北京大学地球与空间科学学院牵头建设的北京大学地球科学国家级实验教学示范中心、北京大学地球科学国家级虚拟仿真实验教学中心（以下简称两个中心）,于2013年被教育部挂牌。该中心为全面负责地质学、地球物理学、地理学和大气科学4个一级学科的教学、建设和管理工作。在建设过程中，为了满足地球科学教学中对实验教学不断增长的需求和解决野外实习成本高、实验消耗大，地磁层等真实实验不具备或难以完成的、不可及或不可逆的操作等问题，中心提出将地球学科专业与信息技术深度融合，积极探索虚拟仿真实验教学作为虚拟仿真实验教学中心建设的重要内容，并建成了北京大学地球科学沉浸式3D全息交互虚拟仿真教学平台，有力提高了同学们的学习积极性和教学资源的有效利用。

1.教学内容建设

在教学内容建设中，教学团队主要从课程实际需求出发，从数据采集、场景搭建以及人机交互这三个方面进行配合教学的设计，实现最佳的教学效果。

在数据采集方面，团队使用无人机对五台山、北京西山灰峪地区进行了倾斜摄影；使用360度环物摄影和diamond软件实现了教学观察点处的高像素全景图像的合成，高分辨率的教师讲解视频的录制，岩石矿物标本的数字化以及分子晶体结构的三维模型。

在场景搭建方面，使用Second life,Unity3D，idea VR，VPN，Zspace等三维建模引擎快速搭建地磁层在太阳风影响下进行变化的虚拟场景、北京西山灰峪地区的野外实习系统、Nikon 50i虚拟显微镜实训系统和虚拟矿物晶体博物馆的多人协同交互系统等，可在场景中进行漫游与交互。

为了能够更身临其境的进行交互，团队采用LED屏系统、虚拟现实头盔、位置追踪交互、多人协同操作、全息立体交互、增强现实、混合现实等多样方法进行交互，实现了沉浸式的3D全息交互。

3.人才培养

在教学改革过程中，以虚拟现实技术为依托，以地质实验教学项目为基础，形成了多学科交叉融合、学生自主实践的教学方法。学生在自主实践学习过程中，通过虚拟仿真项目进入到太空、野外、地下和原分子结构中进行身临其境的学习和实践，取得了优良的教学效果。其促进了理论教学从定性到定量的转变，还在实践教学上打破了时空限制来加强学生认知，为培养地学和信息技术交叉复合人才提供了行之有效的教学模式。

4、示范引领

实际教学过程中，建立了具有良好的虚拟教学资源和实验平台，并获得“第44届国际日内瓦发明奖”银奖（两名本科生参与），“高等学校虚拟仿真实验教学资源建设成果一等奖（2016年9月）”、“高等学校国家级实验教学示范中心十年建设成果二等奖（2016年4月）”、“第三届高等学校自制实验教学仪器设备二等奖（2014年11月）”等国外内省部级以上奖励17项（学生获奖9项）、获北京大学校级奖励11项。

5、创新成果

对课程的虚拟仿真进行了持续性的建设，还出版专著1部，进行自主研发的软件获得软件著作权10项，实用性专利1项，发表教学改革论文获得省部级奖励3次，如《基于虚拟仿真的结晶学与矿物学实验教学探索》获得“高等学校虚拟仿真实验教学资源建设成果（2016年9月）”优秀论文奖等。

6.社会辐射

活动一直得到国内外关注，对社会产生积极的影响和示范辐射作用，新加坡科技设计大学和全国二十余所高校，行业内十余所研究院，北京市中小学十余所前来调研、研讨和座谈等1000余名师生。还承担了北京大学地球科学实践活动开放周、第46-48个世界地球日、北京大学2017校园开放日、2016年和2017年北京市初中生开放性科学实践课程，2018年第38届北京青少年科技创新大赛，共接待人数8000余人。这些活动多次被新华社、光明网、中国新闻网等国内主流媒体报道，每项活动的新闻在百度上检索相关条目数都达到几十万条。