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国内首个极地科考沉浸式教学场景 | 当XR遇见“雪龙2”号

海洋实践教育新范式

交大设计 x 交大海洋学院

​雪龙2号XR沉浸式虚拟实验教学场景

上海交通大学设计学院空间智能与虚实融合设计实验室联合海洋学院，在自然资源部中国极地研究中心支持下，以极地科考船“雪龙2”号为蓝本，打造XR沉浸式实验教学场景。项目将“雪龙2”号科考船上的真实作业流程引入课堂，为海洋实践教学提供登船前的虚拟实训环境。上海交大“双院”协同构建“虚实互补、线上线下联动、全时全域实训”的现代化海洋实践育人体系。

海洋科学高度依赖实地观测与现场操作。学生专业能力的提升离不开真实科考环境下的反复实操。然而，受航次资源、作业条件和安全管理等因素限制，传统教学模式难以提供充足、稳定、可重复的实操训练机会，理论学习与实践经验之间的脱节，成为海洋科学高质量发展亟待破解的关键难题。

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虚实融合

构建国内唯一极地科考沉浸式教学场景

设计学院空间智能与虚实融合设计实验室与海洋学院协同推进“雪龙2”号XR沉浸式实验教学场景建设。以“雪龙2”号真实科考环境为蓝本，1:1 高精度还原船舱、操作室、甲板、物理海洋仪器之温盐深剖面仪（CTD）采水系统等核心作业区域，聚焦SBE 911+型CTD 设备实操教学，构建设备认知、标准操作、纠错演练三大核心模块。

“雪龙2”号虚拟实验场景外景

“雪龙2”号虚拟实验场景内景

在这一过程中，设计并未停留于船舶空间的数字化复刻，而是将科考现场的空间关系、设备流程和专业知识转化为可理解、可操作、可反复训练的体验结构。通过交互引导、实时反馈、语音提示等设计，将复杂的实验流程转化为层次清晰、循序渐进的学习过程。学生能够在沉浸式环境中熟悉设备结构与操作规范，建立对真实科考作业流程的整体认知，为后续登船实践奠定基础。

物理海洋仪器之温盐深剖面仪（CTD）采水系统操作

CTD吊机操作交互界面

中甲板二层数据观察室

“雪龙2”号XR实验教学场景的建设，是设计学院发挥学科优势服务专业教育的一次探索，也是校内学科交叉协同的具体实践。设计学院空间智能与虚实融合设计实验室则围绕教学场景、学习体验和数字交互开展系统设计，海洋学院提供真实科考资料、实验流程和专业指导；共同完成了真实科考环境向数字教学资源的转化。

​跨学科协同

设计赋能“大海洋”教育

此次合作不仅体现设计学院服务不同学科教学需求的技术适配力与知识转译能力，也推动其体验式品牌课程成果向理、工学科辐射，为校内教育数字化转型提供可复制、可推广的实践路径。

​面向未来

实现“XR+AI”交叉学科教学范式新目标

未来，设计学院将继续联合海洋学院、应急管理学院等，在现有平台基础上进一步拓展极地环境模拟、安全教育、应急管理、复杂工况训练等应用场景，并积极探索人工智能、大模型等新技术与XR教学的融合应用，迭代优化场景功能、丰富教学内容、拓展应用场景，以数字技术赋能海洋人才培养，为我国海洋强国与极地事业发展注入源源不断的新生力量。

设计学院也将持续发挥空间智能与虚实融合设计领域的研究优势，以设计回应真实教育需求，推动数字技术与教学创新深度融合，为实践教学提供更多具有示范意义的创新案例，也为学校教育数字化建设贡献更多设计力量。

本虚拟实验教学场景的开发，得到了自然资源部中国极地研究中心的授权与鼎力支持，特此鸣谢！

联合设计团队

设计学院空间智能与虚实融合设计实验室

于冰沁  张洋  杨朋  李欣妍  徐睿鑫  徐琮茹

海洋学院

田冰雪  钟贻森

授权方

自然资源部中国极地研究中心