植物生产类专业数字化植物教学标本园构建

韩秀兰 仵允锋 宋宪亮 郭风法 霍学慧 王启柏

山东农业大学农学院 山东泰安 271018

植物生产类专业是实践性极强的专业，其专业基础课和专业课部分实验的实验材料、实验场所大部分在田间进行。高等农业院校植物教学标本园既是教师进行教学和科研活动的场所，也是学生进行专业实验、教学实习、劳动、科研训练、毕业实习等实践教学环节的重要场地，标本园为实验、实践教学提供了典型的实验材料和理想的教学、实习现场[1]。

随着计算机技术和网络技术的发展和完善，基于网络、多媒体的信息技术正被广泛地应用在教育教学中[2]。将数字化的信息技术与其他学科相结合，用于理论与实验实践教学是今后教学改革的主要方向。目前，各高等学校正在进行数字化校园、数字化教室、数字化办公室、数字化图书馆、数字化实验室等建设。以数字化、多媒体化的信息技术为工具，将植物教学标本园的内容网络化运行，使师生可以不受时空限制地提取所需资源，为提高实践教学质量开辟了新途径。

1 建设数字化植物教学标本园的必要性

高等农业院校多设有植物标本园，承担植物育种学、植物生产学、药用植物学、药用植物栽培学、中药资源学、中药鉴定学、药用植物育种学等课程的实验教学、教学实习、毕业实习等教学准备任务以及为教学、科研提供和保存种质资源的任务等[3]，在实践教学中起着不可替代的作用。传统的实物标本园受开放程度有限、学校距离标本园路程远、雨天等恶劣天气条件无法观察和学生放假时间错过植物的关键生长季节等条件的制约，很多学生无法进行定期田间诊断，无法对不同植物的关键生育时期做全面的观察、记录；对中药资源与开发专业学生来说，大家关注它的药用部分比较多，其他组织却了解较少，中国的中草药资源非常丰富，单单靠我们在学校的标本园中种植显然不能满足教学需要；教师在课堂教学时很难用语言形象地描述某些时期的形态特征，教学效果不好。针对以上问题，我们认为建设数字化的植物教学标本园势在必行。

通过计算机网络系统和各种现代化教育技术与手段建设数字化植物标本园，可以为教学提供丰富的在线学习资源，学生可以不受时间、空间、天气等条件的限制，进行全时空的实验预习、复习和实践；建设数字化植物标本园，为课堂教学提供大量具有针对性、灵活性和适用性的教学资料，教师也可以随时调用其中的资源用于理论和实践教学，使得教学更有效、更有条不紊，大大提高教学效率和教学效果。建设数字化植物标本园，对丰富教学内容，促进教学改革，提高教学质量，实现教育技术现代化起到积极作用，对于提高大学生的综合素质和创新能力具有重要的意义；对于推进教育教学改革的深入发展，加快素质教育，创造教育的实施具有非常大的意义。

2 数字化植物教学标本园的建设内容

目前中国科学院建立了中国数字植物标本馆，它的彩图库只是将采集来的干标本拍照发布到网络上，为用户提供一个方便快捷获取中国植物标本及相关植物学信息的电子网络平台[4]。农学实验材料典型性的内涵很丰富，既有静态的外形特征和部位之分，又有动态的特性和时间概念的变化[1]。我们要构建的数字化植物标本园包括每种植物的根、茎、叶、花、果实、种子等的照片(旁边带有文字描述)；主要植物主要生育时期的图文资料、视频讲解；不常见植物的来源、功效、生态环境与分布、开发利用历史与现状的介绍的视频音像资料等。具体内容如下：

(1)建立谷类作物、豆类作物、薯芋类作物、油料作物、纤维作物、糖料作物、嗜好料作物、绿肥饲料作物、药用植物九大类500余种植物的根、茎、叶、花、果实、种子的图片库，并附有文字描述。丰富了以往瓶装浸渍标本、盒装干植株标本、瓶装干种子标本的内容，展示方式更鲜活，更接近实物，使得教师的教与学生的学更直观、更形象。

(2)制作主要植物各生育时期的视频音像资料。包括小麦、玉米、水稻、花生、大豆、棉花、甘薯等作物各生育时期动态过程的视频音频资料。在传统的实验教学中，教师在讲解作物生育不同时期、穗分化进程时，只能依靠挂图、幻灯片等，非常抽象，学生只能靠教师的讲解加上想象来理解，常常达不到预期教学效果[5]。有了主要作物各生育时期的视频音像资料之后，教师可以生动、直观地给学生讲解，学生学习也更有兴趣。

(3)制作介绍不常见植物的来源、功效、生态环境与分布、开发利用历史与现状的视频音像资料。不常见植物主要有在当地种植面积比较小的作物，如杂粮作物、药用植物等，这些植物在教科书上介绍较少，学生了解较少，将这部分植物纳入数字化植物教学标本园建设项目中，有利于开阔学生的眼界，增长学生的见识。

(4)制作数字化小麦种质资源库。小麦种质资源是小麦育种的物质基础[6]。作物标本园每年都种植小麦种质资源材料，同时也会保存部分材料，但在种植或保存的过程中，难免会发生变异，部分农艺性状会发生改变，因此，为了保持种质资源的典型性，将种植材料的生长发育习性、产量性状以及植物学特征等方面的主要性状进行图文描述并网络化运行是很好的途径。

(5)建立检索系统，便于网上发布、查询信息，实现学生自学和教学互动。该系统要界面友好、使用方便，检索词要有近义词、同义词查询功能，如输入“小米”可以查到“谷子”的内容，输入“地瓜”可以查到“甘薯”的信息等。

3 建设数字化植物教学标本园所需条件和数据来源

建设数字化植物教学标本园是一项长期的耗时耗力的复杂系统工程，需要各方力量协同完成。既需要专业基础过硬的师资力量和充足的资金支持，又需要丰富的现场材料和专门人员充足的时间。数字化植物教学标本园建设离不开专业教师的参与。专业教师是教学、实践活动的主导者，他们熟练掌握本专业知识，对于各种植物的时期、特点的把握具有权威性，这是教学资料准确与否的根本。还要有既了解专业知识又能熟练掌握视频制作、数字化数据库技术的双专人才。建设数字化标本园需要数码相机、摄像机、数据处理软件等仪器设备，必须有充足的资金支持方可实现数字化。建设此标本园还需要丰富的现场材料，我校现有校内作物标本园10亩，药用植物标本园10亩，园艺实验站140亩，学生实训田5亩，科技示范园、教师科研田400余亩和10个校内外实践教学基地，为数字化标本园建设提供了丰富的植物资源。另外，还要有一支拍摄队伍，根据各种植物的生育规律制订相应的拍摄计划，分组安排拍摄汇总资料。农学院有两个学生社团：植物科技协会和中药协会。前者是全国优秀社团，我校的A级社团和特色社团，也是学生自我学习植物科技知识、开展植物科学研究、开发利用植物资源的学术性社团组织。后者是新兴社团，是学生自我学习中草药知识、开发利用中草药资源的学术性社团。这两个社团在专业教师的指导下分期分批开展工作，在人力和时间上提供了保障。

建设数字化植物教学标本园数据库是个庞大的工程，为了尽可能多地搜集资料，需要多渠道搜索。首先，从校内的作物标本园、药用植物标本园、园艺试验站、教师科研田、校内外实践教学基地等搜集材料；其次，从互联网搜索相关材料充实到数据库中；再次，就是从图书馆找相关书籍，有些图片资料也可以应用到该数据库中。搜集到资料后，由相关专业教师检查、汇总、整理，最后形成成熟的数据库。

4 结束语

建设数字化植物教学标本园是一项长期工程，是传统标本园在时间、空间上的延伸，为多媒体教学提供了基础性材料，为数字化实验室建设提供了素材。数字化植物标本园的建设，能有效地解决实物标本园开放程度有限、学生在田间观察时间少、学生放假时错过一些植物生长的关键时期的问题，能有效地解决中药专业的学生只认识中草药的药用部分而对于生长在大田里的中草药植株却叫不出名字的问题，能大大丰富教师的课堂教学资料。对丰富教学内容、促进教学改革、提高教学质量、实现教育技术现代化会起到积极作用。

[1] 陈灿,罗莉华,金小马.管好作物标本园 培育典型实验材料[J].实验室研究与探索,1998(3):74-75,77.

[2] 王芳,李滨,郭兴启.农业生物学实验教学中心网络信息化平台系统的构建[J].高等农业教育,2008(4):57-59.

[3] 毕建杰,常安瑛,毕明波.管好作物标本园 提高专业实验质量[J].实验室研究与探索,1999(6):38-40.

[4] http://www.cvh.org.cn/.

[5] 王启柏,郭风法,毕建杰.建设作物科学实验教学中心的实践与探索[J].实验科学与技术,2012,10(3):149-151.

[6] 王林海,王晓伟,詹克慧.黄淮麦区部分小麦种质资源农艺性状的聚类分析[J].中国农学通报,2008,24(4):186-191.