典型案例 | 山西工程职业学院新建氢能技术实训室——MR混合现实赋能智慧沙盘的虚实联动教学新体验

   随着氢能产业高速发展，行业对技术人才的需求激增。然而，传统教学面临设备成本高、工艺流程抽象、高危操作难实践、产业链认知碎片化等痛点。山西工程职业学院联合东方仿真打造的氢能技术实训室。其中引入了MR混合现实技术+智慧沙盘融合方案，以“数智化+虚实结合”的方式重构氢能教学场景，开启了新的教学实训模式。

   在山西工程职业学院的氢能实训室中，MR混合现实技术与智慧沙盘相结合，形成了一个全新的MR教学实训平台。这个平台不仅还原了氢能产业链的全貌，还通过MR技术实现了对关键设备的透视化教学。

   智慧沙盘以真实企业装置为蓝本，按比例缩小制成了微缩的制氢、储氢、加氢站模型。可灵活适配不同教学场景。而MR技术的加入，则让学习者能够“透视”设备外壳，观察内部动态运行，实现“看-听-触”多感官协同学习。真正做到科技感与实用性兼备。

全景还原氢能产业链，打造

“微型氢能工厂”

    智慧沙盘的制氢模块选取了应用广泛的天然气制氢工艺，通过LED灯演示天然气制氢全流程（原料预热、精制、预转化、转化、变换、提纯等），便于学生学习和教师讲解。采用声、光、电等手段模拟展示装置生产和工艺流程，可实现仿真手动操作演示各介质流程。

   在教学过程中，学生的学习方式丰富多样。他们既可以自主观察，静静感受整个工艺流程的运行逻辑；也能亲自动手操作，在控制面板上按下按钮，直观见证灯光的流动和设备的模拟运行，以此加深对氢能产业链工艺的理解与掌握。比如，学生可以分组观察记录，在观察过程中相互交流讨论，分享见解，教师现场指导答疑，帮助学生加深对设备的认识。教师分步触发 LED 灯光，演示原料气从预处理到提纯的完整路径，让学生清晰了解整个工艺流程。学生通过控制面板启停设备，观察灯光流向变化，分析工艺联动关系，增强实践操作能力和对工艺流程的理解。

微观透视设备原理与高危演练

   在设备教学实训模块，借助 MR 技术，在沙盘设备模型之上构建混合现实三维数字孪生模型。这一模型能够生动地展示吸附塔、换热器、离心泵等设备的工艺原理、运行状态和内部结构。学生佩戴 MR 眼镜后，仿佛拥有 “透视眼”，可以穿透设备外壳，清晰观察到内部的动态运行情况。配合系统提供的语音讲解和手势交互功能，实现多感官协同学习，有效提升学习效果。

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   在应急处理教学实训模块，将 MR 技术与进料泵相结合，依据企业安全应急流程，利用虚拟现实技术模拟泵泄漏着火等事故处理流程。在模拟场景中，学生能够亲身体验事故处理过程，学习正确的应急操作方法。

   在课堂教学中，教师可以先佩戴MR眼镜，眼镜中的画面会实时投射到智慧白板上。配合画面讲解换热器、吸附塔、离心泵等设备的工艺原理及拆装流程。初步建立对这些知识的直观认识。讲解结束后，学生们可以分批次戴上MR眼镜，亲身沉浸在虚拟的操作环境中。让学生更加深刻地理解和掌握所学知识，强化知识学习效果。

化繁为简，聚焦核心工艺

空间友好：

与仿真工厂相比，它占地面积小，无需专门的大型场地，在院校内的布置更加灵活。

教学化工艺重构：

针对传统制氢工艺流程长、设备庞杂的难点，沙盘对天然气制氢全流程进行教学化重构。聚焦核心设备，以“原料预热→精制→预转化→转化→变换→提纯”为主线，LED灯光动态标注介质流向，致力于讲透工艺逻辑。帮助学生解决在学习大工段、长流程工艺时面临的理解困难、记忆模糊等问题，更高效地掌握天然气制氢工艺逻辑。

宏观与微观的沉浸式教学革新

全景+透视”双视角融合：

沙盘宏观展示氢能“制-储-用”全产业链布局，MR技术微观透视单设备内部结构与运行原理。二者互补形成完整知识体系，破解传统实训“宏观与细节不可兼得”的难题。

认知闭环与教学灵活性：

在学习制氢工艺流程时，学生先通过沙盘 LED 灯光观察完整工艺路径，再借助 MR 眼镜深入设备内部观察微观过程，实现“先见森林，再见树木”的认知闭环。此外，同一物理空间可快速切换工艺流程认知、设备原理拆解、安全应急演练等多种教学场景，节省课时与场地成本，提高教学效率。