蔣旺喜 黨旗

摘要：本文通過文獻梳理和訪談法分析高校實驗室管理中存在的問題和移動智能終端在中國的使用情況，并得出實驗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)計了高校實驗室管理系統(tǒng)，希望通過該系統(tǒng)解決實驗室管理中存在的問題。

關(guān)鍵詞：二維碼；實驗室管理；MVC

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

引言

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

筆者通過對實驗室相關(guān)管理人員以及使用人員進行訪談，發(fā)現(xiàn)實驗室管理存在以下兩個方面的問題：一是教師和學生不能及時掌握實驗室的使用情況，不能及時借用，降低了實驗室的使用率；二是實驗室相關(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，如何提升高校實驗室管理水平和效率是高校實驗室管理人員需要研究的核心問題。所以，筆者對二維碼進行了分析，并對二維碼如何應用到實驗室管理中的模式進行了研究，希望能為提升高校實驗室管理水平及效率提供參考。

二維碼技術(shù)應用分析

1.二維碼的概念及特點

二維碼是比一維條形碼更加復雜的一種條碼技術(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二維碼應用最為廣泛，本系統(tǒng)應用的即是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，在用戶使用解碼軟件掃描時，即使用戶位置出現(xiàn)偏差，只要定位點準確掃描，也可以實現(xiàn)精準定位，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。當手機像素不高、二維碼有破損，或者掃描時有遮擋、被掃描二維碼不完整時，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是不能被破壞的。

目前QR二維碼被應用到很多領(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)、云計算和移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程中，二維碼的應用價值更加凸顯。

2.二維碼技術(shù)應用分析

（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，中國智能手機保有量已達到13.2億部，智能手機在全部手機保有量中占比（滲透率）已超過80%。

（2）二維碼技術(shù)在實驗室管理中的應用

目前，二維碼技術(shù)在實驗室管理中的應用主要有以下兩方面：一是實驗室設(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、維護維修記錄等基本信息，可利用手機掃描二維碼后登錄手機客戶端，查閱設(shè)備信息。[6]二是實驗樣品管理。二維碼在檢測實驗樣品管理中的應用，大大提高了日常樣品管理的準確性，減少了手工操作錄入可能帶來的差錯。通過對實驗室樣品的合理化管理，可以準確地獲得樣品所存儲的詳細位置，并結(jié)合樣品管理系統(tǒng)，清楚地了解實驗室中的樣品信息，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)貫穿整個實驗室管理，每間實驗室及該實驗室的設(shè)備都有一個二維碼標簽。掃描實驗室的二維碼，可查看該實驗室的相關(guān)信息，可借用的實驗室可進行網(wǎng)上預約。掃描實驗室設(shè)備二維碼，可查看該設(shè)備的相關(guān)信息，可借用的設(shè)備也可進行網(wǎng)上預約。

二維碼技術(shù)實驗室管理系統(tǒng)模型設(shè)計

1.系統(tǒng)總體框架模式設(shè)計

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。

（1）耦合性低

模型、視圖、控制器相互關(guān)聯(lián)又相互獨立。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，因為模型與控制器和視圖相分離。

由于運用MVC的應用程序的三個部件是相互獨立的，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）可維護性高

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

2.本系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

本系統(tǒng)基于二維碼技術(shù)，為每間實驗室、每位實驗室管理人員、每臺設(shè)備和系統(tǒng)網(wǎng)址均設(shè)計了專屬的二維碼。二維碼技術(shù)在此系統(tǒng)中起著橋梁的作用，讓實驗室管理更加方便，更加暢通。用戶通過智能移動端掃描二維碼實現(xiàn)用戶注冊、信息查詢、實驗室使用預約、維修申請、文章內(nèi)容查看、發(fā)表實驗室使用反饋意見等。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)運轉(zhuǎn)暢通無阻。以實驗員管理為例，當系統(tǒng)管理員添加實驗員時自動生成該實驗員的二維碼，掃描該二維碼即可顯示該實驗員的相關(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行管理和按照需求輸出打印。

（2）實驗室管理

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

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

實驗室維修包括實驗室環(huán)境維修和實驗室設(shè)備維修。掃描實驗室二維碼登記實驗室環(huán)境維修，掃描實驗室設(shè)備二維碼登記的是實驗室設(shè)備維修。實驗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。實驗室維修登記在實驗室管理中非常重要，它能讓實驗員更客觀地掌握實驗室的現(xiàn)狀，為實驗室有可能出現(xiàn)的問題做好準備。

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

（3）統(tǒng)計報表管理

做實驗室統(tǒng)計報表是實驗員最頭疼的事。一間實驗室有多少人使用過，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驗室的實驗員需要很長的時間來統(tǒng)計，且統(tǒng)計出來的數(shù)據(jù)也不一定準確。而將實驗室的信息數(shù)字化，把日常的數(shù)據(jù)錄入到系統(tǒng)中生成報表，需要時通過掃描生成的二維碼，即可知道統(tǒng)計報表的各類信息，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)使得實驗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)計層面，該系統(tǒng)是由具有豐富實驗室管理經(jīng)驗的高校教師和實驗室建設(shè)的教師共同討論設(shè)計的，具有很強的科學性和可行性。當然，本系統(tǒng)也存在不足，即細節(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，實驗室管理必須跟上時代的步伐，實現(xiàn)實驗室信息化管理，而使用新技術(shù)和移動智能終端使實驗室信息化管理更加簡便和高效是實驗室信息化管理的必然趨勢。

本文根據(jù)高校實驗管理中存在的問題，設(shè)計了基于二維碼技術(shù)的高校實驗室管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)目前已完成設(shè)計，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。

參考文獻：

[1]郁聰.高校實驗室管理的問題及對策研究[D].天津：天津大學，2012（5）：8-9.

[2]謝安建，王禮貴.高校實驗室管理工作的創(chuàng)新性探索[J].實驗室研究與探索，2012（4）.

[3]杜文遼，李安生，王良文，等.面向“卓越工程師計劃”開放實驗室建設(shè)探索[J].實驗技術(shù)與管理，2014（11）： 218-221.

[4]趙群禮，周秋平.基于圖像的二維條形碼識別技術(shù)研究[J].合肥師范學院學報，2010（6）：57-59.

[5]黃鎮(zhèn)建，蔡群英.基于Web的QR二維碼編碼與解碼的應用[J].電腦知識與技術(shù)，2014（24）：5671-5672.

[6]張小偉，呂海波，蔣兵，等.基于二維碼技術(shù)的質(zhì)檢試驗室設(shè)備管理系統(tǒng)的應用研究[J].中國科技信息，2015（5）：122.

[7]倪磊.二維碼在實驗室樣品管理中的應用[J].上海計量測試，2013（2）：65-66.

[8]林超.手機二維碼在多媒體教室設(shè)備管理中的應用[J].計算機與現(xiàn)代化，2014（10）：55-57.

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教育學院，研究方向為數(shù)字媒體開發(fā)；黨旗（1994—），女，河南漯河人，杭州師范大學教育學院研究生，研究方向為游戲化學習。