野生植物保護(hù)科普教育與青少年科普實(shí)踐能力提升平臺設(shè)計(jì)

摘要：將農(nóng)業(yè)前沿研究成果轉(zhuǎn)化為科普教育資源，可提升農(nóng)業(yè)科普傳播水平，促進(jìn)地方科普教育事業(yè)發(fā)展。文章以青少年為主要受眾，設(shè)計(jì)構(gòu)建野生植物保護(hù)科普教育與青少年科普實(shí)踐能力提升平臺（以下簡稱平臺）。平臺采用ASP.NET MVC Framework、Dapper.NET和JQuery等多種框架，通過運(yùn)用支持全景圖像加載和交互展示的ThreeSixty插件和krpano軟件，實(shí)現(xiàn)科普基地和花卉植物的360°全景展示、花卉知識在線閱讀、科普活動消息推送和互動交流等功能；集成微博、微信及網(wǎng)站等新媒體開展線上青少年科普教育活動，打破科普基地在時(shí)間、地域和傳播方式等方面的限制。通過平臺開發(fā)與應(yīng)用，為開展線上農(nóng)業(yè)科普活動提供便利條件，有利于促進(jìn)野生植物保護(hù)及青少年實(shí)踐能力提升，推動農(nóng)業(yè)科普信息化和數(shù)字化發(fā)展進(jìn)程。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)科普平臺；野生植物保護(hù)；花卉知識；全景技術(shù)；青少年

中圖分類號：F323.4；TP399 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-820X（2024）05-0413-06

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)普及率和滲透率的持續(xù)提升，互聯(lián)網(wǎng)為農(nóng)業(yè)科普教育提供了新的途徑和契機(jī)［1］。截至2023年12月，我國網(wǎng)民規(guī)模已達(dá)10.92億人，互聯(lián)網(wǎng)普及率達(dá)77.5%［2］。2022年末，我國未成年網(wǎng)民規(guī)模為1.93億人，未成年人互聯(lián)網(wǎng)普及率達(dá)97.2%［3］，為科普網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)展提供了受眾基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的科普方式存在內(nèi)容單一、形式固定、缺乏互動和反饋、吸引力不足、傳播范圍有限及科普產(chǎn)品同質(zhì)化等問題［4-7］，而農(nóng)業(yè)科普網(wǎng)絡(luò)平臺具有娛樂性、體驗(yàn)性、視覺性、參與性及互動性等多重優(yōu)勢，尤其在2020年以來受新冠肺炎疫情影響線下科普場所和科普活動的背景下［8］，其海量信息、交互功能、視頻、動漫、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和閃存（Flash）游戲等［9-12］多種表現(xiàn)形式及快速便捷的檢索功能等［13］，更能引起青少年的興趣和關(guān)注［14］。全景技術(shù)具有全方位性、三維立體真實(shí)、制作流程簡單、交互性好、數(shù)據(jù)量小、無需單獨(dú)插件等優(yōu)點(diǎn)［15-17］，近年來已廣泛應(yīng)用于科普網(wǎng)絡(luò)平臺的氣象科普［18-19］、地質(zhì)科普［20-21］、昆蟲科普［22-23］及數(shù)字博物館［24-26］設(shè)計(jì)，但應(yīng)用于農(nóng)業(yè)科普網(wǎng)站設(shè)計(jì)的報(bào)道僅陳昕等［27］基于VR的智慧溫室科普系統(tǒng)設(shè)計(jì)、昌雋如［28］5G時(shí)代下數(shù)字鄉(xiāng)村虛擬農(nóng)業(yè)科技服務(wù)平臺構(gòu)建、陳彥穎和曾雪［29］基于VR技術(shù)的微生物知識科普產(chǎn)品設(shè)計(jì)探索。廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所長期致力于特色花卉種質(zhì)資源收集、繁育、新品種選育和創(chuàng)新利用及科普教育等工作，獲評為全國科普教育基地、全國青少年農(nóng)業(yè)科普示范基地和廣西科普教育基地，但科普教育基地的服務(wù)水平及成效還有待進(jìn)一步提高。文章以野生植物保護(hù)和花卉知識科普為切入點(diǎn)，以青少年為主要受眾，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，設(shè)計(jì)構(gòu)建野生植物保護(hù)科普教育與青少年科普實(shí)踐能力提升平臺（以下簡稱平臺），實(shí)現(xiàn)科普基地和植物的360°全景展示、花卉知識在線閱讀、科普活動消息推送和互動交流等功能，通過平臺線上科普專題活動，向青少年開展野生植物保護(hù)及花卉植物科普教育，為推進(jìn)農(nóng)業(yè)科普信息化發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 平臺建設(shè)需求

1.1 展示需求

為了向公眾提供內(nèi)容更豐富、形式更多樣的信息，平臺主要展示野生植物保護(hù)和花卉植物科普知識，展示形式為文字、圖片、音頻、視頻及Flash動畫等，以提高科普知識的吸引性和趣味性［30］。此外，將科普基地與花卉植物的現(xiàn)實(shí)原型制作成可操作性和互動性的數(shù)字化方式進(jìn)行360°全景展示或外觀性狀展示。

平臺門戶主頁上設(shè)有微信公眾號和新浪微博的相關(guān)功能與信息展示，如微信公眾號與新浪微博的二維碼、新浪微博的微博滾動展示、分享至微信公眾號與新浪微博及其他平臺的快速按鈕等，盡可能擴(kuò)大科普知識的推廣面和覆蓋面，以促進(jìn)用戶的廣泛交流。

1.2 管理需求

平臺管理主要是后臺運(yùn)營管理，包括內(nèi)容管理、欄目管理、審核發(fā)布管理及附件管理。其中，內(nèi)容管理是對各類信息內(nèi)容進(jìn)行排版編輯，并歸類到相應(yīng)的欄目或?qū)ｎ}；欄目管理分為平臺欄目管理和專題欄目管理，欄目管理是平臺上正常使用的各類欄目和專題欄目；審核管理是對經(jīng)編輯處理的平臺內(nèi)容進(jìn)行審核，審核通過后才在平臺上公開展示；附件管理主要針對上傳到平臺的圖片、視頻、文件等進(jìn)行編輯和處理。

2 平臺設(shè)計(jì)

2.1 平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)

平臺采用展現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)層的3層架構(gòu)模式（圖1），在展現(xiàn)層通過采用JQuery框架封裝的AJAX相關(guān)操作實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)層數(shù)據(jù)接口調(diào)用，從而達(dá)到前后分離目的。

展現(xiàn)層：采用HTML5和CSS3框架開發(fā)，實(shí)現(xiàn)展示界面的響應(yīng)式設(shè)計(jì)。通過krpano軟件實(shí)現(xiàn)科普基地360°全景展示，使用ThreeSixty插件實(shí)現(xiàn)植物的360°實(shí)物展示。

業(yè)務(wù)層：采用Microsoft推出的ASP.NET MVC Framework（簡稱 .NET MVC）框架開發(fā)，應(yīng)用CacheManager框架對緩存進(jìn)行管理和控制，采用Newtonsoft. Json框架進(jìn)行接口JSON數(shù)據(jù)管理，最終實(shí)現(xiàn)欄目管理、內(nèi)容管理、模板管理、生成管理、緩存管理和系統(tǒng)管理等管理模塊功能。

數(shù)據(jù)層：以訪問XML、JSON、HTML、Cache文件數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)為主要功能。利用.NET平臺的IO讀寫操作，對XML、JSON和HTML等靜態(tài)文件數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫，使用Dapper.NET框架與APO.NET框架相結(jié)合的方式，對Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫表及數(shù)據(jù)進(jìn)行控制和讀寫管理。

2.2 平臺功能結(jié)構(gòu)

平臺整體功能由平臺頁面功能和后臺管理功能構(gòu)成。其中，平臺頁面功能包括在線閱讀、消息推送、交流互動、全景展示及公共平臺分享等功能，后臺管理功能包括內(nèi)容管理、模板管理、生成管理和功能管理等。

2.2.1 平臺頁面功能

在線閱讀：平臺提供文字、圖片、視頻及幻燈片等形式的在線閱讀功能，主要集中在新聞中心和花卉學(xué)堂2個欄目。

消息推送：平臺消息推送分為定向消息推送和群發(fā)消息推送，所有管理員均可使用定向消息功能，根據(jù)需要向指定賬號發(fā)布消息，但為避免騷擾情況發(fā)生，每個賬號每天最多僅能定向發(fā)布10條消息，而群發(fā)消息功能僅限系統(tǒng)管理員使用。

交流互動：平臺向所有用戶提供咨詢功能，所有用戶均可發(fā)布提問和對其他用戶的提問進(jìn)行答復(fù)，系統(tǒng)管理員也可進(jìn)行解答，答復(fù)內(nèi)容需列出答復(fù)人的身份。

全景展示：包括360°全景展示和360°實(shí)物展示。360°全景展示采用krpano軟件制作科普基地全景圖，通過改變不同拍攝手法支持室外及室內(nèi)的全景圖像?？破栈厥彝馊皥D采用無人機(jī)低空拍攝，在krpano和Photoshop軟件內(nèi)進(jìn)行拼接生成球面化全景圖。科普基地室內(nèi)全景圖采用相機(jī)直接拍攝，結(jié)合krpano軟件生成HTML代碼，接入平臺后實(shí)現(xiàn)全景展示功能化，實(shí)現(xiàn)個人電腦（PC）、平板電腦及移動手機(jī)多平臺展示，觀看時(shí)可通過krpano軟件的VR模式適配相應(yīng)的VR眼鏡。360°實(shí)物展示分為2種：（1）采用固定拍攝機(jī)位，選取水平面上多個角度對植物實(shí)體進(jìn)行拍攝，并截取各角度中植物的主體圖像，形成近似于360°的連續(xù)畫面幀（圖2）。通過編寫JavaScript組件及使用HTML5框架在移動設(shè)備上可調(diào)用陀螺儀傳感器的特性，連續(xù)播放所有拍攝畫面，最終實(shí)現(xiàn)在PC端使用鼠標(biāo)或按鈕對植物圖像的旋轉(zhuǎn)播放，在智能手機(jī)中實(shí)現(xiàn)用手指拖動畫面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，或?qū)κ謾C(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)從而觸發(fā)圖像旋轉(zhuǎn)播放，完成植物實(shí)物畫面的360°展示。（2）采用三維建模和多機(jī)位多角度環(huán)繞的拍攝方式對植物進(jìn)行拍攝，使用Realtiy capture軟件對照片進(jìn)行建模。在導(dǎo)出模型相應(yīng)的obj、mtl和png貼圖文件后，使用Three.js框架進(jìn)行三維模型的網(wǎng)頁端展示，使用鼠標(biāo)進(jìn)行模型720°全方位拖動查看（圖3）。

公共平臺分享：可通過微信公眾號和新浪微博平臺分享。微信公眾號平臺分享是使用UEditor富文本編輯器作為微信文章排版的前端插件，對文章進(jìn)行圖文混排，采用微信公眾號中對素材編輯和上傳的接口進(jìn)行集成，與微信官方公眾平臺同步文字信息、圖片信息和文章排版信息，實(shí)現(xiàn)文章的一次性編排。新浪微博平臺分享是采用新浪微博提供的微博JavaScriptSDK工具完成微博互動功能集成開發(fā)。在平臺開發(fā)過程中，主要使用微博關(guān)注按鈕、分享按+jw22tz3KTqdIzRpWYcoAQ==鈕、微博“贊”按鈕、一鍵關(guān)注及微博秀等5個Java-ScriptSDK工具中提供的功能，實(shí)現(xiàn)平臺文章在新浪微博上一鍵轉(zhuǎn)發(fā)。

2.2.2 后臺管理功能

內(nèi)容管理功能：支持Text、Word、Excel、PowerPoint和Portable Document Format等常用辦公軟件格式文件上傳和發(fā)布；支持主流視頻網(wǎng)站視頻接入，便于發(fā)布和播放相關(guān)的科普視頻信息；內(nèi)容編輯器包含文字、段落編輯、圖片、視音頻插入和附件上傳等功能；支持平臺內(nèi)容的修改、添加、刪除及恢復(fù)等功能。

模板管理功能：采用靜態(tài)模板生成動態(tài)頁面及靜態(tài)模板生成靜態(tài)緩存資源架構(gòu)模式。因此，平臺的靜態(tài)模板必須是專用的管理模塊。

生成管理功能：生成管理是針對欄目與信息內(nèi)容靜態(tài)化頁面生成的功能管理，執(zhí)行靜態(tài)化頁面資源的清空和生成功能。

功能管理功能：平臺各類專業(yè)性的功能管理功能包含用戶管理功能、角色權(quán)限管理功能、數(shù)據(jù)字典管理功能、配置管理功能及數(shù)據(jù)庫管理功能。

2.3 平臺關(guān)鍵技術(shù)

.NET MVC框架：.NET MVC是Microsoft在.NET Framework平臺推出的一款支持MVC設(shè)計(jì)模式的開發(fā)框架，更符合Web 2.0的整體開發(fā)思維，將Web API與.NET MVC框架進(jìn)行融合，能更好地支持平臺前后分離的設(shè)計(jì)思想。

Dapper.NET框架：Dapper.NET是一個輕量級的開源對象關(guān)系映射（ORM）框架，以模塊化的形式進(jìn)行開發(fā)和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)操作，支持APO.NET框架與Dapper.NET框架共同使用，對基于.NET平臺開發(fā)的代碼及其他框架不具侵入性。Dapper.NET框架支持Mysql、SqlLite、Microsoft SQL Server及Oracle等一系列主流數(shù)據(jù)庫，支持多表并聯(lián)的對象查詢，實(shí)現(xiàn)平臺“一對多”“多對多”關(guān)系查詢。

JQuery框架：JQuery框架即JavaScript框架，具有豐富的插件應(yīng)用，可獲取大量成熟穩(wěn)定的特效支持。JQuery框架以簡單的鏈?zhǔn)讲僮鞣椒▽?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和頁面元素的便捷操作，減少開發(fā)工作量，實(shí)現(xiàn)平臺整體框架結(jié)構(gòu)的前后分離。

ThreeSixty插件：ThreeSixty是JQuery框架下的插件，其引入文件為threesixty.js，能實(shí)現(xiàn)PC端使用鼠標(biāo)拖動或移動設(shè)備端使用觸控屏拖動物品展示區(qū)域?qū)⑽锲愤M(jìn)行360°展示功能。

krpano軟件：krpano是一款制作全景漫游展示的軟件，可進(jìn)行全景圖的拼接生成，兼容HTML5框架和Flash組件，支持Web GL下的Web VR展示；該軟件通過XML文件數(shù)據(jù)對全景展示進(jìn)行高度定制化配置，支持景深圖與超高像素全景展示。

2.4 平臺欄目

平臺以廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所的科普教育基地、野生植物與花卉研究數(shù)據(jù)為對象，充分利用廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院豐富的專家資源和廣西本地科普教育資源優(yōu)勢，結(jié)合科研團(tuán)隊(duì)在多年科普工作中積累的經(jīng)驗(yàn)，借鑒國內(nèi)主流科普網(wǎng)站的科普方式及內(nèi)容信息，打造具有廣西特色的野生植物和特色花卉知識科普平臺。因此，平臺主要包含新聞中心、花卉學(xué)堂、科普活動、花卉問答及科普基地五大欄目。

新聞中心：以圖文為主，及時(shí)更新國內(nèi)外的熱點(diǎn)問題及與廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所相關(guān)的新聞動態(tài)，形成全面和權(quán)威的科學(xué)信息。該欄目的功能為在線閱讀，原創(chuàng)新聞須提供新聞產(chǎn)生的時(shí)間、地點(diǎn)和內(nèi)容，轉(zhuǎn)載新聞須注明新聞的來源。

花卉學(xué)堂：主要包含初識花卉、花卉養(yǎng)護(hù)、野生植物保護(hù)、花藝生活和花卉書籍等5個子版塊，以圖文、視頻或動漫等多種形式呈現(xiàn)，突出科學(xué)性、原創(chuàng)性、趣味性和藝術(shù)性。該欄目的功能為在線閱讀，由于涉及大量圖片和視頻，需設(shè)置圖片/視頻的大小、圖例和標(biāo)題及圖片/視頻緩存技術(shù)，以便平臺快速顯示圖片/視頻，方便讀者閱讀。

科普活動：用于公布近期開展的科普活動信息，并通過微博、微信公眾號及網(wǎng)站等媒體平臺進(jìn)行消息推送。該欄目的功能為消息推送，由管理員發(fā)布和推送平臺消息，用戶會收到信息提示。

花卉問答：是與用戶互動的版塊，所有用戶均可發(fā)布提問或?qū)ζ渌脩舻奶釂栠M(jìn)行答復(fù)，系統(tǒng)管理員也可篩選與花卉相關(guān)且較有科普意義的用戶提問進(jìn)行解答，并通過平臺在微博、微信公眾號及網(wǎng)站等媒體進(jìn)行推送。該欄目的功能為交流互動。

科普基地：采用全景拍攝手法，對拍攝的照片進(jìn)行全景圖拼接合成后，使用krpano軟件實(shí)現(xiàn)全景漫游展示，特別適合青少年在線體驗(yàn)科普教育基地。

3 結(jié)語

平臺綜合運(yùn)用360°全景圖像展示、三維圖形及VR等技術(shù)，將科研單位的科普基地和花卉植物進(jìn)行數(shù)字化展示，實(shí)現(xiàn)在線訪問查詢、交流互動及開放共享等功能，為農(nóng)業(yè)科普信息化展示提供參考；通過集成微博、微信、網(wǎng)站等新媒體開展線上青少年科普教育活動，可打破科普基地在時(shí)間、地域和傳播方式等方面的限制，全方位向青少年宣傳、普及野生植物保護(hù)和特色花卉知識，提升農(nóng)業(yè)科普傳播水平，促進(jìn)XCvAIwSRG1DJdCroIuYFB3NUYYgEcBskVzCWar4ayDA=地方科普教育事業(yè)發(fā)展。

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（責(zé)任編輯 思利華）

收稿日期：2024-09-05

基金項(xiàng)目：廣西重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（桂科AB16380345）；廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)（桂農(nóng)科2021YT084）

通訊作者：曾志康（1978-），男，正高級工程師，主要從事數(shù)字農(nóng)業(yè)研究工作，E-mail：zengzkang@126.com

第一作者：莫小香（1986-），女，高級工程師，主要從事農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究工作，E-mail：moxiaoxiang2008@163.com