1、海洋地球科學虛擬仿真實驗教學中心建設韓宗珠 童思友海洋地球科學學院中國 武漢2014.11.30中心簡介 海洋地球科學虛擬仿真實驗教學中心隸屬于中國海洋大學海洋地球科學學院，依托海底科學與探測技術(shù)教育部重點實驗室和海洋地球科學省級實驗教學中心，主要承擔海洋地球科學學院本科生的海洋地質(zhì)學和海洋地球物理學相關的實驗課程教學，以及面向校內(nèi)外的海洋地球科學虛擬仿真實驗資源的開放共享服務。 本著“科學規(guī)劃、共享資源、突出重點、提高效益、持續(xù)發(fā)展”的原則，按照“立足專業(yè)教學、注重學科交叉、突出海洋特色、著眼學科發(fā)展”的建設思路，以全面提升學生的創(chuàng)新精神和實踐能力為目標，構(gòu)建了海洋地球科學虛擬仿真實驗教學體

2、系。在此基礎上，通過自主研發(fā)、聯(lián)合攻關、持續(xù)投入等方式，利用虛擬現(xiàn)實、多媒體交互、Web、3D可視化等信息化技術(shù)，建設完成海洋地球科學虛擬仿真實驗教學共享平臺，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化、高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗教學資源。中心簡介 中心已經(jīng)實現(xiàn)了實驗教學、基本信息、儀器設備的計算機網(wǎng)絡化管理，并具備多媒體開放實驗教學的軟硬件環(huán)境：（1）建立了中國海洋大學海洋地球科學虛擬仿真實驗教學中心教學管理網(wǎng)站。（2）擁有實驗室開放和儀器設備共享的信息化管理系統(tǒng)，及時公布開放時間、開放內(nèi)容、開放程序、開放人員信息及開放管理制度等。（3）中心擁有共享的多媒體實驗教學信息。（4）有獨立服務器用于中心的計算機管理系

3、統(tǒng)。（5）中心虛擬實驗教學資源對網(wǎng)絡用戶開放。（6）網(wǎng)站由學校網(wǎng)絡中心統(tǒng)一管理，保障信息的安全。支撐平臺網(wǎng)站地址：11/virLab/WebPage/Index.aspx海洋地球科學虛擬仿真實驗教學平臺結(jié)構(gòu)教學體系實驗資源(一)多波束系統(tǒng)水深測量海底熱液監(jiān)測模擬 高成本、高消耗的實驗項目，如各種海底探測設備的虛擬操作實驗；真實實驗平臺難以開展、不可逆、周期長的實驗項目，如海底熱液、冷泉的觀測實驗。 海底探測虛擬仿真實驗系統(tǒng)該虛擬仿真實驗系統(tǒng)以海底探測技術(shù)課程為基礎，采用三維動畫、Flash等虛擬仿真技術(shù)完整地模擬講解了海底聲波探測技術(shù)的原理、設備組成與安裝、海上測量的作業(yè)流程、關鍵環(huán)節(jié)和影響因

4、素等，并通過互動環(huán)節(jié)讓學生能夠仿真模擬海底探測的實驗過程，達到虛擬實驗教學的目的。 單波束水深測量原理GPS選型實驗單波束測深虛擬仿真實驗系統(tǒng)設備選型實驗測深儀安裝位置確定實驗單波束測深虛擬仿真實驗系統(tǒng)坐標系建設實驗測線布設實驗單波束測深虛擬仿真實驗系統(tǒng)實測實驗模擬測深過程1：輸入平均聲速模擬測深過程2：上傳測線數(shù)據(jù)（測線布設實驗中自動生成）模擬測深過程3：動畫模擬測量過程模擬測深過程4：模擬測量結(jié)束后下載數(shù)據(jù)到本地 單波束測深虛擬仿真實驗系統(tǒng)其它海底探測虛擬仿真實驗系統(tǒng)多波束系統(tǒng)水深測量實驗側(cè)掃聲吶探測實驗其它海底探測虛擬仿真實驗系統(tǒng)淺地層探測實驗海洋地震勘探實驗考核界面及習題分析海底觀測虛

5、擬仿真實驗系統(tǒng)坐底式觀測平臺投放和回收過程 主要是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)再現(xiàn)了錨系式觀測平臺和坐底式觀測平臺的組成和結(jié)構(gòu)，坐底式觀測平臺投放和回收過程，以及海底冷泉和海底熱液兩種海底場景，并進行了監(jiān)測模擬。 海底觀測虛擬仿真實驗系統(tǒng) 錨系式觀測平臺坐底式觀測平臺海底熱液監(jiān)測模擬海底冷泉監(jiān)測模擬海底觀測虛擬仿真實驗系統(tǒng)實驗資源(二)桃村實習基地三維虛擬場景桃村斷裂實習路線漫游場景 虛實結(jié)合、相互補充的野外實習實驗項目，如山東棲霞桃村地質(zhì)認識虛擬實習系統(tǒng)、安徽巢湖地質(zhì)教學虛擬實習系統(tǒng)、山東半島沿岸海洋地質(zhì)虛擬實習系統(tǒng)，地球物理虛擬實習系統(tǒng)和青島近郊地質(zhì)學課程虛擬實習系統(tǒng)。桃村實習基地地質(zhì)分析場景野外虛擬

6、實習系統(tǒng)-桃村其它野外虛擬實習系統(tǒng)安徽巢湖地質(zhì)教學虛擬實習系統(tǒng)地球物理虛擬實習系統(tǒng)山東半島沿岸海洋地質(zhì)虛擬實習系統(tǒng)青島近郊地質(zhì)學課程虛擬實習系統(tǒng)其它野外虛擬實習系統(tǒng) 一些現(xiàn)象與過程（微觀或宏觀)無法直接觀察的特色課程實驗項目，如結(jié)晶學與礦物學、海底構(gòu)造等。實驗資源(三)硬玉三維結(jié)構(gòu)洋陸俯沖數(shù)值模擬海岸動力地貌虛擬仿真實驗系統(tǒng)模塊1 沙灘結(jié)構(gòu)及其特征展示模塊2海岸動力作用過程展示模塊3沙灘沉積物特征展示模塊4 沙灘觀測和測量方法展示海洋沉積動力學虛擬仿真實驗系統(tǒng)懸浮體觀測虛擬實驗教學沉積物觀測虛擬實驗教學構(gòu)造地質(zhì)學虛擬仿真實驗系統(tǒng)構(gòu)造地震的物理模擬洋陸俯沖數(shù)值模擬特色與創(chuàng)新（1）立足海洋學科優(yōu)勢，創(chuàng)建虛擬仿真實驗教學體系。（2）立足科研優(yōu)勢、以研促教，保障中心高水平可持續(xù)健康發(fā)展。（3）以學生為中心，寓知識