王興++吳珊珊

摘 要： 基于Android智能手機，設(shè)計并實現(xiàn)了“高校課堂自動化考勤與手機使用限制系統(tǒng)”。該系統(tǒng)利用藍牙設(shè)備掃描技術(shù)，在完成自動化考勤的同時通過系統(tǒng)進程管理對課堂上手機的使用進行限制，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； 自動化考勤； Android APP開發(fā)； 手機功能限制

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：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)院的班級建制進行課堂學(xué)習(xí)，同一課堂的學(xué)生可能來自多個學(xué)院、多個專業(yè)、多個班級，教師不熟悉來上課的學(xué)生，這種教學(xué)方式給高校課堂的考勤工作帶來了一定的困難。根據(jù)調(diào)查，大學(xué)生有過逃課經(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)生對手機的依賴日趨嚴(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，有36.2%的學(xué)生經(jīng)常在上課期間使用手機[2]。逃課與上課玩手機不僅影響大學(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，無法對學(xué)生進行有效約束。利用智能手機實現(xiàn)身份認(rèn)證和考勤自動化，可以大大簡化學(xué)校的學(xué)生考勤流程，減少教師以及教務(wù)管理人員的工作強度，同時對于學(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)生一旦沉迷于手機就將大量分散學(xué)習(xí)的興奮點和注意力，對學(xué)習(xí)的興趣、熱情降低，勢必影響其學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)成績，所以利用技術(shù)手段限制手機在課堂上的使用非常有必要性。

逃課和上課玩手機是高校課堂紀(jì)律的兩大重要影響因素?，F(xiàn)有的系統(tǒng)一般只是實現(xiàn)了自動化考勤，并無考慮對課堂使用手機進行限制[3-5]。本文設(shè)計的“高校課堂自動化考勤與手機使用限制系統(tǒng)”，在完成自動化考勤的同時，對課堂中手機的使用進行限制，具有一定的創(chuàng)新性。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本文設(shè)計的“高校課堂自動化考勤與手機使用限制系統(tǒng)”由學(xué)生手機端軟件、考勤機以及后臺服務(wù)器組成，系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。手機端軟件實現(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)；考勤機實現(xiàn)了導(dǎo)入班級信息、手動考勤、實時點名并顯示點名結(jié)果、上傳更新考勤記錄等功能；考勤機連接的后臺服務(wù)器，接入校園教學(xué)教務(wù)管理系統(tǒng)，動態(tài)地維護學(xué)生、班級、課程以及考勤統(tǒng)計信息。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

學(xué)生手機客戶端APP的功能模塊包括簽到簽出、手機限制使用、我的校園等；考勤機的主要功能模塊包括：與后臺服務(wù)器連接，在點名前導(dǎo)入班級信息、點名、實時顯示點名結(jié)果、手動輔助點名以及生成出勤信息表等功能模塊。后臺管理系統(tǒng)可與目前高校教務(wù)管理系統(tǒng)融合對接，或者直接在現(xiàn)有的教務(wù)管理系統(tǒng)上升級。主要是增加學(xué)生終端設(shè)備藍牙ID的管理，以及動態(tài)維護班級課程信息、學(xué)生設(shè)備信息和考勤信息統(tǒng)計表。

1.2 功能模塊設(shè)計

“高校課堂自動化考勤與手機使用限制系統(tǒng)”關(guān)鍵功能設(shè)計思路為：點名開始，考勤機掃描區(qū)域內(nèi)的藍牙設(shè)備ID，與預(yù)先存在班級考勤表中的藍牙設(shè)備ID進行比對，匹配本課程選課學(xué)生名單，完成考勤。在此過程中學(xué)生需要通過打開手機客戶端APP啟動和配置手機中的藍牙模塊，與考勤機的比對過程相配合，同時進入手機使用受限狀態(tài)。如果課間非法退出手機受限狀態(tài)，則學(xué)生手機的藍牙設(shè)備信息將發(fā)生更改，考勤機監(jiān)控到此改變后將修改對應(yīng)學(xué)生的課堂紀(jì)律信息。

1.2.1 考勤機相關(guān)功能

⑴ 導(dǎo)入班級信息

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

⑵ 點名

考勤機在導(dǎo)入后的班級信息表中增加“考勤狀態(tài)”字段，并將初始狀態(tài)默認(rèn)值都設(shè)為“未到”。啟動點名進程后，通過自動搜索區(qū)域內(nèi)的藍牙設(shè)備ID，匹配考勤表中ID信息，修改對應(yīng)學(xué)生的“考勤狀態(tài)”信息。設(shè)置時鐘，在某個時間范圍內(nèi)進行周期性掃描，確?？记诘臏?zhǔn)確率。同時可以引入課中任意時間段掃描，確定學(xué)生沒有中途離場或者手機取消受限狀態(tài)。

⑶ 點名結(jié)果實時顯示

通過考勤機屏幕實時顯示考勤結(jié)果，列出“已到學(xué)生”列表與“未到學(xué)生”名單。

⑷ 手動考勤

對于沒有手機或手機沒有藍牙功能或系統(tǒng)未準(zhǔn)確匹配已到的學(xué)生時，教師可采用手動考勤方式，確認(rèn)其出勤后，修改其“考勤狀態(tài)”，同時將該學(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，考勤機將保持本次考勤結(jié)果信息表，可供導(dǎo)出或者打印。同時將考勤結(jié)果上傳到后臺管理服務(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)計出勤率，用于學(xué)校教務(wù)管理分析。

1.2.2 學(xué)生手機端APP相關(guān)功能

⑴ 簽到與簽出

考慮到藍牙最大的并發(fā)連接數(shù)不超過10，課堂內(nèi)學(xué)生手機與考勤機如果通過建立藍牙通信實現(xiàn)考勤信息的交互是不現(xiàn)實的，所以本系統(tǒng)中的簽到與簽出過程并沒有與考勤機建立藍牙通信，而是通過學(xué)生手機端APP的簽到模塊實現(xiàn)啟動藍牙、配置藍牙設(shè)備信息來完成考勤功能。其關(guān)鍵在于配置的藍牙名稱中的某個字段能被考勤機認(rèn)可，而用戶通過其他方式配置的藍牙信息則不被考勤機認(rèn)可，達到考勤和考勤后限制其使用手機的目的；相反簽出就是關(guān)閉藍牙設(shè)備。

⑵ 手機使用限制

學(xué)生啟動客戶端APP進行簽到，完成藍牙設(shè)備的啟動和配置之后，手機即進入受限狀態(tài)，只允許打開在白名單列表之內(nèi)的應(yīng)用程序。在考勤時間段，如果退出受限狀態(tài)，該APP就會強制關(guān)閉學(xué)生手機藍牙模塊，同時考勤機將認(rèn)為學(xué)生在課堂玩手機，通過在考勤機修改其課堂紀(jì)律狀態(tài)將其違紀(jì)信息進行記錄。具體流程如圖2所示。

⑶ 我的校園

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

1.2.3 后臺服務(wù)器端功能

⑴ 教務(wù)管理系統(tǒng)

該功能主要是管理和動態(tài)維護班級課程信息、學(xué)生設(shè)備信息，以及考勤信息表。通過與已有的教務(wù)管理系統(tǒng)對接，在現(xiàn)有的系統(tǒng)基礎(chǔ)上升級，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、授課時間查詢統(tǒng)計到課率，以得到每次授課的到課率、平均到課率、每個學(xué)生到課率及具體授課時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程服務(wù)器獲取，所以必須有建立與“我的校園”中對應(yīng)的服務(wù)系統(tǒng)，或者通過開發(fā)已有的數(shù)字化校園中的各種系統(tǒng)的移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用接口實現(xiàn)。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵功能實現(xiàn)

2.1 藍牙設(shè)備配置與掃描

本系統(tǒng)中，手機和考勤機中的藍牙信息配置、掃描與檢測都是基于Android API中的以下兩個類進行開發(fā)。

⑴ BluetoothAdapter

這個類的對象代表了本地的藍牙適配器，相當(dāng)于本項目中的學(xué)生手機里的藍牙適配器。通過該藍牙適配器可以對藍牙進行基本操作。例如：開關(guān)藍牙設(shè)備、啟動設(shè)備發(fā)現(xiàn)（startDiscovery），設(shè)置/獲取藍牙狀態(tài)信息。例如：藍牙狀態(tài)值、藍牙Name、藍牙MAC地址等。通過MAC藍牙地址獲取藍牙設(shè)備（getRemote-

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

RfcommWithServiceRecord）。

⑵ BluetoothDevice

這個類的對象代表了遠程的藍牙設(shè)備，相當(dāng)于本項目中考勤機的藍牙適配器，通過它可以和手機藍牙設(shè)備BluetoothAdapter連接通信。

考勤機中進行設(shè)備掃描時，采用類似于藍牙Beacon技術(shù)，通過以上兩個API中ACTION_ DISCOVERY_STARTED和ACTION_LOCAL_NAME_

CHANGED這兩個基本方法實現(xiàn)。

2.2 手機使用限制

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

ActivityManager am=（ActivityManager）

getSystemService（ACTIVITY_SERVICE）；

//獲取正在運行的應(yīng)用

List run=

am.getRunningAppProcesses（）；

//如果不在名單內(nèi)則殺死進程

for（all ra.processName in the list） {

If（！ra. processName.equals（白名單））

activityManager.killBackgroundProcesses

（this.processName）；

}

3 結(jié)束語

與現(xiàn)有技術(shù)相比本系統(tǒng)的優(yōu)點是，學(xué)生在完成自動化考勤的同時，手機客戶端APP軟件對課堂上手機的使用進行限制，其不僅完成了高校學(xué)生的課堂考勤，還實現(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)的實施成本低、易推廣。本系統(tǒng)的缺點在于，只在Android OS上進行設(shè)計實現(xiàn)，對帶有Windows以及蘋果IOS操作系統(tǒng)的智能手機并沒有涉及。本系統(tǒng)的另外一個問題是無法規(guī)避學(xué)生使用多臺手機的情況，在登記的智能手機完成考勤并進入限制狀態(tài)之后，學(xué)生還是可以使用另外的手機。

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