基于微信小程序實驗室資源開放平臺探索

栗 琳，溫 薇，孫朝陽

（北京科技大學機械工程學院，北京 100083）

0 引言

實驗教學是高校人才培養的重要環節，通過實驗課程和項目，學生理論知識得以強化，實踐能力得到鍛煉［1］。在新工科背景下，高校人才培養目標旨在培養具有良好理論素養和較強實踐能力的創新型人才。要求教師要在實踐教學中轉變教學理念，以“學生”為主，培養自主探索與學習能力。因此，開放實驗室資源，改革實驗室管理模式，優化實驗室管理效能，為學生提供更多的機會成為創新人才培養的重要環節［2］。

高校實驗室的資源管理模式發展經歷兩個階段：第1 階段指實驗室管理信息依賴紙張進行登記管理，例如實驗課的排課、設備運維等；第2 階段指在PC 互聯網技術下信息化管理平臺的建立，整合實驗課安排、設備及實驗室建設等，實現實驗室資源的單向開放［3］。隨著信息技術高速發展，在大眾信息化、技術化、移動互聯化的生活習慣趨勢下，移動端便捷高效地獲取信息更受到學生青睞［4］。目前，傳統實驗室資源管理模式不能滿足學生對信息的獲取體驗和信息的雙向深度開放需求。移動環境下方便、高效獲得實驗室開放資源成為實驗室資源開放平臺改革新方向。

1 微信小程序概述

2012年微信公眾平臺（公眾號）正式上線，標志著微信已經從一款聊天工具開始轉變為一個生態系統［5］。但是，微信公眾號平臺提供的功能有限，主要以信息發布為主，平臺交互少。2017 年初微信小程序的正式上線進一步活躍了微信的生態圈，微信小程序與原生APP 相比，最大的特點就是用戶無需下載安裝，通過掃碼或搜索就可以獲得小程序。可見，基于微信和即用即走的輕量級小程序平臺可以更好連接線下服務［6］。除此之外，微信后臺具有強大的數據分析系統，管理人員依此及時掌握訪問小程序平臺情況，包括停留人群數量、感興趣的內容等詳細數據，有利于更好掌握用戶需求，從而更好地完善程序設計。

對比分析了目前主要的移動端程序開發技術，包括HTML5、APP 和微信小程序。由表1 可看出微信小程序不論從使用還是開發，都有明顯優勢。加之微信已具有無可比擬的群眾基礎，基于微信小程序的實驗室資源開放平臺也會更容易被用戶接受和使用。

表1 HTML5、APP與微信小程序特點分析

近年來，微信小程序應用發展十分迅猛，廣泛應用與電商、服務、教育等行業，例如程子珍［7］利用小程序開發了網上購物系統，它的服務端采用ThinkPHP5 和MySQL 構建REST API 為客戶端提供數據接口；黃榮等［8］基于微信小程序實現了校園助手的設計，實現了學生校園卡管理、天氣預報、課表查詢等服務；楊乃等［9］將微信小程序與公眾號應用在野外地質實習中，作為輔助教學的手段；陳國通［10］在微信平臺開發了家政預約服務系統；張雪云等［11］利用小程序開發了電源監測管理系統；楊亞洲［12］研發了一種基于微信小程序和二維碼識別技術為核心的中藥飲片識別輔助教學工具。微信小程序一經面世，其開發應用迅速發展，技術不斷更新，廣泛應用于各個行業。但應用于高校教學，尤其是在實驗室資源開放與共享，小程序的實現還處在探索階段。但可以肯定，實驗室開放共享的移動化是未來發展的趨勢。因此，本文提出一種基于微信小程序作為移動入口的實驗室資源開放共享的模式。

2 實驗室資源開放平臺的實踐

2.1 小程序平臺功能設計

機械學院實驗中心的實驗室資源開放平臺下設3個方向，包括機械、物流及工業設計，其中機械方向分為5 個系共12 門實驗專業課程。在實驗課內容方面，對于學生而言，實驗課程課內信息量龐大，許多機械設備動作完成時間短，學生需要觀摩多次才能理解對應理論知識，導致經常拖堂。并且課后技術細節易遺漏。學生希望梳理一些課內重點信息，包括文字，圖片，多媒體等，用來課前預習，課后作為知識點參考更好地完成實驗報告。因此，把學院實驗課內容放在該共享平臺，不僅符合該專業學生的需求，也可以共享相近專業其他方向的實驗內容，方便快捷地提供給學生用戶學習信息資源。實驗室資源的開放，除了實驗課內容，也包括實驗課表查詢、實驗室房間開放情況、實驗室設備共享。學生，除了查詢功能，更重要的是能實現實驗室資源的交互預約功能。實驗中心將共享設備開放給學校師生，實現最大化使用。

根據分析用戶的基本需求，不同于APP 和PC 上的信息化管理平臺，本著小程序開發設計的三大原則：在功能方面，小程序應比原生APP更單一；設計方面，小程序要比原生APP 更簡潔；在使用場景方面，小程序應比原生APP 更明確。本文設計的小程序開發平臺的主要定位是方便學生用戶對實驗室開放資源的使用，基于小程序的主要定位，小程序應結合學院整體實驗課情況為用戶提供更加主題明確的查詢和交互功能，盡量減少其他不必要的功能模塊，為用戶提供用完即走、方便快捷地使用體驗。

根據以上分析，小程序資源開放平臺的業務邏輯模塊分為實驗課內容、課表查詢、共享設備、規章制度、問題反饋、實驗室預約，總體的系統功能模塊如圖1 所示。在用戶登錄后，小程序首頁標題欄中鏈入功能模塊的入口，包括實驗課內容、課表查詢、共享設備、問題反饋、規章制度和實驗室預約。下一級進入各自的查詢頁面及信息詳情，需要交互時再設置第三級的交互功能。

圖1 實驗室資源開放平臺系統框架

2.2 微信小程序開發框架設計

本文所設計的實驗室資源開放平臺的小程序部分，采用MINA開發框架，分為視圖層和邏輯層。視圖層是由框架設計的標簽語言WXML 和用于描述WXML組件樣式的WXSS 組成。WXML 和WXSS 在渲染時會被框架解析為不同端的本地渲染文件，這樣保證一套代碼能在多處運行，最大化的接近原生APP［13-14］。小程序的邏輯層是一套運行在本地JavaScript引擎的JavaScript 代碼，在此基礎上框架實現了一套模塊化機制。視圖層和邏輯層通過系統層JSBridage進行業務處理；它們之間的交互時通過數據綁定和事件響應實現的［15-16］。當需要修改頁面時，只需要修改綁定數據，邏輯層把數據變化通知給視圖層，進而觸發視圖層頁面的更新。本文設計的小程序框架如圖2 所示，由于小程序渲染和邏輯分離的運行機制與傳統的網頁存在差異，所以無法使用傳統的網頁的開發調試工具，因此采用微信小程序自身開發IDE——微信開發者工具。開發者可以借助微信開發者工具完成小程序的代碼開發、編譯運行、界面和邏輯調試、真機預覽和提交發布版本等功能。

圖2 微信小程序MINA框架示意圖

2.3 微信小程序功能模塊的實現

（1）開發環境與配置。首先，登錄微信公眾平臺，注冊申請小程序賬號，并完成開發環境的設置。小程序開發時，本文采用小程序·云開發的方式，即后端服務器和數據庫都存儲于騰訊云上，其優點是開發者可以將注意力完全放在功能實現上，弱化后端服務的概念，不用另外搭建后臺服務器。只需要根據自身使用需求，如存儲容量、CDN流量及數據庫容量，在騰訊云上購買相應配額即可。在開發初期，使用騰訊云免費的配額就能滿足本例需求。開發環境見圖3。

圖3 開發者工具環境

（2）首頁功能設置及登錄功能。首頁采用swiper組件設置輪播圖，中心區域采用icon和text組合，設置了5 個功能按鍵的入口，分別為實驗課內容，課表查詢，共享設備，規章制度和問題反饋。當用戶想要瀏覽其入口時，直接點擊跳轉進入詳情頁即可查詢其詳細信息。在用戶進入小程序app.js時，進行小程序的授權及用戶登錄。對于小程序來說，必須進行用戶授權，才能后續獲取用戶的開放數據，獲取唯一用戶識別的_openid。首次用戶授權獲取開放數據并存儲，以后每次打開小程序都可以調出用戶數據。

（3）實驗課內容功能。在實驗課內容功能模塊中，按照專業方向下分16 門實驗課，每一門實驗課共享的資源量很大，本地存儲不滿足需求，因而本例將圖片和視頻資源存儲在云存儲中，文字編輯部分放入云數據庫中，共享內容的更新只需要后臺更新數據庫即可，十分便捷。實驗課內容模塊開發界面如圖4 所示。

圖4 實驗課內容模塊開發界面

（4）課表查詢功能。該模塊方便學生用戶隨時查詢實驗課課表。

（5）開放資源預約功能。該交互模塊分為兩大類，①共享設備的查詢與預約模塊；②開放實驗室查詢與預約模塊。在共享設備交互中，用戶可以移動迅速的查詢學院實驗中心的所有開放設備，有需求時直接預約進入學校設備預約系統。預約開放實驗室功能模塊中，本文設計采用Tabbar標簽把預約開放實驗室功能單獨放在第二個Tab里。在視圖渲染WXML中，采用橫向scroll-view 組件實現左右滑動，預約當前時間兩周內的開放實驗室。選中想要預約實驗室的空閑時段，點擊確認預約按鈕后，輸入預約詳情，二次確認無誤后點擊提交后，后臺發送模板消息并且將此預約詳情存入云數據庫中。每次前臺顯示時，通過云調用數據庫并更新來實現。實現預約功能如圖5 所示。

圖5 開放實驗室預約功能界面

（6）問題反饋功能。除上述功能外，小程序還為學生用戶提供了聯系客服功能，接受用戶咨詢與反饋，用戶可以一鍵跳轉至撥號界面。也可以通過輸入反饋內容直接提交給后臺。實驗室管理人員從小程序后臺能直接掌握學生對實驗室的使用反饋意見，有利于針對性的完善實驗室各項工作。

3 結語

高校創新人才的培養目標離不開教學理念的革新，以學生為主體，實驗室資源的開放與共享成為必然與趨勢。相較于傳統實驗室管理模式，微信小程序應用于微信平臺，因其即用即走，不需下載的特點，以及微信8 億用戶無可比擬的群眾基礎，使其成為移動端最具優勢的開發選擇。在微信平臺下，本文基于小程序云開發探索并設計了實驗室資源開放平臺，無需搭載后臺服務，開發過程更為優化。該平臺以學生用戶實際需求出發，為師生提供應用便利，具有較強的推廣與應用。