高校課堂自動(dòng)化考勤與手機(jī)使用限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王興++吳珊珊

摘 要： 基于Android智能手機(jī)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了“高校課堂自動(dòng)化考勤與手機(jī)使用限制系統(tǒng)”。該系統(tǒng)利用藍(lán)牙設(shè)備掃描技術(shù)，在完成自動(dòng)化考勤的同時(shí)通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)程管理對(duì)課堂上手機(jī)的使用進(jìn)行限制，該系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的考勤及紀(jì)律管理方法，有助于提高高校課堂管理效率以及紀(jì)律水平。

關(guān)鍵詞： 高校課堂管理； 自動(dòng)化考勤； Android APP開發(fā)； 手機(jī)功能限制

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2016）04-25-03

Design of automatic attendance checking and mobile phone use

restriction system in university classroom

Wang Xing， Wu Shanshan

（School of Information & Control Engineering， Zhejiang Guangsha College of Applied Construction Technology， Dongyang， Zhejiang 322100， China）

Abstract： On Android intelligent mobile phone， a college classroom automation attendance checking and mobile phone use restriction system is designed and implemented. The system using scanning technology of Bluetooth devices， through the system process management， in the completion of the automatic attendance checking at the same time， makes the restrictions on the use of mobile phones in the classroom. The system changed the traditional attendance and discipline management methods， and is helpful to improve the efficiency of classroom management and discipline level.

Key words： university classroom management； automatic attendance management； Android APP development； function limitation of mobile phone

0 引言

當(dāng)前高校普遍采用學(xué)分制教育模式，學(xué)生不嚴(yán)格按照學(xué)院的班級(jí)建制進(jìn)行課堂學(xué)習(xí)，同一課堂的學(xué)生可能來(lái)自多個(gè)學(xué)院、多個(gè)專業(yè)、多個(gè)班級(jí)，教師不熟悉來(lái)上課的學(xué)生，這種教學(xué)方式給高校課堂的考勤工作帶來(lái)了一定的困難。根據(jù)調(diào)查，大學(xué)生有過(guò)逃課經(jīng)歷的占總數(shù)80%，經(jīng)常逃課的占10%，偶爾逃課的占18%，逃課次數(shù)較少的占52%[1]。另外，大學(xué)生對(duì)手機(jī)的依賴日趨嚴(yán)重，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，僅有2.8%的學(xué)生在上課期間不使用手機(jī)，有36.2%的學(xué)生經(jīng)常在上課期間使用手機(jī)[2]。逃課與上課玩手機(jī)不僅影響大學(xué)生的身心健康與素質(zhì)發(fā)展，而且嚴(yán)重影響了正常的教學(xué)秩序。

高校傳統(tǒng)的考勤方式主要依靠教師、輔導(dǎo)員或者學(xué)生代表進(jìn)行人工考勤，工作量大且存在較大的主觀性，考勤管理效率低下，無(wú)法對(duì)學(xué)生進(jìn)行有效約束。利用智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證和考勤自動(dòng)化，可以大大簡(jiǎn)化學(xué)校的學(xué)生考勤流程，減少教師以及教務(wù)管理人員的工作強(qiáng)度，同時(shí)對(duì)于學(xué)生考勤管理工作質(zhì)量的提高也有著重要的意義。大學(xué)生一旦沉迷于手機(jī)就將大量分散學(xué)習(xí)的興奮點(diǎn)和注意力，對(duì)學(xué)習(xí)的興趣、熱情降低，勢(shì)必影響其學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)成績(jī)，所以利用技術(shù)手段限制手機(jī)在課堂上的使用非常有必要性。

逃課和上課玩手機(jī)是高校課堂紀(jì)律的兩大重要影響因素?，F(xiàn)有的系統(tǒng)一般只是實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化考勤，并無(wú)考慮對(duì)課堂使用手機(jī)進(jìn)行限制[3-5]。本文設(shè)計(jì)的“高校課堂自動(dòng)化考勤與手機(jī)使用限制系統(tǒng)”，在完成自動(dòng)化考勤的同時(shí)，對(duì)課堂中手機(jī)的使用進(jìn)行限制，具有一定的創(chuàng)新性。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的“高校課堂自動(dòng)化考勤與手機(jī)使用限制系統(tǒng)”由學(xué)生手機(jī)端軟件、考勤機(jī)以及后臺(tái)服務(wù)器組成，系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。手機(jī)端軟件實(shí)現(xiàn)了學(xué)生簽到、課堂使用限制，以及集成各種校園生活相關(guān)服務(wù)；考勤機(jī)實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)入班級(jí)信息、手動(dòng)考勤、實(shí)時(shí)點(diǎn)名并顯示點(diǎn)名結(jié)果、上傳更新考勤記錄等功能；考勤機(jī)連接的后臺(tái)服務(wù)器，接入校園教學(xué)教務(wù)管理系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)地維護(hù)學(xué)生、班級(jí)、課程以及考勤統(tǒng)計(jì)信息。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

學(xué)生手機(jī)客戶端APP的功能模塊包括簽到簽出、手機(jī)限制使用、我的校園等；考勤機(jī)的主要功能模塊包括：與后臺(tái)服務(wù)器連接，在點(diǎn)名前導(dǎo)入班級(jí)信息、點(diǎn)名、實(shí)時(shí)顯示點(diǎn)名結(jié)果、手動(dòng)輔助點(diǎn)名以及生成出勤信息表等功能模塊。后臺(tái)管理系統(tǒng)可與目前高校教務(wù)管理系統(tǒng)融合對(duì)接，或者直接在現(xiàn)有的教務(wù)管理系統(tǒng)上升級(jí)。主要是增加學(xué)生終端設(shè)備藍(lán)牙ID的管理，以及動(dòng)態(tài)維護(hù)班級(jí)課程信息、學(xué)生設(shè)備信息和考勤信息統(tǒng)計(jì)表。

1.2 功能模塊設(shè)計(jì)

“高校課堂自動(dòng)化考勤與手機(jī)使用限制系統(tǒng)”關(guān)鍵功能設(shè)計(jì)思路為：點(diǎn)名開始，考勤機(jī)掃描區(qū)域內(nèi)的藍(lán)牙設(shè)備ID，與預(yù)先存在班級(jí)考勤表中的藍(lán)牙設(shè)備ID進(jìn)行比對(duì)，匹配本課程選課學(xué)生名單，完成考勤。在此過(guò)程中學(xué)生需要通過(guò)打開手機(jī)客戶端APP啟動(dòng)和配置手機(jī)中的藍(lán)牙模塊，與考勤機(jī)的比對(duì)過(guò)程相配合，同時(shí)進(jìn)入手機(jī)使用受限狀態(tài)。如果課間非法退出手機(jī)受限狀態(tài)，則學(xué)生手機(jī)的藍(lán)牙設(shè)備信息將發(fā)生更改，考勤機(jī)監(jiān)控到此改變后將修改對(duì)應(yīng)學(xué)生的課堂紀(jì)律信息。

1.2.1 考勤機(jī)相關(guān)功能

⑴ 導(dǎo)入班級(jí)信息

在開始點(diǎn)名之前，如果考勤機(jī)上沒有最新的班級(jí)信息表，教師則要從后臺(tái)服務(wù)器導(dǎo)入班級(jí)信息表，主要內(nèi)容包括課程信息、教師信息、學(xué)生基本信息（藍(lán)牙設(shè)備ID）等。

⑵ 點(diǎn)名

考勤機(jī)在導(dǎo)入后的班級(jí)信息表中增加“考勤狀態(tài)”字段，并將初始狀態(tài)默認(rèn)值都設(shè)為“未到”。啟動(dòng)點(diǎn)名進(jìn)程后，通過(guò)自動(dòng)搜索區(qū)域內(nèi)的藍(lán)牙設(shè)備ID，匹配考勤表中ID信息，修改對(duì)應(yīng)學(xué)生的“考勤狀態(tài)”信息。設(shè)置時(shí)鐘，在某個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行周期性掃描，確保考勤的準(zhǔn)確率。同時(shí)可以引入課中任意時(shí)間段掃描，確定學(xué)生沒有中途離場(chǎng)或者手機(jī)取消受限狀態(tài)。

⑶ 點(diǎn)名結(jié)果實(shí)時(shí)顯示

通過(guò)考勤機(jī)屏幕實(shí)時(shí)顯示考勤結(jié)果，列出“已到學(xué)生”列表與“未到學(xué)生”名單。

⑷ 手動(dòng)考勤

對(duì)于沒有手機(jī)或手機(jī)沒有藍(lán)牙功能或系統(tǒng)未準(zhǔn)確匹配已到的學(xué)生時(shí)，教師可采用手動(dòng)考勤方式，確認(rèn)其出勤后，修改其“考勤狀態(tài)”，同時(shí)將該學(xué)生從“未到學(xué)生”名單刪除，并在“已到學(xué)生”列表中進(jìn)行顯示。

⑸ 考勤結(jié)果生成與導(dǎo)出

考勤結(jié)束之后，考勤機(jī)將保持本次考勤結(jié)果信息表，可供導(dǎo)出或者打印。同時(shí)將考勤結(jié)果上傳到后臺(tái)管理服務(wù)器（教務(wù)管理系統(tǒng)），產(chǎn)生所有選課學(xué)生的歷次出勤情況，統(tǒng)計(jì)出勤率，用于學(xué)校教務(wù)管理分析。

1.2.2 學(xué)生手機(jī)端APP相關(guān)功能

⑴ 簽到與簽出

考慮到藍(lán)牙最大的并發(fā)連接數(shù)不超過(guò)10，課堂內(nèi)學(xué)生手機(jī)與考勤機(jī)如果通過(guò)建立藍(lán)牙通信實(shí)現(xiàn)考勤信息的交互是不現(xiàn)實(shí)的，所以本系統(tǒng)中的簽到與簽出過(guò)程并沒有與考勤機(jī)建立藍(lán)牙通信，而是通過(guò)學(xué)生手機(jī)端APP的簽到模塊實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)藍(lán)牙、配置藍(lán)牙設(shè)備信息來(lái)完成考勤功能。其關(guān)鍵在于配置的藍(lán)牙名稱中的某個(gè)字段能被考勤機(jī)認(rèn)可，而用戶通過(guò)其他方式配置的藍(lán)牙信息則不被考勤機(jī)認(rèn)可，達(dá)到考勤和考勤后限制其使用手機(jī)的目的；相反簽出就是關(guān)閉藍(lán)牙設(shè)備。

⑵ 手機(jī)使用限制

學(xué)生啟動(dòng)客戶端APP進(jìn)行簽到，完成藍(lán)牙設(shè)備的啟動(dòng)和配置之后，手機(jī)即進(jìn)入受限狀態(tài)，只允許打開在白名單列表之內(nèi)的應(yīng)用程序。在考勤時(shí)間段，如果退出受限狀態(tài)，該APP就會(huì)強(qiáng)制關(guān)閉學(xué)生手機(jī)藍(lán)牙模塊，同時(shí)考勤機(jī)將認(rèn)為學(xué)生在課堂玩手機(jī)，通過(guò)在考勤機(jī)修改其課堂紀(jì)律狀態(tài)將其違紀(jì)信息進(jìn)行記錄。具體流程如圖2所示。

⑶ 我的校園

本系統(tǒng)中的手機(jī)軟件APP不局限于大學(xué)課堂管理，而是可以成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與校園應(yīng)用相結(jié)合的多功能手機(jī)APP，除了完成學(xué)生簽到和手機(jī)功能限制的核心功能以外，還可以根據(jù)實(shí)際需要擴(kuò)充各種移動(dòng)數(shù)字校園應(yīng)用服務(wù)。

1.2.3 后臺(tái)服務(wù)器端功能

⑴ 教務(wù)管理系統(tǒng)

該功能主要是管理和動(dòng)態(tài)維護(hù)班級(jí)課程信息、學(xué)生設(shè)備信息，以及考勤信息表。通過(guò)與已有的教務(wù)管理系統(tǒng)對(duì)接，在現(xiàn)有的系統(tǒng)基礎(chǔ)上升級(jí)，增加設(shè)備信息字段、考勤記錄表等內(nèi)容。教師可在教務(wù)管理系統(tǒng)的新增模塊中按所授課程、選課學(xué)生、授課時(shí)間查詢統(tǒng)計(jì)到課率，以得到每次授課的到課率、平均到課率、每個(gè)學(xué)生到課率及具體授課時(shí)間段的到課率等信息。

⑵ 我的校園應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)

“我的校園”中的各種功能模塊的信息需要從遠(yuǎn)程服務(wù)器獲取，所以必須有建立與“我的校園”中對(duì)應(yīng)的服務(wù)系統(tǒng)，或者通過(guò)開發(fā)已有的數(shù)字化校園中的各種系統(tǒng)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用接口實(shí)現(xiàn)。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵功能實(shí)現(xiàn)

2.1 藍(lán)牙設(shè)備配置與掃描

本系統(tǒng)中，手機(jī)和考勤機(jī)中的藍(lán)牙信息配置、掃描與檢測(cè)都是基于Android API中的以下兩個(gè)類進(jìn)行開發(fā)。

⑴ BluetoothAdapter

這個(gè)類的對(duì)象代表了本地的藍(lán)牙適配器，相當(dāng)于本項(xiàng)目中的學(xué)生手機(jī)里的藍(lán)牙適配器。通過(guò)該藍(lán)牙適配器可以對(duì)藍(lán)牙進(jìn)行基本操作。例如：開關(guān)藍(lán)牙設(shè)備、啟動(dòng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)（startDiscovery），設(shè)置/獲取藍(lán)牙狀態(tài)信息。例如：藍(lán)牙狀態(tài)值、藍(lán)牙Name、藍(lán)牙MAC地址等。通過(guò)MAC藍(lán)牙地址獲取藍(lán)牙設(shè)備（getRemote-

Device），從其他設(shè)備創(chuàng)建一個(gè)監(jiān)聽連接（listenUsing-

RfcommWithServiceRecord）。

⑵ BluetoothDevice

這個(gè)類的對(duì)象代表了遠(yuǎn)程的藍(lán)牙設(shè)備，相當(dāng)于本項(xiàng)目中考勤機(jī)的藍(lán)牙適配器，通過(guò)它可以和手機(jī)藍(lán)牙設(shè)備BluetoothAdapter連接通信。

考勤機(jī)中進(jìn)行設(shè)備掃描時(shí)，采用類似于藍(lán)牙Beacon技術(shù)，通過(guò)以上兩個(gè)API中ACTION_ DISCOVERY_STARTED和ACTION_LOCAL_NAME_

CHANGED這兩個(gè)基本方法實(shí)現(xiàn)。

2.2 手機(jī)使用限制

系統(tǒng)該部分關(guān)鍵功能包括：首先啟動(dòng)Service通過(guò)Android包管理器周期性地獲取當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程，然后將進(jìn)程名與預(yù)先設(shè)置并保持在SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)中的白名單進(jìn)行比較，如果不在白名單內(nèi)就將該進(jìn)程殺死。關(guān)鍵代碼描述如下：

ActivityManager am=（ActivityManager）

getSystemService（ACTIVITY_SERVICE）；

//獲取正在運(yùn)行的應(yīng)用

List run=

am.getRunningAppProcesses（）；

//如果不在名單內(nèi)則殺死進(jìn)程

for（all ra.processName in the list） {

If（！ra. processName.equals（白名單））

activityManager.killBackgroundProcesses

（this.processName）；

}

3 結(jié)束語(yǔ)

與現(xiàn)有技術(shù)相比本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，學(xué)生在完成自動(dòng)化考勤的同時(shí)，手機(jī)客戶端APP軟件對(duì)課堂上手機(jī)的使用進(jìn)行限制，其不僅完成了高校學(xué)生的課堂考勤，還實(shí)現(xiàn)了課堂紀(jì)律的管理，有助于提高學(xué)生課堂紀(jì)律水平和高校課堂管理效率；且該系統(tǒng)的實(shí)施成本低、易推廣。本系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于，只在Android OS上進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，對(duì)帶有Windows以及蘋果IOS操作系統(tǒng)的智能手機(jī)并沒有涉及。本系統(tǒng)的另外一個(gè)問題是無(wú)法規(guī)避學(xué)生使用多臺(tái)手機(jī)的情況，在登記的智能手機(jī)完成考勤并進(jìn)入限制狀態(tài)之后，學(xué)生還是可以使用另外的手機(jī)。

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