“網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺”的設(shè)計(jì)研究——以《花卉學(xué)》為例

廖偉彪

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)　園藝學(xué)院，甘肅　蘭州　730070）

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“網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺”的設(shè)計(jì)研究——以《花卉學(xué)》為例

廖偉彪

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，甘肅蘭州730070）

摘要：針對《花卉學(xué)》實(shí)踐教學(xué)面臨的實(shí)踐條件落后、學(xué)生實(shí)踐熱情低等問題，本文構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)虛擬《花卉學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，為學(xué)生提供生動逼真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，加強(qiáng)學(xué)生對實(shí)踐能力的掌握，提高對《花卉學(xué)》實(shí)踐的興趣.虛擬平臺的信息量大，使用方便，是一種全新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.

關(guān)鍵詞：《花卉學(xué)》；網(wǎng)絡(luò)；虛擬實(shí)踐；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

《花卉學(xué)》是一門應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，旨在加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力和適應(yīng)崗位技能[1].隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，社會對花卉產(chǎn)品的需求量也逐漸增加，原有的花卉專業(yè)實(shí)踐模式無法滿足社會對花卉專業(yè)人員的要求.目前大部分高校與花卉有關(guān)的教學(xué)實(shí)習(xí)基地建設(shè)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)滯后，對實(shí)踐教學(xué)的經(jīng)費(fèi)投入不足，無法滿足實(shí)踐教學(xué)的要求.因此，學(xué)生缺乏實(shí)際操作能力、實(shí)踐技能零碎、缺乏創(chuàng)新思維[2,3].

虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過融合網(wǎng)絡(luò)、多媒體、通信、虛擬儀器、計(jì)算機(jī)、仿真機(jī)器等技術(shù)，利用網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)現(xiàn)在線或遠(yuǎn)程的實(shí)踐教學(xué).通過虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)可以補(bǔ)充和緩解由于傳統(tǒng)實(shí)踐條件不足帶來的教學(xué)壓力，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)在時間和空間的延伸[4,5].本研究通過融合虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳統(tǒng)的《花卉學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為學(xué)生構(gòu)建一個基于網(wǎng)絡(luò)的《花卉學(xué)》“虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺”，具備真實(shí)實(shí)驗(yàn)所需要的場地、設(shè)備、儀器和實(shí)踐環(huán)境.學(xué)生可以在線進(jìn)行學(xué)習(xí)實(shí)踐和交流，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際操作能力和學(xué)習(xí)興趣.

1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

《花卉學(xué)》虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)基于甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，融合多種技術(shù)手段為園藝專業(yè)的學(xué)生打造一個逼真的網(wǎng)絡(luò)人機(jī)互動界面.該系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)和互動交流兩部分.

1.1虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)

根據(jù)《花卉學(xué)》實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃，結(jié)合花卉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展動態(tài)和《花卉學(xué)》研究的進(jìn)展，虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供了花卉種類識別、穴盤播種育苗技術(shù)、花卉管理和插花藝術(shù)四個實(shí)驗(yàn)教學(xué)版塊.花卉種類識別實(shí)驗(yàn)室將為學(xué)生提供花卉種類的花卉圖片、文字和錄像資料.穴盤育苗播種技術(shù)將通過動畫的模式為學(xué)生展現(xiàn)整個造作過程，學(xué)生通過實(shí)際操作熟悉整個過程.在花卉管理實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生參與整個花卉生長過程的管理.同樣，學(xué)生可以在虛擬的實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行插花訓(xùn)練.系統(tǒng)通過學(xué)生的實(shí)際操作完成相應(yīng)的任務(wù)獲得獎勵.

1.2交流區(qū)

交流區(qū)學(xué)生可以和其他學(xué)生交流實(shí)訓(xùn)心得，查看其他學(xué)生的任務(wù)完成程度以及自己在學(xué)生中的排名.同時老師也可以在線為學(xué)生解答在實(shí)訓(xùn)過程中遇到的各種問題.

2　系統(tǒng)功能

《花卉學(xué)》虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)每個版塊都有各自獨(dú)立的功能，借助這個平臺幫助提升學(xué)生《花卉學(xué)》實(shí)驗(yàn)操作能力，并通過學(xué)生完成程度判斷學(xué)生對實(shí)驗(yàn)操作的的掌握程度.

2.1模擬操作模塊

傳統(tǒng)的《花卉學(xué)》實(shí)踐教學(xué)實(shí)踐少、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊、實(shí)驗(yàn)場地簡單以及實(shí)踐考核方式形式簡單，很難培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力.而虛擬實(shí)驗(yàn)室具有界面友好，導(dǎo)航功能清晰，操作簡單；對實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過程、操作方式的解釋簡潔；人機(jī)互動具有可視性和趣味性；在互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，配置低，維護(hù)簡單和數(shù)據(jù)更新速度快等優(yōu)點(diǎn).通過模擬實(shí)際的實(shí)驗(yàn)室操作完成整個《花卉學(xué)》的實(shí)踐過程，使學(xué)生掌握基本的操作流程，從而彌補(bǔ)傳統(tǒng)《花卉學(xué)》實(shí)踐受各種條件的限制.

2.1.1花卉種類識別

由于花卉種類繁多，傳統(tǒng)的花卉識別方式由于時間和空間的限制，學(xué)生很難在短時間認(rèn)識一些常見的花卉種類，也很難掌握每個花卉所具有的形態(tài)和生活習(xí)性.虛擬網(wǎng)絡(luò)花卉種類實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供了按照科屬分類的所用花卉的資料，包括文字描述、圖片展示和錄像演示.通過這些資料學(xué)生可以在短時間內(nèi)識別大量的花卉種類.同時系統(tǒng)也會以選擇題的形式考察學(xué)生對花卉種類識別的掌握程度，根據(jù)答題成功率系統(tǒng)會獎勵金幣.學(xué)生之間也可以進(jìn)行答題競賽模式加深對花卉種類的識別程度，并按照競賽的結(jié)果獎勵相應(yīng)的金幣.學(xué)生只有在完成系統(tǒng)規(guī)定的花卉種類識別數(shù)并獲得一定的金幣后才可以進(jìn)行下一步的操作.

2.1.2穴盤育苗技術(shù)

穴盤育苗實(shí)驗(yàn)操作過程分為種子處理、材料準(zhǔn)備、播種和催芽4步.種子處理前先到種子商店用之前賺到的金幣購買價(jià)格不同的花卉種子，花卉種子的價(jià)格根據(jù)實(shí)際的市場價(jià)格設(shè)定，每個花卉種子都有與之相對應(yīng)的文字介紹，包括品種名稱、公司名稱以及公司網(wǎng)站的鏈接，需要了解的學(xué)生可以點(diǎn)擊了解.同時在商店用金幣購買消毒液，之后按照提示把種子放到消毒液中消毒，消毒時間到了后系統(tǒng)會自動提示，并轉(zhuǎn)到下一步操作.

材料準(zhǔn)備包括基質(zhì)的配制和穴盤的選擇.在商店用金幣按照種子的種類選擇合適的基質(zhì)，在按照一定的比例混合.根據(jù)購買種子的大小，在商店用金幣購買不同規(guī)格（72、128、288和398穴等規(guī)則）的穴盤.購買完成后系統(tǒng)會提示進(jìn)入下一步的播種階段.

播種時系統(tǒng)會提示將按照一定比例混合的基質(zhì)填入穴盤內(nèi).用虛擬的鏟子刮去多余的基質(zhì).然后用鑷子將種子點(diǎn)入穴盤，每穴1粒.點(diǎn)種完成后，系統(tǒng)會提示澆水，用虛擬的噴壺灑水，系統(tǒng)提示澆水所用的水量，并提示下次澆水的時間.

播種完成后點(diǎn)擊溫室選項(xiàng)，將穴盤移入溫室進(jìn)行催芽，溫室用控制溫度和濕度的選項(xiàng)，根據(jù)種子類型選擇合適的溫度進(jìn)行催芽處理.幼芽露出頭時可移出虛擬溫室，在模擬自然的實(shí)驗(yàn)室煉苗7到10天，待苗子長到一定高度后系統(tǒng)會提示進(jìn)行移栽.根據(jù)完成操作的規(guī)范程度系統(tǒng)會獎勵一定量的金幣.

2.1.3花卉管理

花卉生長期的養(yǎng)護(hù)管理直接影響花卉的品質(zhì)，花卉管理模塊利用計(jì)算機(jī)模擬花卉管理的各種技術(shù).在花卉生長階段，系統(tǒng)會按照植物的需水和需肥規(guī)律按時提示澆水和施肥.肥料可以在商店用金幣購買，商店有各種類型的肥料.系統(tǒng)也會根據(jù)花卉種類的不同模擬各種在生產(chǎn)實(shí)踐中遇到的雜草和病蟲害，對于不同的病蟲害系統(tǒng)會顯示該病蟲害的類型、發(fā)病機(jī)理以及防止措施，并提示如何除掉雜草和病蟲害.學(xué)生可以在商店購買除草藥和相應(yīng)的殺蟲劑.如果不能及時給植物澆水、施肥和除草除蟲，花卉會出現(xiàn)與之對應(yīng)的癥狀.系統(tǒng)會根據(jù)完成的程度進(jìn)行獎勵.花卉成熟后可進(jìn)行采摘然會在虛擬市場進(jìn)行售賣，售賣所得的人民幣數(shù)量將最終決定《花卉學(xué)》實(shí)習(xí)的成績.也可以將采收的花進(jìn)行下一步的插畫藝術(shù)實(shí)踐，老師對插花作品會在線評價(jià)并給出相應(yīng)分?jǐn)?shù)，然手在虛擬花卉市場售賣，售賣價(jià)格根據(jù)老師給出的分?jǐn)?shù)系統(tǒng)自動生成.

2.1.4插花藝術(shù)

插花實(shí)踐需要多種花材和插花器皿，花材可以用自己種的，也可以在虛擬花卉市場想其他同學(xué)購買.插花器皿根據(jù)自己的立意構(gòu)思在商店購買相應(yīng)的器皿.造型插作過程中可以移動鼠標(biāo)調(diào)整花材的方向.插花完成后系統(tǒng)會提示命名，并等待老師的評價(jià)，評價(jià)完成后就可以在花卉市場售賣. 2.2交流區(qū)

交流區(qū)主要用于學(xué)生與學(xué)生之間，學(xué)生與老師之間的交流互動，交流區(qū)同樣會顯示學(xué)生根據(jù)任務(wù)完成情況的排名次序.

3　網(wǎng)絡(luò)虛擬《花卉學(xué)》實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的《花卉學(xué)》實(shí)驗(yàn)相比，網(wǎng)絡(luò)虛擬《花卉學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)融合網(wǎng)絡(luò)、多媒體、虛擬儀器等多種技術(shù)，克服了傳統(tǒng)《花卉學(xué)》實(shí)驗(yàn)面臨的各種實(shí)際問題，在《花卉學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中具有重要的作用[6].

虛擬網(wǎng)絡(luò)花卉實(shí)驗(yàn)室克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)受時間和空間的限制，學(xué)生可以在網(wǎng)上隨時隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作練習(xí)[7]；虛擬網(wǎng)絡(luò)可以有效減少試驗(yàn)品無謂的消耗，提高實(shí)驗(yàn)效率；虛擬實(shí)驗(yàn)為創(chuàng)新教育的實(shí)施提供了良好環(huán)境，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和獨(dú)立能力[8]；虛擬實(shí)驗(yàn)在保證實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的數(shù)量的同時拓展了實(shí)驗(yàn)的廣度和深度.

4　網(wǎng)絡(luò)虛擬花卉實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)存在的問題

虛擬網(wǎng)絡(luò)《花卉學(xué)》實(shí)驗(yàn)室是對傳統(tǒng)《花卉學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的改革和創(chuàng)新，具有很多優(yōu)點(diǎn).然而，虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室也存在一些問題.由于在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行操作實(shí)習(xí)，學(xué)生缺乏對真實(shí)實(shí)驗(yàn)對象和操作過程的感受，從而對實(shí)驗(yàn)的掌握影響不深刻；虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)也可能淡化對具體操作過程的操作技能，學(xué)生把注意力都集中在計(jì)算機(jī)的操作上；虛擬實(shí)驗(yàn)中很少遇到未知的事情，造成學(xué)生對現(xiàn)實(shí)中遇到的問題不能及時有效的處理，減少了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程的反思[9,10].

5　小結(jié)

虛擬網(wǎng)絡(luò)《花卉學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)模式真實(shí)《花卉學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的操作過程.學(xué)生可以通過該系統(tǒng)掌握學(xué)習(xí)《花卉學(xué)》實(shí)驗(yàn)的操作過程，提高實(shí)踐操作技能.同時系統(tǒng)對學(xué)生的實(shí)際操作能力進(jìn)行有效的反饋和評價(jià)，加強(qiáng)學(xué)生的操作能力以及自我認(rèn)知.虛擬網(wǎng)絡(luò)教學(xué)將在以后的實(shí)踐教學(xué)中繼續(xù)發(fā)揮作用.

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基金項(xiàng)目：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)《花卉學(xué)》重點(diǎn)課程建設(shè)；國家自然科學(xué)基金（31560563）

收稿日期：2015年11月24日

中圖分類號：G642.423

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-260X（2016）02-0263-02