基于云背景下的昆蟲標本制作的實踐探索

王水發

摘? 要：當前我們已經進入了教育信息化時代，昆蟲標本制作是綜合實踐課程中較為常見的活動，云背景是基于4G、物聯網、大數據、計算機技術、網絡通訊技術、數據庫技術、多媒體技術的綜合，在我們教育中具有廣泛的應用，本文筆者通過結合信息化技術，就如何開展昆蟲標本的制作進行了多年的教學實踐，深受學生喜愛，也取得了較好的教學實效。

關鍵詞：云背景;昆蟲標本;標本制作;綜合探究

以前在制作昆蟲標本時我們都是采用傳統的制作方式，有一次活動給了我極大的觸動，2018年3月份我校安排了四年級學生到本地象峰村研學，走進大自然，捕捉昆蟲，回校后制作昆蟲，學生采集了大量的昆蟲活體，不同的班級采集到的昆蟲樣本也不一定，如何把他們進行有序制作和共享，萌發了我進行云背景下的昆蟲標本制作念頭。昆蟲標本是昆蟲學研究不可缺少的寶貴材料，開展綜合實踐教學對學生了解各類昆蟲具有極大的幫助，也是科技知識普及宣傳的重要參考對象。無論是進行昆蟲形態學、生態學、生理學、毒理學以及生物學特性的研究，還是進行森林、農業，以及自然保護和自然資源管理方面的研究，都離不開對昆蟲標本的觀察、鑒定及對其生活史進行相關的了解。昆蟲標本的制作近年來也成為學校綜合實踐課程的主要活動之一，深受學生的喜愛，在信息技術發達的今天，如何進行云背景下的昆蟲標本制作值得我們實踐探索。

一、開展云背景下制作昆蟲標本的意義

云背景是當前計算機為主要技術的信息融合，是基于4G、物聯網、大數據、計算機技術、網絡通訊技術、數據庫技術、多媒體技術的綜合，在我們教育中具有廣泛的應用可以全面實現了各類信息及相關知識的獲取，處理，利用，有助于大幅度提高生產效率以及生產力水平。尤其是昆蟲分類學與形態學，缺乏昆蟲標本則無法開展工作。但昆蟲實物標本不易保存長時間存放會發生色澤變化，因人為或蟲害霉變的影響發生形態變化，頻繁的使用還會使標本很快損壞，導致許多重要關鍵的識別特征變得模糊甚至缺失，且完善過程困難，從而失去了寶貴的科研價值。標本數量的逐漸增加，也為昆蟲標本相關信息的共享帶來了新的問題。學校歷年制作的各種昆蟲標本，大部分標本都出現褪色和腐蝕，有些甚至已經殘破或損毀，失去了寶貴的科研價值。信息技術的快速發展為農業昆蟲學研究工作提供了新的方法。標本數字化既為保護標本提供了行之有效的方法，又順應了農業信息化的發展潮流，滿足了人們更快更多地獲取昆蟲學基礎知識以及相關信息資源的高要求。標本數字化是指將昆蟲實物標本進行數字化處理形成可視化虛擬標本圖像。既可以保留昆蟲實體的真實外貌，又能更好地從各個角度觀察昆蟲細微的結構特征，對昆蟲實物標本的關鍵部位和關鍵特征進行更加清晰完整的表達。與昆蟲實物標本相比，昆蟲電子標本具有不褪色、保存長久、存儲信息量大、易復制、低成本、共享性強，在網絡上方便檢索等優點。

圖像采集為昆蟲標本數字化的重要環節。目前很多學校在制作昆蟲標本后，不易保存，占用空間大、筆者通常采用快速進行大批量圖像采集，通過高清像素的相近或手機采集到的圖像分辨率高，昆蟲細節特征明顯，提高了昆蟲標本圖像采集的效率。將采集的圖像利用網絡通信技術展示在網絡平臺上，還可以建立相應的電腦文件夾進行分類存儲，以后可以讓學生通過快速導航，交互控制流暢地瀏覽觀察標本圖像數據，達到環繞細致地三維觀察效果，有助于昆蟲標本的資源共享。

二、云背景下的昆蟲標本的實施過程

通過圖像采集系統，以昆蟲標本為軸心，自動進行大批量圖像采集。昆蟲標本圖像數據采用電子表格與 XML 相結合的存儲模式，建立數據庫，其中標本圖像數據包括前期獲取的昆蟲圖像以及昆蟲學基礎信息。最后建立網絡平臺，網絡平臺通過調取數據庫中的圖像數據，實現快速導航，數據提取，動態數據展示，用戶交互，細節瀏覽等功能，達到三維觀察的目的。

1.對昆蟲標本圖像采集系統硬件設備進行選取。圖像采集系統主要由電機及其驅動器、單片機、上位機，拍攝設備等硬件設備組成。采用對比的方法，將同一類型的多種硬件設備進行對比，綜合比較分析其優缺點，選擇合適的硬件設備。硬件設備主要包括電機與拍攝設備的選取。硬件設備選取完成后，連接各個硬件設備，搭建采集系統硬件平臺。

2.進行昆蟲標本的分類計算機儲存。確定上位機控制軟件開發工具，編寫采集軟件程序。當系統開始運行時，上位機要實現對拍攝設備采集圖像的整理、分析、記錄，和單片機的遠程控制。當拍攝設備采集到的圖像準確地傳輸給上位機，上位機要及時地對系統各個部件發出指令，實現拍攝設備與電機的同步，完成昆蟲標本圖像的采集。

3.建立昆蟲標本信息庫。昆蟲標本信息庫的研究內容主要包括昆蟲標本信息統計和數據庫選擇。標本信息庫的核心為昆蟲標本數據信息。昆蟲標本信息主要包括標本圖像和昆蟲基本信息。將準確無誤的昆蟲基本信息存儲至 Excel 表格中，表格中明確標出標本數據之間的從屬關系及層級關系。標本圖像通過圖像采集系統獲取。根據昆蟲標本信息的特點，選擇適合于本課題的數據庫。將 Excel 表格中的昆蟲標本信息進行數字化處理存儲于數據庫中。

4.網絡平臺的建設。昆蟲標本圖像展示平臺采用三層次架構模式，分為數據層，邏輯層，用戶層。數據層主要為讀取存儲在數據庫中的昆蟲標本信息。數據層負責處理邏輯層傳遞的用戶搜索查詢條件并將查詢結果信息返回給邏輯層。編寫程序實現邏輯層對用戶層對請求的篩選和處理，若請求合法，邏輯層則將請求傳遞給數據層進行處理，數據層將數據返回并在網絡平臺上的顯示模塊上，顯示相應的昆蟲標本圖像信息。使用圖形圖像類軟件和網站開發類工具制作用戶層為用戶提供的訪問界面。最后對網絡系統進行測試，運行網絡系統的各個頁面，確保網絡系統的正常運行。網絡平臺通過邏輯層的用戶交互實現了標本圖像的三維觀察。

三、昆蟲標本制作后的幾點建議

（1）制作昆蟲實體標本：通過現場捕獲，網絡購買兩種方式采集活體昆蟲，采用插針法制作昆蟲實物標本，為昆蟲標本數字化采集提供實物樣本。本次制作的昆蟲僅為拍攝樣品，并不需要長期保存，因此制作過程中不包含去除蟲體內臟的過程，蟲體的形態和色彩更逼真，更符合后期的拍攝要求。

（2）采集系統研發：采用對比的方法，對采集系統硬件設備電機與拍攝設備進行選取，選取適合本研究的硬件設備，連接各個硬件設備，完成物理線路連接，完成采集系統旋轉平臺的搭建。嘗試利用網絡平臺;例如美篇APP、微信公眾號的使用，供學生課后學習、課外學習。

（3）建立昆蟲標本信息庫：根據昆蟲標本信息的特點，選用 XML 作為數據庫存儲昆蟲標本信息。昆蟲標本圖像采用文件分級存儲在不同的目錄下，由 XML 文件通過 ID 標簽引用。

參考文獻

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[3]? 北疆博物院館藏的部分昆蟲標本[J]. 化石. 2017（03）