吳 江 程博琳 朱宗成 王小娟 陳 希 王小剛

1.華中科技大學(xué)同濟(jì)藥學(xué)院，湖北武漢 430030；2.華中科技大學(xué)同濟(jì)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，湖北武漢 430030

藥用植物學(xué)是中藥學(xué)和藥學(xué)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科[1-2]。與其他學(xué)科相比，藥用植物學(xué)教學(xué)內(nèi)容多，信息量大，抽象的概念和形態(tài)學(xué)術(shù)語(yǔ)多，理論知識(shí)難于理解和難以記憶[3-4]。其大量的數(shù)據(jù)信息的查詢使用是一個(gè)棘手的問(wèn)題，將現(xiàn)代的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)引入植物資源數(shù)據(jù)庫(kù)的管理無(wú)疑是一種很好的解決辦法，眾多的用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)就可使用數(shù)據(jù)庫(kù)信息[5-6]。為滿足藥用植物學(xué)理論課、實(shí)驗(yàn)課和野外實(shí)習(xí)的教學(xué)要求，有必要構(gòu)建了一個(gè)藥用植物學(xué)資源數(shù)據(jù)庫(kù)，以圖像、地圖等形式表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生獲得對(duì)藥用植物直觀感性的認(rèn)識(shí)，從而更好地掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

1 藥用植物學(xué)資源數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)

國(guó)家級(jí)大型植物資源數(shù)據(jù)庫(kù)如“中國(guó)植物物種信息數(shù)據(jù)庫(kù)”，主要是為科研人員提供專(zhuān)業(yè)的植物信息檢索，而藥用植物學(xué)資源數(shù)據(jù)庫(kù)主要是為老師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)提供輔助作用。兩者不同的定位決定了相對(duì)小型的藥用植物學(xué)資源數(shù)據(jù)庫(kù)有以下特點(diǎn)：

1.1 植物物種以涵蓋教學(xué)大綱要求掌握的植物為主

大型植物資源數(shù)據(jù)庫(kù)主要是提供專(zhuān)業(yè)的植物信息檢索，力圖涵蓋全國(guó)各地發(fā)現(xiàn)的植物，具有植物物種數(shù)量多而全的特點(diǎn)。而藥用植物學(xué)資源數(shù)據(jù)庫(kù)，一方面受老師和學(xué)生的能力、精力和時(shí)間等條件所限，主要是涵蓋校園和野外實(shí)習(xí)地區(qū)的植物；另一方面要求學(xué)生以掌握植物學(xué)學(xué)習(xí)和研究方法為主，因此其資源數(shù)據(jù)庫(kù)物種數(shù)量少，以教學(xué)大綱要求掌握的植物為主，輔以其他常見(jiàn)植物。

1.2 植物信息增加藥用功效的介紹

大型植物資源數(shù)據(jù)庫(kù)所展示的植物信息以植物形態(tài)、組織特征、分類(lèi)鑒定為主。而藥用植物學(xué)資源數(shù)據(jù)庫(kù)所展示的植物信息不僅有植物形態(tài)，更包括藥用部位和藥用功效的介紹，形成自己的特色。

1.3 二次開(kāi)發(fā)以直觀形象靈活的方式提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

大型植物資源數(shù)據(jù)庫(kù)因?yàn)橹饕翘峁┲参镄畔⒌膶?zhuān)業(yè)檢索，注重基礎(chǔ)。而藥用植物學(xué)資源數(shù)據(jù)庫(kù)不僅注重基礎(chǔ)，還注重二次開(kāi)發(fā)，通過(guò)野外實(shí)習(xí)專(zhuān)題、校園地圖等多種靈活方式提高學(xué)生的參與度以及興趣，直觀形象地引導(dǎo)學(xué)生掌握植物知識(shí)，以便更好地促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)。

2 藥用植物資源數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 前期準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建之前需要對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，包括植物形態(tài)解剖基礎(chǔ)理論知識(shí)和系統(tǒng)分類(lèi)基礎(chǔ)理論知識(shí)。還需充分利用學(xué)校的植物資源，對(duì)其分布進(jìn)行較為詳細(xì)的調(diào)查，將校園中的植物進(jìn)行掛牌標(biāo)識(shí)，同時(shí)采集植物分布的圖片，最后繪制植物資源分布草圖。此外，利用去廬山進(jìn)行野外實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)，對(duì)廬山地區(qū)的植物資料進(jìn)行搜集整理，在數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)立廬山地區(qū)野外實(shí)習(xí)專(zhuān)題，充分展示廬山植物風(fēng)貌，更利于標(biāo)本精確地辨識(shí)，同時(shí)編寫(xiě)了《廬山野外實(shí)習(xí)手冊(cè)》，極大地方便了野外實(shí)習(xí)的教學(xué)工作，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和野外實(shí)習(xí)教學(xué)的效果。

2.2 開(kāi)發(fā)平臺(tái)

目前，中小型網(wǎng)站的快速開(kāi)發(fā)廣泛采用WAMP開(kāi)發(fā)平臺(tái)[7-8]，即Windows+Apache+MySQL+PHP組合。Windows是操作系統(tǒng)；Apache是通用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；mySQL是帶有基于網(wǎng)絡(luò)管理附加工具的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)；PHP是流行的對(duì)象腳本語(yǔ)言。

WAMP平臺(tái)采用B/S三層體系結(jié)構(gòu)，即表現(xiàn)層、應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層，其工作原理如圖1所示[9-10]。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，用戶在表現(xiàn)層（客戶端）瀏覽器中以提交表單的方式向應(yīng)用層提出請(qǐng)求，Web服務(wù)器（即Apache服務(wù)器）接到請(qǐng)求并通過(guò)服務(wù)器端PHP程序處理相關(guān)請(qǐng)求，若接到數(shù)據(jù)請(qǐng)求，則通過(guò)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器在數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢數(shù)據(jù)，并將查詢結(jié)果處理返回給客戶端瀏覽器。

圖1 B/S三層結(jié)構(gòu)體系

2.3 數(shù)據(jù)模型的建立

現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)均是基于某種數(shù)據(jù)模型的。由于WAMP開(kāi)發(fā)平臺(tái)采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)采用的數(shù)據(jù)模型是關(guān)系模型。關(guān)系模型是將數(shù)據(jù)看成一張規(guī)范化的二維關(guān)系表，關(guān)系模型具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清晰，易于掌握等特點(diǎn)，成為目前重要的一種數(shù)據(jù)模型[11]。因此，藥用植物學(xué)資源數(shù)據(jù)庫(kù)采用關(guān)系模型作為數(shù)據(jù)模型。

2.4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

建立植物數(shù)據(jù)庫(kù)首先要分析植物有哪些信息應(yīng)該被包含在數(shù)據(jù)庫(kù)中[12]，關(guān)系型數(shù)據(jù)記錄的是各類(lèi)實(shí)體以及實(shí)體間的聯(lián)系。在植物學(xué)中，對(duì)植物有科學(xué)的等級(jí)分類(lèi)，由大到小主要有：門(mén)、綱、目、科、屬、種[13]，具有明顯的層次關(guān)系。

在目前的植物信息系統(tǒng)中，一般將植物作為實(shí)體[14]。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存在兩個(gè)問(wèn)題，一是對(duì)于分類(lèi)的層次關(guān)系表達(dá)不明確；二是數(shù)據(jù)存在潛在的不一致的隱患，每種植物都有它所屬門(mén)、綱、目、科、屬等分級(jí)信息的記錄，而有些植物的分類(lèi)相同，那它們的分類(lèi)信息必然相同，而這種數(shù)據(jù)的重復(fù)記錄就會(huì)帶來(lái)潛在的數(shù)據(jù)不一致，造成數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定。

在目前的植物信息系統(tǒng)中，還存在另外一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就是將門(mén)、綱、目、科、屬、種等各個(gè)分類(lèi)作為不同的實(shí)體[15]。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決了上面的層次關(guān)系表達(dá)不明確和數(shù)據(jù)重復(fù)記錄的兩個(gè)問(wèn)題，但存在自身的缺點(diǎn)：一是代價(jià)增加，功能越強(qiáng)大所需的花銷(xiāo)也越大，網(wǎng)頁(yè)程序編寫(xiě)量也大大增加，這與院系學(xué)生有限的精力、數(shù)據(jù)庫(kù)需求相沖突；二是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)太細(xì)致化，同時(shí)導(dǎo)致數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)龐大，不靈活，而院系的實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，考慮各方面情況，不需要諸如亞門(mén)、亞綱等分類(lèi)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)無(wú)需太細(xì)致。

綜合起來(lái)，為解決這些問(wèn)題，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，采用一種折中的方法，即設(shè)計(jì)兩種實(shí)體類(lèi)型，將門(mén)、綱、目、科、屬、種等分類(lèi)與物種相區(qū)別。分類(lèi)的屬性主要有中文名和拉丁名；物種的屬性主要包括種的名稱(chēng)信息（包括種的拉丁名、中文名和別名）、形態(tài)特征、藥用部位和藥用功效等。這些屬性在實(shí)際應(yīng)用中還可以進(jìn)行不同的取舍。

對(duì)于實(shí)體之間的層次關(guān)系，需要設(shè)計(jì)一個(gè)字段來(lái)記錄。改進(jìn)后的植物信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最終實(shí)現(xiàn)見(jiàn)表1、2。

表1 植物分類(lèi)信息

表2 植物物種信息

3 基于藥用植物資源數(shù)據(jù)庫(kù)的二次開(kāi)發(fā)

建立藥用植物資源數(shù)據(jù)庫(kù)不是終極目的，而是為了促進(jìn)教學(xué)。為了更大限度的利用資源，采用網(wǎng)絡(luò)的豐富形式調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣，以藥用植物資源為基礎(chǔ)，針對(duì)藥用植物學(xué)的教學(xué)實(shí)際以及校園植物資源的分布情況，通過(guò)二次開(kāi)發(fā)，分別建立野外實(shí)習(xí)專(zhuān)題和以校園地圖直觀形式的校園植物檢索，與植物資源數(shù)據(jù)庫(kù)相連通，最終建立起藥用植物學(xué)資源數(shù)據(jù)庫(kù)，網(wǎng)址為www.tjflora.com。

網(wǎng)站有四個(gè)主功能，分別由“植物檢索”、“廬山實(shí)習(xí)”、“校園植物”和“課外實(shí)踐”四個(gè)欄目板塊實(shí)現(xiàn)。輔之以“首頁(yè)”和“我們”兩個(gè)欄目板塊，完成網(wǎng)站簡(jiǎn)介及引導(dǎo)使用、團(tuán)隊(duì)介紹和留言反饋等輔助功能。見(jiàn)圖2。

圖2 網(wǎng)站功能框架

網(wǎng)站6個(gè)板塊的具體功能如下所述：①“首頁(yè)”板塊主要是對(duì)網(wǎng)站和各個(gè)板塊的內(nèi)容功能進(jìn)行介紹，引導(dǎo)用戶使用網(wǎng)站。②“植物檢索”板塊提供三種檢索植物信息的方式，分別是字母檢索、系統(tǒng)檢索和文字搜索，不同需求的用戶可以根據(jù)自己的情況選擇合適的檢索方式，快速地檢索到植物信息。在該數(shù)據(jù)庫(kù)中，錄入了收集整理四百余種藥用植物，可以在線瀏覽藥用植物所屬植物系統(tǒng)分類(lèi)、藥用部位、藥材名稱(chēng)、中藥功效和校園分布等內(nèi)容。③“廬山實(shí)習(xí)”板塊可以檢索關(guān)于廬山野外實(shí)習(xí)的植物，涵蓋藥用植物學(xué)野外實(shí)習(xí)所要求掌握的植物，適應(yīng)野外實(shí)習(xí)的要求。針對(duì)野外實(shí)習(xí)，一方面加入學(xué)生實(shí)習(xí)活動(dòng)照片和實(shí)習(xí)地區(qū)風(fēng)光，另一方面添加野外實(shí)習(xí)安全、標(biāo)本制作等方面的指導(dǎo)文章，還可以根據(jù)院校的特點(diǎn)加入學(xué)生的實(shí)習(xí)心得，形成野外實(shí)習(xí)專(zhuān)題，借助網(wǎng)頁(yè)技術(shù)營(yíng)造實(shí)習(xí)的氣氛，讓學(xué)生在熟悉的實(shí)習(xí)氛圍中學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。④“校園植物”板塊以三級(jí)地圖的形式形象地展示校園植物。首先，以3D的一級(jí)校園整體地圖對(duì)校園進(jìn)行優(yōu)美宏觀展示，用戶可以根據(jù)對(duì)校園位置的熟悉快速點(diǎn)擊想要查看的區(qū)域；之后，進(jìn)入更細(xì)致的2D平面校園地圖進(jìn)行更清晰的定位查找；進(jìn)入具體的區(qū)域后，可以看到實(shí)物照片形成的地圖，用戶可以很直觀便捷地看到想要查看的植物；點(diǎn)擊植物后，鏈接到該藥用植物的信息網(wǎng)頁(yè)，每一種藥用植物的網(wǎng)頁(yè)中包括其形態(tài)特征的描述、產(chǎn)地分布的介紹、校園位置的標(biāo)注以及藥用價(jià)值的說(shuō)明，并附有多張?jiān)摲N藥用植物不同部位形態(tài)特征的數(shù)碼照片。以校園地圖的形式形象直觀地展示校園植物物種分布，幫助學(xué)生了解學(xué)校植物物種分布，并可以快速檢索植物，提高檢索和學(xué)習(xí)植物的效率。⑤“課外實(shí)踐”板塊可以查看文章，并可以下載附件，老師和學(xué)生可以發(fā)布活動(dòng)情況或活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，增加與學(xué)生的聯(lián)系，為學(xué)生提供更多的電子信息。⑥“我們”板塊分兩個(gè)二級(jí)欄目，分別是：“關(guān)于我們”欄目介紹了院系的相關(guān)情況；“留言”欄目主要是讓網(wǎng)站使用者發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)存在問(wèn)題時(shí)可以留言反饋，幫助提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合院校的教學(xué)要求實(shí)際情況，運(yùn)用植物學(xué)知識(shí)對(duì)藥用植物學(xué)資源數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，明確數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)用性和教學(xué)性等特點(diǎn)，使之更好地與數(shù)據(jù)相結(jié)合，從而建立起藥用植物學(xué)資源數(shù)據(jù)庫(kù)。應(yīng)用校園藥用植物資源數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)分類(lèi)資料的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，極大地提高了植物信息查詢效率，并實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的網(wǎng)絡(luò)共享。同時(shí)，以校園藥用植物資源數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)進(jìn)行拓展，利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立野外實(shí)習(xí)專(zhuān)題頁(yè)面和以校園地圖形式等多種方式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而促進(jìn)對(duì)植物學(xué)知識(shí)的掌握，給藥用植物學(xué)教學(xué)帶來(lái)積極推動(dòng)作用。

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