国家海洋博物馆占地15万平方米，场馆总建筑面积8万平方米，主体三层、局部四层，展厅面积2.3万平方米，目前正在进行内部展品的最后收尾和灯光调试。从馆内向外看是与之毗邻的南湾滨水景观区，也在加紧施工，建成后将与国家海洋博物馆交相辉映，成为居民体验海洋文化、享受海洋资源的休闲场所。
工作人员介绍，国家海洋博物馆是体现国家海洋文化标志的大型综合海洋博物馆，全馆设置了电子导视屏，能提供3D线路指引服务和信息查询。观众在参观的同时可通过“掌上海博”微信小程序，切换3D空间导览，还能通过AR交互技术，将虚拟内容和现实展陈空间相结合。与其他展馆不同的是，国家海洋博物馆为观众提供专业导览设备，参观结束后，系统会自动生成数据报告，让观众把丰富的展览“带回家”。
馆内有6大展区、15个展厅，包括中华海洋人文展区、海洋自然展区、海洋互动展区、海洋科普教育区、海洋生态展区、高端合作展览及临时展览区，同时还有博物馆商店、餐厅、咖啡厅、影院等公共服务设施。
海博馆展区展厅详解
中华海洋人文展区
分为中华海洋文明第一篇章和第二篇章、海洋强国及海上对外交流展区。
中华海洋文明第一篇章展现了在漫长的历史岁月中，中华先民们与海共存，在认识海洋、开发海洋的过程中，承载的中华民族宝贵文化精神和传统，及其为人类海洋文明发展作出的贡献。
海洋强国展览通过模型、多媒体互动，展示我国作为21世纪的海洋大国，坚持陆海统筹，走依海复国、以海强国、人海和谐、合作共赢的发展道路，扎实推进海洋强国建设的历程。
海上对外交流展区展示复原宋元福船，以及相关航海船舶数据与航海科技，通过大型展区陈列、互动体验、公共艺术设计、文物陈列等形式，展现古代人利用海洋技术及海洋装备，与南屿岛国及沿线国家进行文化和贸易交流。
这其中提到的复原宋元福船，是馆内“海上丝绸之路”展厅的核心展项之一，也是我国完整复原古船的珍贵展品，堪称海洋文化国宝级馆藏。
海洋自然展区
包括远古海洋、今日海洋、大海星辰、龙的时代──海洋爬行动物展、航海发现之旅5个展厅。
远古海洋展厅包括洪荒海洋──前寒武纪海洋、生命海洋──古生代海洋、龙海沧桑──中生代海洋、新生海洋──新生代海洋，是目前国内展品较全、面积最大的古海洋专题展厅。展览从地球引出海洋是怎样形成的，并通过对海洋的认知，认识到生命最早起源于海洋，引申出对生命形成的探索，通过地质年代表揭示地质年代与生命进化的关系，说明地球海洋的变化一刻也不会停止，现代海洋世界等待观众去探索和发现。
今日海洋展厅有本底海洋、生命海洋、海洋环境与可持续发展3部分，陈列着5000多件精美标本，比如长达9.4米的鲸鲨、7—8米的白鲸、极其罕见的怀孕双髻鲨塑化标本、海底滑翔机──蝠鲼、大王乌贼，以及300多种五彩斑斓的鱼类、100多种海生鸟类，还有目前世界上最完整的一套中国海域无脊椎动物标本，品类有4600多种。
大海星辰展厅包括星汉灿烂、日月之行、遨游太阳系、星海漫游、星际大航海时代等。广阔与神秘是大海和星空共同的特点，这里以海洋为主线，展示人们在探索海洋过程中的天文学发现与发明。
龙的时代──海洋爬行动物展包括科学与传说，陆地、海洋和天空，“龙”的时代，展厅面积1000平方米。展览以海洋是生命的摇篮为主题，讲述地球生命起源于海洋，自诞生那一刻起就努力摆脱水环境，踏上征服陆地的旅程。
航海发现之旅展厅包括序厅、达尔文的环球考察、探秘大洋洲、冰冻荒原、非洲之旅、深入新大陆、奇境欧亚7个板块。展览以演化是物种形成理论为科学依据，以人类的航海大发现为故事基础，形成一条海洋生态与陆生动物有机结合的故事线，以海洋对地理环境物种分布造成的影响为自然线索，以航海探险科学发现为人文线索，让观众跟随科学家勇敢的脚步探索各大洲，感受波澜壮阔的航海时代。
除了人文与自然展区，还有其他特色展区，像是海洋互动展区、“穿越极地”展、海洋科普教育区、高端合作展览──海上丝绸之路主题展览、海洋活体展区。
海洋互动展区
“欢乐海洋”主题空间有热带海洋、温带海洋、极地海洋3个环境分区，以及相应的过渡区，是由海洋科普体验项目与休息区域共同构成的复合功能空间。3个主要分区尤其能激发孩子们的兴趣，又便于理解和展开想象。
“穿越极地”展，力图表现极地多姿多彩的生命，揭示极地与全球气候变化之间的关系，弘扬科学家勇攀科学高峰的精神，包括“极地生命”“科考基地”“极地生存大挑战”3个主题区。
“极地生命”主要以极地动物对环境的适应为主线，设置南北极两个抽象化场景，场景周围有若干小型互动展项展示极地生命的生存智慧。
“科考基地”以基地步入式场景体验的形式，结合小型互动展项让观众了解最新的科研成果，同时通过周围大型互动展项了解和模拟科考人员的工作方式。
“极地生存大挑战”则结合教育活动让观众意识到极地环境的恶劣，以及科考人员工作环境的艰苦，同时结合各种互动增加展区的互动性和趣味性。
海洋科普教育区
有4个科普教室，由三角形开放教室和宽大开放活动厅组成，教育区的主要服务对象是学龄儿童，主要承担青少年海洋科普教育主题活动，注重参与性，寓教于乐，增强亲海、识海、护海意识。
海洋生态展区
包括活体珊瑚生态展、活体鱼类展、活体水母展3个展厅，该展厅与专业公司合作展览，采用由馆方管理、专业公司饲养的方式。
高端合作展览
高端合作展览──“海上丝绸”之路主题展览：这是为了落实国家“一带一路”倡议，构建人类命运共同体，由国家海洋博物馆、中国文物报社联合海上丝路沿线省市相关博物馆共同推出的通海扬帆、东西汇流海上丝绸之路主题展。
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