“网络虚拟实验教学平台”的设计研究——以《花卉学》为例

廖伟彪

（甘肃农业大学　园艺学院，甘肃　兰州　730070）



“网络虚拟实验教学平台”的设计研究——以《花卉学》为例

廖伟彪

（甘肃农业大学园艺学院，甘肃兰州730070）

摘要：针对《花卉学》实践教学面临的实践条件落后、学生实践热情低等问题，本文构建了网络虚拟《花卉学》实验教学平台，为学生提供生动逼真的虚拟实验环境，加强学生对实践能力的掌握，提高对《花卉学》实践的兴趣.虚拟平台的信息量大，使用方便，是一种全新的实验教学模式，具有重要的现实意义.

关键词：《花卉学》；网络；虚拟实践；实验教学

《花卉学》是一门应用性和实践性很强的课程，旨在加强学生的实践动手能力和适应岗位技能[1].随着中国经济的快速发展和人民生活水平的提高，社会对花卉产品的需求量也逐渐增加，原有的花卉专业实践模式无法满足社会对花卉专业人员的要求.目前大部分高校与花卉有关的教学实习基地建设、实验室建设滞后，对实践教学的经费投入不足，无法满足实践教学的要求.因此，学生缺乏实际操作能力、实践技能零碎、缺乏创新思维[2,3].

虚拟网络技术通过融合网络、多媒体、通信、虚拟仪器、计算机、仿真机器等技术，利用网络资源实现在线或远程的实践教学.通过虚拟网络实践教学可以补充和缓解由于传统实践条件不足带来的教学压力，实现实践教学在时间和空间的延伸[4,5].本研究通过融合虚拟网络技术和传统的《花卉学》实验教学，为学生构建一个基于网络的《花卉学》“虚拟网络实验平台”，具备真实实验所需要的场地、设备、仪器和实践环境.学生可以在线进行学习实践和交流，增强学生的实际操作能力和学习兴趣.

1　系统结构

《花卉学》虚拟网络实验教学系统基于甘肃农业大学网络教学平台，融合多种技术手段为园艺专业的学生打造一个逼真的网络人机互动界面.该系统包括网络虚拟实验和互动交流两部分.

1.1虚拟网络实验

根据《花卉学》实践教学计划，结合花卉产业的发展动态和《花卉学》研究的进展，虚拟网络实验为学生提供了花卉种类识别、穴盘播种育苗技术、花卉管理和插花艺术四个实验教学版块.花卉种类识别实验室将为学生提供花卉种类的花卉图片、文字和录像资料.穴盘育苗播种技术将通过动画的模式为学生展现整个造作过程，学生通过实际操作熟悉整个过程.在花卉管理实验室，学生参与整个花卉生长过程的管理.同样，学生可以在虚拟的实训实验室进行插花训练.系统通过学生的实际操作完成相应的任务获得奖励.

1.2交流区

交流区学生可以和其他学生交流实训心得，查看其他学生的任务完成程度以及自己在学生中的排名.同时老师也可以在线为学生解答在实训过程中遇到的各种问题.

2　系统功能

《花卉学》虚拟网络实验教学系统每个版块都有各自独立的功能，借助这个平台帮助提升学生《花卉学》实验操作能力，并通过学生完成程度判断学生对实验操作的的掌握程度.

2.1模拟操作模块

传统的《花卉学》实践教学实践少、实验内容陈旧、实验场地简单以及实践考核方式形式简单，很难培养学生的实践动手能力.而虚拟实验室具有界面友好，导航功能清晰，操作简单；对实验原理、实验过程、操作方式的解释简洁；人机互动具有可视性和趣味性；在互联网运行，配置低，维护简单和数据更新速度快等优点.通过模拟实际的实验室操作完成整个《花卉学》的实践过程，使学生掌握基本的操作流程，从而弥补传统《花卉学》实践受各种条件的限制.

2.1.1花卉种类识别

由于花卉种类繁多，传统的花卉识别方式由于时间和空间的限制，学生很难在短时间认识一些常见的花卉种类，也很难掌握每个花卉所具有的形态和生活习性.虚拟网络花卉种类实验室为学生提供了按照科属分类的所用花卉的资料，包括文字描述、图片展示和录像演示.通过这些资料学生可以在短时间内识别大量的花卉种类.同时系统也会以选择题的形式考察学生对花卉种类识别的掌握程度，根据答题成功率系统会奖励金币.学生之间也可以进行答题竞赛模式加深对花卉种类的识别程度，并按照竞赛的结果奖励相应的金币.学生只有在完成系统规定的花卉种类识别数并获得一定的金币后才可以进行下一步的操作.

2.1.2穴盘育苗技术

穴盘育苗实验操作过程分为种子处理、材料准备、播种和催芽4步.种子处理前先到种子商店用之前赚到的金币购买价格不同的花卉种子，花卉种子的价格根据实际的市场价格设定，每个花卉种子都有与之相对应的文字介绍，包括品种名称、公司名称以及公司网站的链接，需要了解的学生可以点击了解.同时在商店用金币购买消毒液，之后按照提示把种子放到消毒液中消毒，消毒时间到了后系统会自动提示，并转到下一步操作.

材料准备包括基质的配制和穴盘的选择.在商店用金币按照种子的种类选择合适的基质，在按照一定的比例混合.根据购买种子的大小，在商店用金币购买不同规格（72、128、288和398穴等规则）的穴盘.购买完成后系统会提示进入下一步的播种阶段.

播种时系统会提示将按照一定比例混合的基质填入穴盘内.用虚拟的铲子刮去多余的基质.然后用镊子将种子点入穴盘，每穴1粒.点种完成后，系统会提示浇水，用虚拟的喷壶洒水，系统提示浇水所用的水量，并提示下次浇水的时间.

播种完成后点击温室选项，将穴盘移入温室进行催芽，温室用控制温度和湿度的选项，根据种子类型选择合适的温度进行催芽处理.幼芽露出头时可移出虚拟温室，在模拟自然的实验室炼苗7到10天，待苗子长到一定高度后系统会提示进行移栽.根据完成操作的规范程度系统会奖励一定量的金币.

2.1.3花卉管理

花卉生长期的养护管理直接影响花卉的品质，花卉管理模块利用计算机模拟花卉管理的各种技术.在花卉生长阶段，系统会按照植物的需水和需肥规律按时提示浇水和施肥.肥料可以在商店用金币购买，商店有各种类型的肥料.系统也会根据花卉种类的不同模拟各种在生产实践中遇到的杂草和病虫害，对于不同的病虫害系统会显示该病虫害的类型、发病机理以及防止措施，并提示如何除掉杂草和病虫害.学生可以在商店购买除草药和相应的杀虫剂.如果不能及时给植物浇水、施肥和除草除虫，花卉会出现与之对应的症状.系统会根据完成的程度进行奖励.花卉成熟后可进行采摘然会在虚拟市场进行售卖，售卖所得的人民币数量将最终决定《花卉学》实习的成绩.也可以将采收的花进行下一步的插画艺术实践，老师对插花作品会在线评价并给出相应分数，然手在虚拟花卉市场售卖，售卖价格根据老师给出的分数系统自动生成.

2.1.4插花艺术

插花实践需要多种花材和插花器皿，花材可以用自己种的，也可以在虚拟花卉市场想其他同学购买.插花器皿根据自己的立意构思在商店购买相应的器皿.造型插作过程中可以移动鼠标调整花材的方向.插花完成后系统会提示命名，并等待老师的评价，评价完成后就可以在花卉市场售卖. 2.2交流区

交流区主要用于学生与学生之间，学生与老师之间的交流互动，交流区同样会显示学生根据任务完成情况的排名次序.

3　网络虚拟《花卉学》实验系统在实验教学中的优势

与传统的《花卉学》实验相比，网络虚拟《花卉学》实验教学系统融合网络、多媒体、虚拟仪器等多种技术，克服了传统《花卉学》实验面临的各种实际问题，在《花卉学》实验教学中具有重要的作用[6].

虚拟网络花卉实验室克服了传统实验受时间和空间的限制，学生可以在网上随时随地进行实验操作练习[7]；虚拟网络可以有效减少试验品无谓的消耗，提高实验效率；虚拟实验为创新教育的实施提供了良好环境，有助于培养学生的创新和独立能力[8]；虚拟实验在保证实验项目的数量的同时拓展了实验的广度和深度.

4　网络虚拟花卉实验系统存在的问题

虚拟网络《花卉学》实验室是对传统《花卉学》实验教学方式的改革和创新，具有很多优点.然而，虚拟网络实验室也存在一些问题.由于在网络上进行操作实习，学生缺乏对真实实验对象和操作过程的感受，从而对实验的掌握影响不深刻；虚拟网络实验也可能淡化对具体操作过程的操作技能，学生把注意力都集中在计算机的操作上；虚拟实验中很少遇到未知的事情，造成学生对现实中遇到的问题不能及时有效的处理，减少了学生对实验过程的反思[9,10].

5　小结

虚拟网络《花卉学》实验教学系统模式真实《花卉学》实验教学的操作过程.学生可以通过该系统掌握学习《花卉学》实验的操作过程，提高实践操作技能.同时系统对学生的实际操作能力进行有效的反馈和评价，加强学生的操作能力以及自我认知.虚拟网络教学将在以后的实践教学中继续发挥作用.

参考文献：

〔1〕王婷，胡亮，彭志任.园林工程技术专业“花卉学”实践教学改革研究[J].黑龙江农业科学，2008（5）：112-114.

〔2〕孟艳琼，束庆龙.“花卉学”实践教学改革与学生创新、创业能力的培养[J].中国林业教育，2008（1）：73-75.

〔3〕唐咏.网络虚拟实验室仿真实验平台的设计[J].考试周刊，2011（41）：140-141.

〔4〕罗崇光.基于Internet的虚拟实验室系统构架及关键技术研究[D].武汉：华中科技大学，2006.

〔5〕张小琴.基于JAVA技术的网络仿真实验室的设计与实现[J].电脑知识与技术，2011（16）：1-3.

〔6〕许惠玉，孙风永，曹元，等．临床免疫学及检验虚拟实验室的创建[J]．齐齐哈尔医学院学报，2009，30（18）：2304-2305.

〔7〕李亚琳，陈小蓉．利用虚拟实验室进行实验教学的研究与实践[J].赣南医学院学报，2008，28（5）：727-728.

〔8〕汪诗林，吴泉源.开展虚拟实验系统的研究和应用[J].计算机工程与科学,2000，22（2）：33-39.

〔9〕李景福.网络与仿真技术相结合应用于实验教学[J].凉山大学学报，2002，4（2）：88-89.

〔10〕葛智勇，殷洁，杨茂田．大学物理实验网络辅助课件的设计与开发[J]．中国远程教育，2002，9(3)：53-54.

基金项目：甘肃农业大学《花卉学》重点课程建设；国家自然科学基金（31560563）

收稿日期：2015年11月24日

中图分类号：G642.423

文献标识码：A

文章编号：1673-260X（2016）02-0263-02