基于云背景下的昆虫标本制作的实践探索

王水发

摘  要：当前我们已经进入了教育信息化时代，昆虫标本制作是综合实践课程中较为常见的活动，云背景是基于4G、物联网、大数据、计算机技术、网络通讯技术、数据库技术、多媒体技术的综合，在我们教育中具有广泛的应用，本文笔者通过结合信息化技术，就如何开展昆虫标本的制作进行了多年的教学实践，深受学生喜爱，也取得了较好的教学实效。

关键词：云背景;昆虫标本;标本制作;综合探究

以前在制作昆虫标本时我们都是采用传统的制作方式，有一次活动给了我极大的触动，2018年3月份我校安排了四年级学生到本地象峰村研学，走进大自然，捕捉昆虫，回校后制作昆虫，学生采集了大量的昆虫活体，不同的班级采集到的昆虫样本也不一定，如何把他们进行有序制作和共享，萌发了我进行云背景下的昆虫标本制作念头。昆虫标本是昆虫学研究不可缺少的宝贵材料，开展综合实践教学对学生了解各类昆虫具有极大的帮助，也是科技知识普及宣传的重要参考对象。无论是进行昆虫形态学、生态学、生理学、毒理学以及生物学特性的研究，还是进行森林、农业，以及自然保护和自然资源管理方面的研究，都离不开对昆虫标本的观察、鉴定及对其生活史进行相关的了解。昆虫标本的制作近年来也成为学校综合实践课程的主要活动之一，深受学生的喜爱，在信息技术发达的今天，如何进行云背景下的昆虫标本制作值得我们实践探索。

一、开展云背景下制作昆虫标本的意义

云背景是当前计算机为主要技术的信息融合，是基于4G、物联网、大数据、计算机技术、网络通讯技术、数据库技术、多媒体技术的综合，在我们教育中具有广泛的应用可以全面实现了各类信息及相关知识的获取，处理，利用，有助于大幅度提高生产效率以及生产力水平。尤其是昆虫分类学与形态学，缺乏昆虫标本则无法开展工作。但昆虫实物标本不易保存长时间存放会发生色泽变化，因人为或虫害霉变的影響发生形态变化，频繁的使用还会使标本很快损坏，导致许多重要关键的识别特征变得模糊甚至缺失，且完善过程困难，从而失去了宝贵的科研价值。标本数量的逐渐增加，也为昆虫标本相关信息的共享带来了新的问题。学校历年制作的各种昆虫标本，大部分标本都出现褪色和腐蚀，有些甚至已经残破或损毁，失去了宝贵的科研价值。信息技术的快速发展为农业昆虫学研究工作提供了新的方法。标本数字化既为保护标本提供了行之有效的方法，又顺应了农业信息化的发展潮流，满足了人们更快更多地获取昆虫学基础知识以及相关信息资源的高要求。标本数字化是指将昆虫实物标本进行数字化处理形成可视化虚拟标本图像。既可以保留昆虫实体的真实外貌，又能更好地从各个角度观察昆虫细微的结构特征，对昆虫实物标本的关键部位和关键特征进行更加清晰完整的表达。与昆虫实物标本相比，昆虫电子标本具有不褪色、保存长久、存储信息量大、易复制、低成本、共享性强，在网络上方便检索等优点。

图像采集为昆虫标本数字化的重要环节。目前很多学校在制作昆虫标本后，不易保存，占用空间大、笔者通常采用快速进行大批量图像采集，通过高清像素的相近或手机采集到的图像分辨率高，昆虫细节特征明显，提高了昆虫标本图像采集的效率。将采集的图像利用网络通信技术展示在网络平台上，还可以建立相应的电脑文件夹进行分类存储，以后可以让学生通过快速导航，交互控制流畅地浏览观察标本图像数据，达到环绕细致地三维观察效果，有助于昆虫标本的资源共享。

二、云背景下的昆虫标本的实施过程

通过图像采集系统，以昆虫标本为轴心，自动进行大批量图像采集。昆虫标本图像数据采用电子表格与 XML 相结合的存储模式，建立数据库，其中标本图像数据包括前期获取的昆虫图像以及昆虫学基础信息。最后建立网络平台，网络平台通过调取数据库中的图像数据，实现快速导航，数据提取，动态数据展示，用户交互，细节浏览等功能，达到三维观察的目的。

1.对昆虫标本图像采集系统硬件设备进行选取。图像采集系统主要由电机及其驱动器、单片机、上位机，拍摄设备等硬件设备组成。采用对比的方法，将同一类型的多种硬件设备进行对比，综合比较分析其优缺点，选择合适的硬件设备。硬件设备主要包括电机与拍摄设备的选取。硬件设备选取完成后，连接各个硬件设备，搭建采集系统硬件平台。

2.进行昆虫标本的分类计算机储存。确定上位机控制软件开发工具，编写采集软件程序。当系统开始运行时，上位机要实现对拍摄设备采集图像的整理、分析、记录，和单片机的远程控制。当拍摄设备采集到的图像准确地传输给上位机，上位机要及时地对系统各个部件发出指令，实现拍摄设备与电机的同步，完成昆虫标本图像的采集。

3.建立昆虫标本信息库。昆虫标本信息库的研究内容主要包括昆虫标本信息统计和数据库选择。标本信息库的核心为昆虫标本数据信息。昆虫标本信息主要包括标本图像和昆虫基本信息。将准确无误的昆虫基本信息存储至 Excel 表格中，表格中明确标出标本数据之间的从属关系及层级关系。标本图像通过图像采集系统获取。根据昆虫标本信息的特点，选择适合于本课题的数据库。将 Excel 表格中的昆虫标本信息进行数字化处理存储于数据库中。

4.网络平台的建设。昆虫标本图像展示平台采用三层次架构模式，分为数据层，逻辑层，用户层。数据层主要为读取存储在数据库中的昆虫标本信息。数据层负责处理逻辑层传递的用户搜索查询条件并将查询结果信息返回给逻辑层。编写程序实现逻辑层对用户层对请求的筛选和处理，若请求合法，逻辑层则将请求传递给数据层进行处理，数据层将数据返回并在网络平台上的显示模块上，显示相应的昆虫标本图像信息。使用图形图像类软件和网站开发类工具制作用户层为用户提供的访问界面。最后对网络系统进行测试，运行网络系统的各个页面，确保网络系统的正常运行。网络平台通过逻辑层的用户交互实现了标本图像的三维观察。

三、昆虫标本制作后的几点建议

（1）制作昆虫实体标本：通过现场捕获，网络购买两种方式采集活体昆虫，采用插针法制作昆虫实物标本，为昆虫标本数字化采集提供实物样本。本次制作的昆虫仅为拍摄样品，并不需要长期保存，因此制作过程中不包含去除虫体内脏的过程，虫体的形态和色彩更逼真，更符合后期的拍摄要求。

（2）采集系统研发：采用对比的方法，对采集系统硬件设备电机与拍摄设备进行选取，选取适合本研究的硬件设备，连接各个硬件设备，完成物理线路连接，完成采集系统旋转平台的搭建。尝试利用网络平台;例如美篇APP、微信公众号的使用，供学生课后学习、课外学习。

（3）建立昆虫标本信息库：根据昆虫标本信息的特点，选用 XML 作为数据库存储昆虫标本信息。昆虫标本图像采用文件分级存储在不同的目录下，由 XML 文件通过 ID 标签引用。

参考文献

[1]  昆虫标本的制作、保存及管理概述[J]. 付春伶.生物学教学. 2019（08）

[2]  昆虫标本的清洗与修复[J]. 张存东.生物学教学. 2002（08）

[3]  北疆博物院馆藏的部分昆虫标本[J]. 化石. 2017（03）