摘要：本文针对中国核聚变博物馆存在的认知抽象性与传播载体局限性问题，提出基于 Unreal Engine 5 引擎的 360 度全景视频解决方案。传统展陈方式以图文、模型为主，代入感差；同时博物馆 固定性 众参与广度。虚拟现实技术，特别是 360 度全景视频，能突破这些限制，提供沉浸式体验，设计方案通过构建“认知唤醒 叙 框架，利用 UE5 引擎的光效、粒子特效（如使用 Niagara 系统模拟等离子体运动）等技术，制作了三个核心场景的360 度全景VR 影片。该成果有效拓展了公众了解核聚变知识的渠道，为科技类博物馆的数字化转型提供了实践参考。

关键词：虚拟现实，核聚变科普，UE5 引擎，360 度全景视频

研究背景

在全球能源转型与文化遗产数字化背景下，博物馆普遍面临技术应用与教育职能的结构性矛盾。尽管 87% 的国内博物馆已引入 VR/AR 设备，但多数缺乏系统性知识建构，陷入“技术奇观化”陷阱，导致观众停留时间短、知识留存率低。

以中国核聚变博物馆为例，其展陈存在三重困境：物理空间限制公众可达性；静态展板难以呈现托卡马克装置等动态原理；缺乏沉浸叙事，使青少年难以联系现实能源议题。

VR 技术为此提供新路径，它通过 360^∘ °全景与具身交互，可突破时空限制，重构知识传递。研究表明，VR 科普能提升理解效率40%-60% ，并延长知识记忆。本研究基于“科技叙事学”框架，提出以“认知唤醒 - 原理解构 - 未来重构”为轴心的 VR 沉浸方案，将环流器等核心展品动态化、原理可视化，助力构建情境认知闭环，为科技类博物馆的数字化转型提供可复用的实践范式。

国内外现状

当前，中国核科普教育虽有多元发展，但仍主要依赖实体场馆与静态展陈，普遍存在沉浸感与交互性不足的困境，导致公众参与度低、知识留存率不高；国内研究在历史叙事、数字化技术应用和公众认知调查方面虽取得进展，却面临数字化展陈流于技术堆砌、科学原理解构不深，以及文化叙事难以引发公众情感共鸣的三重局限。相比之下，国际核科普领域已形成“技术可视化 + 情感化叙事”的双轨模式，通过 VR、AI 等打造沉浸式互动体验，并采用问题导向的叙事有效连接公众生活，显著提升了科普效果；然而，其发展也受限于技术奇观化削弱科学内涵、情感叙事可能加剧安全焦虑，以及跨文化传播中的“西方中心主义”倾向等挑战。

调研与分析

中国核聚变博物馆位于四川乐山，与乐山大佛隔江相望，坐落于成都理工大学工程技术学院原核工业 585 所基地。作为我国首个且唯一对公众开放的核聚变专题博物馆，馆内核心展品为我国第一个人造太阳装置——“中国环流器一号”，并陈列相关设备与核聚变发展史料，该馆是传承核文化与展示科研成果的重要平台，但受限于实体场馆的地理固定性及核聚变知识的高专业性，传统展陈方式难以有效实现科学知识的公众传播。

中国核聚变博物馆参观者体验地图

当前中国核工业博物馆参观体验存在多处痛点，这也为制作 360度全景影片带来契机。展区内如环流器一号介绍、核聚变模型、历史图片等常因缺乏专业讲解而使观众困惑。全景影片可嵌入配音，深入解读展品原理与背景，帮助观众更好理解。

现有展示中图片模糊、模型难懂等问题，也可通过影片的高清画质、多视角切换与特效处理予以解决，实现展品的全方位清晰呈现。此外，参观路线混乱的痛点可通过影片设计逻辑清晰的虚拟导览路线来改善，引导观众有序参观。

针对观众对互动体验的需求，全景影片还可融入点击展品获取信息、模拟操作等互动元素，增强参与感与沉浸感，全面提升观展体验。

设计定位与设计思路

本设计通过整合博物馆资源与需求，明确核心受众并构建内容框架。技术上选用 360 度全景视频，结合虚拟现实技术构建“历史 - 现在 - 未来”叙事轴线，将硬核科技转化为可感知的文化符号。实施方案围绕“科学 - 历史 - 未来”三个维度：通过高精度建模与物理引擎实现核聚变过程可视化，运用数字孪生与虚幻引擎粒子系统模拟托卡马克装置，并借助多端适配确保渲染一致性。用户体验上融合环境音效、动态光影与知识点弹窗，构建“感知- 认知- 反思”的沉浸路径。最终脚本采用三幕结构：“认知唤醒”呈现博物馆与核工业历史；“原理解构”阐释核聚变原理；“未来重构”展望核能发展前景，实现科普知识的直观传达。

设计实践

本文聚焦中国核聚变博物馆的 VR 内容设计，基于用户调研明确核心受众为 18-35 岁群体，其偏好科技感、沉浸式与复古元素融合的“新工业赛博主义”风格。设计实践运用 UE5 构建多场景 VR 体验，围绕“科学 - 历史 - 未来”三维叙事轴线展开，涵盖历史三线建设场景、现代科技成果展示及未来能源应用设想。通过 Niagara 粒子系统模拟等离子体运动，Lumen 全局光照营造氛围，结合动态音效、光影与知识点弹窗，实现硬核知识的直观化、情感化传达。项目以 360 度全景视频为输出形式，依托数字孪生、粒子特效与多端适配技术，构建“感知 - 认知 - 反思”沉浸路径，旨在实现红色科技遗产的创新传播与科普教育目标。

总结

本文针对中国核聚变博物馆，通过文献研究、实地调研及用户分析，提出基于 Unreal Engine 5 的 VR 沉浸式体验设计方案。研究围绕环流器一号、核聚变原理及相关历史资料展开，识别出传统展陈的局限，明确青少年群体对可及性、易懂性与体验感的核心需求，方案采用 360°全景视频形式，完成场景构建、叙事设计、模型开发及文创衍生等内容。实践表明，该设计有效提升了公众对核聚变科学的认知参与度，推动了科技文化传播的数字化转型，为 VR 在博物馆沉浸式体验中的应用提供了可行路径。

参考文献

[1] 周忠， 周颐， 肖江剑. 虚拟现实增强技术综述[J]. 中国科学： 信息科学 ， 2015， 45（2）： 157-180.

[2] 黄大刁 . 基于情景再现的博物馆文物展示动画设计研究 [D].成都大学 ， 2024.

[3] 王圣洁 . 虚拟现实技术在博物馆展示设计中的应用研究 [D].江南大学 ， 2018.

[4] 邹德涵 . “沉浸与叙事”数字化技术下考古遗址博物馆空间展示设计研究 [D]. 鲁迅美术学院 ， 2022.

[5] 冯伟夏 . 增强现实在博物馆数字展示中的应用研究 [D]. 广东工业大学 ， 2015.

[6] 黄秋野 . 博物馆中的数字化展览及展示技术研究 [D]. 江南大学 ， 2008.

[7] 吕屏， 杨鹏飞， 李旭. 基于VR 技术的虚拟博物馆交互设计 [J].包装工程 ， 2017， 38（24）： 137-141.

[8] 刘德建 ， 刘晓琳 ， 张琰 ， 等 . 虚拟现实技术教育应用的潜力、进展与挑战 [J]. 开放教育研究 ， 2016， 22（4）： 25-31.

[9] 赵一鸣 ， 郝建江 ， 王海燕 . 虚拟现实技术教育应用研究演进的可视化分析 [J]. 电化教育研究 ， 2016， 37（12）： 26-33.

[10] 李昂轩 . 基于虚拟现实技术的虚拟博物馆设计与研究 [D]. 吉林化工学院 ， 2024.

[11] 苏慧 ， 刘墨 . 基于虚拟现实技术的非物质文化遗产数字博物馆设计——以香云纱数字博物馆为例 [J]. 工业设计 ， 2024， （2）： 112-115.

[12] 徐贝 . 虚拟现实技术在数字博物馆中的应用与发展 [J]. 文物鉴定与鉴赏 ， 2023， （2）： 76-79.

[13] 陈娟娟 ， 周玉婷 ， 翟俊卿 . 虚拟现实技术和增强现实技术在博物馆学习中的应用 [J]. 现代教育技术 ， 2021， 31（10）： 5-13.

[14] 苗岭 . 虚拟现实技术在博物馆叙事性设计中的应用探索 [J].包装工程 ， 2018， 39（4）： 15-18.

[15] 矫健 . 基于数字交互技术的数字博物馆展示与应用 [D]. 北京工业大学 ， 2013.

作者简介：寇程（ 2003.04- ），汉，学生，本科