基于二维码技术的高校实验室管理系统分析与研究

蒋旺喜 党旗

摘要：本文通过文献梳理和访谈法分析高校实验室管理中存在的问题和移动智能终端在中国的使用情况，并得出实验室管理存在两方面的问题，因此作者利用二维码技术设计了高校实验室管理系统，希望通过该系统解决实验室管理中存在的问题。

关键词：二维码；实验室管理；MVC

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2018）15/16-0168-04

引言

高校实验室是高等学校进行实践教学、科学研究的主要基地，是高校教学、科研的工作基础，是整个教学体系的重要组成部分，也是高等学校管理工作的重要组成部分。[1]利用好实验室的资源和平台为教科研、学科发展和人才培养服务，是实验室管理工作成功的关键。[2]高质量的实验室管理对提高教学质量、培养学生动手能力和解决问题的能力、保证项目研发的顺利实施都具有重要的意义。[3]

笔者通过对实验室相关管理人员以及使用人员进行访谈，发现实验室管理存在以下两个方面的问题：一是教师和学生不能及时掌握实验室的使用情况，不能及时借用，降低了实验室的使用率；二是实验室相关数据未数字化处理，降低了管理系统的质量和效率。

因此，如何提升高校实验室管理水平和效率是高校实验室管理人员需要研究的核心问题。所以，笔者对二维码进行了分析，并对二维码如何应用到实验室管理中的模式进行了研究，希望能为提升高校实验室管理水平及效率提供参考。

二维码技术应用分析

1.二维码的概念及特点

二维码是比一维条形码更加复杂的一种条码技术，由特定的几何图形组成，黑白相间的图形按规律排列在二维平面上，把所有信息放到图形里隐藏起来。一维条形码比较简单，只有数字和字母[4]，而二维码可以在水平和垂直方向上对数据进行存储，并且支持汉字、数字和图片等信息。[5]

目前主流的二维码大约有10种，而QR二维码应用最为广泛，本系统应用的即是QR二维码。QR二维码是黑白交错的正方形图案，左上、左下、右上三个角的位置有三个正方形的定位点，在用户使用解码软件扫描时，即使用户位置出现偏差，只要定位点准确扫描，也可以实现精准定位，正确读取QR二维码。

QR二维码有30%的容错能力，并且容错率与二维码面积大小成正比。当手机像素不高、二维码有破损，或者扫描时有遮挡、被扫描二维码不完整时，只要受损或遮挡面积不超过整体大小的30%，二维码就可以被完整扫描，但是三個角落上的定位点是不能被破坏的。

目前QR二维码被应用到很多领域，如扫描支付、优惠打折，社交、防伪溯源等。在物联网、云计算和移动互联网的发展过程中，二维码的应用价值更加凸显。

2.二维码技术应用分析

（1）二维码在我国的发展环境

根据调查数据可知，截至2016 年11月，中国智能手机保有量已达到13.2亿部，智能手机在全部手机保有量中占比（渗透率）已超过80%。

（2）二维码技术在实验室管理中的应用

目前，二维码技术在实验室管理中的应用主要有以下两方面：一是实验室设备仪器管理。每台设备都有一个专属二维码，其中包含设备操作规程、设备溯源信息、维护维修记录等基本信息，可利用手机扫描二维码后登录手机客户端，查阅设备信息。[6]二是实验样品管理。二维码在检测实验样品管理中的应用，大大提高了日常样品管理的准确性，减少了手工操作录入可能带来的差错。通过对实验室样品的合理化管理，可以准确地获得样品所存储的详细位置，并结合样品管理系统，清楚地了解实验室中的样品信息，从而大大提高样品的管理效率和质量。[7]

本系统的二维码技术贯穿整个实验室管理，每间实验室及该实验室的设备都有一个二维码标签。扫描实验室的二维码，可查看该实验室的相关信息，可借用的实验室可进行网上预约。扫描实验室设备二维码，可查看该设备的相关信息，可借用的设备也可进行网上预约。

二维码技术实验室管理系统模型设计

1.系统总体框架模式设计

本系统采用MVC（Model View Controller，模型-视图-控制器）框架模式，MVC体系结构图如图1所示，它有以下优点。

（1）耦合性低

模型、视图、控制器相互关联又相互独立。更改视图层代码不用重新编译模型和控制器代码。一个应用的业务流程或者业务规则的改变只需要修改MVC的模型层即可，因为模型与控制器和视图相分离。

由于运用MVC的应用程序的三个部件是相互独立的，改变其中一个不会影响其他两个，所以依据这种设计思想能构造良好的松耦合的构件。

（2）重用性高

MVC模式允许使用各种不同样式的视图来访问同一个服务器端的代码，因此多个视图能共享一个模型。由于模型返回的数据没有进行格式化，所以同样的构件能被不同的界面使用，这使得程序代码被最大化重用。

（3）可维护性高

分离视图层和业务逻辑层也使得WEB应用更易于维护和修改，提升了系统的可维护性。

2.本系统功能模块设计

本系统基于二维码技术，为每间实验室、每位实验室管理人员、每台设备和系统网址均设计了专属的二维码。二维码技术在此系统中起着桥梁的作用，让实验室管理更加方便，更加畅通。用户通过智能移动端扫描二维码实现用户注册、信息查询、实验室使用预约、维修申请、文章内容查看、发表实验室使用反馈意见等。系统功能模块如下页图2所示。本系统的关键技术及主要功能如下。

（1）二维码技术

二维码技术是本系统的关键技术，也是本系统与众不同之处。二维码贯穿整个系统，让系统运转畅通无阻。以实验员管理为例，当系统管理员添加实验员时自动生成该实验员的二维码，扫描该二维码即可显示该实验员的相关信息。该二维码是动态二维码，二维码扫描获得的内容随着系统数据的改变而改变。而二维码管理是对生成的二维码进行管理和按照需求输出打印。

（2）实验室管理

实验室管理包括实验室信息管理、实验室设备管理、实验室预约管理、实验室日常使用管理、实验室维修管理、实验室使用反馈等。每个实验室都具有二维码，教师通过智能移动终端扫描二维码即可查询该实验室的基本信息和使用情况，并且可对该实验室进行使用预约、维修申请和使用反馈。如果教师提交了使用预约、维修申请或使用反馈，管理该实验室的实验员即可收到短信提示。实验室信息如有涉及保密内容的可设置权限访问。

为了保证实验室使用数据的准确性，实验室使用前必须先预约。预约按照日常上课的时间来预约，每天有10个时间段可预约，包括白天的1～9节课和晚上。每个实验室可预约的时间都可以设置，如某些实验室周六日不允许预约，可设置周六日禁止预约。教师或学生预约实验室后需要经该实验室管理员的审核通过之后才算预约成功。为了提升预约界面的可视效果，笔者把预约界面设计成常见的日历界面，教师或学生能立马找到需要预约的日期。预约的方式有两种，一是PC客户端通过浏览器进行预约，二是通过智能移动端扫描二维码进行预约。

实验室维修包括实验室环境维修和实验室设备维修。扫描实验室二维码登记实验室环境维修，扫描实验室设备二维码登记的是实验室设备维修。实验室管理员登记的维修记录不需要审核，而教师或学生申请的维修需要通过管理员审核。实验室维修登记在实验室管理中非常重要，它能让实验员更客观地掌握实验室的现状，为实验室有可能出现的问题做好准备。

实验室建设完成后，教师在使用过程中是会常常碰到问题的，而这些问题实验员通常不易发现。因此，笔者设计了扫描二维码登记使用反馈的环节，教师和学生把问题反馈给实验员，实验员再根据这些问题对实验室的相关方面进行改善。

（3）统计报表管理

做实验室统计报表是实验员最头疼的事。一间实验室有多少人使用过，维修过多少次，有多少科研成果，有多少获奖成功，对于这些信息管理该实验室的实验员需要很长的时间来统计，且统计出来的数据也不一定准确。而将实验室的信息数字化，把日常的数据录入到系统中生成报表，需要时通过扫描生成的二维码，即可知道统计报表的各类信息，这样不仅能提高工作效率，而且能保证数据的准确性。

系统优势与不足

本系统最大的优势体现在两个层面，分别是技术层面和设计层面。技术层面主要包括两个方面：一是利用二维码技术使得实验室管理平台的使用变得更加简便和有效；二是移动客户端与PC端相结合，把用户使用较频繁的页面放在移动端，大大提升了系统的使用效率。[8]在设计层面，该系统是由具有丰富实验室管理经验的高校教师和实验室建设的教师共同讨论设计的，具有很强的科学性和可行性。当然，本系统也存在不足，即细节方面需要在使用过程中不断完善。

结语

在信息技术飞速发展的今天，实验室管理必须跟上时代的步伐，实现实验室信息化管理，而使用新技术和移动智能终端使实验室信息化管理更加简便和高效是实验室信息化管理的必然趋势。

本文根据高校实验管理中存在的问题，设计了基于二维码技术的高校实验室管理系统。本系统目前已完成设计，后期会尽快开发出来并投入使用，并在使用的过程中不断更新完善。

参考文献：

[1]郁聪.高校实验室管理的问题及对策研究[D].天津：天津大学，2012（5）：8-9.

[2]谢安建，王礼贵.高校实验室管理工作的创新性探索[J].实验室研究与探索，2012（4）.

[3]杜文辽，李安生，王良文，等.面向“卓越工程师计划”开放实验室建设探索[J].实验技术与管理，2014（11）： 218-221.

[4]趙群礼，周秋平.基于图像的二维条形码识别技术研究[J].合肥师范学院学报，2010（6）：57-59.

[5]黃镇建，蔡群英.基于Web的QR二维码编码与解码的应用[J].电脑知识与技术，2014（24）：5671-5672.

[6]张小伟，吕海波，蒋兵，等.基于二维码技术的质检试验室设备管理系统的应用研究[J].中国科技信息，2015（5）：122.

[7]倪磊.二维码在实验室样品管理中的应用[J].上海计量测试，2013（2）：65-66.

[8]林超.手机二维码在多媒体教室设备管理中的应用[J].计算机与现代化，2014（10）：55-57.

作者简介：蒋旺喜（1986—），男，浙江杭州人，硕士，工作于杭州师范大学教育学院，研究方向为数字媒体开发；党旗（1994—），女，河南漯河人，杭州师范大学教育学院研究生，研究方向为游戏化学习。