劉會蘭，丁 可，關(guān)浩玉（華北電力大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，河北 保定 071003）

0 引 言

高校實(shí)驗(yàn)室是師生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研的重要場所，是為創(chuàng)新人才的培養(yǎng)、科學(xué)研究服務(wù)的，是學(xué)校教學(xué)科研水平的直觀體現(xiàn)[1-3]。在互聯(lián)網(wǎng)科技日益發(fā)展的今天，手機(jī)等移動智能終端已經(jīng)逐漸走進(jìn)人們的日常生活。在眾多移動終端中，作為國內(nèi)最大的聊天系統(tǒng)——微信，逐漸普及到各年齡段的人群[4-5]。近年來，微信逐漸開發(fā)了小程序，趨向于多功能一體化的發(fā)展方向，為人們的日常生活帶來了更多便利。微信小程序不僅集游戲、外賣等多功能于一體，同時節(jié)省了相關(guān)軟件的下載和內(nèi)存消耗，受到了越來越多的用戶歡迎，并被大量使用。

基于此，基于微信小程序設(shè)計(jì)并開發(fā)了一套實(shí)驗(yàn)室安全小程序，并將其作為實(shí)驗(yàn)課程外的安全技能教學(xué)和考評工具，具有便捷、新穎等特點(diǎn)，給學(xué)生用戶和教師用戶帶來了良好體驗(yàn)。此設(shè)計(jì)中包括安全演示、安全知識的自我學(xué)習(xí)和在線實(shí)驗(yàn)室安全知識測試等功能，以提高學(xué)生的安全意識，減少學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的安全事故，更有效地保障實(shí)驗(yàn)安全性。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 需求分析

大學(xué)實(shí)驗(yàn)室是師生開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研的重要基地。實(shí)驗(yàn)室的安全運(yùn)行是所有教學(xué)和研究活動的前提，而學(xué)生是實(shí)驗(yàn)室一系列活動的主體。因此，如何提高學(xué)生的安全意識和安全技能成為亟待解決的問題。

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室安全知識教學(xué)中，采取以教師、書本以及課堂為中心的教學(xué)模式，形成了教師單向灌輸、學(xué)生被動接受的局面。這種方式下，教學(xué)顯得枯燥乏味，學(xué)生的積極主動性不高，對知識的接受度低，收效甚微，且不可能隨時隨地學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室安全知識。此外，教師對學(xué)生的知識掌握程度知之甚少，不能保證學(xué)生的實(shí)驗(yàn)室安全。顯然，這種傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模型有很多缺點(diǎn)，并且迫切需要改進(jìn)。

微信是學(xué)生群體普遍使用的新媒體平臺，其中的小程序功能備受歡迎。將微信小程序應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室安全知識的宣傳和教育上，是本項(xiàng)目的一大創(chuàng)新點(diǎn)與特色。本實(shí)驗(yàn)室安全小程序可包括安全警示動畫、儀器安全操作要點(diǎn)演示、消防設(shè)施操作演示以及在線實(shí)驗(yàn)室安全知識準(zhǔn)入考試等模塊。學(xué)生可以在任何時間、地點(diǎn)使用微信上的實(shí)驗(yàn)室安全小程序，完成安全知識自主學(xué)習(xí)和在線考核。只有通過安全準(zhǔn)入考核，才能獲得實(shí)驗(yàn)室的準(zhǔn)入授權(quán)。這樣極大提高了學(xué)生的積極性和接受度，擺脫了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)的時空限制。學(xué)生和教師可以清楚及時地了解安全知識及其對安全知識的掌握程度，有利于提高學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)室素養(yǎng)，更好地保護(hù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)室安全。

1.2 功能設(shè)計(jì)

考慮到當(dāng)下大學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全知識傳授模式的缺點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室安全知識小程序的功能設(shè)計(jì)上主要囊括了3種功能。

1.2.1 安全知識教學(xué)

安全知識主要包括安全警示、儀器安全操作要點(diǎn)以及消防設(shè)施操作等實(shí)驗(yàn)室基本注意事項(xiàng)，還包括進(jìn)一步的相應(yīng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)分類，如電力安全知識、待擴(kuò)展的化學(xué)安全知識等。內(nèi)容以視頻、圖片和文字全面顯示。一些實(shí)驗(yàn)器材通過3D模型方式，可以更好地向同學(xué)們展示其構(gòu)造與操作要點(diǎn)。圖1是實(shí)驗(yàn)室安全小程序首頁。

圖1 實(shí)驗(yàn)室安全小程序首頁

微信小程序使在傳統(tǒng)中存在單項(xiàng)灌輸、枯燥乏味以及時空受限問題的過程，在移動時代變得更加便捷與有趣。

1.2.2 在線實(shí)驗(yàn)室安全知識準(zhǔn)入考試

這個功能在很大程度上提高了學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的門檻，降低了發(fā)生實(shí)驗(yàn)室安全事故的概率。此功能主要包括安全知識題庫模塊、組卷系統(tǒng)以及評分系統(tǒng)。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)室公告通知

現(xiàn)在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)通知一般通過導(dǎo)員向各院系發(fā)通知，或是教師在上課時告訴學(xué)生，缺少了實(shí)驗(yàn)室直接向?qū)W生通知公告的渠道，失去了信息及時性。學(xué)生想做實(shí)驗(yàn)必須通過小程序?qū)W習(xí)實(shí)驗(yàn)室安全知識并通過相應(yīng)考試，這就建立了小程序與每一位同學(xué)的聯(lián)系。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 開發(fā)模式

在系統(tǒng)的開發(fā)模式上，主要包括小程序邏輯開發(fā)、小程序客戶端、小程序服務(wù)器以及云端服務(wù)器4個部分[6]。在小程序的邏輯開發(fā)上，主要應(yīng)用JavaScript語言實(shí)現(xiàn)；小程序服務(wù)器和云服務(wù)器使用go語言完成；小程序客戶端的設(shè)計(jì)則使用WXSS與WXML完成。在小程序運(yùn)行過程中，4種語言各司其職，以確保在大量數(shù)據(jù)的交互中確保小程序的正?；c流暢化，如圖2所示。

圖2 開發(fā)模式概念圖

2.2 程序?qū)崿F(xiàn)

2.2.1 注冊模塊實(shí)現(xiàn)

為使每個學(xué)生的身份與他的成績相綁定，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中通過獲取同學(xué)微信權(quán)限后，與小程序數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配，為其創(chuàng)建一個用戶數(shù)據(jù)檔案，并與學(xué)生的OpenID綁定[7]，以確保同學(xué)們點(diǎn)進(jìn)頁面能夠自動登錄。注冊界面，如圖3所示。

圖3 注冊界面

注冊時，同學(xué)需要填寫本人的學(xué)號和密碼，教師需要填寫教師工號和密碼，從而將用戶的數(shù)據(jù)庫與學(xué)校的學(xué)生檔案進(jìn)行綁定，便于學(xué)校與教師的工作。用戶登錄模塊部分代碼如下：

2.2.2 安全知識題庫實(shí)現(xiàn)

在MySQL數(shù)據(jù)庫中分出安全警示、儀器安全操作要點(diǎn)以及消防設(shè)施操作等安全知識的儲存區(qū)域，教師將題目發(fā)給服務(wù)器，服務(wù)器會將題目轉(zhuǎn)化為數(shù)組格式輸入到MySQL數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)的儲存區(qū)域內(nèi)。

格式如下：

2.2.3 組卷系統(tǒng)

為增加安全知識考試題目的隨機(jī)性，特意將題目打亂進(jìn)行隨機(jī)組卷?？荚嚱缑嫒鐖D4所示，這樣不僅使考試更加多樣化，而且一定程度上可防止同學(xué)互相間的作弊行為。

圖4 考試界面

部分算法如下：

2.2.4 評分系統(tǒng)

評分系統(tǒng)主要通過小程序的JavaScript部分進(jìn)行邏輯判斷，將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)庫。同學(xué)們可以在小程序中查看自己的成績，教師可以從數(shù)據(jù)庫獲取信息來了解同學(xué)的情況。評分界面，如圖5所示。

圖5 評分界面

JavaScript判斷邏輯部分：

3 結(jié) 論

本研究設(shè)計(jì)了具有安全知識教學(xué)、安全知識考試以及實(shí)驗(yàn)室公告通知功能的微信小程序。小程序基于微信平臺運(yùn)行，使用方便、簡捷，維護(hù)和升級容易，旨在提高學(xué)生的安全意識和安全技能，幫助解決高校實(shí)驗(yàn)室安全問題，同時減輕教師負(fù)擔(dān)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率與便捷性。經(jīng)過對小程序反復(fù)的測試和應(yīng)用可知，小程序可靠、穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的功能需求。