植物识别类APP在高校植物学野外实习教学中的应用

胡刚 周刚 周平 张忠华

[摘 要]伴随人工智能手机的普及，以手机APP为载体的植物识别类软件在高校野外实习教学中起着辅助作用，但是不同的手机APP植物识别准确度以及植物识别时所呈现的内容不同。项目组选取了国内常用的花伴侣、形色、微软识花3款手机APP进行比较，阐述了植物识别类手机APP在野外实习教学中的应用途径，并分析了将其应用到野外实习教学中可能出现的一些问题，以期提高高校植物学野外实习的教学效果。

[关键词]植物识别;手机APP;野外实习教学

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2020）11-0115-03

植物学课程实习的主要任务是让学生掌握植物分类基础知识， 提高其对植物进行分类鉴定的能力[1]。植物学野外实习对于学生了解植物与环境之间关系、扩大和丰富学生植物分类学的知识范围、提高学生科学研究的意识及素质、培养学生分析问题及解决问题的能力、培养和提高学生独立学习和工作能力，以及培养学生热爱自然、保护生态环境意识和进行爱国主义教育等诸方面均具有重要的作用和意义[2]。在学习过程中，学生不仅要掌握植物的分类、分布等基础知识，还要将所学的理论知识应用到实际的生活中。基于此，各高校在植物学的课程设置上不仅包括了课程理论知识的学习，同时开设有野外实习教学课程。但是植物种类繁多，因此，如何快速地辨别植物一直是野外实习教学所面临的难题。

近十几年是数字化信息技术蓬勃发展的时期，信息技术渗透到社会各个领域。伴随智能手机的普及，植物识别类手机APP的出现为高校植物学野外实习教学中存在的植物分类鉴定问题的解决提供了新的可选择的途径。在野外实习的过程中，学生遇到无法辨别的植物时，可以利用APP进行拍照识别，并且很快就能查出该植物的相关知识。本文就常用的3款植物识别类APP对广西青秀山植物识别情况进行对比，并阐述了植物识别类APP在植物学野外实习教学中的潜在应用价值。

一、植物识别类APP简介

植物识别类APP主要能够帮助人们进行植物的识别和鉴定，以及了解该植物的基本知识。该类APP出现后就表现出强大的活力，应用途径十分广泛。一方面，其可以帮助植物爱好者识别植物，部分软件还可以科普植物的种植和养护知识;另一方面，其可以在高校植物学学习以及植物科研调查时提供帮助。植物识别类APP借助图像识别技术对植物图片进行分析处理，提取植物叶型、叶的边缘轮廓、花、果实等特征，并将其与植物数据库进行对比，从而实现对植物的识别和鉴定。目前，国内外植物识别类APP有10余款，本文选取了常見的3款进行介绍。

花伴侣：其是由鲁朗软件（北京）有限公司和中国科学院植物研究所联合开发的一款植物识别类软件。该款软件能识别中国野生及栽培植物3000属，近5000种，使用者只需要拍摄植物的花、果、叶等特征部位即可鉴定出植物的名称、分类和价值等。

形色：其是由杭州大拿科技股份有限公司开发的一款拍照识花APP，使用者可以随时随地拍照上传植物照片即可了解植物花名和寓意等内容。该APP可识别大约4000种植物，准确率高达88%。

微软识花：其是由微软亚洲研究院携手中科院植物所所推出的植物识别类APP。用户只需拍摄花的照片或者选出手机中已有的花的照片，运行程序就可以将其与庞大的花卉数据库进行对比，并快速准确地给出名称、科属、花语以及药用价值等信息。

二、种APP植物识别功能的比较

本研究为了更好地筛选适合学生在植物学野外实习中应用的APP，选取了南宁青秀山风景区内20种植物为识别对象，利用3款植物识别类APP（花伴侣、形色、微软识花）进行识别和鉴定，初步比较APP植物识别的准确率。其结果如表1所示。

由识别结果可知，花伴侣和形色的植物识别准确率分别为85%和90%，而微软识花的准确率仅20%，但对于植物的花的识别准确率达到了80%。花伴侣和形色识别到“种”一级的准确率差别不大，但是在识别到“科”“属”一级时，形色相比于花伴侣更加准确。例如在此次调查中，用花伴侣识别楝，呈现的结果是倒地铃、识别荩草给出的结果是竹叶草，通过查询资料得知，花伴侣对于楝和荩草的识别中，植物的科属种都是错误的;而用形色识别竹叶榕时，虽然其没有辨别出植物的种，但是鉴定出该植物是榕属的，以及对于参薯的识别，也可识别该植物是薯蓣科、薯蓣属。因此在植物识别方面，形色比花伴侣更加准确。并且通过分析，微软识花对于植物的叶和果实基本无法识别，但是能够识别植物的花，其准确率高达80%。因此，在南宁青秀山风景区内利用形色对植物进行识别，而用微软识花对花进行识别，能更好地帮助学生辨别植物。但是植物识别类APP对植物的识别并不完全正确，对于植物的介绍也不够全面和详细，因此将植物识别类APP与《中国植物志》《广西植物志》等专业检索工具书结合使用能够取得更好的实习教学效果。

三、植物识别类APP在植物学野外实习中的应用

（一）协助教师进行教学活动，提高实习效率

自然界植物种类十分丰富，特别是在植被保存相对完好的自然保护区和森林公园。虽然学生在学校的学习过程中已经认识了一定的植物种类，掌握了鉴定和识别常见植物的基本方法，但是在野外实习的过程中对相对少见的植物的识别和鉴定还存在不小的困难。并且在野外实习的时候学生人数较多，而指导老师人数相对较少，师生比例差距大，导致教师无法及时对每个学生进行有效的指导，因此当学生遇到识别困难的植物时，无法及时得到教师的帮助。而将植物识别类APP应用在野外实习的过程中，则能够有效地解决这一问题。学生可以利用APP对植物进行拍照识别，从而获取该植物的科、属、基本形态和生活习性等相关知识。由此看来，植物识别类APP在野外实习中能够有效地协助教师进行教学活动，并提高实习效率。

（二）帮助植物采集分类，制作植物资源图鉴

在野外实习的过程中教师通常会要求学生采集植物，然后进行植物标本制作，用作之后的学习资源。然而植物学野外实习一般都在山区进行，学生对一些植物无法进行科、属的鉴定，并且在实习的过程中不便将《中国植物志》《中国高等植物科属检索表》《广西植物志》等检索工具书带入山中，无法对采集的植物进行有效的分类而只能将植物进行混装。因此在进行植物标本制作的过程中，学生需要花费大量的时间来进行植物鉴定。而如果在植物采集的过程中利用植物识别类APP对植物进行识别，则可以直接对植物进行分类处理，能够有效提高效率。并且可以利用拍照保存的植物图片结合相应植物基本知识介绍制作成青秀山植物资源图鉴，一方面可作为下一次实习植物检索工具书，另一方面还能够为青秀山植物保护提供资料。

（三）加强植物保护，提高环保意识

南宁青秀山植物资源较为丰富，其中不仅包括常见植物，还生长有部分的保护植物，因此在实习的过程中要注意减少生态的破坏和加强保护植物的保护意识。在实习的过程中，学生对于不认识的植物一般都会进行采集，将其带回进行查询。正因为如此，在实习返回时，每个学生都提着一大袋采集的植物，甚至可能由于对保护植物的不认识导致误采，以至于对该地区的生态以及保护植物造成一定程度破坏。应用植物识别类APP后，让学生先识别再采集，一旦被识别为保护植物，学生将不再采集。如此一来，首先避免了对保护植物的误采，同时又让学生认识了保护植物，增强了学生对保护植物的爱护意识[3]。

（四）帮助进行小专题调查

在植物学野外实习过程中，教师可以结合科研课题，创造一种科研氛围，既让学生能应用已掌握的知识，又促进了学生理解能力、思维能力和创造能力的发展[4]。教师可以结合森林公园或自然保护区的植物分布特征，设置一些科研小专题让学生自主开展，例如制作林下草本植物鉴定手册、某一科或某一属植物的种类组成与分布、不同海拔梯度中植物的种类组成、某地外来入侵植物的种类组成等。在学生对植物的调查和分类的过程中可以利用APP对不认识的植物进行识别鉴定。这样可以减少学生识别植物的困难，促进植物调查活动的顺利进行。小专题实习的开展，大大激发了学生的主观能动性，提升了学生综合运用知识的能力以及分析解决问题的能力[5]。

四、植物识别类APP在植物学野外实习使用中存在的问题

将植物识别类APP应用在植物学野外实习教学中的确能够帮助教师和学生解决一些问题，但是不恰当的利用和过度依赖APP则可能导致一些问题的出现，具体如下：

（一）学生在实习过程中完全依赖植物识别类APP

由于APP具有快速识别的功能，因此学生在遇到不认识的植物时就会利用APP对植物进行拍照识别，这样能够快速得知植物的相关信息。而在学生使用APP形成习惯时，他们就不会使用专门的植物检索工具书对植物进行鉴定，长此以往，学生对检索工具书的使用能力将下降。

（二）植物识别类APP对植物的识别不准确

植物识别类APP对植物的识别鉴定并不都是百分之百准确的，特别是对于野外相对少见的植物种类。植物识别类APP的识别原理只是通过将拍照的植物与数据库的图片进行对比，从而给出植物的科、属、种等相关信息。此外，手机的像素以及拍照部位不同也很可能导致植物识别不准确。

（三）学生无法将理论知识用于实践

植物学野外实习的目的不仅仅是开拓学生的视野，认识更多的植物，更主要的是将在学校学习的理论知识用于实践当中。例如课堂中学生学习了如何根据植物的花、果实、叶片等特征来确定植物的科、属，然后再通过《中国植物志》等植物检索工具书对植物进行检索，从而达到认识植物以及学习其他相关知识的目的。但是如果学生为了走捷径直接利用APP对植物进行鉴定，则无法将所学理论进行运用，甚至可能让学生产生学习“无用论”，认为只要通过植物识别手机APP软件就可识别植物[6]，降低了学习兴趣和主动性。

（四）对植物的认识过于浅显

植物识别类APP主要的作用是对植物进行识别和鉴定，因此，其对于植物的介绍没有专业的检索工具书详细。作者用形色APP和《中国植物志》对龙爪槐的鉴定结果进行了对比。用形色APP鉴定的结果仅仅呈现了龙爪槐的科、属、种以及拉丁名等基本信息;而用《中国植物志》检索的结果不仅包括了其科、属、种和拉丁名等基本信息，同时对其形态特征、分布地区、价值以及变种都有介绍。因此学生只是用APP對植物进行鉴定的话，所获取的知识并不能达到野外实习的教学要求。

五、结束语

植物识别类APP具有快速识别以及携带方便等特点，因此将其与植物学野外实习进行结合，能够帮助教师有效地进行野外实习教学活动。但是在使用的过程中，一定要明确植物识别类APP只是辅助工具，在对植物进行识别和鉴定的过程中，首先运用的还是自身所学的理论知识以及专业的植物检索工具书，因此将APP与其他传统方法进行有效结合，才能够使野外实习效果最大化。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 张建，刘志雄，周存宇.《植物学》课程野外实习改革探讨[J].长江大学学报（自科版），2014（12）：103-106.

[2] 林长松.植物学野外实习教学探索与实践[J].生物学教学，2008，33（10）：17-18+81.

[3] 赵鹏，郭垚鑫，段栋，等.智能手机植物识别App在植物学教学中的应用[J].高校生物学教学研究（电子版），2018，8（1）：47-51.

[4] 钱长江，任翠娟，周正湘，等.植物学野外实习教学改革之我见[J].安顺学院学报，2014（4）：129-131.

[5] 冯虎元，牛炳韬，张立勋，等.生物学野外实习中学生综合素质培养的探索与实践：以兰州大学生物学野外实习为例[J].高等理科教育，2013（3）：95-98.

[6] 张海娜，鲁向晖，刘佳丽.植物识别APP在“植物学”课程教学中的应用[J].中国林业教育，2018，36（4）：76-78.

[责任编辑：刘凤华]