1、海洋地球科学虚拟仿真实验教学中心建设海洋地球科学虚拟仿真实验教学中心建设韩宗珠韩宗珠 童思友童思友海洋地球科学学院海洋地球科学学院中国中国 武汉武汉2014.11.30中心简介中心简介 海洋地球科学虚拟仿真实验教学中心海洋地球科学虚拟仿真实验教学中心隶属于中国海隶属于中国海洋大学海洋地球科学学院，依托海底科学与探测技术教洋大学海洋地球科学学院，依托海底科学与探测技术教育部重点实验室和海洋地球科学省级实验教学中心，主育部重点实验室和海洋地球科学省级实验教学中心，主要承担海洋地球科学学院本科生的海洋地质学和海洋地要承担海洋地球科学学院本科生的海洋地质学和海洋地球物理学相关的实验课程教学，以及面向校
2、内外的海洋球物理学相关的实验课程教学，以及面向校内外的海洋地球科学虚拟仿真实验资源的开放共享服务。地球科学虚拟仿真实验资源的开放共享服务。本着本着“科学规划、共享资源、突出重点、提高效科学规划、共享资源、突出重点、提高效益、持续发展益、持续发展”的原则，按照的原则，按照“立足专业教学、注重立足专业教学、注重学科交叉、突出海洋特色、着眼学科发展学科交叉、突出海洋特色、着眼学科发展”的建设思的建设思路，以全面提升学生的创新精神和实践能力为目标，路，以全面提升学生的创新精神和实践能力为目标，构建了海洋地球科学虚拟仿真实验教学体系。在此基构建了海洋地球科学虚拟仿真实验教学体系。在此基础上，通过自主研发
3、、联合攻关、持续投入等方式，础上，通过自主研发、联合攻关、持续投入等方式，利用虚拟现实、多媒体交互、利用虚拟现实、多媒体交互、WebWeb、3D3D可视化等信息可视化等信息化技术，建设完成海洋地球科学虚拟仿真实验教学共化技术，建设完成海洋地球科学虚拟仿真实验教学共享平台，构建了结构化、系统化、高度仿真的虚拟实享平台，构建了结构化、系统化、高度仿真的虚拟实验环境和实验教学资源。验环境和实验教学资源。中心简介中心简介 中心已经实现了实验教学、基本信息、仪器设备的计算机中心已经实现了实验教学、基本信息、仪器设备的计算机网络化管理，并具备多媒体开放实验教学的软硬件环境：网络化管理，并具备多媒体开放实验
4、教学的软硬件环境：（1 1）建立了中国海洋大学海洋地球科学虚拟仿真实验教学中）建立了中国海洋大学海洋地球科学虚拟仿真实验教学中心教学管理网站。心教学管理网站。（2 2）拥有实验室开放和仪器设备共享的信息化管理系统，及）拥有实验室开放和仪器设备共享的信息化管理系统，及时公布开放时间、开放内容、开放程序、开放人员信息及开放时公布开放时间、开放内容、开放程序、开放人员信息及开放管理制度等。管理制度等。（3 3）中心拥有共享的多媒体实验教学信息。）中心拥有共享的多媒体实验教学信息。（4 4）有独立服务器用于中心的计算机管理系统。）有独立服务器用于中心的计算机管理系统。（5 5）中心虚拟实验教学资源对网
5、络用户开放。）中心虚拟实验教学资源对网络用户开放。（6 6）网站由学校网络中心统一管理，保障信息的安全。）网站由学校网络中心统一管理，保障信息的安全。支撑平台支撑平台网站地址：网站地址：http:/211.64.142.111/virLab/WebPage/Index.aspx海洋地球科学虚拟仿真海洋地球科学虚拟仿真实验教学平台结构实验教学平台结构教学体系教学体系实验资源实验资源(一一)多波束系统水深测量多波束系统水深测量海底热液监测模拟海底热液监测模拟 高成本、高消耗的实验项目，如各种海底探测设备的虚拟操作高成本、高消耗的实验项目，如各种海底探测设备的虚拟操作实验；真实实验平台难以开展、不可
6、逆、周期长的实验项目，如实验；真实实验平台难以开展、不可逆、周期长的实验项目，如海底热液、冷泉的观测实验。海底热液、冷泉的观测实验。海底探测虚拟仿真实验系统海底探测虚拟仿真实验系统该虚拟仿真实验系统以该虚拟仿真实验系统以海海底探测技术底探测技术课程为基础，课程为基础，采用三维动画、采用三维动画、FlashFlash等虚等虚拟仿真技术完整地模拟讲解拟仿真技术完整地模拟讲解了海底声波探测技术的原理、了海底声波探测技术的原理、设备组成与安装、海上测量设备组成与安装、海上测量的作业流程、关键环节和影的作业流程、关键环节和影响因素等，并通过互动环节响因素等，并通过互动环节让学生能够仿真模拟海底探让学生能
7、够仿真模拟海底探测的实验过程，达到虚拟实测的实验过程，达到虚拟实验教学的目的。验教学的目的。单波束水深测量原理单波束水深测量原理GPS选型实验选型实验单波束测深虚拟仿真实验系统单波束测深虚拟仿真实验系统设备选型实验设备选型实验测深仪安装位置确定实验测深仪安装位置确定实验单波束测深虚拟仿真实验系统单波束测深虚拟仿真实验系统坐标系建设实验坐标系建设实验测线布设实验测线布设实验单波束测深虚拟仿真实验系统单波束测深虚拟仿真实验系统实测实验实测实验模拟测深过程模拟测深过程1 1：输入平均声速：输入平均声速模拟测深过程模拟测深过程2 2：上传测线数据（测：上传测线数据（测线布设实验中自动生成）线布设实验中
8、自动生成）模拟测深过程模拟测深过程3 3：动画模拟测量过程：动画模拟测量过程模拟测深过程模拟测深过程4 4：模拟测量结束后下：模拟测量结束后下载数据到本地载数据到本地 单波束测深虚拟仿真实验系统单波束测深虚拟仿真实验系统其它海底探测虚拟仿真实验系统其它海底探测虚拟仿真实验系统多波束系统水深测量实验多波束系统水深测量实验侧扫声呐探测实验侧扫声呐探测实验其它海底探测虚拟仿真实验系统其它海底探测虚拟仿真实验系统浅地层探测实验浅地层探测实验海洋地震勘探实验海洋地震勘探实验考核界面及习题分析考核界面及习题分析海底观测虚拟仿真实验系统海底观测虚拟仿真实验系统坐底式观测平台投放和回收过程坐底式观测平台投放和
9、回收过程 主要是利用虚拟现实主要是利用虚拟现实技术再现了锚系式观技术再现了锚系式观测平台和坐底式观测测平台和坐底式观测平台的组成和结构，平台的组成和结构，坐底式观测平台投放坐底式观测平台投放和回收过程和回收过程，以及海，以及海底冷泉和海底热液两底冷泉和海底热液两种海底场景，并进行种海底场景，并进行了监测模拟。了监测模拟。海底观测虚拟仿真实验系统海底观测虚拟仿真实验系统 锚系式观测平台锚系式观测平台坐底式观测平台坐底式观测平台海底热液监测模拟海底热液监测模拟海底冷泉监测模拟海底冷泉监测模拟海底观测虚拟仿真实验系统海底观测虚拟仿真实验系统实验资源实验资源(二二)桃村实习基地三维虚拟场景桃村实习基地
10、三维虚拟场景桃村断裂实习路线漫游场景桃村断裂实习路线漫游场景 虚实结合、相互补充的野外实习实验项目，如山东栖霞桃村地质认识虚虚实结合、相互补充的野外实习实验项目，如山东栖霞桃村地质认识虚拟实习系统、安徽巢湖地质教学虚拟实习系统、山东半岛沿岸海洋地质虚拟拟实习系统、安徽巢湖地质教学虚拟实习系统、山东半岛沿岸海洋地质虚拟实习系统，地球物理虚拟实习系统和青岛近郊地质学课程虚拟实习系统。实习系统，地球物理虚拟实习系统和青岛近郊地质学课程虚拟实习系统。桃村实习基地地质分析场景桃村实习基地地质分析场景野外虚拟实习系统野外虚拟实习系统-桃村桃村其它野外虚拟实习系统其它野外虚拟实习系统安徽巢湖地质教学虚拟实习
11、系统安徽巢湖地质教学虚拟实习系统地球物理虚拟实习系统地球物理虚拟实习系统山东半岛沿岸海洋地质虚拟实习系统山东半岛沿岸海洋地质虚拟实习系统青岛近郊地质学课程虚拟实习系统青岛近郊地质学课程虚拟实习系统其它野外虚拟实习系统其它野外虚拟实习系统 一些现象与过程（微观或宏观一些现象与过程（微观或宏观)无法直接观察的特色无法直接观察的特色课程实验项目，如结晶学与矿物学、海底构造等。课程实验项目，如结晶学与矿物学、海底构造等。实验资源实验资源(三三)硬玉三维结构硬玉三维结构洋陆俯冲数值模拟洋陆俯冲数值模拟海岸动力地貌虚拟仿真实验系统海岸动力地貌虚拟仿真实验系统模块模块1 1 沙滩结构及其特征展示沙滩结构及其
12、特征展示模块模块2 2海岸动力作用过程展示海岸动力作用过程展示模块模块3 3沙滩沉积物特征展示沙滩沉积物特征展示模块模块4 4 沙滩观测和测量方法展示沙滩观测和测量方法展示海洋沉积动力学虚拟仿真实验系统海洋沉积动力学虚拟仿真实验系统悬浮体观测虚拟实验教学悬浮体观测虚拟实验教学沉积物观测虚拟实验教学沉积物观测虚拟实验教学构造地质学虚拟仿真实验系统构造地质学虚拟仿真实验系统构造地震的物理模拟构造地震的物理模拟洋陆俯冲数值模拟洋陆俯冲数值模拟特色与创新特色与创新（1 1）立足海洋学科优势，创建虚拟仿真实验教学体系。）立足海洋学科优势，创建虚拟仿真实验教学体系。（2 2）立足科研优势、以研促教，保障中心高水平可持）立足科研优势、以研促教，保障中心高水平可持续健康发展。续健康发展。（3 3）以学生为中心，寓知识传授、实践能力培养、综）以学生为中心，寓知识传授、实践能力培养、综合素质提高于一体，学生创新成果突出。合素质提高于一体，学生创新成果突出。（4 4）自主研发虚拟仿真软件，提高了实验室建设水平。）自主研发虚拟仿真软件，提高了实验室建设水平。请各位专家提出宝贵意见！请各位专家提出宝贵意见！谢谢 谢！谢！海洋地球科学国家级虚拟仿真实验教学中心海洋地球科学国家级虚拟仿真实验教学中心情况简介情况简介2014
