武夷學院植物信息平臺的建設與實現(xiàn)

李焰焰，康勛杰，聶傳朋，史凌珊

（武夷學院 茶與食品學院，福建 武夷山 354300）

1 校園植物信息化發(fā)展概況

植物信息化是指以現(xiàn)代信息技術手段為基礎，將植物作為研究對象，提取各個屬性且將其數(shù)字化和結構化。植物信息化給人們工作、生活或學習帶來了極大的便捷[1-2]，主要體現(xiàn)在植物管理和保護、植物資源調查和研究及植物資源信息化的利用等方面。隨著信息和網絡高速發(fā)展，植物信息化在各個方面的應用越來越多，其應用和發(fā)展得以相互提升促進[3]。

校園植物信息化是指將校園的植物進行調查和研究，分析和整合成可見的數(shù)據(jù)及信息，供學習研究及使用，且這些關于植物的數(shù)字化教育具體體現(xiàn)在許多高校校園內的植物信息化的技術和應用。校園植物是校園環(huán)境建設中尤為重要的一環(huán)，作為校園大環(huán)境的建設的重要組成部分，主要負責營造校園的景觀及美化校園環(huán)境。除此之外，校園植物也在校園文化建設和教育教學中提供豐富的資源，因此積極開發(fā)飽含校園文化和教育教學特性的校園植物，使其有利于在校園環(huán)境中塑造和影響學生[4]。

在大學構建一個校園植物信息系統(tǒng)現(xiàn)存的方法有很多，例如最普遍使用的植物掛牌[5]、編寫校園內的植物名錄[6]、制作植物位置地圖等，但是這些方法皆存在系列不足，難以構建出一個高效、智慧、全面、合理的校園植物信息系統(tǒng)。植物掛牌對校園植物知識的科普起到較好的效果，也存在著較多的缺點，如掛牌的使用年限問題，資源的浪費問題，還有針對植物種類繁多、草本藤本等不能有效利用掛牌。編寫植物手冊的方法更為繁瑣，從前期的收集鑒定到后期的編寫，再到最后的出版印刷等，都需耗費非常多的人力、物力及財力，同時手冊的使用針對人群也受限制。植物位置地圖可以有效解決上述繁瑣和使用人群受限制的問題，但對于以植物種類繁多的校園進行植物點定位和地圖實測有巨大的工作量。所以構建一個高效、智慧、全面、合理的校園植物信息系統(tǒng)，并讓這個系統(tǒng)高效運作并方便使用是一個有待探討的問題[7]。

迄今為止，有關校園植物資源網絡信息化的研究，大多數(shù)還是集中在對校園植物區(qū)系特征、配置分析和種類應用等方面?，F(xiàn)在也有許多高校在校園植物資源網絡信息化方面的發(fā)展上邁出一大步且做了相應建設，如華南師范大學校園植物網(http://life.scnu.edu.cn/biology/scnuplant/)，安徽大學校園植物網(http://plants.ahu.edu.cn/main.psp)等。雖已應用在理論教學和宣傳文化等方面，然而也存在一些不容忽視的不足，如平臺內容及功能單一、缺乏植物位置分布數(shù)據(jù)、缺少與使用者互動，難以讓使用者方便且有效利用[8]。

校園像是一個“大公園”，由地形、植物、建筑小品等構景要素所組成[9]。植物在這些構景要素中是最具重要和兼具很多功能的一個要素，具有調節(jié)氣候、保護環(huán)境、美化校園等功能。同時校園內的植物也是可利用的課程資源，如何利用網絡、多媒體、空間信息技術來提高植物資源利用率是值得思考的問題。搭建校園內植物資源的信息化平臺，是一個很有效的方法，對教育教學具有多種作用及意義:首先，有利于學生對所學植物知識的加深記憶、理解并能應用自如；其次，有利于促進園林樹木學、植物學、花卉學和植物保護學等課程的建設及提供教育教學的素材，方便理論及實踐；最后，植物信息化還有利于全面且更好地展示校園植物，對科普和教育有推進作用[10]。因此建設出科學有效的校園植物信息化平臺，把校園這一座“植物館”開發(fā)利用好，對于教學、科普等有著不可或缺的作用[11-12]。

2 武夷學院植物信息平臺建設方法

武夷學院植物信息平臺的建設步驟主要包括前期植物信息的采集和鑒定、植物信息平臺的功能及模塊設計構思、武夷學院植物信息平臺建成及調試、武夷學院植物信息平臺互動應用。

2.1 武夷學院植物信息的采集和鑒定

校園的植物調查主要有兩大部分，分為校園實地調查和校內所藏的植物標本整理。以道路為分界線，對整個校園進行劃分，共劃分七個大區(qū)域，方便后續(xù)整理植物信息資料和上傳資料。對校園的實地調查開設時間為2020 年11 月下旬，主要對校園道路的行道樹進行分類及調查。采用枝剪、單反相機、白布、地圖、記號筆和粉筆等調查工具，對校園行道樹進行普查，做調查記錄和留存照片。采集信息以校園道路線路為基礎，如興賢路、屏山路、仁智路、云谷路和瑞樟路等。在調查過程中對道路同種的園林植物進行篩選，作為該道路園林樹木的代表[13]。對代表樹種進行整體從基部到樹冠或園林植物四季變化的拍攝，對于該植物的花、果、樹葉和枝干等形態(tài)特征或其在生長周期內進行的形態(tài)特征變化也分別進行拍攝，同時對于該園林植物的地理位置進行標記。采集以上的信息進行留存，在后期對其進行篩選制作，如挑取效果最好的照片、利用LR、PS 等軟件進行照片優(yōu)化和剪裁、給每一種植物進行分類分組記錄花、果、枝葉等圖像信息和文字信息以及該植物的位置信息[14-15]，最后分類鑒定。對于校園所藏的植物標本也做相同處理，分別為標本信息整理記錄、照片采集和信息整合。

2.2 武夷學院植物信息平臺的功能及模塊設計

武夷學院植物信息平臺模塊主要包括，“首頁”“校園地圖”“武院植物”“武院標本館”“草木記”“植物論壇”和“平臺鏈接”。其中在“首頁”中具有兩個推薦位和一個關于武夷學院的簡介及導航條等。兩個推薦位分別為“草木記”和“武院植物”可以對這兩個模塊置頂及推薦一些優(yōu)質文章和特色植物放于首頁，便于使用者快速地閱讀和瀏覽一些精彩內容。同時也在首頁介紹武夷學院植物信息平臺的建設歷程和其主要內容及功能作用。

“校園地圖”和“武院植物”是網站的核心模塊，其作用主要是為使用者提供校園植物資源地圖檢索和校園已有植物查詢。在校園地圖模塊，將學院劃分為幾個區(qū)域，在這些區(qū)域中的喬木、灌木等植物通過人工和GPS 相結合定位標注在區(qū)域圖中。使用人員在操作時，通過校園植物資源地圖，點擊各個區(qū)域的地圖，可以清晰地看到每個區(qū)域擁有的植物，也帶有這些植物的屬性信息，進而在植物庫中檢索到該種植物，同時也可以通過標注的坐標在校園中找到實物。除此之外，同時建立另外一數(shù)據(jù)庫“武院植物標本”，該數(shù)據(jù)庫中主要收藏學院中老師和學生制作的標本，并將這些標本進行圖像化和信息化，錄入在數(shù)據(jù)庫中，這樣可以方便使用者在查看標本時，減少線下查詢搜索的麻煩，而只需在信息平臺中通過檢索欄進行搜索便可找到有關的標本及信息，以做到數(shù)字化標本?！安菽居洝币彩俏湓褐参镄畔⑵脚_的另一特色，其目的在于建設一個展示及存放優(yōu)質文章的欄目。在這一欄目中可以進行轉載優(yōu)質文章或由老師審稿接收學生和老師的優(yōu)質文章進行投放到該欄目下，在后期也可設置一些特殊頻道，例如植物知識科普、武院四季等，在植物知識科普中可以組織專業(yè)相關的學生或老師進行一起編寫，分期發(fā)布，以達到后期也可作為全學校學習植物知識的一種方式。

2.3 武夷學院植物信息平臺搭建的相關技術

對武夷學院植物信息平臺搭建所使用到的相關技術及軟件有MySQL、PHP語言、Dreamweaver、WampServer 等。

3 武夷學院植物信息平臺建設結果與分析

校園內植物信息采集，一共整理收錄125 種園林植物，目前錄入平臺的有校園行道樹25 種，其他的植物也陸續(xù)進行收集整理并實時更新。在此次對校園的植物信息采集調查共歷經一個季節(jié)，達到預期目標，得到校園內行道樹、各個校園區(qū)域的植物信息，對于其他三個季節(jié)，也將在后續(xù)幾年內進行，對這些已采集的植物進行補錄信息，例如各個季節(jié)的樹葉變化、花果的形態(tài)變化等信息進行補錄。在標本資源的信息化采集板塊，也整理收錄100 余種植物的標本，共有66 科89 屬，其中被子植物74 種、裸子植物8 種、蕨類植物17 種。同時也可從這些數(shù)據(jù)看出校園內的植物缺乏多樣性，此結果可以對以后學校校園綠化工作中豐富植物多樣性起到一定的推動作用。

3.1 武夷學院植物信息平臺的搭建

武夷學院植物信息平臺的建設主要基于B/S 架構下用PHP 語言和MySQL 數(shù)據(jù)庫而設計出一個高效、智慧、全面、合理的校園植物信息平臺系統(tǒng)。PHP語言指的是在服務器的執(zhí)行端中運行的一種通用開源腳本語言，其擁有超級文本預處理語言功能，可以利用來開發(fā)動態(tài)網頁[16]。因此基于B/S 架構下用PHP語言編寫的動態(tài)網站，能夠使動態(tài)網站相對傳統(tǒng)中的靜態(tài)網站更符合人的需求，做到安全快捷。同時也利用相對ACCESS 數(shù)據(jù)庫安全性能更加良好的SQL 數(shù)據(jù)庫，作為后臺數(shù)據(jù)存儲和寫入的“倉庫”[17]。所以基于B/S 架構下用PHP 語言和MySQL 數(shù)據(jù)庫編寫的校園植物信息平臺系統(tǒng)可以容納較多的資源信息，同時也為這些植物資源信息提供安全保障。

在對動態(tài)網站的前端進行開發(fā)時，采用微軟公司的Dreamweaver，該軟件對于整個Web 前端（網頁前端）的開發(fā)和設計，起到一個編排和設計界面的作用，讓整個用戶界面的設計和編排更加自如[18]。

同時該系統(tǒng)包含一個網站后臺管理系統(tǒng)，能向前端提供數(shù)據(jù)亦能接收前端所提供的數(shù)據(jù)，并保存到所鏈接的數(shù)據(jù)庫中去。在平臺搭建的部分中，分別完成前端、后端（網站管理系統(tǒng)）和數(shù)據(jù)庫的搭建。首先，在武夷學院植物信息平臺網站后臺管理系統(tǒng)使用管理員賬號密碼登錄程序，確保整個系統(tǒng)的安全得到保證；其次，在網站的數(shù)據(jù)庫編寫中主要完成各個板塊欄目下的數(shù)據(jù)表，同時也將數(shù)據(jù)庫與網站系統(tǒng)進行關聯(lián)，做到數(shù)據(jù)的輸入和輸出；最后，具體的頁面及數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表見下文。管理系統(tǒng)登錄界面如圖1 所示，網站管理系統(tǒng)的操作界面如圖2 所示。

圖1 網站管理系統(tǒng)登錄界面Fig.1 Web site management system login interface

圖2 網站管理系統(tǒng)的操作界面Fig.2 Web site management system interface

植物信息瀏覽、植物信息查詢、植物信息編輯、植物信息管理和植物信息發(fā)布等具體的功能結構圖如圖3 所示。植物信息平臺建設的另一關鍵在于數(shù)據(jù)庫的設計，而數(shù)據(jù)庫是要根據(jù)所建設系統(tǒng)的功能需求來完善設計，并且數(shù)據(jù)庫是否完善決定整個系統(tǒng)的運作性能[19]。數(shù)據(jù)流程圖如圖4。

圖3 系統(tǒng)功能結構圖Fig.3 System function structure diagram

圖4 數(shù)據(jù)流程圖Fig.4 Data flow diagram

完成對植物信息平臺的基本搭建，最后一步就是上傳前期所采集經過鑒定后的植物信息，其包括文字信息、圖片信息等。

3.2 植物地圖

在進入植物地圖欄目后，師生可以獲取與植物位置等相關的各種信息。整個武夷學院被劃分為七個板塊區(qū)域，每個板塊標注植物位置信息，同時上面也標注有山林、水系、建筑和道路等。師生可以通過板塊區(qū)域上標注的位置信息準確地尋找所需要的植物，符合所構思的“地圖至植物”目標。武夷學院區(qū)域劃分如圖5。

3.3 武院植物

武院植物為校園植物信息庫，是武夷學院植物信息平臺建設的重點之一。在進入武院植物欄目后右上方可以以科、屬、種名等的方式在校園植物信息庫種進行檢索。同時也在首頁編寫四個推薦位，用來放置校園內的明星植物。數(shù)據(jù)庫結構共有九個字段，分別可以寫入植物ID、標題、來源、發(fā)布日期、縮略圖、關鍵字、描述和內容等。武院植物欄目界面如圖6，植物信息數(shù)據(jù)表的結構如表1。

圖6 武院植物欄目界面Fig.6 Plant column interface of Wuyi University

表1 植物信息數(shù)據(jù)表結構Table 1 Structure of plant information data table

3.4 武院標本館

武院標本館也類似武院植物一樣搭建數(shù)據(jù)庫，編寫成獨立欄目。在此欄目下也可以用科、屬、種名等方式檢索到制作的植物標本圖片。該欄目也可以變?yōu)閷W生學習和欣賞標本的地方。該數(shù)據(jù)表結構共有7 個字段，分別可以寫入標本ID、標題、來源、發(fā)布日期和內容等等。其武院標本館欄目界面如圖7，標本信息數(shù)據(jù)表如表2。

圖7 武院標本館欄目界面Fig.7 Herbarium column interface of Wuyi University

表2 植物標本信息數(shù)據(jù)表結構Table 2 Structure of plant specimen information data table

3.5 草木記

草木記是集美文、科普和特色頻道為一體的優(yōu)質文章展示欄目。同時也具備推薦位，可在表中寫入，將一些優(yōu)質文章放置在首頁中，供讀者瀏覽。其中草木記數(shù)據(jù)表結構如表3。

表3 草木記數(shù)據(jù)表結果圖Table 3 .Result diagram of record of plants data sheet

4 武夷學院植物信息平臺建設的應用與實踐

4.1 教育教學應用與實踐

植物信息平臺在教育與教學中便利師生，如在植物學、花卉學、園林樹木學或植物保護學等學科的教學教育中，教師可以利用平臺中的植物信息開展形象生動的教學，亦或使用平臺上的植物位置信息，帶領學生在實地中觀察學習，獲得更為深刻的感知。同時，由于平臺的交互性功能強，使用便利，也可以作為學生課外學習植物的另一個“課堂”，讓植物學理論知識得到現(xiàn)場實踐。傳統(tǒng)教育教學方式也能在這種新型的教學輔助下掃除一些局限，使植物學等學科的教學質量得到提升。植物信息平臺的后續(xù)工作也需要發(fā)動學生來參與，在參與的過程中檢驗、鞏固、運用理論知識。

4.2 校園文化應用與實踐

校園文化中極為重要的一環(huán)就是校園環(huán)境，而通過信息化網絡化將美好的校園環(huán)境搬進網絡中，借助信息化技術來加強校園文化建設，讓學生重視校園環(huán)境，呼吁學生共同創(chuàng)建美好校園。同時現(xiàn)代信息技術發(fā)展迅猛，高等院校更應該把握和利用好這種信息化技術，引導學生正確使用、擁有健康科學的網絡觀[20-21]。此外，信息化本身具有廣泛性等特點，可以借此來進行大范圍宣傳，創(chuàng)建出一個人人關愛校園環(huán)境的氛圍。同時用信息化的植物資源作為媒介開展一些文化活動，例如:制作標本畫比賽、尋找詩文中的花草樹木等活動。

4.3 具體平臺應用舉例

4.3.1 植物識別

學生在植物學、園林樹木學或花卉學的校園植物認知實習中，通過位置信息或植物名稱可以在植物信息平臺中檢索。例如，在操場跑道旁的野鴉椿，可以用校園道路定位檢索，找出該植物的名稱、科屬及形態(tài)特征信息等；同時也可利用野鴉椿植物名稱或科屬名稱進行檢索，也能得到該植物的詳細信息。以上兩種方法在具體實踐和利用中頗具成效，方便植物學、園林樹木學等課程的實踐教學。

4.3.1 植物文化

除認識植物這一應用之外，還可以圍繞該平臺開展一些線上活動，如“草木記征文”活動和“校園植物打卡”活動等，通過系列活動的開展更好地展示人與植物的關系。通過線上線下進行宣傳征文活動，發(fā)布征文啟事，向學生征集關于植物的文章，可以是撰寫介紹自已認識的校園植物、對某一種植物的文化歷史的介紹或編寫校園植物花歷等內容。此外也邀請專業(yè)教師進行海選，選出好文章發(fā)表在植物信息平臺中，可以供學生瀏覽和學習。在“校園植物打卡”活動中，具體以比賽的形式舉辦，通過設置較長的活動時間，讓參賽學生完成植物照片的收集及與植物進行合照來完成打卡活動，最后以次數(shù)決勝負。這一活動不僅拉動學生多多活躍于校園之中，走出宿舍和教室，也起到鍛煉身心和植物科普的作用。綜上，圍繞植物信息平臺開展的一些活動彰顯植物信息平臺的互動性、文化性等。

5 結論與展望

高等院校應該認識到現(xiàn)代信息技術已經快速發(fā)展，同時新一代的學生也能夠順利流暢地使用信息化網絡，因此跟上時代和學生的腳步，將學校營造成氛圍更好的教學環(huán)境。除此之外也必須重視信息化平臺建設的后續(xù)工作，此次植物信息平臺的建設還處在初建階段，一些種類的植物信息存在空缺或信息種類不全，對此還應該查缺補漏和完善，例如:補充已有植物種類在各生長季節(jié)的圖片；加強對校園內草本植物的信息化建設；同時也可以加強信息化建設，如為植物信息庫中的每種植物制作“電子版身份證”，也就是基于二維碼的功能[22]，將植物的特征描述或生態(tài)習性寫入其中，促進信息化建設的加強。同時，針對植物信息平臺的管理后臺，如何優(yōu)化其管理功能也是后續(xù)研究的關注點之一，使系統(tǒng)性能得到進一步提升?？梢姡湟膶W院植物信息平臺的建設仍需后續(xù)投入大量的時間和精力來完善。

綜上所述，信息化技術已經普遍應用在各行各業(yè)中，尤其在5G 時代下，信息化技術更加突飛猛進，在教學中充分利用好這些技術，可以更好地為廣大師生提供便捷的教育和學習資源。武夷學院植物信息平臺隨著持續(xù)改進和完善，在以后可以為廣大師生提供更多更好的學習資源。