基于物聯(lián)網(wǎng)技術的學生管理系統(tǒng)研究

袁峰

（德州職業(yè)技術學院 山東省德州市 253034）

物聯(lián)網(wǎng)技術借助傳感設備及無線網(wǎng)絡，借助接入網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)，構建一個龐大的智能化網(wǎng)絡，目的是實現(xiàn)物物以及人與物之間的高效信息交互。物聯(lián)網(wǎng)能夠實現(xiàn)這一功能，是通過傳感器、射頻識別、嵌入式技術等應用，對于物體身份進行識別，傳感器技術通過視頻技術進行信息采集和傳輸，嵌入式技術能夠通過計算機處理將電信號指令發(fā)出來。物聯(lián)網(wǎng)技術借助多個技術的整合，能夠讓物聯(lián)網(wǎng)作為一個整體，切實發(fā)揮作用。傳統(tǒng)學生管理系統(tǒng)很難達到高效的學生管理效果，所以將物聯(lián)網(wǎng)技術應用進來，通過構建B/S 模式，建立學生教學、檔案、管理等管理框架，實現(xiàn)多模式的分工合作，能夠有效提升管理效率，促進學生管理工作取得理想成效，也有利于推動教學現(xiàn)代化的管理。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的學生管理系統(tǒng)開發(fā)技術以及相關理論

目前局域網(wǎng)的管理信息系統(tǒng)大多建立在B/S 模式下，通過Internet 對數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)核心部分進行操作跟訪問，是當代開發(fā)管理信息系統(tǒng)的主要形式。此類型開發(fā)模式能夠更好的滿足用戶開展分布式訪問，操作方便且對用戶自身客戶端的配置要求不高，基于軟件系統(tǒng)的開發(fā)模式多數(shù)為分工合作，該開發(fā)形式對時間及開發(fā)場地不設限，對獲取系統(tǒng)服務器數(shù)據(jù)接口不限定。物聯(lián)網(wǎng)背景下，B/S 結構下Web 服務的數(shù)據(jù)訪問安全機制較好，系統(tǒng)擴展便捷，在程序升級及維護期間更高效。

B/S 結構（全稱Browser/Server，即瀏覽器/服務器模式），是一種網(wǎng)絡結構源于WEB 興起，WEB 瀏覽器是目前用戶在客戶端使用最多的權健。B/S 結構將系統(tǒng)功能實現(xiàn)的主要內容集中在服務器中，簡化后續(xù)系統(tǒng)深度開發(fā)，使用及維護，對客戶端實現(xiàn)統(tǒng)一?？蛻艚K端機上任意一個瀏覽器，如Chrome、Microsoft Edge、Internet Explorer，只要服務器安裝了SQL Server 或MYSQL 等數(shù)據(jù)庫。瀏覽器都能通過Web Server 跟數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互。B/S 結構圖示如圖1。

圖1：B/S 模式

與C/S 相比，B/S 有很多優(yōu)點，推動著B/S 取代C/S 進程，本文總結如下：

（1）從硬件環(huán)境看，C/S 需要專用環(huán)境，B/S 可以在廣域網(wǎng)中進行。

（2）從程序架構上看，C/S 運行速度有限，更關注流程，B/S 對安全訪問跟訪問時的運行速度都比較重視，適應未來發(fā)展趨勢。

（3）從系統(tǒng)維護上看，C/S 的既有模式下升級困難，B/S 對數(shù)據(jù)接口不作限定，升級時花費少，操作方便。

（4）從處理問題上看，C/S 較為集中，不能分散處理，B/S 在操作上更為靈活。

（5）從用戶接口及信息流看，C/S 的數(shù)據(jù)接口跟操作系統(tǒng)有很大的關系，交互性不高，B/S 能夠實現(xiàn)多平臺間跨越式交互。

2 系統(tǒng)功能概述

2.1 PC端教育管理功能

該系統(tǒng)能夠為教培機構提供一站式數(shù)字化解決方案，真實使用場景，助力教培機構數(shù)字化轉型升級。該部分功能主要是為學校教育管理提供便利的渠道，能夠實現(xiàn)多維度學員管理，多維度管理學員信息，提高機構管理和運營效率；其次，系統(tǒng)能夠實現(xiàn)智能排課操作需要，方便學校進行可視化視圖排課，自定義排課周期，自動檢測排課沖突；系統(tǒng)能夠及時生成視圖課表，方便學生實時視圖化查看老師、教室排課情況，提高老師、教室利用率；此外，系統(tǒng)還具備人臉識別簽到功能，學員到校離校刷臉，可自動完成簽到、點名消課、通知家長。這樣可以放學校和家長都能夠及時掌握學生在校情況，了解他們的日常學習和生活狀態(tài)。

2.2 家校服務功能

這一模塊的功能包含多方面。

（1）消息通知功能，能夠對學員到校離校通知、上課提醒、續(xù)費提醒等，一鍵觸達家長，重要信息不錯過；

（2）實現(xiàn)作業(yè)提交功能，學員可在線提交作業(yè)，系統(tǒng)自動提醒未提交學員，提高學員作業(yè)積極性；

（3）互動點評功能，老師與家長可對學員上課表現(xiàn)、作業(yè)進行互動點評，提高家長參與度；

（4）精彩分享功能，家長可實時查看學員課堂表現(xiàn)，并可將精彩表現(xiàn)分享至朋友圈；

（5）多人查看功能，支持多名家庭成員登陸家長端，實時查看學員在校表現(xiàn)；

（6）自主約課功能，家長可通過手機端在線自助查看機構課程信息并約課，提高機構課程預約率；

（7）學員檔案功能，建立學員成長檔案，通過視頻、圖片等全方位記錄學員成長軌跡，家長隨時查看；

（8）在線繳費功能，機構可將學員繳費訂單信息推送至家長手機，家長在線繳費，輕松便捷。

2.3 線上課程教學功能

該系統(tǒng)設計中的線上課程教學功能主要是為了滿足學生的線上自主學習需求，這一模塊功能主要包含：課程線上化、課程體系化、課程回顧、學習時間靈活、作業(yè)互評等。

（1）課程線上化功能實現(xiàn)。老師上傳課程，學員在線查看并學習支持上傳視頻、圖片、文字等多形式課程。

（2）課程體系化功能實現(xiàn)。老師根據(jù)教學內容上傳課程內容，教學體系化提高機構品牌形象。

（3）課程回顧功能實現(xiàn)。學員可反復回顧查看課程提升學習效果。

（4）學習實踐靈活功能實現(xiàn)。不固定學習時間，學生可根據(jù)自身學習時間安排，自由學習。

（5）作業(yè)互評功能實現(xiàn)。老師和家長可在線對作業(yè)進行點評互動提高家長參與度。

2.4 刷臉簽到點名功能

這部分功能實現(xiàn)主要是針對學生的教學管理開展的。需要重點實現(xiàn)學生人臉的精準識別、拍照推送、簽到簽退、智能點名、自動消課、考勤通知、語音播報、老師考勤等子系統(tǒng)功能，方便教學管理工作開展。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的學生管理系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 用戶登錄界面實現(xiàn)

用戶登錄界面設計中，主要是針對系統(tǒng)用戶，包含學校領導、教師和學生，他們需要通過用戶名和賬戶密碼輸入登錄相應的系統(tǒng)。不同用戶登錄應該具有不同的系統(tǒng)權限。學生在登錄中需要輸入自己的學號，密碼設置為學生身份證的后六位，學生在首次登錄系統(tǒng)后可以自行更改密碼，也可以不改。而學校的領導、教師登錄系統(tǒng)后，能夠對學生的相關信息進行查看，修改或者是刪除，還可以添加一些信息，這樣就能夠促進學生相關信息更加完善，實現(xiàn)對學生信息的科學、綜合管理。

3.2 系統(tǒng)主界面實現(xiàn)

在用戶登錄該系統(tǒng)后，就可以操作相應的模塊功能，主界面中會顯示出用戶名，也有退出按鈕，可以隨時退出。主界面中間以下下方呈現(xiàn)的是血神管理系統(tǒng)的公告，學生可以接收到學校以及教師分布的相關公告和通知，了解班級及學生的一些普遍情況，查看學校動態(tài)以及課程動態(tài)，并且按照教師的要求來完成自己的學習任務。

3.3 主要功能模塊實現(xiàn)

在該學生管理系統(tǒng)中，更多的是對學生的出勤情況、線上學習情況進行考查，方便學校和家長及時溝通，及時發(fā)現(xiàn)問題。在相應管理模塊中，可以直觀顯示學生的出勤情況，要是有缺勤的情況，可以第一時間看出來，可以有效為學校的教學督查提供依據(jù)，方便學校對學生的管理。在教學管理模塊，教師不僅可以查看學生的出勤情況和作業(yè)完成情況，學生也能夠及時查看自己的學習成績。此外，借助相關信息的統(tǒng)計，教師還能夠對學生的學習情況進行動態(tài)監(jiān)測，看到學生的學習成績發(fā)展趨勢，為學生找到薄弱學科，做好專項教學指導提供必要的依據(jù)。學生也能夠及時查詢教師信息，增進師生之間的了解。

4 NET架構和系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

NET 框架是微軟開發(fā)，旨在對敏捷軟件的開發(fā)、網(wǎng)絡透明及平臺無關性，是軟件工程發(fā)展的重要邁步，實現(xiàn)了編程環(huán)境中多語言的統(tǒng)一，為Internet 上各應用實現(xiàn)通過Web 服務建立溝通。NET 框架可以在不同配置的客戶端中使用，非常方便，受到軟件開發(fā)人員的廣泛好評。

4.1 數(shù)據(jù)庫技術

Microsoft SQL server2019 是一款企業(yè)級數(shù)據(jù)存儲的非常優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫管理軟件，能夠很好的兼容微軟公司的多種Windows 操作系統(tǒng)，建立分布式瀏覽器跟服務器數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。使用該軟件的開發(fā)人員能夠在數(shù)據(jù)庫中建立Web 服務聯(lián)系，因校內教育系統(tǒng)存儲的學生信息中數(shù)據(jù)類型很多，資源信息很大，這一情況決定了采用SQL server2019 作為數(shù)據(jù)管理軟件的適合性。使用該軟件要求研發(fā)人員熟練掌握T-SQL 編程性語言：查詢語言、操作語言、定義語言及控制語言。此類軟件既支持數(shù)據(jù)結構層面的操作也支持修改單個記錄。

4.2 C#語言

這是微軟公司基于C 語言及C++語言，吸收其他類語言優(yōu)點發(fā)布的更加高級的程序語言。它的操作非常便捷并且可以實現(xiàn)跨平臺編輯，操作能力非常強。因其是在多種語言基礎上修正的，學習和上手較為簡單。

基于軟件設計的規(guī)范和要求，設計以物聯(lián)網(wǎng)技術為基礎，以B/S 為設計框架的教學管理平臺，該教學管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)過程中將用到的關鍵性技術和開發(fā)環(huán)境，對核心內容初步了解。

4.3 硬軟件設計

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的學生管理系統(tǒng)硬件設計中，要將數(shù)據(jù)采集終端和數(shù)據(jù)接收終端作為重點。傳感器、MCU、AD 芯片等部件構成數(shù)據(jù)采集端。接收端也是由多個異步串口連接，還連接了蜂鳴器、LCD、芯片等部件。而總線和無線傳輸模塊相連接，其功能和終端接收設備對等，可以借助天線將信號傳輸?shù)娇刂浦行?，再將受到的?shù)據(jù)信息傳輸?shù)街鳈C位置。

在學生管理系統(tǒng)軟件設計中，包含了數(shù)據(jù)采集節(jié)點、協(xié)調器節(jié)點以及主控制器設計，這些都是學生管理系統(tǒng)中的關鍵軟件設計部分。在這一系統(tǒng)中，學生管理系統(tǒng)中，處理器的作用很關鍵，為了實現(xiàn)智能學生管理系統(tǒng)設計的自動化目標，選擇使用低能耗、低成本和高性能的處理器進行處理，確保系統(tǒng)的網(wǎng)關作用能夠有效發(fā)揮。通過串口接收無線網(wǎng)絡的教學環(huán)境信息，做好解析和處理，再將相關信息保存后傳輸?shù)紾PRS 模塊，借助串口接收相關控制命令或其他信息數(shù)據(jù)，做好分析處理后將其傳輸?shù)骄W(wǎng)絡中的協(xié)調器位置。

5 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的學生管理系統(tǒng)具體應用

5.1 在學生考勤中的應用

基于物聯(lián)網(wǎng)的電子標簽和射頻識別技術應用，學校構建以B/S 為框架的學生管理系統(tǒng)，在學生手機卡或者是校園卡中嵌入設定好的電子標簽，通過學校各個教室中的監(jiān)控設備來接收和發(fā)送射頻識別信號，這樣就可以有效對學生的上課考勤情況進行信息采集，及時把握學生考勤情況，對于缺勤學生信息自動上傳系統(tǒng)和相關聯(lián)系人，這樣班主任和班級教師都可以快速掌握學生的考勤情況，以便及時提醒和采取措施。此外，在課程教學中，部分學生存在課堂玩手機的情況，通過安裝以物聯(lián)網(wǎng)為基礎的電子感應設備，可以及時檢測班級中的電子設備情況，一旦有學生玩手機，系統(tǒng)會及時發(fā)出警報信息，且對于相應電子設備進行定位，這樣老師就可以很快判斷是哪個學生使用了電子設備，及時制止這種行為，同時也警醒其他學生，課堂上不要帶電子設備進入，更不能在課堂中玩手機，有效保證課堂上學生能夠更專心的聽課。

5.2 在校園安全監(jiān)管中的應用

隨著智慧校園、物聯(lián)網(wǎng)校園等建設加速，很多學校都開始在校園內安裝各種各樣的電子監(jiān)控設備，構建校園的監(jiān)控網(wǎng)絡，實現(xiàn)對校園安全和信息的有效監(jiān)控及管理。但是，傳統(tǒng)的校園監(jiān)控只是在校園一些重要角落安裝視頻監(jiān)控設備，但是這些監(jiān)控錄像和信息如果沒有專門進行審核和管理，是沒有實際價值的，也提取不了重要信息，這樣對于校園安全管理依然是漏洞。對此，通過物聯(lián)網(wǎng)的RFID（射頻識別）技術應用，能夠將相應電子標簽安裝在校園治安死角、施工場地、教學樓等重要或者是危險系數(shù)高的場所，并通過系統(tǒng)信息錄入來核實學生身份。

此外，還要避免校外人員隨意進入校內的現(xiàn)象，所以將電子報警器及攝像頭在校園生活區(qū)以及教學區(qū)安裝起來，對于校外不明人士的進出進行管控，及時發(fā)出語音警報，提醒其無故不得進入校園。

5.3 在文體活動中的應用

學生的興趣和性格特征有一定差異，所以他們喜愛的課余活動也往往各種各樣，在傳統(tǒng)教學模式中，會組織學生開展一些集體性的文體活動，這樣可能讓一些不感興趣的學生對此比較反感，缺乏他們積極性，導致時間和精力的浪費。還可能導致學生出現(xiàn)逆反心理，這樣就很難確?；顒有Ч??；诖?，學校要組織學生將自己的興趣愛好提交到信息管理系統(tǒng)中，通過物聯(lián)網(wǎng)技術來構建學生電子檔案，這樣學校在舉辦文體活動中就可以通過微信或者是QQ 來進行信息傳遞，讓學生結合自己的興趣愛好來選擇自己喜歡文體活動項目，學校則根據(jù)學生上報的活動參與數(shù)量，來組織更多的熱門文體活動。在這樣的活動開展中，學生的參與積極性更高，通過相關信息錄入，還能夠更好的將活動開展結果以及學生參與情況反饋出來。

5.4 在教學流程控制中的應用

在學校管理中，教學活動管理是最主要的工作。在日常的學校教學工作中，相關教學有聯(lián)系緊密的流程，借助物聯(lián)網(wǎng)技術來實施對于教學管理體系的全面構建，將射頻識別技術作為主要支撐，促進教學管理和學生個體的考核能夠逐步實現(xiàn)，同時還要提升學生的自主學習能力，強化學生合作意識等。例如，在農(nóng)業(yè)院校的教學工作中，構建數(shù)字化農(nóng)植物園系統(tǒng)，讓學生通過操作進入到系統(tǒng)中，對植物生長狀況進行觀察和感知，在計算機網(wǎng)絡應用中對于信息進行梳理觀察，進行種植經(jīng)驗交流，體現(xiàn)研究的成果和力量，促進學生科學素養(yǎng)不斷提升。

此外，借助物聯(lián)網(wǎng)技術，還可以構建智慧圖書館和信息化管理系統(tǒng)。同物聯(lián)網(wǎng)技術來進行現(xiàn)場的協(xié)調管理，不需要人工服務，減少人力資源消耗和成本。在物聯(lián)網(wǎng)技術管理框架中，學生在圖書館的很多活動完全可以實現(xiàn)無人管操作，在各類圖書上貼上RFID 標簽，可以對于圖書信息進行準確定位和查找調取，體現(xiàn)智能化操作和導航，這樣文獻信息的管理和分揀也會更加高效。在學校的實驗室設備管理、實驗監(jiān)管以及智能插座管理上，也可以借助物聯(lián)網(wǎng)那個技術將實驗室設備信息存儲妥當，通過閱讀器來對于信息進行有效的閱讀檢查，做好網(wǎng)絡的統(tǒng)一管理。借助這樣的物聯(lián)網(wǎng)教學管理系統(tǒng)應用，還能夠通過射頻識別來讓學生對實驗步驟、操作注意事項等信息進行準確提取，提升實驗教學效率。

6 系統(tǒng)實現(xiàn)

6.1 系統(tǒng)設計實現(xiàn)

以物聯(lián)網(wǎng)技術為基礎，能夠更好的建立相關信息之間的聯(lián)系，搭建聯(lián)系的脈絡，更好的實現(xiàn)信息共享。學生信息管理系統(tǒng)按照系統(tǒng)運行環(huán)境、程序編寫調試、系統(tǒng)改造使用等進行慢慢的實施。

（1）系統(tǒng)運行環(huán)境。按照系統(tǒng)的設計原則和設計需求，準備好計算機軟件設備和硬件設備，并全面搭建好系統(tǒng)在運行過程中所需要的軟件平臺和硬件平臺。

（2）程序編寫調試。系統(tǒng)的程序設計是按照系統(tǒng)的設計要求來確定的，程序員按照設計的要求和規(guī)定，運用編程語言來實現(xiàn)對各個子系統(tǒng)、子模塊的編程工作，在編寫完成后還需要進一步進行程序調試，從而發(fā)現(xiàn)在程序內隱藏的各種問題，并進行及時的解決。

（3）系統(tǒng)改造使用。這是該系統(tǒng)實施的最后一項任務，主要包括準備數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)編碼、設置參數(shù)、錄入數(shù)據(jù)等多項工作，在系統(tǒng)正式使用之前，必須要經(jīng)過一段時間的試運行，從而判定系統(tǒng)是否存在問題。

（4）系統(tǒng)試運行，通過相關操作，用不同身份來登錄該系統(tǒng)，檢驗各部分功能模塊操作有效性，查看系統(tǒng)運行狀態(tài)，最終確定系統(tǒng)可靠性。

6.2 系統(tǒng)評價

基于物聯(lián)網(wǎng)設計學生信息管理系統(tǒng)，是對住校高職學生的相關信息進行有效管理，主要包括學生選課信息、考勤信息、考試成績、綜合素質評價等信息，并且能夠對統(tǒng)計到的數(shù)據(jù)進行全面的處理和分析，從整體上形成一個管理鏈，將學生在學校內的管理融合為一個整體，從而完成學生信息管理的工作。信息管理工作是一項漫長又復雜的工作，不能求快、但求準，更需要按照一步一步的工作程序來進行管理，學生信息管理系統(tǒng)的應用中，主要是采取積極的管理方法，改變了管理模式，從而進行全面的管理應用。該系統(tǒng)以實用性、安全性、適用性等基本原則，結合學生的實際情況，選擇了合適的技術進行管理，在節(jié)約管理成本和時間的基礎上更加注重管理的實用性，這樣一來能夠在系統(tǒng)應用過程中避免出現(xiàn)管理不當?shù)默F(xiàn)象，所以說該系統(tǒng)在逐漸投入過程中，逐漸完善、逐漸應用，并在不斷的應用過程中積累對高職學生信息的管理經(jīng)驗，從而更好的提高學生信息管理系統(tǒng)的水平。為了檢驗該物聯(lián)網(wǎng)學生信息管理系統(tǒng)設計的有效性，在完成系統(tǒng)設計后，在具體環(huán)境中對系統(tǒng)進行運行調試，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行中存在的一些問題和不足，并進行進一步系統(tǒng)優(yōu)化和調整，最終確?；谖锫?lián)網(wǎng)的學生信息管理系統(tǒng)設計能夠滿足相關功能操作需要，各模塊能夠正常工作。

7 總結

物聯(lián)網(wǎng)技術是很多現(xiàn)代化技術的集大成者，將這一技術應用到學生管理系統(tǒng)中，對于優(yōu)化學生管理模式，促進管理效率提升具有積極作用。從目前物聯(lián)網(wǎng)技術在學生管理系統(tǒng)中的應用來看，已經(jīng)實現(xiàn)了很多領域的應用突破，對于學校的教學、監(jiān)督和管理等工作有重要促進作用。在借助物聯(lián)網(wǎng)技術來構建學生管理系統(tǒng)中，借助B/S 架構進行系統(tǒng)設計，進行系統(tǒng)功能優(yōu)化，能夠有效把握各個管理系統(tǒng)的設計目標，促進系統(tǒng)之間分工明確，確保管理工作有序進行。