二維碼教室課表系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

李特　孫大松

摘要： 現(xiàn)有的紙質(zhì)課表難以滿足高校師生對(duì)教室信息的獲取與管理的需求。設(shè)計(jì)一個(gè)基于二維碼掃碼技術(shù)、B/S結(jié)構(gòu)，運(yùn)用MVC設(shè)計(jì)模式，采取SSM框架設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的智能教室管理系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了教室課表信息實(shí)時(shí)更新，提供了空閑教室查詢、教室活動(dòng)查詢、教室預(yù)約、故障報(bào)修、教室管理等功能，解決了傳統(tǒng)教室信息獲取難這一問(wèn)題，并就技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了探討，系統(tǒng)良好實(shí)用性和創(chuàng)新性。

關(guān)鍵詞：二維碼;SSM框架;教室課表;管理系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）13-0097-04

Abstract： The existing paper curriculum is difficult to meet the needs of teachers and students in the acquisition and management of classroom information. Design a smart classroom management system based on QR code scanning code technology， B/S structure， MVC design pattern and SSM framework design. Realize the real-time update of classroom class information， provide free classroom query， classroom activity query， classroom appointment， fault repair， classroom management and other functions， solve the problem of difficult access to traditional classroom information， and discuss technical difficulties， the system is good Practical and innovative.

Key words： QR code; SSM framework; classroom schedule; management system

信息化高速發(fā)展的今天，手工管理系統(tǒng)的方式已被信息管理系統(tǒng)取代。信息化技術(shù)也早已在高校教務(wù)管理有了成熟的應(yīng)用.但其中的教室管理在這方面建設(shè)仍有不足.如教室課表的展示，大多數(shù)高校仍使用紙質(zhì)課表張貼在教室門上，導(dǎo)致了無(wú)法實(shí)時(shí)更新不適應(yīng)課表調(diào)整，不能反映借用信息，不能查詢教室活動(dòng)等一系列問(wèn)題，給師生的日常使用帶來(lái)不便. 圍繞這些問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種整合教室資源信息并方便師生獲取的信息服務(wù)系統(tǒng)。

1 問(wèn)題背景

設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的初衷是本人與同學(xué)在大學(xué)生活中切身體會(huì)到現(xiàn)有的教室紙質(zhì)課表的不便，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)情境：

教室實(shí)際課表變更，但紙質(zhì)課表難以更新，造成困擾。

提前選定自習(xí)的教室，但使用時(shí)發(fā)現(xiàn)教室被借用，造成不便。

教室門口張貼的紙質(zhì)課表存在部分破損，更換時(shí)難以清除，造成不美觀。

學(xué)校多姿多彩的學(xué)術(shù)、文娛活動(dòng)，只能通過(guò)海報(bào)獲取，無(wú)法直觀地在教室上看到。

為了提高教室的利用率，整合教室資源，為師生提供便利的服務(wù)這就是開(kāi)發(fā)智能教室管理系統(tǒng)的目的。

2 需求分析

系統(tǒng)預(yù)期的主要使用者有學(xué)生、教師、教務(wù)管理人員、教室維護(hù)人員和系統(tǒng)管理員。學(xué)生與教師的功能需求相似，為系統(tǒng)的普通用戶，僅能使用系統(tǒng)中無(wú)需權(quán)限的基礎(chǔ)功能并且無(wú)需登錄;其余角色為系統(tǒng)的管理用戶，除基礎(chǔ)功能外登錄后臺(tái)管理系統(tǒng)后能夠根據(jù)自身權(quán)限操作相應(yīng)功能。以下將從角色的角度詳細(xì)分析使用系統(tǒng)的功能需求。

2.1 學(xué)生與教師使用系統(tǒng)的功能需求

學(xué)生與教師無(wú)需登錄即可使用系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能，包括查看教室課表，查詢空閑教室、教室實(shí)際用途等功能。

學(xué)生與教師可對(duì)課程進(jìn)行檢索，根據(jù)課程名稱或授課教師模糊查詢。

學(xué)生與教師在教室課表頁(yè)面可以查看由教務(wù)管理人員審批發(fā)布的教室借用信息與公告通知。

學(xué)生與教師可以預(yù)約借用教室，借用時(shí)段該教室需為空閑狀態(tài)，最少提前三天申請(qǐng)，需要在申請(qǐng)網(wǎng)頁(yè)提交相關(guān)材料。

學(xué)生與教師可以查詢教室的基本信息。如座位數(shù)，多媒體設(shè)備，是否有空調(diào)等。

學(xué)生可以進(jìn)行故障報(bào)修，選擇預(yù)先定義的故障類型并輸入說(shuō)明即可。

2.2 教務(wù)管理人員使用系統(tǒng)的功能需求

教務(wù)管理人員需要登錄后才能使用后臺(tái)管理功能。

教務(wù)管理人員可以設(shè)置賬戶的個(gè)人信息，如聯(lián)系方式與郵箱等。

教務(wù)管理人員可以修改自己的后臺(tái)管理系統(tǒng)登錄密碼。

教務(wù)管理人員可以審批教室的預(yù)約借用申請(qǐng)。

2.3 教室維護(hù)人員使用系統(tǒng)的功能需求

教室維護(hù)人員需要登錄后才能使用后臺(tái)管理功能。

教室維護(hù)人員可以設(shè)置賬戶的個(gè)人信息，如聯(lián)系方式與郵箱等。

教室維護(hù)人員可以修改自己的后臺(tái)管理系統(tǒng)登錄密碼。

教室維護(hù)人員可以查看普通用戶提交的故障報(bào)修信息，并指派維修人員進(jìn)行維修。

2.4 系統(tǒng)管理員使用系統(tǒng)的功能需求

根據(jù)以上從角色角度分析的功能需求，設(shè)計(jì)系統(tǒng)用例圖如下圖1所示。

除以上按角色分析的功能需求外，系統(tǒng)為了在接收預(yù)約申請(qǐng)和故障報(bào)修時(shí)及時(shí)通知相關(guān)管理人員還需要實(shí)現(xiàn)消息推送功能;為了保證課程信息的及時(shí)有效還需要實(shí)現(xiàn)定時(shí)同步數(shù)據(jù)庫(kù)功能（從學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)同步數(shù)據(jù)）。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1技術(shù)選型及工具介紹

根據(jù)當(dāng)今主流開(kāi)發(fā)技術(shù)的發(fā)展，本系統(tǒng)選用Java為服務(wù)端開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，使用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，Tomcat作為服務(wù)端容器。系統(tǒng)具體開(kāi)發(fā)時(shí)，采用SSM技術(shù)實(shí)現(xiàn)WEB框架，使用Spring Boot快速構(gòu)建并配置系統(tǒng)，具有穩(wěn)健易用的特點(diǎn)。

為了提升系統(tǒng)開(kāi)發(fā)速度，提高組件可復(fù)用性，減少各層之間的耦合度與提升系統(tǒng)的穩(wěn)健性，安全性，系統(tǒng)的服務(wù)端開(kāi)發(fā)與前端開(kāi)發(fā)選用了一些主流成熟框架. 服務(wù)端選用了Spring、SpringMVC、Mybatis、Mybatis等框架，前端采用了bootstrap、Vue.js、axios等框架。此外，為了管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)進(jìn)度和依賴，使用了git版本控制工具和maven項(xiàng)目管理工具。

3.2系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)采用分層設(shè)計(jì)，自上而下分為前端UI、展示層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)行環(huán)境，如下圖2所示。

展示層對(duì)外暴露模版引擎渲染后的網(wǎng)頁(yè)與Restful接口.其中模板引擎主要負(fù)責(zé)渲染高頻訪問(wèn)頁(yè)面中的重復(fù)部分（如教室課表信息），這部分信息在短期內(nèi)對(duì)所有用戶是相同的。再結(jié)合頁(yè)面靜態(tài)化技術(shù)，可以提高網(wǎng)頁(yè)訪問(wèn)速度，利于搜索引擎收錄與SEO。而Restful接口提供JSON格式的數(shù)據(jù)，前端通過(guò)Ajax技術(shù)取得所需的數(shù)據(jù)即可更新局部頁(yè)面數(shù)據(jù)而無(wú)須刷新整個(gè)頁(yè)面，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度。

業(yè)務(wù)層在系統(tǒng)中的作用是處理業(yè)務(wù)相關(guān)部分的邏輯，包含了系統(tǒng)所需要的所有業(yè)務(wù)功能上的算法和計(jì)算過(guò)程，并與數(shù)據(jù)層和展示層進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

數(shù)據(jù)層為業(yè)務(wù)層提供訪問(wèn)位于持久化容器中數(shù)據(jù)的接口，在分層設(shè)計(jì)中，所有從介質(zhì)化讀取數(shù)據(jù)或?qū)懭霐?shù)據(jù)的工作都屬于這一層的任務(wù)。

3.3 Web技術(shù)框架

前文介紹了系統(tǒng)的總體分層架構(gòu)設(shè)計(jì)，其中服務(wù)端web技術(shù)框架具體結(jié)構(gòu)則如圖3所示。

控制器Controller處于web技術(shù)結(jié)構(gòu)中最外層，負(fù)責(zé)接受并處理用戶的請(qǐng)求，在這里使用了Spring MVC框架，它通過(guò)核心類DispatcherServlet分發(fā)請(qǐng)求。模板引擎渲染的情況下，控制器接收分發(fā)的請(qǐng)求后把用戶請(qǐng)求的數(shù)據(jù)由業(yè)務(wù)邏輯層處理后封裝到Model中，并返回到相應(yīng)的視圖進(jìn)行顯示。提供Restful接口的情況下，則返回由對(duì)象轉(zhuǎn)換成的Json字符串。兩種方式通過(guò)注解都可以方便地實(shí)現(xiàn)，前者通過(guò)@Controller注解標(biāo)記類，后者則通過(guò)@RestController注解標(biāo)記類（或在方法上標(biāo)記@ResponseBody）。然后通過(guò)@RequestMapping注解可以定義Controller映射的URL請(qǐng)求，Spring MVC的Controller不直接依賴HttpServletRequest與HttpServletResponse對(duì)象但可以在方法參數(shù)中簡(jiǎn)便地獲取。

3.4模塊分析

按照需要實(shí)現(xiàn)的功能，系統(tǒng)分為前臺(tái)與后臺(tái)。前臺(tái)功能服務(wù)普通用戶，包含了查詢展示、預(yù)約借用、故障報(bào)修模塊;后臺(tái)功能服務(wù)管理人員，包含了教室管理、用戶管理、系統(tǒng)功能。模塊具體模塊設(shè)計(jì)如下圖4所示。

4 功能實(shí)現(xiàn)

4.1教室課表查詢功能

實(shí)時(shí)課表查詢是本系統(tǒng)的基本功能，用戶通過(guò)本功能可以查詢?nèi)我饨淌业膶?shí)時(shí)課表信息，展示界面除了課程信息，教室借用、設(shè)備故障等情況也會(huì)有所反映?？紤]到用戶不同場(chǎng)景下使用的需求，本功能設(shè)計(jì)了多個(gè)查詢?nèi)肟凇?/p>

4.1.1教室門牌

教室的門牌是學(xué)生與老師查詢教室課表的主要途徑，通過(guò)手機(jī)掃描門牌上的二維碼即可訪問(wèn)該教室的課表頁(yè)面。這樣的教室門牌簡(jiǎn)潔美觀，相比傳統(tǒng)的教室課表門牌，更有助于提升形象面貌以及便于師生使用。同時(shí)，綜合考慮成本及教室位置等因素，兩種教室門牌方案可以提供更靈活自由的選擇。見(jiàn)圖5圖6 。

4.1.2網(wǎng)站直接訪問(wèn)

用戶查詢教室課表的另一途徑為訪問(wèn)網(wǎng)站首頁(yè)，該途徑使用頻率可能沒(méi)有掃描教室門牌二維碼的頻率那么高，但解決了用戶查詢教室課表的空間限制，即使用戶不在教室旁邊，也能夠查詢到教室的課表信息，填補(bǔ)了掃碼途徑的不足之處。首頁(yè)如下圖7。

3.2 教室課表展示

教室實(shí)時(shí)課表采用表格展現(xiàn)，具有自適應(yīng)的特點(diǎn)，能夠隨顯示設(shè)備的寬度自動(dòng)調(diào)整，手機(jī)與電腦都能有較好的展示效果。頭部顯示教室名稱，教室座位等信息，并提供空教室查詢與故障報(bào)修的入口。標(biāo)題包含了教學(xué)周次與教室名稱，如：當(dāng)前第 12 教學(xué)周德正樓Z3-101課表信息。具體效果如圖8：

5 技術(shù)難點(diǎn)

5.1多數(shù)據(jù)庫(kù)連接

由于功能需求，系統(tǒng)除了連接本地的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)之外還需連接學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)的ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)。在Spring Boot集成Mybatis的環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)多數(shù)據(jù)庫(kù)連接的具體思路是為各個(gè)數(shù)據(jù)源編寫數(shù)據(jù)源配置類，在類中層級(jí)依次地注入各級(jí)依賴：DateSource->SqlSessionFactory->DataSourceTransactionManager->SqlSessionTemplate。最后使用@MapperScan注解將SqlSessionTemplate交給對(duì)應(yīng)的Mapper。在種情況下，不同數(shù)據(jù)源的Mapper接口與xml映射文件需要分開(kāi)在不同的包下存放。其中數(shù)據(jù)源的配置信息則存儲(chǔ)于應(yīng)用全局配置文件application.yml中，如下圖9所示。

5.2定時(shí)任務(wù)

系統(tǒng)具備定時(shí)執(zhí)行任務(wù)的特點(diǎn)，該特點(diǎn)主要用于定時(shí)同步學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)到本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。這也是保證系統(tǒng)所展示信息正確有效，及時(shí)更新的重要前提。為了實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)功能，可以借助Spring框架內(nèi)集成的Spring- scheduling功能。使用方法為在需要定時(shí)執(zhí)行的方法頭部添加@scheduled（cron表達(dá)式）注解。

5.3 批量教室門牌打印

掃描教室門牌二維碼是使用本系統(tǒng)的主要入口，因此實(shí)現(xiàn)批量打印教室門牌的功能至關(guān)重要。在后臺(tái)的教室管理頁(yè)面，可以選擇單張打印或批量打印。單張打印可在線打印，批量打印生成PDF文件供用戶下載打印。后者實(shí)現(xiàn)難度較高，在此著重介紹。實(shí)現(xiàn)思路為：預(yù)先使用Google的zxing庫(kù)生成所有教室的二維碼并保存。接收到批量打印請(qǐng)求后首先遍歷生成單張PDF頁(yè)面，再將所有頁(yè)面拼接為一個(gè)PDF文件。單張頁(yè)面的實(shí)現(xiàn)思路為首先將html模板與model數(shù)據(jù)（教室名稱，對(duì)應(yīng)二維碼文件路徑），通過(guò)freemarker進(jìn)行渲染，渲染后的html流使用Flying Saucer組件生成pdf頁(yè)面，具體實(shí)現(xiàn)流程如下圖10所示。

6 總結(jié)

教室是教學(xué)活動(dòng)中師生最常用的場(chǎng)地，怎樣挖掘在教室載體上的信息，推送給相關(guān)學(xué)生，一直是現(xiàn)代教務(wù)信息研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，本系統(tǒng)大大解決了學(xué)生獲取空閑教室信息難的問(wèn)題，同時(shí)也可對(duì)學(xué)校內(nèi)部利用教室開(kāi)展的活動(dòng)信息，一目了然，更好參與學(xué)校相關(guān)的教學(xué)、科研、娛樂(lè)活動(dòng)。進(jìn)行了有效的教室信息資源整合并提供相關(guān)信息將有助于提高教室的使用率。同時(shí)方便師生享受快捷服務(wù)。接下來(lái)，系統(tǒng)將進(jìn)行學(xué)生相關(guān)數(shù)據(jù)信息采集，進(jìn)行大數(shù)據(jù)匹配，結(jié)合微信，自動(dòng)推送相關(guān)復(fù)習(xí)教室、教室活動(dòng)。

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