基于微信小程序实验室资源开放平台探索

栗 琳，温 薇，孙朝阳

（北京科技大学机械工程学院，北京 100083）

0 引言

实验教学是高校人才培养的重要环节，通过实验课程和项目，学生理论知识得以强化，实践能力得到锻炼［1］。在新工科背景下，高校人才培养目标旨在培养具有良好理论素养和较强实践能力的创新型人才。要求教师要在实践教学中转变教学理念，以“学生”为主，培养自主探索与学习能力。因此，开放实验室资源，改革实验室管理模式，优化实验室管理效能，为学生提供更多的机会成为创新人才培养的重要环节［2］。

高校实验室的资源管理模式发展经历两个阶段：第1 阶段指实验室管理信息依赖纸张进行登记管理，例如实验课的排课、设备运维等；第2 阶段指在PC 互联网技术下信息化管理平台的建立，整合实验课安排、设备及实验室建设等，实现实验室资源的单向开放［3］。随着信息技术高速发展，在大众信息化、技术化、移动互联化的生活习惯趋势下，移动端便捷高效地获取信息更受到学生青睐［4］。目前，传统实验室资源管理模式不能满足学生对信息的获取体验和信息的双向深度开放需求。移动环境下方便、高效获得实验室开放资源成为实验室资源开放平台改革新方向。

1 微信小程序概述

2012年微信公众平台（公众号）正式上线，标志着微信已经从一款聊天工具开始转变为一个生态系统［5］。但是，微信公众号平台提供的功能有限，主要以信息发布为主，平台交互少。2017 年初微信小程序的正式上线进一步活跃了微信的生态圈，微信小程序与原生APP 相比，最大的特点就是用户无需下载安装，通过扫码或搜索就可以获得小程序。可见，基于微信和即用即走的轻量级小程序平台可以更好连接线下服务［6］。除此之外，微信后台具有强大的数据分析系统，管理人员依此及时掌握访问小程序平台情况，包括停留人群数量、感兴趣的内容等详细数据，有利于更好掌握用户需求，从而更好地完善程序设计。

对比分析了目前主要的移动端程序开发技术，包括HTML5、APP 和微信小程序。由表1 可看出微信小程序不论从使用还是开发，都有明显优势。加之微信已具有无可比拟的群众基础，基于微信小程序的实验室资源开放平台也会更容易被用户接受和使用。

表1 HTML5、APP与微信小程序特点分析

近年来，微信小程序应用发展十分迅猛，广泛应用与电商、服务、教育等行业，例如程子珍［7］利用小程序开发了网上购物系统，它的服务端采用ThinkPHP5 和MySQL 构建REST API 为客户端提供数据接口；黄荣等［8］基于微信小程序实现了校园助手的设计，实现了学生校园卡管理、天气预报、课表查询等服务；杨乃等［9］将微信小程序与公众号应用在野外地质实习中，作为辅助教学的手段；陈国通［10］在微信平台开发了家政预约服务系统；张雪云等［11］利用小程序开发了电源监测管理系统；杨亚洲［12］研发了一种基于微信小程序和二维码识别技术为核心的中药饮片识别辅助教学工具。微信小程序一经面世，其开发应用迅速发展，技术不断更新，广泛应用于各个行业。但应用于高校教学，尤其是在实验室资源开放与共享，小程序的实现还处在探索阶段。但可以肯定，实验室开放共享的移动化是未来发展的趋势。因此，本文提出一种基于微信小程序作为移动入口的实验室资源开放共享的模式。

2 实验室资源开放平台的实践

2.1 小程序平台功能设计

机械学院实验中心的实验室资源开放平台下设3个方向，包括机械、物流及工业设计，其中机械方向分为5 个系共12 门实验专业课程。在实验课内容方面，对于学生而言，实验课程课内信息量庞大，许多机械设备动作完成时间短，学生需要观摩多次才能理解对应理论知识，导致经常拖堂。并且课后技术细节易遗漏。学生希望梳理一些课内重点信息，包括文字，图片，多媒体等，用来课前预习，课后作为知识点参考更好地完成实验报告。因此，把学院实验课内容放在该共享平台，不仅符合该专业学生的需求，也可以共享相近专业其他方向的实验内容，方便快捷地提供给学生用户学习信息资源。实验室资源的开放，除了实验课内容，也包括实验课表查询、实验室房间开放情况、实验室设备共享。学生，除了查询功能，更重要的是能实现实验室资源的交互预约功能。实验中心将共享设备开放给学校师生，实现最大化使用。

根据分析用户的基本需求，不同于APP 和PC 上的信息化管理平台，本着小程序开发设计的三大原则：在功能方面，小程序应比原生APP更单一；设计方面，小程序要比原生APP 更简洁；在使用场景方面，小程序应比原生APP 更明确。本文设计的小程序开发平台的主要定位是方便学生用户对实验室开放资源的使用，基于小程序的主要定位，小程序应结合学院整体实验课情况为用户提供更加主题明确的查询和交互功能，尽量减少其他不必要的功能模块，为用户提供用完即走、方便快捷地使用体验。

根据以上分析，小程序资源开放平台的业务逻辑模块分为实验课内容、课表查询、共享设备、规章制度、问题反馈、实验室预约，总体的系统功能模块如图1 所示。在用户登录后，小程序首页标题栏中链入功能模块的入口，包括实验课内容、课表查询、共享设备、问题反馈、规章制度和实验室预约。下一级进入各自的查询页面及信息详情，需要交互时再设置第三级的交互功能。

图1 实验室资源开放平台系统框架

2.2 微信小程序开发框架设计

本文所设计的实验室资源开放平台的小程序部分，采用MINA开发框架，分为视图层和逻辑层。视图层是由框架设计的标签语言WXML 和用于描述WXML组件样式的WXSS 组成。WXML 和WXSS 在渲染时会被框架解析为不同端的本地渲染文件，这样保证一套代码能在多处运行，最大化的接近原生APP［13-14］。小程序的逻辑层是一套运行在本地JavaScript引擎的JavaScript 代码，在此基础上框架实现了一套模块化机制。视图层和逻辑层通过系统层JSBridage进行业务处理；它们之间的交互时通过数据绑定和事件响应实现的［15-16］。当需要修改页面时，只需要修改绑定数据，逻辑层把数据变化通知给视图层，进而触发视图层页面的更新。本文设计的小程序框架如图2 所示，由于小程序渲染和逻辑分离的运行机制与传统的网页存在差异，所以无法使用传统的网页的开发调试工具，因此采用微信小程序自身开发IDE——微信开发者工具。开发者可以借助微信开发者工具完成小程序的代码开发、编译运行、界面和逻辑调试、真机预览和提交发布版本等功能。

图2 微信小程序MINA框架示意图

2.3 微信小程序功能模块的实现

（1）开发环境与配置。首先，登录微信公众平台，注册申请小程序账号，并完成开发环境的设置。小程序开发时，本文采用小程序·云开发的方式，即后端服务器和数据库都存储于腾讯云上，其优点是开发者可以将注意力完全放在功能实现上，弱化后端服务的概念，不用另外搭建后台服务器。只需要根据自身使用需求，如存储容量、CDN流量及数据库容量，在腾讯云上购买相应配额即可。在开发初期，使用腾讯云免费的配额就能满足本例需求。开发环境见图3。

图3 开发者工具环境

（2）首页功能设置及登录功能。首页采用swiper组件设置轮播图，中心区域采用icon和text组合，设置了5 个功能按键的入口，分别为实验课内容，课表查询，共享设备，规章制度和问题反馈。当用户想要浏览其入口时，直接点击跳转进入详情页即可查询其详细信息。在用户进入小程序app.js时，进行小程序的授权及用户登录。对于小程序来说，必须进行用户授权，才能后续获取用户的开放数据，获取唯一用户识别的_openid。首次用户授权获取开放数据并存储，以后每次打开小程序都可以调出用户数据。

（3）实验课内容功能。在实验课内容功能模块中，按照专业方向下分16 门实验课，每一门实验课共享的资源量很大，本地存储不满足需求，因而本例将图片和视频资源存储在云存储中，文字编辑部分放入云数据库中，共享内容的更新只需要后台更新数据库即可，十分便捷。实验课内容模块开发界面如图4 所示。

图4 实验课内容模块开发界面

（4）课表查询功能。该模块方便学生用户随时查询实验课课表。

（5）开放资源预约功能。该交互模块分为两大类，①共享设备的查询与预约模块；②开放实验室查询与预约模块。在共享设备交互中，用户可以移动迅速的查询学院实验中心的所有开放设备，有需求时直接预约进入学校设备预约系统。预约开放实验室功能模块中，本文设计采用Tabbar标签把预约开放实验室功能单独放在第二个Tab里。在视图渲染WXML中，采用横向scroll-view 组件实现左右滑动，预约当前时间两周内的开放实验室。选中想要预约实验室的空闲时段，点击确认预约按钮后，输入预约详情，二次确认无误后点击提交后，后台发送模板消息并且将此预约详情存入云数据库中。每次前台显示时，通过云调用数据库并更新来实现。实现预约功能如图5 所示。

图5 开放实验室预约功能界面

（6）问题反馈功能。除上述功能外，小程序还为学生用户提供了联系客服功能，接受用户咨询与反馈，用户可以一键跳转至拨号界面。也可以通过输入反馈内容直接提交给后台。实验室管理人员从小程序后台能直接掌握学生对实验室的使用反馈意见，有利于针对性的完善实验室各项工作。

3 结语

高校创新人才的培养目标离不开教学理念的革新，以学生为主体，实验室资源的开放与共享成为必然与趋势。相较于传统实验室管理模式，微信小程序应用于微信平台，因其即用即走，不需下载的特点，以及微信8 亿用户无可比拟的群众基础，使其成为移动端最具优势的开发选择。在微信平台下，本文基于小程序云开发探索并设计了实验室资源开放平台，无需搭载后台服务，开发过程更为优化。该平台以学生用户实际需求出发，为师生提供应用便利，具有较强的推广与应用。