基于网络的“花卉学”虚拟实验教学平台的应用

廖伟彪，朱永超

(甘肃农业大学 园艺学院，甘肃 兰州730070)



基于网络的“花卉学”虚拟实验教学平台的应用

廖伟彪，朱永超

(甘肃农业大学 园艺学院，甘肃 兰州730070)

摘要：针对“花卉学”课程实验教学面临的硬件条件落后和学生实践热情低的问题，构建了基于网络的“花卉学”虚拟实验教学平台，为学生提供生动逼真的虚拟实验环境。将该虚拟平台应用于甘肃农业大学2011和2012级园艺专业学生的实验教学。应用结果表明，该平台信息量大，使用方便，是一种全新的实验教学模式。该平台提高了学生参与“花卉学”实习的兴趣，增强了学生的实践操作能力，其开发和应用具有重要的现实意义。

关键词：“花卉学”课程；网络；虚拟实践；实验教学

DOI号：10.13320/j.cnki.jauhe.2016.0010

“花卉学”是一门应用性和实践性很强的课程，其实验主要培养学生在花卉分类、繁殖、栽培管理和插花艺术等方面的实践动手能力和适应岗位技能[1]。随着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，促进了花卉产业的发展；同时也对花卉从业人员专业实践能力的要求不断提高。但目前许多高校与花卉有关的教学实习基地和实验室的建设仍滞后于教学需要，且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，导致缺乏创新思维[2]。

虚拟网络技术通过融合网络、多媒体、通信、虚拟仪器、计算机和仿真机器等技术，利用网络资源实现在线或远程的实践教学[3,4]。通过虚拟网络实习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[5,6]。因此，虚拟实验教学平台能提高学生学习的主动性，加深学生对实验课知识点的掌握[7,8]。

一、平台产生背景

随着信息科学技术的发展，网络实验平台开始应用于实践教学[8]。许多课程都开发了相关的网络实验平台，但是“花卉学”的实践教学仍利用传统的实验模式，尚未出现虚拟实验教学平台的相关研究和应用实践。因此，“花卉学”虚拟实验平台的开发和应用具有一定的理论和实践意义。另外，对“花卉学”虚拟网络实验平台进行开发和应用，有利于解决目前“花卉学”教学中存在的各种问题，为今后其网络实验平台建设和应用提供重要参考。

本研究通过融合虚拟网络技术和“花卉学”传统实验教学，为学生构建一个基于网络的“花卉学”虚拟实验教学平台。该平台不需要传统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，增强学生的学习兴趣和实际操作能力。

二、平台的构建与功能

“花卉学”虚拟实验教学系统基于网络教学平台，融合多种技术手段为园艺和园林专业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(图1)。

图1“花卉学”网络实践教学系统结构

(一)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研究进展，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4个实验教学版块。这些版块能充分激发学生的主动性，增强学生综合应用能力[9]。

1.花卉种类识别。由于花卉种类繁多，受时间和空间的限制，学生很难在短时间认识和掌握常见花卉的种类、形态及其生活习性。本版块为学生提供了按照科属分类的花卉资料，包括文字描述、图片展示和录像演示。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。学生之间也可以通过答题竞赛模式加深对花卉种类的识别，并获得相应的金币奖励。

2.穴盘育苗技术。穴盘育苗操作包括种子处理、材料准备、催芽和播种等4步。花卉种子的价格根据实际的市场价格设定。每种花卉种子均有相应的文字介绍，包括品种名称、公司名称以及公司网站链接等。学生用赚到的金币购买花卉种子、消毒液、基质和穴盘等。系统会根据完成操作的规范程度奖励相应的金币。

3.花卉管理。花卉管理模块模拟花卉管理的各种措施，包括浇水、施肥、除草和病虫害防治等。学生同样用金币购买管理过程中所需的水、肥、杀虫剂和除草剂等。系统会根据完成的程度进行奖罚。花卉产品成熟后可在虚拟花卉市场销售以获得金币。

4.插花艺术。插花花材可为自己虚拟种植的产品，也可在虚拟花卉市场购买产品。插花器皿根据自己的立意构思在虚拟商店购买。造型插作过程中可通过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，评价完成后即可在虚拟花卉市场售卖。

(二)交流区

学生可通过交流区和其他学生交流实验心得，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验过程中遇到的问题。

三、平台的应用

(一)使用情况

2013―2014和2014―2015学年第一学期分别将本虚拟实验教学平台应用于甘肃农业大学2011级和2012级园艺专业学生的“花卉学”实验教学中。表1通过使用网络平台时长、登陆平台频率和每次平均在线时长分析了126名园艺专业学生对虚拟实验平台的使用情况。

表1　网络实验平台使用情况

从表1可看出，在应用网络平台时长方面，大多数学生均为1～3个月，其中1～2月的人数最多，达到53.40%。从登陆网络实验平台的频率看，只有6.81%的学生每天坚持使用；大部分学生都是每周使用1次，达到47.12%；每周使用2～3次的学生也达到了36.65%。说明学生使用网络平台的热情还有提高空间。从每次平均在线时长可见，58.12%的学生每次学习时长均为0.5～1小时；时长在1～2小时的学生人数达到31.41%；时长超过2小时的人数很少，仅为3.66%(表1)。因此，为了增加学生使用网络平台的时间，还需要继续优化系统，提升网络教学平台的趣味性。

(二)满意度调查

为了确定“花卉学”虚拟实验教学平台使用效果，通过在线问卷的方式对11级和12级园艺专业学生进行满意度调查。问卷调查分别从实验模式、实验内容、资源共享、操作系统、测评模式、实验效果和师生互动等7个方面进行。对虚拟实验教学平台的满意度设置非常满意、比较满意、满意、比较不满意和不满意等5个梯度(表2)。

表2学生对网络虚拟“花卉学”实验平台满意度调查%

调查内容非常满意比较满意满意比较不满意不满意实验模式6523930实验内容2454373资源共享11652400操作系统14374810测评模式20611900实验效果5573260师生互动34511140

从调查结果看，大多数学生对实验平台的使用比较满意(表2)。实验模式、资源共享、测评模式和师生互动等项目有50%多的学生是比较满意，其中高达34%的学生对师生互动项目非常满意。另外，20%的学生对测评模式项目非常满意。实验内容一项有3%的学生不满意，同时也有7%的学生对实验内容比较不满意。因此，该平台在测评模式和实验内容等方面还有很大的改善空间，以最大化满足学生的需求。

(三)成绩分布

为了评估虚拟实验教学平台的实际使用效果，我们用未使用该平台的10级园艺专业学生(123人)的花卉学实验成绩做为对照，与使用该平台的园艺专业11级(126人)和12级(65人)学生比较。结果表明，使用虚拟网络实验平台后，学生的实验成绩明显提升(表3)。分数段在80～90分区间的学生比例上升明显，11级和12级学生分别达到64.23%和70.01%；分数段在90～100分之间的学生数量也有较大提升；分数段在60～70和70～80区间的学生比例明显降低。说明该实验平台使学生的实验操作能力提升。

表3　使用虚拟网络实验平台学生的实验成绩分布　%

四、效果分析与改进

与传统“花卉学”实验手段相比，网络虚拟“花卉学”实验教学平台融合了网络、多媒体和虚拟仪器等多种技术，克服了传统实验教学面临的各种实际问题，具有重要的作用。

(一)积极作用

1.克服了传统实验教学的时空限制。“花卉学”实验大多要进行田间操作和野外观察。另外，由于花卉生长的周期不同，传统“花卉学”实验很难在特定的时间内和有限的实验室条件下完成。然而，利用虚拟“花卉学”实验教学平台，学生可随时随地实习操作[10]，克服了由于花卉生长周期长和生长地理条件多样造成的限制。学生可在网络虚拟平台上识别各个地方和不同季节的花卉。

2.减少试验品消耗，提高实验效率。传统“花卉学”实验需要购买大量的花材、种子、药品和相关耗材。实验过程中由于各种原因难免会造成实验材料浪费，且实验效率低。在网络虚拟实验平台学生可以随意使用各种材料，且无需担心材料的浪费或破坏，能提高实验效率。

3.为创新教育提供条件，利于学生独立创新能力的培养。虚拟实验教学平台模拟真实实验场景，营造了一个逼真的实验环境，不需要担心真实环境下各种意外条件。学生可以在一个理想安全的环境下体验和感受实验过程，充分发挥他们的才能，提升学生的独立创新能力。

4.在保证实验项目数量的同时拓展了实验的广度和深度。由于受实验条件的限制，传统“花卉学”的实验只能让学生体验花卉最核心的操作，学生不能掌握与“花卉学”相关的所有实验。虚拟实验教学平台不受时间限制，扩展了实验内容，学生可以掌握与花卉生产相关的所有实验技能。另外本平台提供的各种网络资源，可以加深学生对“花卉学”实验的理解。

(二)存在的问题及改进措施

1.存在的问题。虚拟“花卉学”实验教学平台是对传统实验教学方式的改革和创新，具有很多优点。然而，其也存在一些问题。由于在网络上进行操作，虽然可以让他们熟悉实验的基本流程，但缺乏对真实实验对象和操作过程的感受，对实验的掌握印象不深刻，对真实操作的理解不够深入。同时，网络虚拟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。此外，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。

2.改进措施。基于以上问题，我们应该进一步提升网络条件和服务器能力，优化网络实验平台的功能设计，提高其实用性。例如开发“花卉学”3D实验教学平台，加入3D虚拟眼镜技术，让学生身临其境地感受整个实验过程，增强学生的直观感受。同时开发移动互联网移动终端网络实验平台，学生可以随时随地在手机上进行操作，加深对实验的理解和认识。

五、小结

基于网络的虚拟“花卉学”实验教学平台能模拟真实的实验教学操作过程。学生可以通过该平台掌握“花卉学”实验的操作过程，提高实践操作技能。同时该平台能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。网络虚拟教学将在以后的“花卉学”实验教学中进一步发挥作用。

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]倪林.基于B/S构架的NEMS网络实验室应用[J].实验室研究与探索，2011(4)：57-60.

[4]王云侠，徐振强.基于WEB的虚拟实验教学平台的研究[J].中国科技信息，2010(8)：249-251.

[5]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.

[6]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.

[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验[J].赣南医学院学报，2008,28(5)：727-728.

[8]徐静，孙艺平，王冬梅.虚拟实验与真实实验在技能学实验中之比较[J].医学与哲学：人文社会医学版，2009,30(6)：75-76.

[9]宁云芬，黄有总.《花卉学》教学改革的研究与实践[J].广西大学学报：哲学社会科学版，2009，31(4)：132-133.

[10]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.

(编辑：杨建肖)

收稿日期：2015-09-22

基金项目：甘肃农业大学2014年教研项目：“园艺本科专业综合改革的研究”；甘肃农业大学《花卉学》重点课程建设；国家自然科学基金项目(编号：31560563)。

作者简介：廖伟彪(1976-)，男，江西大余人，理学博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向为观赏植物生长发育调控与抗逆性。

中图分类号：G642．0

文献标识码：A

文章编号：1008-6927(2016)01-0042-04