实验简介
出现于21世纪初的海底观测网是海洋探索方式的重大变革。同济大学依托“海洋科学”一流学科的知识积淀和海底科学观测网国家重大科技基础设施的建设经验，坚持以学生为中心、以立德树人为根本的教学理念，科教融合，利用虚拟仿真技术构建了从岸基到海底的具有开放性、扩展性的组网观测场景，使学生能够“身临其境”地开展观测网基本组成认知、观测平台设计集成、组网观测技术应用的实验。通过实验，培养学生掌握观测网基本组成和工作原理的知识，构筑根据观测需求开展观测平台设计的基础，锻炼应用理论知识解决组网观测实际问题的能力；同时，潜移默化地激发学生的专业自豪感和投身“海洋强国”建设的使命感。
设计原则
为形象生动地传授海底科学观测网组网观测新知识，本项目团队遵循“学生为本-循序渐进-容错优化-科教融合”的设计原则，自主开发了海底科学观测网组网观测虚拟仿真实验。
（1）坚持以学生为本、自主学习探究的教学理念。
坚持以学生为中心，以任务驱动为导向，科学合理地设置实验教学环节。实验基于三维虚拟仿真技术，真实还原了由海面到海底全方位、立体化、开放式、交互性的实验场景，并提供了内容详实的知识点和知识角，引导学生围绕任务开展自主式的学习和探究，身临其境地通过“沉浸式”交互式操作，高效有序地开展实验。
（2）设置科学合理、循序渐进的实验环节。
实验依据《海洋技术导论》课程大纲和关键知识点建立了多层次、多模块的实验教学体系，使学生逐步完成“基础认知、分析设计、应用探索”三个层面的实验，循序渐进地开展“基本原理知识学习、设计分析能力训练、创新工程思维培养”的实践学习过程，充分掌握海底科学观测网的基本组成和工作原理以及典型组网观测技术和应用，初步构建海底观测网组网观测知识体系。
（3）实现容错探究、修正优化的实践操作。
实验结果错误或不理想时，学生可根据提示和评估结果进行多次尝试，实现实验结果的修正和优化，从而使学生充分感受到探索、解决问题的乐趣，提升求知欲和探索能力，培养学生建立理论设计、仿真验证、反复优化的工程设计思维，以及设计计算、实践操作和工程应用的能力。
（4）坚持科教融合、立德树人的教育理念。
建设海洋强国必须大力发展海洋高新技术，海底长期组网观测技术是关乎国家海洋环境监测、灾害预警预报、能源资源开发、海洋权益维护等方面战略需求的核心技术。本实验充分利用团队所掌握的国际上最新的海底观测网组网观测相关知识，将高水平的科研成果转化为教学资源，在传授海底观测网组网观测新知识的同时，潜移默化地激发学生投身海洋强国建设的情怀和使命感。
实验目标
本实验坚持以学生为中心、以立德树人为根本的教学理念，通过虚拟仿真所营造的情景体验式的教学环境，使学生循序渐进地开展“基本原理知识学习、分析设计基础构筑、创新思维能力提升”的学习实践过程，完成“基础认知、分析设计、应用探索”三个层次的训练，实现以下具体教学目标：
① 在观测网基本组成认知环节：帮助学生认知岸基站、主干网系统、终端观测系统、监控与数据中心等关键组网单元的结构和功能，使学生掌握观测网基本组成和工作原理的知识。
② 在观测平台设计集成环节：帮助学生掌握风、浪、流等环境载荷对于坐底、潜标和浮标观测平台作用力的计算方法，引导学生探究海洋环境载荷对观测平台结构设计影响的解决方案，使学生建立从“结构组件”到“系统设计”的整体思维，构筑根据不同观测需求开展设计的基础。
③ 在组网观测技术应用实验环节：通过设计缺氧和藻华观测任务，引导学生开展终端观测系统配置、组网拓扑设计、海光缆选型和施工以及数据管理工作，锻炼学生应用理论知识解决实际工程问题的能力，提升创新思维能力。
④ 通过知识角中海底观测国内外进展等方面的拓展阅读和对比，结合海底科学观测网国家重大科技基础设施课程思政教育基地的实体支撑，将思政教育潜移默化地融入到实验教学过程，激发学生的专业认同感以及投身“海洋强国”建设的情怀和使命感。
实验要求
（1） 专业与年级要求
本实验属于同济大学海洋技术专业二年级学生的专业基础课《海洋技术导论》课程的授课内容。
鉴于本实验课程中“观测网基本组成认知、观测平台设计集成、组网观测技术应用”三个环节的实验内容具有相对独立性，全校其它专业的学生也可根据专业需求和个人能力选择不同的实验环节进行选修。
（2） 基本知识和能力要求
具备一定的海洋学知识和一定的计算机使用能力，具有自主学习能力和一定的自主探索能力，能够在基础认知、分析设计、应用探索三个层次的实验中总结分析特定实验结果背后的原因，将专业理论知识活学活用。
（3） 实验注意事项
本实验为综合设计型课程实验，具有较强的高阶性、创新性和挑战度。为确保教学质量，提出以下实验注意事项。
① 实验前，学生应认真阅读实验指导书，观看教学引导视频和操作视频，在教师指导下明确实验目的及各环节的知识点和重难点，奠定实验理论基础；
② 请选择符合“实验教学相关网络”条件要求的软硬件实验环境开展实验，以保证实验操作的流畅性。
③ 实验过程中，请仔细阅读各环节任务要求，并根据步骤引导开展实验。当实验结果不理想时，请根据系统提示认真修改；同时，还可通过微信群、论坛、服务热线等方式寻求在线指导。
④ 请充分利用知识角，通过知识点课件库开展拓展阅读，扩充自己的专业知识。
⑤ 完成实验后，请务必点击“完成并提交”以生成实验报告，并在关闭实验界面前，点击界面右下角的“实验报告”链接进入课程平台查看，并结合实验报告认真回顾实验过程，针对不足查找原因，并积极开展互动交流，以进一步巩固理论知识、提升创新思维能力。
