以二维码标牌为媒介的教学植物信息库创建与应用
2017-05-30宋爱林方彦
宋爱林 方彦
摘要结合校园植物标牌及教学需求，阐述了一套兼具二维码标牌管理和特色数字资源库功能的系统设计思路和实现方法，该系统通过手机和PC 2个版本为师生提供服务，达到辅助教学和增加图书馆数字馆藏的目的。
关键词二维码；教学植物；标牌；信息库
中图分类号S126；G40-057文献标识码A文章编号0517-6611（2017）09-0214-04
The Creation and Application of Teaching Plants Information Database Based on the Medium of TwoDimension Code Sign
SONG Ailin ， FANG Yan*
（Nanjing Forest Police College， Nanjing， Jiangsu 210023）
AbstractCombining with the specific campus teaching requirements， design thought and implementation method of a set of possessing characteristics of QR code sign management and the function of digital repository system were expounded. The system provided two versions service for teachers and students， one of that running on the mobile terminal and the other of that running on the PC terminal， and achieved the purpose of auxiliary teaching and increasing the library digital collection.
Key wordsQR code；Teaching plants；Sign；Information database
目前，创建环境优美的新校园是各高校日益关注和重视的校园环境建设问题[1]。以“立足林业、面向公安、服务社会”为办学宗旨的南京森林警察学院在校园建设过程中，从校园绿化和辅助教学2个方面出发，不但考虑绿化、美化，而且考虑植物种类的多样性。如以二维码标牌为媒介创建一套教学植物信息库（简称信息库）来促进校园植物信息普及，则能充分发挥校园植物的教学作用，体现校园文化的特色，凸显校园植物的知识性和趣味性特点。笔者结合校园植物标牌和教学需求，介绍了一套兼具二维码标牌管理和特色数字资源库功能的系统设计思路和实现方法，达到辅助教学和增加图书馆数字馆藏的目的。
1教学植物信息库建设的必要性和可行性
1.1系统建设必要性
学校的办学特色是“林警交融”，为森林公安培养森林卫士，学校各专业开设的特色基础课程“森林植物识别与鉴定”，主要内容是森林植物的形态、价值、保护级别等基本知识，通过学习，要求学生掌握常见森林植物、國家重点保护野生植物和《濒危野生动植物国际贸易公约（CITES）》监管植物的识别及鉴定技术，为今后从事森林公安工作、打击破坏森林资源犯罪、保护森林及野生动植物资源奠定基础[2]。该课程的现场教学是重要的教学环节，目前在现场教学方面存在的主要问题：一是现场教学老师的一次讲解，很难让每个学生能够快速识别植物，必须反复练习；二是天气、季节、物候等条件影响现场教学的效果，不可能一次课同时看见枝叶花果，对教学效果影响很大；三是课时少，老师现场教授内容精炼，答疑少。因此，改革该现场实践教学势在必行，植物信息标牌化和信息数据系统化则是有效的解决途径。
1.2系统技术可行性
第一，植物信息库理念起源于20世纪60年代美国种质资源库[3]，我国从90年代开始起步，各层次的组织相继建立了“中国珍稀濒危植物DNA条形码鉴定平台”“中国数字植物标本馆”“中国珍稀濒危植物信息系统”以及农作物、果树、烟草等资源数据库，技术手段和工作流程相当成熟。第二，二维码可以在水平和垂直2个方向的二维空间中存储信息[4]，具备信息量大、可靠性高、读取速度快、读取角度全的特点，近年来在动物卫生监督抽检[5]、农产品溯源[6]、高校设备管理[7]、档案信息管理[8]、图书馆虚拟导向[9]、仓库自动化管理[10]等领域广泛应用。第三，目前国内的智能手机扫码软件大部分支持QRCode二维码编码，在线生成器资源丰富，而国内高达8.99亿的在网活跃移动智能设备数量[11]直接反映出大学生几乎人手一部智能手机的现实，系统终端基础雄厚。
2系统设计
2.1设计原则
①多用途原则。一方面，既要支持手机扫码访问，又要提供PC浏览器的常规访问；另一方面，以此为平台创建更多的特色信息库作为图书馆的数字馆藏进行积累。
②易管理原则。内容可编辑，记录属性可增减，这有利于后期根据教学改革和学校发展需要，在保证标牌二维码不变的情况下更新植物信息。
③高可用原则。首先应保证PC和手机2个使用端的数据同步，其次提供标牌视图在线生成功能以实现标牌可视化管理，最后采用恰当的材质印制标牌，以达到耐用持久的目的。
④可靠性原则。系统要有一定的健壯性，能经受高载荷的访问，防止一定程度黑客攻击，网络地址要具备固定不变的特点。
⑤经济性原则。实现手段要相对简单，开发工作量相对较小，经济代价不能太高。
2.2技术方案
2.2.1建库系统选择。
建库系统选择Art2008CMS[12]8.3正式版，通过文献调研与调试测验，技术方案：
①软件核心思想是前端开发与后台管理内核相分离，记录模型的自定义意味着可以针对植物、标本等不同主体创建对应的内容管理和前端界面，而新版本能够基于一套数据提供PC和手机2种前端输出，同时满足多用途和高可用原则。
②系统参数设置丰富，名称、上传、缩图等应有尽有，字段自定义和在线修改功能能够确保在二维码不变的情况下实时更新植物信息，给后期的维护管理提供了充分保障。
③对前端的输出支持较为全面，系统标签和自定义标签相结合，使得数据输出灵活多变，而开发过程又相对简单；标签和JS的结合输出增强了浏览器和开发者的适应性；前端编辑具有开放性，自定义CSS、内嵌脚本等能与数据输出自由结合。
④可靠性保障较为全面，根目录与域名、IP或虚拟目录的绑定能够确保服务地址的稳定不变，大数量的抗压测试和持续的功能改进与漏洞修补从代码层面加强了安全性。
⑤软件采用的是开源和注册服务相结合方式，经济成本低廉，注册用户的技术指导能够降低二次开发的难度，提高建库工作的效率。
2.2.2二维码生成。
用户要通过植物标牌上的二维码扫描来访问信息库中具体内容，即二维码成为用户和信息库之间的一个媒介。尽管国内外二维码的编码标准不一，但互联网上众多的二维码在线生成器使二维码的编制难度大大降低，如草料二维码生成器、微微在线、二维码大师等。经过广泛测试，霹雳网的在线生成器具有尺寸定制、内容智能、类型清晰的优点，可通过JS脚本直接内嵌在CMS的前端页面中进行调用，自动为每一个系统页面生成以URL为内容的二维码，其采用QR Code编码能被常用的智能手机扫码软件识别，满足高可用、可靠性和经济性原则。
2.3功能方案
（1）模型设置。文章模型为“常见问题”而设置，包含文字标题、归属栏目、文章作者、文章內容、模板选择等字段；植物模型为“教学植物”而设置，包含中文名称、拉丁学名、科属分类等字段；以此类推，可以为涉案物品、动物标本等潜在的管理对象创建模型从而丰富信息库的内容（图1）。
（2）模板管理。PC模板是指为电脑浏览器设计的前端显示模板，自定义CSS样式，调用的是PC版的输出标签或JS脚本；WAP模板是指为手机浏览器设计的前端显示模板，遵循XHTML Mobile Profile规范（图1）。
（3）内容管理。为系统前端显示创建“常见问题”和“教学植物”2个栏目，分别选用“文章模型”和“植物模型”；文章管理指的是发布、编辑、删除、选择前端要调用的用户模板等常见操作，植物管理则是针对教学植物的记录进行操作（图1）。
（4）前端页面。统一入口指的是电脑和手机浏览器输入域名时处理用户请求的首页面，可以设置为人工或自动跳转到对应版本前端路径；PC前端提供分类浏览和关键字查询功能；手机前端除类似功能外，内嵌一个含有二维码生成器的标牌样板隐藏于显示模块，供标牌制作时直接获取印制用的标牌样式或图片（图1）。
3系统实现
3.1系统架构
系统采用B/S结构，从底层支持到用户服务共分为4层架构，分工实现（图2）。
（1）基础环境。信息库的创建并未单独购买硬件服务器，而是利用Windows2012 Server R2版自带的Hyper-V创建Windows2003Server虚拟机；Art2008CMS是基于ASP编写的，因此需要在虚拟机上配置ASP运行的IIS环境；还需要AspJpeg等组件的支持。
（2）数据存储。信息库的数据库系统使用微软的Access2007，采用ASP程序常用的OLEDB链接数据库；整个库以.mdb文件的形式存在，可随系统程序整体拷贝粘贴，符合小型应用系统的需求，方便开发与调试。
（3）系统服务。各种管理模块构成了信息库后台，管理员遵循功能方案在后台中实施管理操作；当有效信息保存后供UI程序调用以满足用户的需求；在手机前端页面中，系统生成含植物信息页URL二维码的标牌样板图片，转而采用丝网印技术喷印在亚克力板上，耐腐蚀、耐高温、不易褪色。
（4）系统用户。一是基于PC平台的普通用户；二是使用各种操作系统的手机、平板电脑等移动终端用户；三是基于PC端访问的管理员，主要负责后台管理工作。
3.2二次开发工作
在信息库系统的创建过程中，除Art2008CMS提供的内容管理内核外，还依据系统的设计原则针对性地进行二次开发和内容加工，以达到预期目标。
安徽农业科学2017年
3.2.1浏览器智能判断。
信息库具备二级域名，以期达到自动识别用户浏览器类型调用不同前端的目的。尽管网络上的方法很多，但多数具有不完整、复杂化和不能完全执行的缺点。为此，在系统服务器IIS默认网站的文档面板中添加default.asp绑定域名，创建文件并在
标签之间添加以下代码：3.2.2二维码标牌生成。
傳统情况下，标牌制作的过程无非是创建电脑表格等级标牌内容或者为每个标牌创建word等制作文件，然后交由文印公司印制。该信息库则打破传统，在植物信息浏览页直接集成标牌样板，在数据库中定义标牌所需字段，一方面管理者可以直接编辑并查看标牌排版效果，另一方面印制人员仅需要明确需要制作的标牌名称即可以通过页面获取图片等信息，简单加工后即可以印刷成品。主要的实现代码：
<！-省略标牌样板样式设计代码-->
<！-调用霹雳网二维码生成器-->
3.3数据加工
对中山植物园、南京林业大学等单位的植物标牌进行扫码访问发现，通常都是连接到中国植物物种信息库或百度百科等网址。尽管对于内容服务而言，这是最权威也是最简便的方式，但对于教学而言这并不是一个好的方案，因为官方站点的植物信息内容非常冗长，知识点过于全面，而协同创作形式的百度百科又会出现重复或错漏，这些均不利于学生迅速掌握要点。因此，该系统在林学教授、博士等专家的审核下，筛选出中文名称、拉丁学名、科属分类、形态特征、地理分布、校园分布、植物导读、植物图片共8个方面进行描述，每个字段不超过100个中文字符，图片分为近景、全景、校园景3个方面，种类及内容紧贴课程教学大纲要求，力求简单明了、科学规范。
4系统应用
4.1系统使用流程
由图3可以明确地看出系统的适用人群。管理员通常在电脑上使用浏览器登录系统进行管理操作，保存数据后预览PC版效果，并通过手机模拟器浏览手机版的效果。图书馆用户、校外用户和校内师生用户通过域名直接在电脑或手机等移动终端的浏览器上输入域名访问信息库，信息库根据浏览器类型自动装载不同版本前端服务页面。教学现场用户包括具体课程的学生和计划了解现场植物信息的其他师生，使用手机中的扫码软件（如UC、360等浏览器扫码工具）扫描标牌上的二维码，解析为具体植物信息的手机版网址，用户还可以通过超级链接浏览其他植物信息或进行关键字查询。
4.2效果分析
截至2016年11月，信息库总计收录校园教学植物158种，制作二维码植物标牌180个。该课程有关老师通过近1年的教学实践，结合二维码植物标牌进行课程教学改革尝试，主要做法：一是在教学方式上，每次课堂教学要求学生通过校园现场扫码进行直观学习，包括预习和复习。二是增加了教学内容，相同课时，由于学生可以自习，教师现场讲解内容侧重重点和难点的陈述，如花、果等，提高了教学效果。三是在考试考核方面，增加了看图识别的内容，突出了应用性。
制作二维码植物标牌及信息库不仅为学生服务，也为全体教职员工和来访人员提供了解校园植物的途径和方法。图书馆将信息库作为自建特色数字资源挂载在图书馆门户网站中，供校内外用户访问查询，上线不足20 d浏览量已经突破500人次。另外，为了收集师生反馈情况，项目团队还聘请志愿者随机走访学校师生，其反馈的情况：赞成创建此信息库的占95.60%，对项目建设持肯定态度的接近10000%，希望所有植物都挂牌服务的占7300%，对图书馆主持创建工作表示意想不到的占91.50%。可见，建库并提供植物挂牌服务是长久以来师生的期望。
图书馆创建教学植物信息库既是因为教育部在《普通高等学校图书馆规程（修订）》[13]赋予高校图书馆的职责，也源自图书馆在建库的技术手段、运行所需的软硬件环境、资料整理的规范性等方面具有得天独厚的优势。
5结语
以二维码标牌为媒介配合校园教学植物信息库的网上服务开展植物识别课程教学改革是一次积极务实、与时俱进的尝试，而从另外一个角度而言，信息库的创建也是对图书馆工作的重要补充，不仅是数字资源种类和数量上的补充，还是对图书馆工作范围、工作方法和工作对象的补充。校园教学植物信息库创建的工作经验可以逐步应用于更多的校园教学样本中，如农林院校的各种标本、田间地头的试验作物，警察院校的警械装备、法庭证据、涉案物品，以及仪器设备、生物标本等，不仅促进教学效果的提升，还增加了数字馆藏，更能够营造具有森林警察院校特色的文化氛围和育人环境。
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