“網絡虛擬實驗教學平臺”的設計研究——以《花卉學》為例

廖偉彪

（甘肅農業大學　園藝學院，甘肅　蘭州　730070）

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“網絡虛擬實驗教學平臺”的設計研究——以《花卉學》為例

廖偉彪

（甘肅農業大學園藝學院，甘肅蘭州730070）

摘要：針對《花卉學》實踐教學面臨的實踐條件落后、學生實踐熱情低等問題，本文構建了網絡虛擬《花卉學》實驗教學平臺，為學生提供生動逼真的虛擬實驗環境，加強學生對實踐能力的掌握，提高對《花卉學》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模式，具有重要的現實意義.

關鍵詞：《花卉學》；網絡；虛擬實踐；實驗教學

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

虛擬網絡技術通過融合網絡、多媒體、通信、虛擬儀器、計算機、仿真機器等技術，利用網絡資源實現在線或遠程的實踐教學.通過虛擬網絡實踐教學可以補充和緩解由于傳統實踐條件不足帶來的教學壓力，實現實踐教學在時間和空間的延伸[4,5].本研究通過融合虛擬網絡技術和傳統的《花卉學》實驗教學，為學生構建一個基于網絡的《花卉學》“虛擬網絡實驗平臺”，具備真實實驗所需要的場地、設備、儀器和實踐環境.學生可以在線進行學習實踐和交流，增強學生的實際操作能力和學習興趣.

1　系統結構

《花卉學》虛擬網絡實驗教學系統基于甘肅農業大學網絡教學平臺，融合多種技術手段為園藝專業的學生打造一個逼真的網絡人機互動界面.該系統包括網絡虛擬實驗和互動交流兩部分.

1.1虛擬網絡實驗

根據《花卉學》實踐教學計劃，結合花卉產業的發展動態和《花卉學》研究的進展，虛擬網絡實驗為學生提供了花卉種類識別、穴盤播種育苗技術、花卉管理和插花藝術四個實驗教學版塊.花卉種類識別實驗室將為學生提供花卉種類的花卉圖片、文字和錄像資料.穴盤育苗播種技術將通過動畫的模式為學生展現整個造作過程，學生通過實際操作熟悉整個過程.在花卉管理實驗室，學生參與整個花卉生長過程的管理.同樣，學生可以在虛擬的實訓實驗室進行插花訓練.系統通過學生的實際操作完成相應的任務獲得獎勵.

1.2交流區

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

2　系統功能

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

2.1模擬操作模塊

傳統的《花卉學》實踐教學實踐少、實驗內容陳舊、實驗場地簡單以及實踐考核方式形式簡單，很難培養學生的實踐動手能力.而虛擬實驗室具有界面友好，導航功能清晰，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；在互聯網運行，配置低，維護簡單和數據更新速度快等優點.通過模擬實際的實驗室操作完成整個《花卉學》的實踐過程，使學生掌握基本的操作流程，從而彌補傳統《花卉學》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，傳統的花卉識別方式由于時間和空間的限制，學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和生活習性.虛擬網絡花卉種類實驗室為學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.通過這些資料學生可以在短時間內識別大量的花卉種類.同時系統也會以選擇題的形式考察學生對花卉種類識別的掌握程度，根據答題成功率系統會獎勵金幣.學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，并按照競賽的結果獎勵相應的金幣.學生只有在完成系統規定的花卉種類識別數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

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實際的市場價格設定，每個花卉種子都有與之相對應的文字介紹，包括品種名稱、公司名稱以及公司網站的鏈接，需要了解的學生可以點擊了解.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會自動提示，并轉到下一步操作.

材料準備包括基質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，在按照一定的比例混合.根據購買種子的大小，在商店用金幣購買不同規格（72、128、288和398穴等規則）的穴盤.購買完成后系統會提示進入下一步的播種階段.

播種時系統會提示將按照一定比例混合的基質填入穴盤內.用虛擬的鏟子刮去多余的基質.然后用鑷子將種子點入穴盤，每穴1粒.點種完成后，系統會提示澆水，用虛擬的噴壺灑水，系統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會提示進行移栽.根據完成操作的規范程度系統會獎勵一定量的金幣.

2.1.3花卉管理

花卉生長期的養護管理直接影響花卉的品質，花卉管理模塊利用計算機模擬花卉管理的各種技術.在花卉生長階段，系統會按照植物的需水和需肥規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.系統也會根據花卉種類的不同模擬各種在生產實踐中遇到的雜草和病蟲害，對于不同的病蟲害系統會顯示該病蟲害的類型、發病機理以及防止措施，并提示如何除掉雜草和病蟲害.學生可以在商店購買除草藥和相應的殺蟲劑.如果不能及時給植物澆水、施肥和除草除蟲，花卉會出現與之對應的癥狀.系統會根據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量將最終決定《花卉學》實習的成績.也可以將采收的花進行下一步的插畫藝術實踐，老師對插花作品會在線評價并給出相應分數，然手在虛擬花卉市場售賣，售賣價格根據老師給出的分數系統自動生成.

2.1.4插花藝術

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購買.插花器皿根據自己的立意構思在商店購買相應的器皿.造型插作過程中可以移動鼠標調整花材的方向.插花完成后系統會提示命名，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

交流區主要用于學生與學生之間，學生與老師之間的交流互動，交流區同樣會顯示學生根據任務完成情況的排名次序.

3　網絡虛擬《花卉學》實驗系統在實驗教學中的優勢

與傳統的《花卉學》實驗相比，網絡虛擬《花卉學》實驗教學系統融合網絡、多媒體、虛擬儀器等多種技術，克服了傳統《花卉學》實驗面臨的各種實際問題，在《花卉學》實驗教學中具有重要的作用[6].

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

4　網絡虛擬花卉實驗系統存在的問題

虛擬網絡《花卉學》實驗室是對傳統《花卉學》實驗教學方式的改革和創新，具有很多優點.然而，虛擬網絡實驗室也存在一些問題.由于在網絡上進行操作實習，學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；虛擬網絡實驗也可能淡化對具體操作過程的操作技能，學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，造成學生對現實中遇到的問題不能及時有效的處理，減少了學生對實驗過程的反思[9,10].

5　小結

虛擬網絡《花卉學》實驗教學系統模式真實《花卉學》實驗教學的操作過程.學生可以通過該系統掌握學習《花卉學》實驗的操作過程，提高實踐操作技能.同時系統對學生的實際操作能力進行有效的反饋和評價，加強學生的操作能力以及自我認知.虛擬網絡教學將在以后的實踐教學中繼續發揮作用.

參考文獻：

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

〔2〕孟艷瓊，束慶龍.“花卉學”實踐教學改革與學生創新、創業能力的培養[J].中國林業教育，2008（1）：73-75.

〔3〕唐詠.網絡虛擬實驗室仿真實驗平臺的設計[J].考試周刊，2011（41）：140-141.

〔4〕羅崇光.基于Internet的虛擬實驗室系統構架及關鍵技術研究[D].武漢：華中科技大學，2006.

〔5〕張小琴.基于JAVA技術的網絡仿真實驗室的設計與實現[J].電腦知識與技術，2011（16）：1-3.

〔6〕許惠玉，孫風永，曹元，等．臨床免疫學及檢驗虛擬實驗室的創建[J]．齊齊哈爾醫學院學報，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的研究與實踐[J].贛南醫學院學報，2008，28（5）：727-728.

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

〔9〕李景福.網絡與仿真技術相結合應用于實驗教學[J].涼山大學學報，2002，4（2）：88-89.

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

基金項目：甘肅農業大學《花卉學》重點課程建設；國家自然科學基金（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