胡剛 周剛 周平 張忠華
[摘 要]伴隨人工智慧手機的普及，以手機APP為載體的植物識別類軟體在高校野外實習教學中起著輔助作用，但是不同的手機APP植物識別準確度以及植物識別時所呈現的內容不同。項目組選取了國內常用的花伴侶、形色、微軟識花3款手機APP進行比較，闡述了植物識別類手機APP在野外實習教學中的應用途徑，並分析了將其應用到野外實習教學中可能出現的一些問題，以期提高高校植物學野外實習的教學效果。
[關鍵詞]植物識別;手機APP;野外實習教學
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2020）11-0115-03
植物學課程實習的主要任務是讓學生掌握植物分類基礎知識， 提高其對植物進行分類鑑定的能力[1]。植物學野外實習對於學生了解植物與環境之間關係、擴大和豐富學生植物分類學的知識範圍、提高學生科學研究的意識及素質、培養學生分析問題及解決問題的能力、培養和提高學生獨立學習和工作能力，以及培養學生熱愛自然、保護生態環境意識和進行愛國主義教育等諸方面均具有重要的作用和意義[2]。在學習過程中，學生不僅要掌握植物的分類、分布等基礎知識，還要將所學的理論知識應用到實際的生活中。基於此，各高校在植物學的課程設置上不僅包括了課程理論知識的學習，同時開設有野外實習教學課程。但是植物種類繁多，因此，如何快速地辨別植物一直是野外實習教學所面臨的難題。
近十幾年是數字化信息技術蓬勃發展的時期，信息技術滲透到社會各個領域。伴隨智慧型手機的普及，植物識別類手機APP的出現為高校植物學野外實習教學中存在的植物分類鑑定問題的解決提供了新的可選擇的途徑。在野外實習的過程中，學生遇到無法辨別的植物時，可以利用APP進行拍照識別，並且很快就能查出該植物的相關知識。本文就常用的3款植物識別類APP對廣西青秀山植物識別情況進行對比，並闡述了植物識別類APP在植物學野外實習教學中的潛在應用價值。
一、植物識別類APP簡介
植物識別類APP主要能夠幫助人們進行植物的識別和鑑定，以及了解該植物的基本知識。該類APP出現後就表現出強大的活力，應用途徑十分廣泛。一方面，其可以幫助植物愛好者識別植物，部分軟體還可以科普植物的種植和養護知識;另一方面，其可以在高校植物學學習以及植物科研調查時提供幫助。植物識別類APP藉助圖像識別技術對植物圖片進行分析處理，提取植物葉型、葉的邊緣輪廓、花、果實等特徵，並將其與植物資料庫進行對比，從而實現對植物的識別和鑑定。目前，國內外植物識別類APP有10餘款，本文選取了常見的3款進行介紹。
花伴侶：其是由魯朗軟體（北京）有限公司和中國科學院植物研究所聯合開發的一款植物識別類軟體。該款軟體能識別中國野生及栽培植物3000屬，近5000種，使用者只需要拍攝植物的花、果、葉等特徵部位即可鑑定出植物的名稱、分類和價值等。
形色：其是由杭州大拿科技股份有限公司開發的一款拍照識花APP，使用者可以隨時隨地拍照上傳植物照片即可了解植物花名和寓意等內容。該APP可識別大約4000種植物，準確率高達88%。
微軟識花：其是由微軟亞洲研究院攜手中科院植物所所推出的植物識別類APP。用戶只需拍攝花的照片或者選出手機中已有的花的照片，運行程序就可以將其與龐大的花卉資料庫進行對比，並快速準確地給出名稱、科屬、花語以及藥用價值等信息。
二、種APP植物識別功能的比較
本研究為了更好地篩選適合學生在植物學野外實習中應用的APP，選取了南寧青秀山風景區內20種植物為識別對象，利用3款植物識別類APP（花伴侶、形色、微軟識花）進行識別和鑑定，初步比較APP植物識別的準確率。其結果如表1所示。
由識別結果可知，花伴侶和形色的植物識別準確率分別為85%和90%，而微軟識花的準確率僅20%，但對於植物的花的識別準確率達到了80%。花伴侶和形色識別到「種」一級的準確率差別不大，但是在識別到「科」「屬」一級時，形色相比於花伴侶更加準確。例如在此次調查中，用花伴侶識別楝，呈現的結果是倒地鈴、識別藎草給出的結果是竹葉草，通過查詢資料得知，花伴侶對於楝和藎草的識別中，植物的科屬種都是錯誤的;而用形色識別竹葉榕時，雖然其沒有辨別出植物的種，但是鑑定出該植物是榕屬的，以及對於參薯的識別，也可識別該植物是薯蕷科、薯蕷屬。因此在植物識別方面，形色比花伴侶更加準確。並且通過分析，微軟識花對於植物的葉和果實基本無法識別，但是能夠識別植物的花，其準確率高達80%。因此，在南寧青秀山風景區內利用形色對植物進行識別，而用微軟識花對花進行識別，能更好地幫助學生辨別植物。但是植物識別類APP對植物的識別並不完全正確，對於植物的介紹也不夠全面和詳細，因此將植物識別類APP與《中國植物志》《廣西植物志》等專業檢索工具書結合使用能夠取得更好的實習教學效果。
三、植物識別類APP在植物學野外實習中的應用
（一）協助教師進行教學活動，提高實習效率
自然界植物種類十分豐富，特別是在植被保存相對完好的自然保護區和森林公園。雖然學生在學校的學習過程中已經認識了一定的植物種類，掌握了鑑定和識別常見植物的基本方法，但是在野外實習的過程中對相對少見的植物的識別和鑑定還存在不小的困難。並且在野外實習的時候學生人數較多，而指導老師人數相對較少，師生比例差距大，導致教師無法及時對每個學生進行有效的指導，因此當學生遇到識別困難的植物時，無法及時得到教師的幫助。而將植物識別類APP應用在野外實習的過程中，則能夠有效地解決這一問題。學生可以利用APP對植物進行拍照識別，從而獲取該植物的科、屬、基本形態和生活習性等相關知識。由此看來，植物識別類APP在野外實習中能夠有效地協助教師進行教學活動，並提高實習效率。
（二）幫助植物採集分類，製作植物資源圖鑑
在野外實習的過程中教師通常會要求學生採集植物，然後進行植物標本製作，用作之後的學習資源。然而植物學野外實習一般都在山區進行，學生對一些植物無法進行科、屬的鑑定，並且在實習的過程中不便將《中國植物志》《中國高等植物科屬檢索表》《廣西植物志》等檢索工具書帶入山中，無法對採集的植物進行有效的分類而只能將植物進行混裝。因此在進行植物標本製作的過程中，學生需要花費大量的時間來進行植物鑑定。而如果在植物採集的過程中利用植物識別類APP對植物進行識別，則可以直接對植物進行分類處理，能夠有效提高效率。並且可以利用拍照保存的植物圖片結合相應植物基本知識介紹製作成青秀山植物資源圖鑑，一方面可作為下一次實習植物檢索工具書，另一方面還能夠為青秀山植物保護提供資料。
（三）加強植物保護，提高環保意識
南寧青秀山植物資源較為豐富，其中不僅包括常見植物，還生長有部分的保護植物，因此在實習的過程中要注意減少生態的破壞和加強保護植物的保護意識。在實習的過程中，學生對於不認識的植物一般都會進行採集，將其帶回進行查詢。正因為如此，在實習返回時，每個學生都提著一大袋採集的植物，甚至可能由於對保護植物的不認識導致誤采，以至於對該地區的生態以及保護植物造成一定程度破壞。應用植物識別類APP後，讓學生先識別再採集，一旦被識別為保護植物，學生將不再採集。如此一來，首先避免了對保護植物的誤采，同時又讓學生認識了保護植物，增強了學生對保護植物的愛護意識[3]。
（四）幫助進行小專題調查
在植物學野外實習過程中，教師可以結合科研課題，創造一種科研氛圍，既讓學生能應用已掌握的知識，又促進了學生理解能力、思維能力和創造能力的發展[4]。教師可以結合森林公園或自然保護區的植物分布特徵，設置一些科研小專題讓學生自主開展，例如製作林下草本植物鑑定手冊、某一科或某一屬植物的種類組成與分布、不同海拔梯度中植物的種類組成、某地外來入侵植物的種類組成等。在學生對植物的調查和分類的過程中可以利用APP對不認識的植物進行識別鑑定。這樣可以減少學生識別植物的困難，促進植物調查活動的順利進行。小專題實習的開展，大大激發了學生的主觀能動性，提升了學生綜合運用知識的能力以及分析解決問題的能力[5]。
四、植物識別類APP在植物學野外實習使用中存在的問題
將植物識別類APP應用在植物學野外實習教學中的確能夠幫助教師和學生解決一些問題，但是不恰當的利用和過度依賴APP則可能導致一些問題的出現，具體如下：
（一）學生在實習過程中完全依賴植物識別類APP
由於APP具有快速識別的功能，因此學生在遇到不認識的植物時就會利用APP對植物進行拍照識別，這樣能夠快速得知植物的相關信息。而在學生使用APP形成習慣時，他們就不會使用專門的植物檢索工具書對植物進行鑑定，長此以往，學生對檢索工具書的使用能力將下降。
（二）植物識別類APP對植物的識別不準確
植物識別類APP對植物的識別鑑定並不都是百分之百準確的，特別是對於野外相對少見的植物種類。植物識別類APP的識別原理只是通過將拍照的植物與資料庫的圖片進行對比，從而給出植物的科、屬、種等相關信息。此外，手機的像素以及拍照部位不同也很可能導致植物識別不準確。
（三）學生無法將理論知識用於實踐
植物學野外實習的目的不僅僅是開拓學生的視野，認識更多的植物，更主要的是將在學校學習的理論知識用於實踐當中。例如課堂中學生學習了如何根據植物的花、果實、葉片等特徵來確定植物的科、屬，然後再通過《中國植物志》等植物檢索工具書對植物進行檢索，從而達到認識植物以及學習其他相關知識的目的。但是如果學生為了走捷徑直接利用APP對植物進行鑑定，則無法將所學理論進行運用，甚至可能讓學生產生學習「無用論」，認為只要通過植物識別手機APP軟體就可識別植物[6]，降低了學習興趣和主動性。
（四）對植物的認識過於淺顯
植物識別類APP主要的作用是對植物進行識別和鑑定，因此，其對於植物的介紹沒有專業的檢索工具書詳細。作者用形色APP和《中國植物志》對龍爪槐的鑑定結果進行了對比。用形色APP鑑定的結果僅僅呈現了龍爪槐的科、屬、種以及拉丁名等基本信息;而用《中國植物志》檢索的結果不僅包括了其科、屬、種和拉丁名等基本信息，同時對其形態特徵、分布地區、價值以及變種都有介紹。因此學生只是用APP對植物進行鑑定的話，所獲取的知識並不能達到野外實習的教學要求。
五、結束語
植物識別類APP具有快速識別以及攜帶方便等特點，因此將其與植物學野外實習進行結合，能夠幫助教師有效地進行野外實習教學活動。但是在使用的過程中，一定要明確植物識別類APP只是輔助工具，在對植物進行識別和鑑定的過程中，首先運用的還是自身所學的理論知識以及專業的植物檢索工具書，因此將APP與其他傳統方法進行有效結合，才能夠使野外實習效果最大化。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 張建，劉志雄，周存宇.《植物學》課程野外實習改革探討[J].長江大學學報（自科版），2014（12）：103-106.
[2] 林長松.植物學野外實習教學探索與實踐[J].生物學教學，2008，33（10）：17-18+81.
[3] 趙鵬，郭垚鑫，段棟，等.智慧型手機植物識別App在植物學教學中的應用[J].高校生物學教學研究（電子版），2018，8（1）：47-51.
[4] 錢長江，任翠娟，周正湘，等.植物學野外實習教學改革之我見[J].安順學院學報，2014（4）：129-131.
[5] 馮虎元，牛炳韜，張立勛，等.生物學野外實習中學生綜合素質培養的探索與實踐：以蘭州大學生物學野外實習為例[J].高等理科教育，2013（3）：95-98.
[6] 張海娜，魯向暉，劉佳麗.植物識別APP在「植物學」課程教學中的應用[J].中國林業教育，2018，36（4）：76-78.
[責任編輯：劉鳳華]
[摘 要]伴隨人工智慧手機的普及，以手機APP為載體的植物識別類軟體在高校野外實習教學中起著輔助作用，但是不同的手機APP植物識別準確度以及植物識別時所呈現的內容不同。項目組選取了國內常用的花伴侶、形色、微軟識花3款手機APP進行比較，闡述了植物識別類手機APP在野外實習教學中的應用途徑，並分析了將其應用到野外實習教學中可能出現的一些問題，以期提高高校植物學野外實習的教學效果。
[關鍵詞]植物識別;手機APP;野外實習教學
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2020）11-0115-03
植物學課程實習的主要任務是讓學生掌握植物分類基礎知識， 提高其對植物進行分類鑑定的能力[1]。植物學野外實習對於學生了解植物與環境之間關係、擴大和豐富學生植物分類學的知識範圍、提高學生科學研究的意識及素質、培養學生分析問題及解決問題的能力、培養和提高學生獨立學習和工作能力，以及培養學生熱愛自然、保護生態環境意識和進行愛國主義教育等諸方面均具有重要的作用和意義[2]。在學習過程中，學生不僅要掌握植物的分類、分布等基礎知識，還要將所學的理論知識應用到實際的生活中。基於此，各高校在植物學的課程設置上不僅包括了課程理論知識的學習，同時開設有野外實習教學課程。但是植物種類繁多，因此，如何快速地辨別植物一直是野外實習教學所面臨的難題。
近十幾年是數字化信息技術蓬勃發展的時期，信息技術滲透到社會各個領域。伴隨智慧型手機的普及，植物識別類手機APP的出現為高校植物學野外實習教學中存在的植物分類鑑定問題的解決提供了新的可選擇的途徑。在野外實習的過程中，學生遇到無法辨別的植物時，可以利用APP進行拍照識別，並且很快就能查出該植物的相關知識。本文就常用的3款植物識別類APP對廣西青秀山植物識別情況進行對比，並闡述了植物識別類APP在植物學野外實習教學中的潛在應用價值。
一、植物識別類APP簡介
植物識別類APP主要能夠幫助人們進行植物的識別和鑑定，以及了解該植物的基本知識。該類APP出現後就表現出強大的活力，應用途徑十分廣泛。一方面，其可以幫助植物愛好者識別植物，部分軟體還可以科普植物的種植和養護知識;另一方面，其可以在高校植物學學習以及植物科研調查時提供幫助。植物識別類APP藉助圖像識別技術對植物圖片進行分析處理，提取植物葉型、葉的邊緣輪廓、花、果實等特徵，並將其與植物資料庫進行對比，從而實現對植物的識別和鑑定。目前，國內外植物識別類APP有10餘款，本文選取了常見的3款進行介紹。
花伴侶：其是由魯朗軟體（北京）有限公司和中國科學院植物研究所聯合開發的一款植物識別類軟體。該款軟體能識別中國野生及栽培植物3000屬，近5000種，使用者只需要拍攝植物的花、果、葉等特徵部位即可鑑定出植物的名稱、分類和價值等。
形色：其是由杭州大拿科技股份有限公司開發的一款拍照識花APP，使用者可以隨時隨地拍照上傳植物照片即可了解植物花名和寓意等內容。該APP可識別大約4000種植物，準確率高達88%。
微軟識花：其是由微軟亞洲研究院攜手中科院植物所所推出的植物識別類APP。用戶只需拍攝花的照片或者選出手機中已有的花的照片，運行程序就可以將其與龐大的花卉資料庫進行對比，並快速準確地給出名稱、科屬、花語以及藥用價值等信息。
二、種APP植物識別功能的比較
本研究為了更好地篩選適合學生在植物學野外實習中應用的APP，選取了南寧青秀山風景區內20種植物為識別對象，利用3款植物識別類APP（花伴侶、形色、微軟識花）進行識別和鑑定，初步比較APP植物識別的準確率。其結果如表1所示。
由識別結果可知，花伴侶和形色的植物識別準確率分別為85%和90%，而微軟識花的準確率僅20%，但對於植物的花的識別準確率達到了80%。花伴侶和形色識別到「種」一級的準確率差別不大，但是在識別到「科」「屬」一級時，形色相比於花伴侶更加準確。例如在此次調查中，用花伴侶識別楝，呈現的結果是倒地鈴、識別藎草給出的結果是竹葉草，通過查詢資料得知，花伴侶對於楝和藎草的識別中，植物的科屬種都是錯誤的;而用形色識別竹葉榕時，雖然其沒有辨別出植物的種，但是鑑定出該植物是榕屬的，以及對於參薯的識別，也可識別該植物是薯蕷科、薯蕷屬。因此在植物識別方面，形色比花伴侶更加準確。並且通過分析，微軟識花對於植物的葉和果實基本無法識別，但是能夠識別植物的花，其準確率高達80%。因此，在南寧青秀山風景區內利用形色對植物進行識別，而用微軟識花對花進行識別，能更好地幫助學生辨別植物。但是植物識別類APP對植物的識別並不完全正確，對於植物的介紹也不夠全面和詳細，因此將植物識別類APP與《中國植物志》《廣西植物志》等專業檢索工具書結合使用能夠取得更好的實習教學效果。
三、植物識別類APP在植物學野外實習中的應用
（一）協助教師進行教學活動，提高實習效率
自然界植物種類十分豐富，特別是在植被保存相對完好的自然保護區和森林公園。雖然學生在學校的學習過程中已經認識了一定的植物種類，掌握了鑑定和識別常見植物的基本方法，但是在野外實習的過程中對相對少見的植物的識別和鑑定還存在不小的困難。並且在野外實習的時候學生人數較多，而指導老師人數相對較少，師生比例差距大，導致教師無法及時對每個學生進行有效的指導，因此當學生遇到識別困難的植物時，無法及時得到教師的幫助。而將植物識別類APP應用在野外實習的過程中，則能夠有效地解決這一問題。學生可以利用APP對植物進行拍照識別，從而獲取該植物的科、屬、基本形態和生活習性等相關知識。由此看來，植物識別類APP在野外實習中能夠有效地協助教師進行教學活動，並提高實習效率。
（二）幫助植物採集分類，製作植物資源圖鑑
在野外實習的過程中教師通常會要求學生採集植物，然後進行植物標本製作，用作之後的學習資源。然而植物學野外實習一般都在山區進行，學生對一些植物無法進行科、屬的鑑定，並且在實習的過程中不便將《中國植物志》《中國高等植物科屬檢索表》《廣西植物志》等檢索工具書帶入山中，無法對採集的植物進行有效的分類而只能將植物進行混裝。因此在進行植物標本製作的過程中，學生需要花費大量的時間來進行植物鑑定。而如果在植物採集的過程中利用植物識別類APP對植物進行識別，則可以直接對植物進行分類處理，能夠有效提高效率。並且可以利用拍照保存的植物圖片結合相應植物基本知識介紹製作成青秀山植物資源圖鑑，一方面可作為下一次實習植物檢索工具書，另一方面還能夠為青秀山植物保護提供資料。
（三）加強植物保護，提高環保意識
南寧青秀山植物資源較為豐富，其中不僅包括常見植物，還生長有部分的保護植物，因此在實習的過程中要注意減少生態的破壞和加強保護植物的保護意識。在實習的過程中，學生對於不認識的植物一般都會進行採集，將其帶回進行查詢。正因為如此，在實習返回時，每個學生都提著一大袋採集的植物，甚至可能由於對保護植物的不認識導致誤采，以至於對該地區的生態以及保護植物造成一定程度破壞。應用植物識別類APP後，讓學生先識別再採集，一旦被識別為保護植物，學生將不再採集。如此一來，首先避免了對保護植物的誤采，同時又讓學生認識了保護植物，增強了學生對保護植物的愛護意識[3]。
（四）幫助進行小專題調查
在植物學野外實習過程中，教師可以結合科研課題，創造一種科研氛圍，既讓學生能應用已掌握的知識，又促進了學生理解能力、思維能力和創造能力的發展[4]。教師可以結合森林公園或自然保護區的植物分布特徵，設置一些科研小專題讓學生自主開展，例如製作林下草本植物鑑定手冊、某一科或某一屬植物的種類組成與分布、不同海拔梯度中植物的種類組成、某地外來入侵植物的種類組成等。在學生對植物的調查和分類的過程中可以利用APP對不認識的植物進行識別鑑定。這樣可以減少學生識別植物的困難，促進植物調查活動的順利進行。小專題實習的開展，大大激發了學生的主觀能動性，提升了學生綜合運用知識的能力以及分析解決問題的能力[5]。
四、植物識別類APP在植物學野外實習使用中存在的問題
將植物識別類APP應用在植物學野外實習教學中的確能夠幫助教師和學生解決一些問題，但是不恰當的利用和過度依賴APP則可能導致一些問題的出現，具體如下：
（一）學生在實習過程中完全依賴植物識別類APP
由於APP具有快速識別的功能，因此學生在遇到不認識的植物時就會利用APP對植物進行拍照識別，這樣能夠快速得知植物的相關信息。而在學生使用APP形成習慣時，他們就不會使用專門的植物檢索工具書對植物進行鑑定，長此以往，學生對檢索工具書的使用能力將下降。
（二）植物識別類APP對植物的識別不準確
植物識別類APP對植物的識別鑑定並不都是百分之百準確的，特別是對於野外相對少見的植物種類。植物識別類APP的識別原理只是通過將拍照的植物與資料庫的圖片進行對比，從而給出植物的科、屬、種等相關信息。此外，手機的像素以及拍照部位不同也很可能導致植物識別不準確。
（三）學生無法將理論知識用於實踐
植物學野外實習的目的不僅僅是開拓學生的視野，認識更多的植物，更主要的是將在學校學習的理論知識用於實踐當中。例如課堂中學生學習了如何根據植物的花、果實、葉片等特徵來確定植物的科、屬，然後再通過《中國植物志》等植物檢索工具書對植物進行檢索，從而達到認識植物以及學習其他相關知識的目的。但是如果學生為了走捷徑直接利用APP對植物進行鑑定，則無法將所學理論進行運用，甚至可能讓學生產生學習「無用論」，認為只要通過植物識別手機APP軟體就可識別植物[6]，降低了學習興趣和主動性。
（四）對植物的認識過於淺顯
植物識別類APP主要的作用是對植物進行識別和鑑定，因此，其對於植物的介紹沒有專業的檢索工具書詳細。作者用形色APP和《中國植物志》對龍爪槐的鑑定結果進行了對比。用形色APP鑑定的結果僅僅呈現了龍爪槐的科、屬、種以及拉丁名等基本信息;而用《中國植物志》檢索的結果不僅包括了其科、屬、種和拉丁名等基本信息，同時對其形態特徵、分布地區、價值以及變種都有介紹。因此學生只是用APP對植物進行鑑定的話，所獲取的知識並不能達到野外實習的教學要求。
五、結束語
植物識別類APP具有快速識別以及攜帶方便等特點，因此將其與植物學野外實習進行結合，能夠幫助教師有效地進行野外實習教學活動。但是在使用的過程中，一定要明確植物識別類APP只是輔助工具，在對植物進行識別和鑑定的過程中，首先運用的還是自身所學的理論知識以及專業的植物檢索工具書，因此將APP與其他傳統方法進行有效結合，才能夠使野外實習效果最大化。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 張建，劉志雄，周存宇.《植物學》課程野外實習改革探討[J].長江大學學報（自科版），2014（12）：103-106.
[2] 林長松.植物學野外實習教學探索與實踐[J].生物學教學，2008，33（10）：17-18+81.
[3] 趙鵬，郭垚鑫，段棟，等.智慧型手機植物識別App在植物學教學中的應用[J].高校生物學教學研究（電子版），2018，8（1）：47-51.
[4] 錢長江，任翠娟，周正湘，等.植物學野外實習教學改革之我見[J].安順學院學報，2014（4）：129-131.
[5] 馮虎元，牛炳韜，張立勛，等.生物學野外實習中學生綜合素質培養的探索與實踐：以蘭州大學生物學野外實習為例[J].高等理科教育，2013（3）：95-98.
[6] 張海娜，魯向暉，劉佳麗.植物識別APP在「植物學」課程教學中的應用[J].中國林業教育，2018，36（4）：76-78.
[責任編輯：劉鳳華]
收藏