混合式教学模式下高校药用植物学数字人的应用实践

摘要：在混合教学模式下，高校药用植物学数字人的实践路径。本文以广东茂名健康职业学院的中药植物园为主要依托，利用5G+AI等数字技术，开发跨终端的数字人科普系统。该系统可以通过二维码扫描及虚拟讲解等功能，实现中药植物学的数字化传播效果，提升课堂教学质量。本文旨在推动中医药文化传承与创新，构建健康中国生活方式，与现代化社会的发展相接轨。

关键词：中药植物园；混合教学模式；数字人；5G+AI技术；科普教育

引言：随着“健康中国2030”规划纲要的颁布与实施，教育界也更加关心中医药事业的发展。中医药的教育推广工具——数字人技术，成为数字化发展背景下的主流趋势，而混合式教学方式可将线上、线下的优势融合，使得教师在课堂中发挥其指导作用。在这一新形势下，本文试图将数字人技术融入教学，希望打造智能化的药用植物学教学应用平台，满足当代中医药教学环境的需求。 

一、混合式教学模式下高校药用植物学数字人的应用实践

（一）中药植物园的建设过程与功能分布

广东茂名健康职业学院重要植物园的建设始于2019年，于2021年完工，整个园区占地面积约4000平方米，投入资金高达160万元。园区被划分成两个核心区域，百草园和济世园，也融入园路铺装、太极广场、调和广场、西风亭、禾风亭、雕塑、肾湖（水生药用植物池）、铜像、花池、石板路、八卦池和文化长廊等10余种功能分区。此类功能区可为师生提供集科研、教育以及休闲为一体的学习平台。百草园侧重向世人展示岭南道地草药的丰富多样性，济世园聚集展示大宗常见中药材的栽培和展示，二者相辅相成，共同构建成一个功能齐全的中药植物园。

（二）文化导向与政策支持

中药植物园的建设与发展与国家对中医药事业的高度重视与积极帮扶相互契合。2016年《“健康中国2030”规划纲要》指出，国家要明确促进中医药传承创新，为中医药文化传承提供指导意见。同年，《中华人民共和国中医药法》的颁布实施，也在夯实中医药事业的社会地位，为中药植物园的建设和发展提供有力保障[1]。2019年，中共中央以及国务院颁布的《关于促进中医药传承创新发展的意见》，其内容主要强调国家要开展中医药文化传播行动，将中医药文化与国民教育相融合，为中药植物园的教育赋予新的使命。广东省中医药大会的召开以及《广东省中医药条例》的颁布，可以为地方中药植物园的发展指明前进的方向，推动植物园在岭南地区中医药文化的传承。

（三）教育功能与科普价值

中药植物园将成为中药材科普的重要窗口，对于医药与中药专业的学生来讲，中药植物园是学生了解理论知识与实践学习的场所，也是其增长实践能力与专业素质的道路。学生们在药园学习期间，可以采用实地观察实践的学习方式，从直观的角度出发，理解药用植物的形态特征以及药效，培养良好专业素养与科学意识。药园也会定期对群众开放，组织各类中医药文化宣传活动，吸引广大群众的注意力，这类活动能拓宽群众的中医药文化知识面，有增强其对本民族文化认同感，增强国民健康意识。

（四）历史与现代相结合的园区设计

中药植物园的设计融入历史文化的底蕴以及现代科技的创新元素，百草园以岭南道地草药为核心，采用太极葫芦的布局理念，将草药种植与文化传承有机结合，向世人展现“天人合一”的哲学思想。园区内的雕塑以及铜像等景观设计，可以增强文化氛围，寓意对古代中国药学家的尊重。济世园以中医药指导思想下的大宗常见的药材栽培为主，其布局方式融入阴阳五行理念，将调和广场、神湖、八卦池等元素进行搭配，展现中医药文化中“调和阴阳”的核心理念。为了适应现代化社会的发展，园区还引入数字化手段，利用5G+AI技术等开发出数字人科普系统，在此期间，师生以及游客可以通过扫描二维码的方式，掌握植物的知识。此项与现代化社会发展相契合的科普体验，将会使得传统中医药文化在现代科技的助力下焕发新的活力。

二、数字人技术在中药植物园中的应用

（一） 数字人技术的特点及其开发框架

数字人技术作为人工智能领域的重要分支，具有智能化及个性化的特点，在中药植物园的实践探索框架下，数字人技术的发展与探索过程，将会使用Java语言以及ASR（自动语音识别）、NLP（自然语言处理）、TTS（语音合成技术）等智能化语音算法作为发展的基础。平台会采用B/S模式，支持普通电脑及平板等设备访问，让不同用户可以使用浏览器的功能加以使用[2]。数字人技术的前端采用HTTP协议和WebSocket协议实现终端人机交互，后端使用云服务虚拟机进行运算处理。数字人技术还可将运算操作处理迁移至云端，解决用户在线使用跨终端设备限制的问题，提供系统的高效性。

（二） 植物识别与知识科普的数字化解决方案

为了实现中药植物园植物识别、植物科普的功能，数字人技术可采用数字中药植物园的方法，实现植物的知识库建设，从而提高拍照识图的识别准确率。通过开发iOS、Android手机APP，用户可以扫描植物旁的二维码，了解各种各样的植物，在此期间，数字人可以对用户的需求进行讲解。数字人技术将会通过平台融合植物图像识别大数据的技术，围绕数据处理和数据共享、数据可视化的主线，建成数据共享平台的三维建构，支持中药植物园的IOT设备数据采集和量化指标体系的可视化操作。此项建设方式有利于丰富科普价值，增强趣味性和互动性，让公众从全方位角度了解中药植物知识，增强教育效果。

（三） 系统开发的关键技术难点

数字人系统的开发过程将会涉及多个关键技术难点，跨终端交互的算力调用是主要核心问题，不同终端的硬件性能差异较大，如何确保该项技术在云服务上高效调用算力，是如今亟待解决的问题。另一个问题是语音交互系统中声音的采集和降噪处理，复杂的环境噪声将影响语音识别的准确性，技术开发人员需要创设出降噪算法提升语音交互质量[3]。由于植物种类众多，如何利用有限的数据训练出高精度的数字化识别模型，也是现代系统开发中面临的难题，需要开发人员思考和探寻。

（四） 数字人技术的创新优势与应用场景

数字人技术在中药植物园应用具有先天优势，基于5G传输和云计算技术，该项技术可以解决系统在跨终端应用中设备依赖的痛点，以云端接入的方式就可以把算法迁移到云端，让用户终端不被硬件条件所束缚，以无限延伸和高兼容度的知识库，实现不同领域的知识聚合，促进资源共享。在应用场景应用上，数字化人技术可以服务于中药植物园的文旅科普，为用户提供智能化的帮手，该项技术还能将华南国家植物园打造成数字化沉浸式体验空间，促进行业的建设与发展。

三、混合教学模式下的数字化教学

（一）混合教学模式的优势与现状分析

混合式教学模式成功融合传统教学与数字化教学的优势特点，为高校药用植物学教学注入新的力量。在中药植物园的教学实践中，混合式教学可为师生的互动发挥重要作用，在课堂教学中，教师可为学生讲解药用植物学的基础理论知识，让学生在植物园以实地观察和实践操作的形式进行学习。借助数字化平台的优势，教师可在学院的网站发布丰富的学习材料，为学生实现自主学习提供便利条件。但是目前混合教学模式在高校药用植物学中的应用仍然存在不足之处，部分教师对数字化教学工具的使用不熟练，导致线上线下教学环节衔接不够紧密，影响学生的学习效果。

（二）数字化技术对教学的支撑与赋能

数字化技术可为高校药用植物学教学提供支撑力量，丰富教师的教学方式和手段。以广东茂名健康职业学院为例，该学院利用5D+AI技术开发药用植物学数字人科普教育系统，系统可融入数字人讲解和植物图像识别等功能，让学生以直观的角度观察药用植物的形态和生长习性等，在学习期间，学生可以利用拍照识别功能，快速获取未知植物的信息。数字化技术的应用还可以帮助教师整合各类教学资源，该学院依靠中药植物园建立药用植物资源数据库，将植物的文献以及资料进行各类研究成果进行整合，为教师提供全面便捷的学习资源。数字化学习平台还具备数据分析功能，可记录学生的学习行为和数据等信息，让教师从全方位角度了解学生具体学习情况，帮助学生实现个性化教学和发展。

（三）学生与教师的交互提升模式

在混合教学模式下，数字化技术可以为教师和学生之间搭建沟通的桥梁，以广东茂名健康职业学院为例，该学院构建数字化教学平台，促进师生之间的互动交流。在教学过程中，教师会在线上学习平台发布讨论话题，引导学生参与讨论，学生可以随时向教师提出问题，教师可为学生提供即时反馈意见。该学院还利用数字人技术，开发出智能问答功能，学生可以以语音提问的方式，向数字人提出相关问题，获取药用植物知识[4]。此类学习方式可以提高学生学习的主动性和积极性，还能减轻教师的教学负担。数字化教学平台可提供学习数据分析功能，在教学期间，教师可以随时查看学生的在线学习情况以及各类学习数据，掌握学生在学习过程中的薄弱点，展开针对辅导。此项策略的实施可以提升学生学习的效率，为教师后续教学提供参考。
（四）数字化教学的实际应用案例

在广东茂名健康职业学院在高校药用植物学的教学期间，该校积极探索数字化教学模式，最终取得显著成效。学院成功开发出植物学数字人科普教育系统，在中药植物园的教学实践中取得显著成效，在学习过程中，学生通过扫描二维码的形式观察数字人的讲解，掌握植物相关知识，该学习方式可以调动学生学习积极性，提升学习效果。学院还利用虚拟现实技术打造出药用植物园，让学生佩戴VR设备，在虚拟环境中观察各类药用植物的生长环境以及形态特征。此项沉浸式的学习体验，可让学生对所学知识产生深入理解。学校还为学生建立药用植物学在线课程平台，整合丰富教学资源，引导学生选择感兴趣的学习内容，此类数字化教学的实际案例，可充分展现数字化技术在高校药用植物学中的应用价值。

四、数字人系统的未来展望

（一）跨终端交互的实现路径与目标

数字人系统的开发目的在于，依靠云计算+5G技术，实现多终端交互提供平台功能。该项技术可以为系统提供后端运算支持，处理复杂的图像渲染及智能语音服务，而5G的低延迟功能，也可以保证数字人和用户的良好互动。数字系统所采用的设计模式是响应式的，该模式能自动适应各个手机和平板电脑等的设备大小，给用户带来丰富操作体验。系统创立的目的是让用户脱离硬件数字设备的限制，随时随地通过数字设备来接触前沿技术。

（二）中药植物知识库的完善与扩展

知识库资源的完善是数字人技术在药用植物学领域的重要应用任务，在中医药专家以及植物专家的帮助下，知识库可以将药用植物的分类以及形态等信息进行整合，利用现代化的工具和方法，将植物与中医药经典知识点加以联系，形成完善的知识体系结构[5]。与时俱进的知识库可以根据科研攻关监督和用户的合理化建议，动态调整知识库的各类信息，确保信息的准确性和适用性。此类完善和扩展知识库信息的方式，可以改善数字人知识答案的合理性，为中药药用植物学的教学和科普增添新的力量，提升高校药用植物学数字人的应用效果。

（三）数字化技术在中医药文化传播中的长期价值

数字化技术可为中医药文化的传承发展打开新渠道，结合虚拟现实和增强现实技术，在实践中将中医药文化以生动的形式表现出来，虚拟药用植物园及数字人讲解等形式可调动学生的好奇心，激发其学习的能动性和积极性。数字化学习平台可突破时空限制，将中医药知识通过在线学习、科普游戏及社交平台等各类载体实现全方面扩展和运用，面向更多群体展开。数字化技术的应用可为中医药文化传播走向世界提供便利条件，以多语言及跨文化交流的形式，使世界各国人群可以接触到中医药的精髓思想。从长远发展角度来看，其技术的应用将在不同时期持续提高中医药文化影响力，推动现代社会的建设与创新发展。

结束语：

综上所述，在混合式教学模式下，高校药用植物学的应用实践，对于提升教师课堂教学效果，促进学生对于知识的理解和应用具有推动力量。在教学实践中，教师可利用现代化数字技术的各类优势特点，为学生创设数字化学习氛围，让学生以全新视角探索学习过程，促进学生各项能力的全面发展。

参考文献：

[1]王维维,张兴桃,王静,等.“五育并举”融合校企合作背景下高校药学专业的育人模式与实践——以宿州学院药学专业为例[J].湖北理工学院学报,2025,41 (03):82-86.

[2]张雪映,闵喜军,陈磊,等. 课程思政结合南海海洋生物特色融入高校海洋药学专业第二课堂研究——以海南医学院海洋药学专业为例[J].才智,2024,(19): 57-60.

[3]晏薇娜,李玉龙,杨颖,等.“双高校”建设背景下实用性教学改革路径探索——以药学综合知识与技能课程为例[J].化工设计通讯,2025,51(01):48-50+60.

[4]杨东生,钟文婷,王立英.高校科产教融合实践教学基地建设初探——以珠海科技学院-丽珠医药研究院药学专业实践教学基地为例[J].教育教学论坛,2024, (31):129-132.

[5]韩俊成,李亚丽,戴小华,等. 新农科背景下少数民族地区农业类高校动物药学专业思想教育探索——以新疆农业大学为例[J].安徽农业科学,2023,51 (21): 265-269.

基金项目：本文系广东省高等职业院校医药卫生专业教学指导委员会2022 年度医学模拟教育教学改革项目，药用植物园“数字人”技术开发与应用的研究成果，编号：2022MYLX005。