务的能力，培养学生团队协作思维。
操作过程：点击采样人员分组子菜单，选择分组数量，并在文本框中填入每组负责的采样点编号。
操作结果：完成了每个采样点采样人员的分配。采样人员需要足够多，能在当日低潮安全时段完成所有采样点的调查工作；同时又要考虑采样人员不冗余，避免多余的成本消耗。
图22 采样人员分组
步骤10：绘制采样路线与计算耗时。
操作目的：根据布设的采样点、采样时间和采样人员分组，确定每组采样的路线。让学生熟悉滩面通行的效率，掌握每个沉积物样品采集的耗时，认识到滩面潮沟对通行的影响，同时能平衡各采样小组的采样时间，培养学生的团队协作意识。
操作过程：点击采样路线规划子菜单，在对话框中选择分组编号，实验场景图中自动高亮显示该组负责的采样点，绘制从海堤出发并回到海堤的折线，要求折线经过该组负责的所有采样点，依次完成各组采样路线的绘制，系统自动计算各组采样路线总长度。根据系统提示的潮滩步行速度和单个样点采样时长，计算每组需要消耗的总采样时长，填入文本框，系统自动选择耗时最长的一组作为采样实际总耗时。
操作结果：完成了现场采样路线的规划和每组采样耗时的计算。采样路线的绘制决定了采样人员通行是否安全（避开潮沟）、采样点是否全覆盖和是否能在低潮露滩时段安全完成所有采样点采样工作。
图23 采样路线绘制与耗时计算
步骤11：选择仪器与设备。
操作目的：为现场采样和样品实验室分析选定必须的仪器与设备。让学生了解沉积物现场采样工作各环节适合的工具类型和注意事项，为野外调查做好保障。
操作过程：点击仪器与设备选择子菜单，在弹出的设备列表中选择本次实验需要用到的仪器与设备。
操作结果：完成了现场采样和实验分析所需仪器与设备的选定。确定野外采样必备的设备和实验分析需要的仪器是现场实验顺利开展和样品分析顺利进行的保障。
图24 仪器与设备选择
步骤12：学习现场采样过程。
操作目的：通过场景模拟让学生掌握海岸带沉积物现场采样的基本环节和流程，同时体验滩涂野外调查面临的涨潮风险，增强学生的安全意识。
操作过程：点击采样过程模拟菜单，系统切换到潮滩采样现场场景，依次点击采样所需设备，系统通过动画模拟表层沉积物现场采样过程。同时系统内置实际潮汐过程，根据设计的采样方案模拟采样过程中的潮水状态，如果潮水涨至正在采样的位置，则提示实验失败；如果采样过程中潮水都低于正在采样的位置，则可以安全完成采样。
操作结果：完成海岸带沉积物现场采样过程的学习与体验，熟练掌握野外采样基本步骤和方法。
图25 采样过程模拟
模块四：实验结果分析与方案评估模块（步骤13-步骤14）。
其主要目的是：根据系统反馈的学生所设计野外方案实验结果和实验区真实沉积类型分布图，巩固学生沉积物粒度特征计算与类型判断相关知识，锻炼学生对比分析能力。
步骤13：计算沉积物粒度参数。
操作目的：根据系统反馈的沉积物实验数据，计算沉积物粒度参数，分析沉积物特征。让学生掌握沉积物分析方法和常用的粒度参数计算方法。
操作过程：点击结果分析与方案评估菜单，系统切换到室内实验室分析场景，观看实验室仪器沉积物粒度分析实验，学习沉积物样品分析的基本流程和仪器使用方法。系统演示完样品预处理和样品粒度分析实验，将显示沉积物粒度实验结果。根据给定实验数据，计算沉积物粒度参数：平均粒径、分选系数、偏态系数，填入相应文本框。
操作结果：完成沉积物实验室分析实验学习与体验，计算获得沉积物粒度参数。系统提供的实验结果反馈是由所设计的野外方案结合内置真实沉积物空间分布数据共同决定。
图26 沉积物粒度分析
步骤14：生成沉积物空间分布结果。
操作目的：让学生掌握沉积物分类的原理与方法，理解不同沉积物类型在海岸带的空间分布特征。通过学生实验结果与研究区真实情况进行对比，锻炼学生综合分析能力。
操作过程：在对话框中设定各种沉积物类型的判断条件，系统根据实验数据和设定的判断条件，通过空间插值方法生成沉积物类型空间分布图。系统显示真实沉积物类型空间分布图与该方案获得的沉积物类型空间分布图进行对比。
操作结果：完成沉积物空间分布图的生成和分析。沉积物类型的空间分布结果是之前实验步骤中设计野外调查方案合理与否的反馈。
图27 沉积物空间分布
模块五：实验报告模块（步骤15）。
步骤15：撰写实验报告。
操作目的：通过系统汇总呈现的实验操作数据与实验结果，培养学生对所设计的野外调查方案的综合评估能力。
操作过程：点击实验报告菜单，系统生成所有实验操作结果，并显示系统内置数据实际的沉积物类型空间分布图。在实验结果分析文本框中，撰写实验结果分析和实验方案评估内容。最后点击提交，完成整个实验操作流程。
操作结果：实验报告一方面呈现学生所有实验操作步骤与实验结果，即野外调查方案的详细计划与内容，另一方面是由学生根据系统反馈的实验结果分析，实现对所设计调查方案进行总结、自我评估和优化。
图28 撰写实验报告