基于二維碼技術(shù)的高校實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)分析與研究

蔣旺喜 黨旗

摘要：本文通過文獻(xiàn)梳理和訪談法分析高校實(shí)驗(yàn)室管理中存在的問題和移動智能終端在中國的使用情況，并得出實(shí)驗(yàn)室管理存在兩方面的問題，因此作者利用二維碼技術(shù)設(shè)計(jì)了高校實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，希望通過該系統(tǒng)解決實(shí)驗(yàn)室管理中存在的問題。

關(guān)鍵詞：二維碼；實(shí)驗(yàn)室管理；MVC

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 論文編號：1674-2117（2018）15/16-0168-04

引言

高校實(shí)驗(yàn)室是高等學(xué)校進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)、科學(xué)研究的主要基地，是高校教學(xué)、科研的工作基礎(chǔ)，是整個教學(xué)體系的重要組成部分，也是高等學(xué)校管理工作的重要組成部分。[1]利用好實(shí)驗(yàn)室的資源和平臺為教科研、學(xué)科發(fā)展和人才培養(yǎng)服務(wù)，是實(shí)驗(yàn)室管理工作成功的關(guān)鍵。[2]高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)室管理對提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生動手能力和解決問題的能力、保證項(xiàng)目研發(fā)的順利實(shí)施都具有重要的意義。[3]

筆者通過對實(shí)驗(yàn)室相關(guān)管理人員以及使用人員進(jìn)行訪談，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室管理存在以下兩個方面的問題：一是教師和學(xué)生不能及時(shí)掌握實(shí)驗(yàn)室的使用情況，不能及時(shí)借用，降低了實(shí)驗(yàn)室的使用率；二是實(shí)驗(yàn)室相關(guān)數(shù)據(jù)未數(shù)字化處理，降低了管理系統(tǒng)的質(zhì)量和效率。

因此，如何提升高校實(shí)驗(yàn)室管理水平和效率是高校實(shí)驗(yàn)室管理人員需要研究的核心問題。所以，筆者對二維碼進(jìn)行了分析，并對二維碼如何應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室管理中的模式進(jìn)行了研究，希望能為提升高校實(shí)驗(yàn)室管理水平及效率提供參考。

二維碼技術(shù)應(yīng)用分析

1.二維碼的概念及特點(diǎn)

二維碼是比一維條形碼更加復(fù)雜的一種條碼技術(shù)，由特定的幾何圖形組成，黑白相間的圖形按規(guī)律排列在二維平面上，把所有信息放到圖形里隱藏起來。一維條形碼比較簡單，只有數(shù)字和字母[4]，而二維碼可以在水平和垂直方向上對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，并且支持漢字、數(shù)字和圖片等信息。[5]

目前主流的二維碼大約有10種，而QR二維碼應(yīng)用最為廣泛，本系統(tǒng)應(yīng)用的即是QR二維碼。QR二維碼是黑白交錯的正方形圖案，左上、左下、右上三個角的位置有三個正方形的定位點(diǎn)，在用戶使用解碼軟件掃描時(shí)，即使用戶位置出現(xiàn)偏差，只要定位點(diǎn)準(zhǔn)確掃描，也可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，正確讀取QR二維碼。

QR二維碼有30%的容錯能力，并且容錯率與二維碼面積大小成正比。當(dāng)手機(jī)像素不高、二維碼有破損，或者掃描時(shí)有遮擋、被掃描二維碼不完整時(shí)，只要受損或遮擋面積不超過整體大小的30%，二維碼就可以被完整掃描，但是三個角落上的定位點(diǎn)是不能被破壞的。

目前QR二維碼被應(yīng)用到很多領(lǐng)域，如掃描支付、優(yōu)惠打折，社交、防偽溯源等。在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程中，二維碼的應(yīng)用價(jià)值更加凸顯。

2.二維碼技術(shù)應(yīng)用分析

（1）二維碼在我國的發(fā)展環(huán)境

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)可知，截至2016 年11月，中國智能手機(jī)保有量已達(dá)到13.2億部，智能手機(jī)在全部手機(jī)保有量中占比（滲透率）已超過80%。

（2）二維碼技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用

目前，二維碼技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用主要有以下兩方面：一是實(shí)驗(yàn)室設(shè)備儀器管理。每臺設(shè)備都有一個專屬二維碼，其中包含設(shè)備操作規(guī)程、設(shè)備溯源信息、維護(hù)維修記錄等基本信息，可利用手機(jī)掃描二維碼后登錄手機(jī)客戶端，查閱設(shè)備信息。[6]二是實(shí)驗(yàn)樣品管理。二維碼在檢測實(shí)驗(yàn)樣品管理中的應(yīng)用，大大提高了日常樣品管理的準(zhǔn)確性，減少了手工操作錄入可能帶來的差錯。通過對實(shí)驗(yàn)室樣品的合理化管理，可以準(zhǔn)確地獲得樣品所存儲的詳細(xì)位置，并結(jié)合樣品管理系統(tǒng)，清楚地了解實(shí)驗(yàn)室中的樣品信息，從而大大提高樣品的管理效率和質(zhì)量。[7]

本系統(tǒng)的二維碼技術(shù)貫穿整個實(shí)驗(yàn)室管理，每間實(shí)驗(yàn)室及該實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備都有一個二維碼標(biāo)簽。掃描實(shí)驗(yàn)室的二維碼，可查看該實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)信息，可借用的實(shí)驗(yàn)室可進(jìn)行網(wǎng)上預(yù)約。掃描實(shí)驗(yàn)室設(shè)備二維碼，可查看該設(shè)備的相關(guān)信息，可借用的設(shè)備也可進(jìn)行網(wǎng)上預(yù)約。

二維碼技術(shù)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)

1.系統(tǒng)總體框架模式設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用MVC（Model View Controller，模型-視圖-控制器）框架模式，MVC體系結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，它有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）耦合性低

模型、視圖、控制器相互關(guān)聯(lián)又相互獨(dú)立。更改視圖層代碼不用重新編譯模型和控制器代碼。一個應(yīng)用的業(yè)務(wù)流程或者業(yè)務(wù)規(guī)則的改變只需要修改MVC的模型層即可，因?yàn)槟Ｐ团c控制器和視圖相分離。

由于運(yùn)用MVC的應(yīng)用程序的三個部件是相互獨(dú)立的，改變其中一個不會影響其他兩個，所以依據(jù)這種設(shè)計(jì)思想能構(gòu)造良好的松耦合的構(gòu)件。

（2）重用性高

MVC模式允許使用各種不同樣式的視圖來訪問同一個服務(wù)器端的代碼，因此多個視圖能共享一個模型。由于模型返回的數(shù)據(jù)沒有進(jìn)行格式化，所以同樣的構(gòu)件能被不同的界面使用，這使得程序代碼被最大化重用。

（3）可維護(hù)性高

分離視圖層和業(yè)務(wù)邏輯層也使得WEB應(yīng)用更易于維護(hù)和修改，提升了系統(tǒng)的可維護(hù)性。

2.本系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)基于二維碼技術(shù)，為每間實(shí)驗(yàn)室、每位實(shí)驗(yàn)室管理人員、每臺設(shè)備和系統(tǒng)網(wǎng)址均設(shè)計(jì)了專屬的二維碼。二維碼技術(shù)在此系統(tǒng)中起著橋梁的作用，讓實(shí)驗(yàn)室管理更加方便，更加暢通。用戶通過智能移動端掃描二維碼實(shí)現(xiàn)用戶注冊、信息查詢、實(shí)驗(yàn)室使用預(yù)約、維修申請、文章內(nèi)容查看、發(fā)表實(shí)驗(yàn)室使用反饋意見等。系統(tǒng)功能模塊如下頁圖2所示。本系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及主要功能如下。

（1）二維碼技術(shù)

二維碼技術(shù)是本系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，也是本系統(tǒng)與眾不同之處。二維碼貫穿整個系統(tǒng)，讓系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)暢通無阻。以實(shí)驗(yàn)員管理為例，當(dāng)系統(tǒng)管理員添加實(shí)驗(yàn)員時(shí)自動生成該實(shí)驗(yàn)員的二維碼，掃描該二維碼即可顯示該實(shí)驗(yàn)員的相關(guān)信息。該二維碼是動態(tài)二維碼，二維碼掃描獲得的內(nèi)容隨著系統(tǒng)數(shù)據(jù)的改變而改變。而二維碼管理是對生成的二維碼進(jìn)行管理和按照需求輸出打印。

（2）實(shí)驗(yàn)室管理

實(shí)驗(yàn)室管理包括實(shí)驗(yàn)室信息管理、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理、實(shí)驗(yàn)室日常使用管理、實(shí)驗(yàn)室維修管理、實(shí)驗(yàn)室使用反饋等。每個實(shí)驗(yàn)室都具有二維碼，教師通過智能移動終端掃描二維碼即可查詢該實(shí)驗(yàn)室的基本信息和使用情況，并且可對該實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行使用預(yù)約、維修申請和使用反饋。如果教師提交了使用預(yù)約、維修申請或使用反饋，管理該實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)員即可收到短信提示。實(shí)驗(yàn)室信息如有涉及保密內(nèi)容的可設(shè)置權(quán)限訪問。

為了保證實(shí)驗(yàn)室使用數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)室使用前必須先預(yù)約。預(yù)約按照日常上課的時(shí)間來預(yù)約，每天有10個時(shí)間段可預(yù)約，包括白天的1～9節(jié)課和晚上。每個實(shí)驗(yàn)室可預(yù)約的時(shí)間都可以設(shè)置，如某些實(shí)驗(yàn)室周六日不允許預(yù)約，可設(shè)置周六日禁止預(yù)約。教師或?qū)W生預(yù)約實(shí)驗(yàn)室后需要經(jīng)該實(shí)驗(yàn)室管理員的審核通過之后才算預(yù)約成功。為了提升預(yù)約界面的可視效果，筆者把預(yù)約界面設(shè)計(jì)成常見的日歷界面，教師或?qū)W生能立馬找到需要預(yù)約的日期。預(yù)約的方式有兩種，一是PC客戶端通過瀏覽器進(jìn)行預(yù)約，二是通過智能移動端掃描二維碼進(jìn)行預(yù)約。

實(shí)驗(yàn)室維修包括實(shí)驗(yàn)室環(huán)境維修和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備維修。掃描實(shí)驗(yàn)室二維碼登記實(shí)驗(yàn)室環(huán)境維修，掃描實(shí)驗(yàn)室設(shè)備二維碼登記的是實(shí)驗(yàn)室設(shè)備維修。實(shí)驗(yàn)室管理員登記的維修記錄不需要審核，而教師或?qū)W生申請的維修需要通過管理員審核。實(shí)驗(yàn)室維修登記在實(shí)驗(yàn)室管理中非常重要，它能讓實(shí)驗(yàn)員更客觀地掌握實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀，為實(shí)驗(yàn)室有可能出現(xiàn)的問題做好準(zhǔn)備。

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)完成后，教師在使用過程中是會常常碰到問題的，而這些問題實(shí)驗(yàn)員通常不易發(fā)現(xiàn)。因此，筆者設(shè)計(jì)了掃描二維碼登記使用反饋的環(huán)節(jié)，教師和學(xué)生把問題反饋給實(shí)驗(yàn)員，實(shí)驗(yàn)員再根據(jù)這些問題對實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)方面進(jìn)行改善。

（3）統(tǒng)計(jì)報(bào)表管理

做實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)計(jì)報(bào)表是實(shí)驗(yàn)員最頭疼的事。一間實(shí)驗(yàn)室有多少人使用過，維修過多少次，有多少科研成果，有多少獲獎成功，對于這些信息管理該實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)員需要很長的時(shí)間來統(tǒng)計(jì)，且統(tǒng)計(jì)出來的數(shù)據(jù)也不一定準(zhǔn)確。而將實(shí)驗(yàn)室的信息數(shù)字化，把日常的數(shù)據(jù)錄入到系統(tǒng)中生成報(bào)表，需要時(shí)通過掃描生成的二維碼，即可知道統(tǒng)計(jì)報(bào)表的各類信息，這樣不僅能提高工作效率，而且能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

系統(tǒng)優(yōu)勢與不足

本系統(tǒng)最大的優(yōu)勢體現(xiàn)在兩個層面，分別是技術(shù)層面和設(shè)計(jì)層面。技術(shù)層面主要包括兩個方面：一是利用二維碼技術(shù)使得實(shí)驗(yàn)室管理平臺的使用變得更加簡便和有效；二是移動客戶端與PC端相結(jié)合，把用戶使用較頻繁的頁面放在移動端，大大提升了系統(tǒng)的使用效率。[8]在設(shè)計(jì)層面，該系統(tǒng)是由具有豐富實(shí)驗(yàn)室管理經(jīng)驗(yàn)的高校教師和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的教師共同討論設(shè)計(jì)的，具有很強(qiáng)的科學(xué)性和可行性。當(dāng)然，本系統(tǒng)也存在不足，即細(xì)節(jié)方面需要在使用過程中不斷完善。

結(jié)語

在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，實(shí)驗(yàn)室管理必須跟上時(shí)代的步伐，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室信息化管理，而使用新技術(shù)和移動智能終端使實(shí)驗(yàn)室信息化管理更加簡便和高效是實(shí)驗(yàn)室信息化管理的必然趨勢。

本文根據(jù)高校實(shí)驗(yàn)管理中存在的問題，設(shè)計(jì)了基于二維碼技術(shù)的高校實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)目前已完成設(shè)計(jì)，后期會盡快開發(fā)出來并投入使用，并在使用的過程中不斷更新完善。

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作者簡介：蔣旺喜（1986—），男，浙江杭州人，碩士，工作于杭州師范大學(xué)教育學(xué)院，研究方向?yàn)閿?shù)字媒體開發(fā)；黨旗（1994—），女，河南漯河人，杭州師范大學(xué)教育學(xué)院研究生，研究方向?yàn)橛螒蚧瘜W(xué)習(xí)。