基于云背景下的昆蟲標本制作的實踐探索

王水發(fā)

摘? 要：當前我們已經(jīng)進入了教育信息化時代，昆蟲標本制作是綜合實踐課程中較為常見的活動，云背景是基于4G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體技術(shù)的綜合，在我們教育中具有廣泛的應用，本文筆者通過結(jié)合信息化技術(shù)，就如何開展昆蟲標本的制作進行了多年的教學實踐，深受學生喜愛，也取得了較好的教學實效。

關(guān)鍵詞：云背景;昆蟲標本;標本制作;綜合探究

以前在制作昆蟲標本時我們都是采用傳統(tǒng)的制作方式，有一次活動給了我極大的觸動，2018年3月份我校安排了四年級學生到本地象峰村研學，走進大自然，捕捉昆蟲，回校后制作昆蟲，學生采集了大量的昆蟲活體，不同的班級采集到的昆蟲樣本也不一定，如何把他們進行有序制作和共享，萌發(fā)了我進行云背景下的昆蟲標本制作念頭。昆蟲標本是昆蟲學研究不可缺少的寶貴材料，開展綜合實踐教學對學生了解各類昆蟲具有極大的幫助，也是科技知識普及宣傳的重要參考對象。無論是進行昆蟲形態(tài)學、生態(tài)學、生理學、毒理學以及生物學特性的研究，還是進行森林、農(nóng)業(yè)，以及自然保護和自然資源管理方面的研究，都離不開對昆蟲標本的觀察、鑒定及對其生活史進行相關(guān)的了解。昆蟲標本的制作近年來也成為學校綜合實踐課程的主要活動之一，深受學生的喜愛，在信息技術(shù)發(fā)達的今天，如何進行云背景下的昆蟲標本制作值得我們實踐探索。

一、開展云背景下制作昆蟲標本的意義

云背景是當前計算機為主要技術(shù)的信息融合，是基于4G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體技術(shù)的綜合，在我們教育中具有廣泛的應用可以全面實現(xiàn)了各類信息及相關(guān)知識的獲取，處理，利用，有助于大幅度提高生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)力水平。尤其是昆蟲分類學與形態(tài)學，缺乏昆蟲標本則無法開展工作。但昆蟲實物標本不易保存長時間存放會發(fā)生色澤變化，因人為或蟲害霉變的影響發(fā)生形態(tài)變化，頻繁的使用還會使標本很快損壞，導致許多重要關(guān)鍵的識別特征變得模糊甚至缺失，且完善過程困難，從而失去了寶貴的科研價值。標本數(shù)量的逐漸增加，也為昆蟲標本相關(guān)信息的共享帶來了新的問題。學校歷年制作的各種昆蟲標本，大部分標本都出現(xiàn)褪色和腐蝕，有些甚至已經(jīng)殘破或損毀，失去了寶貴的科研價值。信息技術(shù)的快速發(fā)展為農(nóng)業(yè)昆蟲學研究工作提供了新的方法。標本數(shù)字化既為保護標本提供了行之有效的方法，又順應了農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展潮流，滿足了人們更快更多地獲取昆蟲學基礎(chǔ)知識以及相關(guān)信息資源的高要求。標本數(shù)字化是指將昆蟲實物標本進行數(shù)字化處理形成可視化虛擬標本圖像。既可以保留昆蟲實體的真實外貌，又能更好地從各個角度觀察昆蟲細微的結(jié)構(gòu)特征，對昆蟲實物標本的關(guān)鍵部位和關(guān)鍵特征進行更加清晰完整的表達。與昆蟲實物標本相比，昆蟲電子標本具有不褪色、保存長久、存儲信息量大、易復制、低成本、共享性強，在網(wǎng)絡(luò)上方便檢索等優(yōu)點。

圖像采集為昆蟲標本數(shù)字化的重要環(huán)節(jié)。目前很多學校在制作昆蟲標本后，不易保存，占用空間大、筆者通常采用快速進行大批量圖像采集，通過高清像素的相近或手機采集到的圖像分辨率高，昆蟲細節(jié)特征明顯，提高了昆蟲標本圖像采集的效率。將采集的圖像利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)展示在網(wǎng)絡(luò)平臺上，還可以建立相應的電腦文件夾進行分類存儲，以后可以讓學生通過快速導航，交互控制流暢地瀏覽觀察標本圖像數(shù)據(jù)，達到環(huán)繞細致地三維觀察效果，有助于昆蟲標本的資源共享。

二、云背景下的昆蟲標本的實施過程

通過圖像采集系統(tǒng)，以昆蟲標本為軸心，自動進行大批量圖像采集。昆蟲標本圖像數(shù)據(jù)采用電子表格與 XML 相結(jié)合的存儲模式，建立數(shù)據(jù)庫，其中標本圖像數(shù)據(jù)包括前期獲取的昆蟲圖像以及昆蟲學基礎(chǔ)信息。最后建立網(wǎng)絡(luò)平臺，網(wǎng)絡(luò)平臺通過調(diào)取數(shù)據(jù)庫中的圖像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)快速導航，數(shù)據(jù)提取，動態(tài)數(shù)據(jù)展示，用戶交互，細節(jié)瀏覽等功能，達到三維觀察的目的。

1.對昆蟲標本圖像采集系統(tǒng)硬件設(shè)備進行選取。圖像采集系統(tǒng)主要由電機及其驅(qū)動器、單片機、上位機，拍攝設(shè)備等硬件設(shè)備組成。采用對比的方法，將同一類型的多種硬件設(shè)備進行對比，綜合比較分析其優(yōu)缺點，選擇合適的硬件設(shè)備。硬件設(shè)備主要包括電機與拍攝設(shè)備的選取。硬件設(shè)備選取完成后，連接各個硬件設(shè)備，搭建采集系統(tǒng)硬件平臺。

2.進行昆蟲標本的分類計算機儲存。確定上位機控制軟件開發(fā)工具，編寫采集軟件程序。當系統(tǒng)開始運行時，上位機要實現(xiàn)對拍攝設(shè)備采集圖像的整理、分析、記錄，和單片機的遠程控制。當拍攝設(shè)備采集到的圖像準確地傳輸給上位機，上位機要及時地對系統(tǒng)各個部件發(fā)出指令，實現(xiàn)拍攝設(shè)備與電機的同步，完成昆蟲標本圖像的采集。

3.建立昆蟲標本信息庫。昆蟲標本信息庫的研究內(nèi)容主要包括昆蟲標本信息統(tǒng)計和數(shù)據(jù)庫選擇。標本信息庫的核心為昆蟲標本數(shù)據(jù)信息。昆蟲標本信息主要包括標本圖像和昆蟲基本信息。將準確無誤的昆蟲基本信息存儲至 Excel 表格中，表格中明確標出標本數(shù)據(jù)之間的從屬關(guān)系及層級關(guān)系。標本圖像通過圖像采集系統(tǒng)獲取。根據(jù)昆蟲標本信息的特點，選擇適合于本課題的數(shù)據(jù)庫。將 Excel 表格中的昆蟲標本信息進行數(shù)字化處理存儲于數(shù)據(jù)庫中。

4.網(wǎng)絡(luò)平臺的建設(shè)。昆蟲標本圖像展示平臺采用三層次架構(gòu)模式，分為數(shù)據(jù)層，邏輯層，用戶層。數(shù)據(jù)層主要為讀取存儲在數(shù)據(jù)庫中的昆蟲標本信息。數(shù)據(jù)層負責處理邏輯層傳遞的用戶搜索查詢條件并將查詢結(jié)果信息返回給邏輯層。編寫程序?qū)崿F(xiàn)邏輯層對用戶層對請求的篩選和處理，若請求合法，邏輯層則將請求傳遞給數(shù)據(jù)層進行處理，數(shù)據(jù)層將數(shù)據(jù)返回并在網(wǎng)絡(luò)平臺上的顯示模塊上，顯示相應的昆蟲標本圖像信息。使用圖形圖像類軟件和網(wǎng)站開發(fā)類工具制作用戶層為用戶提供的訪問界面。最后對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行測試，運行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各個頁面，確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常運行。網(wǎng)絡(luò)平臺通過邏輯層的用戶交互實現(xiàn)了標本圖像的三維觀察。

三、昆蟲標本制作后的幾點建議

（1）制作昆蟲實體標本：通過現(xiàn)場捕獲，網(wǎng)絡(luò)購買兩種方式采集活體昆蟲，采用插針法制作昆蟲實物標本，為昆蟲標本數(shù)字化采集提供實物樣本。本次制作的昆蟲僅為拍攝樣品，并不需要長期保存，因此制作過程中不包含去除蟲體內(nèi)臟的過程，蟲體的形態(tài)和色彩更逼真，更符合后期的拍攝要求。

（2）采集系統(tǒng)研發(fā)：采用對比的方法，對采集系統(tǒng)硬件設(shè)備電機與拍攝設(shè)備進行選取，選取適合本研究的硬件設(shè)備，連接各個硬件設(shè)備，完成物理線路連接，完成采集系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)平臺的搭建。嘗試利用網(wǎng)絡(luò)平臺;例如美篇APP、微信公眾號的使用，供學生課后學習、課外學習。

（3）建立昆蟲標本信息庫：根據(jù)昆蟲標本信息的特點，選用 XML 作為數(shù)據(jù)庫存儲昆蟲標本信息。昆蟲標本圖像采用文件分級存儲在不同的目錄下，由 XML 文件通過 ID 標簽引用。

參考文獻

[1]? 昆蟲標本的制作、保存及管理概述[J]. 付春伶.生物學教學. 2019（08）

[2]? 昆蟲標本的清洗與修復[J]. 張存東.生物學教學. 2002（08）

[3]? 北疆博物院館藏的部分昆蟲標本[J]. 化石. 2017（03）