廖偉彪

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)　園藝學(xué)院，甘肅　蘭州　730070）

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“網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)平臺”的設(shè)計研究——以《花卉學(xué)》為例

廖偉彪

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，甘肅蘭州730070）

摘要：針對《花卉學(xué)》實踐教學(xué)面臨的實踐條件落后、學(xué)生實踐熱情低等問題，本文構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)虛擬《花卉學(xué)》實驗教學(xué)平臺，為學(xué)生提供生動逼真的虛擬實驗環(huán)境，加強學(xué)生對實踐能力的掌握，提高對《花卉學(xué)》實踐的興趣.虛擬平臺的信息量大，使用方便，是一種全新的實驗教學(xué)模式，具有重要的現(xiàn)實意義.

關(guān)鍵詞：《花卉學(xué)》；網(wǎng)絡(luò)；虛擬實踐；實驗教學(xué)

《花卉學(xué)》是一門應(yīng)用性和實踐性很強的課程，旨在加強學(xué)生的實踐動手能力和適應(yīng)崗位技能[1].隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，社會對花卉產(chǎn)品的需求量也逐漸增加，原有的花卉專業(yè)實踐模式無法滿足社會對花卉專業(yè)人員的要求.目前大部分高校與花卉有關(guān)的教學(xué)實習(xí)基地建設(shè)、實驗室建設(shè)滯后，對實踐教學(xué)的經(jīng)費投入不足，無法滿足實踐教學(xué)的要求.因此，學(xué)生缺乏實際操作能力、實踐技能零碎、缺乏創(chuàng)新思維[2,3].

虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過融合網(wǎng)絡(luò)、多媒體、通信、虛擬儀器、計算機、仿真機器等技術(shù)，利用網(wǎng)絡(luò)資源實現(xiàn)在線或遠程的實踐教學(xué).通過虛擬網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)可以補充和緩解由于傳統(tǒng)實踐條件不足帶來的教學(xué)壓力，實現(xiàn)實踐教學(xué)在時間和空間的延伸[4,5].本研究通過融合虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳統(tǒng)的《花卉學(xué)》實驗教學(xué)，為學(xué)生構(gòu)建一個基于網(wǎng)絡(luò)的《花卉學(xué)》“虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗平臺”，具備真實實驗所需要的場地、設(shè)備、儀器和實踐環(huán)境.學(xué)生可以在線進行學(xué)習(xí)實踐和交流，增強學(xué)生的實際操作能力和學(xué)習(xí)興趣.

1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

《花卉學(xué)》虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)系統(tǒng)基于甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，融合多種技術(shù)手段為園藝專業(yè)的學(xué)生打造一個逼真的網(wǎng)絡(luò)人機互動界面.該系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗和互動交流兩部分.

1.1虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗

根據(jù)《花卉學(xué)》實踐教學(xué)計劃，結(jié)合花卉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展動態(tài)和《花卉學(xué)》研究的進展，虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗為學(xué)生提供了花卉種類識別、穴盤播種育苗技術(shù)、花卉管理和插花藝術(shù)四個實驗教學(xué)版塊.花卉種類識別實驗室將為學(xué)生提供花卉種類的花卉圖片、文字和錄像資料.穴盤育苗播種技術(shù)將通過動畫的模式為學(xué)生展現(xiàn)整個造作過程，學(xué)生通過實際操作熟悉整個過程.在花卉管理實驗室，學(xué)生參與整個花卉生長過程的管理.同樣，學(xué)生可以在虛擬的實訓(xùn)實驗室進行插花訓(xùn)練.系統(tǒng)通過學(xué)生的實際操作完成相應(yīng)的任務(wù)獲得獎勵.

1.2交流區(qū)

交流區(qū)學(xué)生可以和其他學(xué)生交流實訓(xùn)心得，查看其他學(xué)生的任務(wù)完成程度以及自己在學(xué)生中的排名.同時老師也可以在線為學(xué)生解答在實訓(xùn)過程中遇到的各種問題.

2　系統(tǒng)功能

《花卉學(xué)》虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)系統(tǒng)每個版塊都有各自獨立的功能，借助這個平臺幫助提升學(xué)生《花卉學(xué)》實驗操作能力，并通過學(xué)生完成程度判斷學(xué)生對實驗操作的的掌握程度.

2.1模擬操作模塊

傳統(tǒng)的《花卉學(xué)》實踐教學(xué)實踐少、實驗內(nèi)容陳舊、實驗場地簡單以及實踐考核方式形式簡單，很難培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力.而虛擬實驗室具有界面友好，導(dǎo)航功能清晰，操作簡單；對實驗原理、實驗過程、操作方式的解釋簡潔；人機互動具有可視性和趣味性；在互聯(lián)網(wǎng)運行，配置低，維護簡單和數(shù)據(jù)更新速度快等優(yōu)點.通過模擬實際的實驗室操作完成整個《花卉學(xué)》的實踐過程，使學(xué)生掌握基本的操作流程，從而彌補傳統(tǒng)《花卉學(xué)》實踐受各種條件的限制.

2.1.1花卉種類識別

由于花卉種類繁多，傳統(tǒng)的花卉識別方式由于時間和空間的限制，學(xué)生很難在短時間認識一些常見的花卉種類，也很難掌握每個花卉所具有的形態(tài)和生活習(xí)性.虛擬網(wǎng)絡(luò)花卉種類實驗室為學(xué)生提供了按照科屬分類的所用花卉的資料，包括文字描述、圖片展示和錄像演示.通過這些資料學(xué)生可以在短時間內(nèi)識別大量的花卉種類.同時系統(tǒng)也會以選擇題的形式考察學(xué)生對花卉種類識別的掌握程度，根據(jù)答題成功率系統(tǒng)會獎勵金幣.學(xué)生之間也可以進行答題競賽模式加深對花卉種類的識別程度，并按照競賽的結(jié)果獎勵相應(yīng)的金幣.學(xué)生只有在完成系統(tǒng)規(guī)定的花卉種類識別數(shù)并獲得一定的金幣后才可以進行下一步的操作.

2.1.2穴盤育苗技術(shù)

穴盤育苗實驗操作過程分為種子處理、材料準備、播種和催芽4步.種子處理前先到種子商店用之前賺到的金幣購買價格不同的花卉種子，花卉種子的價格根據(jù)實際的市場價格設(shè)定，每個花卉種子都有與之相對應(yīng)的文字介紹，包括品種名稱、公司名稱以及公司網(wǎng)站的鏈接，需要了解的學(xué)生可以點擊了解.同時在商店用金幣購買消毒液，之后按照提示把種子放到消毒液中消毒，消毒時間到了后系統(tǒng)會自動提示，并轉(zhuǎn)到下一步操作.

材料準備包括基質(zhì)的配制和穴盤的選擇.在商店用金幣按照種子的種類選擇合適的基質(zhì)，在按照一定的比例混合.根據(jù)購買種子的大小，在商店用金幣購買不同規(guī)格（72、128、288和398穴等規(guī)則）的穴盤.購買完成后系統(tǒng)會提示進入下一步的播種階段.

播種時系統(tǒng)會提示將按照一定比例混合的基質(zhì)填入穴盤內(nèi).用虛擬的鏟子刮去多余的基質(zhì).然后用鑷子將種子點入穴盤，每穴1粒.點種完成后，系統(tǒng)會提示澆水，用虛擬的噴壺灑水，系統(tǒng)提示澆水所用的水量，并提示下次澆水的時間.

播種完成后點擊溫室選項，將穴盤移入溫室進行催芽，溫室用控制溫度和濕度的選項，根據(jù)種子類型選擇合適的溫度進行催芽處理.幼芽露出頭時可移出虛擬溫室，在模擬自然的實驗室煉苗7到10天，待苗子長到一定高度后系統(tǒng)會提示進行移栽.根據(jù)完成操作的規(guī)范程度系統(tǒng)會獎勵一定量的金幣.

2.1.3花卉管理

花卉生長期的養(yǎng)護管理直接影響花卉的品質(zhì)，花卉管理模塊利用計算機模擬花卉管理的各種技術(shù).在花卉生長階段，系統(tǒng)會按照植物的需水和需肥規(guī)律按時提示澆水和施肥.肥料可以在商店用金幣購買，商店有各種類型的肥料.系統(tǒng)也會根據(jù)花卉種類的不同模擬各種在生產(chǎn)實踐中遇到的雜草和病蟲害，對于不同的病蟲害系統(tǒng)會顯示該病蟲害的類型、發(fā)病機理以及防止措施，并提示如何除掉雜草和病蟲害.學(xué)生可以在商店購買除草藥和相應(yīng)的殺蟲劑.如果不能及時給植物澆水、施肥和除草除蟲，花卉會出現(xiàn)與之對應(yīng)的癥狀.系統(tǒng)會根據(jù)完成的程度進行獎勵.花卉成熟后可進行采摘然會在虛擬市場進行售賣，售賣所得的人民幣數(shù)量將最終決定《花卉學(xué)》實習(xí)的成績.也可以將采收的花進行下一步的插畫藝術(shù)實踐，老師對插花作品會在線評價并給出相應(yīng)分數(shù)，然手在虛擬花卉市場售賣，售賣價格根據(jù)老師給出的分數(shù)系統(tǒng)自動生成.

2.1.4插花藝術(shù)

插花實踐需要多種花材和插花器皿，花材可以用自己種的，也可以在虛擬花卉市場想其他同學(xué)購買.插花器皿根據(jù)自己的立意構(gòu)思在商店購買相應(yīng)的器皿.造型插作過程中可以移動鼠標調(diào)整花材的方向.插花完成后系統(tǒng)會提示命名，并等待老師的評價，評價完成后就可以在花卉市場售賣. 2.2交流區(qū)

交流區(qū)主要用于學(xué)生與學(xué)生之間，學(xué)生與老師之間的交流互動，交流區(qū)同樣會顯示學(xué)生根據(jù)任務(wù)完成情況的排名次序.

3　網(wǎng)絡(luò)虛擬《花卉學(xué)》實驗系統(tǒng)在實驗教學(xué)中的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的《花卉學(xué)》實驗相比，網(wǎng)絡(luò)虛擬《花卉學(xué)》實驗教學(xué)系統(tǒng)融合網(wǎng)絡(luò)、多媒體、虛擬儀器等多種技術(shù)，克服了傳統(tǒng)《花卉學(xué)》實驗面臨的各種實際問題，在《花卉學(xué)》實驗教學(xué)中具有重要的作用[6].

虛擬網(wǎng)絡(luò)花卉實驗室克服了傳統(tǒng)實驗受時間和空間的限制，學(xué)生可以在網(wǎng)上隨時隨地進行實驗操作練習(xí)[7]；虛擬網(wǎng)絡(luò)可以有效減少試驗品無謂的消耗，提高實驗效率；虛擬實驗為創(chuàng)新教育的實施提供了良好環(huán)境，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和獨立能力[8]；虛擬實驗在保證實驗項目的數(shù)量的同時拓展了實驗的廣度和深度.

4　網(wǎng)絡(luò)虛擬花卉實驗系統(tǒng)存在的問題

虛擬網(wǎng)絡(luò)《花卉學(xué)》實驗室是對傳統(tǒng)《花卉學(xué)》實驗教學(xué)方式的改革和創(chuàng)新，具有很多優(yōu)點.然而，虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗室也存在一些問題.由于在網(wǎng)絡(luò)上進行操作實習(xí)，學(xué)生缺乏對真實實驗對象和操作過程的感受，從而對實驗的掌握影響不深刻；虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗也可能淡化對具體操作過程的操作技能，學(xué)生把注意力都集中在計算機的操作上；虛擬實驗中很少遇到未知的事情，造成學(xué)生對現(xiàn)實中遇到的問題不能及時有效的處理，減少了學(xué)生對實驗過程的反思[9,10].

5　小結(jié)

虛擬網(wǎng)絡(luò)《花卉學(xué)》實驗教學(xué)系統(tǒng)模式真實《花卉學(xué)》實驗教學(xué)的操作過程.學(xué)生可以通過該系統(tǒng)掌握學(xué)習(xí)《花卉學(xué)》實驗的操作過程，提高實踐操作技能.同時系統(tǒng)對學(xué)生的實際操作能力進行有效的反饋和評價，加強學(xué)生的操作能力以及自我認知.虛擬網(wǎng)絡(luò)教學(xué)將在以后的實踐教學(xué)中繼續(xù)發(fā)揮作用.

參考文獻：

〔1〕王婷，胡亮，彭志任.園林工程技術(shù)專業(yè)“花卉學(xué)”實踐教學(xué)改革研究[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（5）：112-114.

〔2〕孟艷瓊，束慶龍.“花卉學(xué)”實踐教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)[J].中國林業(yè)教育，2008（1）：73-75.

〔3〕唐詠.網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室仿真實驗平臺的設(shè)計[J].考試周刊，2011（41）：140-141.

〔4〕羅崇光.基于Internet的虛擬實驗室系統(tǒng)構(gòu)架及關(guān)鍵技術(shù)研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2006.

〔5〕張小琴.基于JAVA技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)仿真實驗室的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電腦知識與技術(shù)，2011（16）：1-3.

〔6〕許惠玉，孫風永，曹元，等．臨床免疫學(xué)及檢驗虛擬實驗室的創(chuàng)建[J]．齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2009，30（18）：2304-2305.

〔7〕李亞琳，陳小蓉．利用虛擬實驗室進行實驗教學(xué)的研究與實踐[J].贛南醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2008，28（5）：727-728.

〔8〕汪詩林，吳泉源.開展虛擬實驗系統(tǒng)的研究和應(yīng)用[J].計算機工程與科學(xué),2000，22（2）：33-39.

〔9〕李景福.網(wǎng)絡(luò)與仿真技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于實驗教學(xué)[J].涼山大學(xué)學(xué)報，2002，4（2）：88-89.

〔10〕葛智勇，殷潔，楊茂田．大學(xué)物理實驗網(wǎng)絡(luò)輔助課件的設(shè)計與開發(fā)[J]．中國遠程教育，2002，9(3)：53-54.

基金項目：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)《花卉學(xué)》重點課程建設(shè)；國家自然科學(xué)基金（31560563）

收稿日期：2015年11月24日

中圖分類號：G642.423

文獻標識碼：A

文章編號：1673-260X（2016）02-0263-02