高乾龍 劉中原

摘 要：電子班牌作為傳統(tǒng)紙質(zhì)班牌的替代由來已久，用來克服紙質(zhì)班牌顯示信息的局限和滯后以及更換繁瑣、浪費(fèi)資源等諸多缺點(diǎn)，電子班牌的硬件在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)只需要一次實(shí)施，顯示的信息通過軟件系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)限更新，更新的內(nèi)容和策略只需要管理員在后臺(tái)設(shè)置完成，電子班牌會(huì)實(shí)施自動(dòng)化的無(wú)人值守的信息更新及展示，在便捷性、實(shí)時(shí)性及環(huán)保層面上都是紙質(zhì)班牌無(wú)法比擬的。

關(guān)鍵詞：Android，電子班牌，智慧班牌

一、研究背景

目前的電子班牌技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，顯示的信息也從單純信息展示向基于云計(jì)算和人工智能的大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變，向智能化的電子班牌演變，雖技術(shù)成熟，但每個(gè)學(xué)校的電子班牌都有不同的應(yīng)用背景和顯示需求，所要對(duì)接的各種校園業(yè)務(wù)系統(tǒng)也千差萬(wàn)別，在別的學(xué)校成功應(yīng)用的電子班牌拿到我校應(yīng)用要解決很多業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)接以及差異需求開發(fā)，實(shí)現(xiàn)有機(jī)融入我校整體的各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)，最好的方式是借鑒現(xiàn)有產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，充分調(diào)研我校需求，通過自己掌握開發(fā)技術(shù)重新開發(fā)并持續(xù)更新和維護(hù)，在目前我校還采用紙質(zhì)班牌以及智慧校園待建的大背景下，進(jìn)行該項(xiàng)目的立項(xiàng)及研究特別符合當(dāng)下背景。

二、研究意義

研究智慧班牌的意義首先在于對(duì)校內(nèi)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的調(diào)研，電子班牌要對(duì)接教務(wù)系統(tǒng)獲取課程信息，對(duì)接學(xué)工系統(tǒng)獲取學(xué)生信息，同時(shí)還要對(duì)接人事系統(tǒng)獲取教師的相關(guān)信息，通過調(diào)研，一方面可以驗(yàn)證這些已有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)滿不滿足數(shù)據(jù)對(duì)接及數(shù)據(jù)獲取的相關(guān)要求，滿足要求則在原有系統(tǒng)上增添功能實(shí)現(xiàn)對(duì)接，不滿足則要重新開發(fā)該部分功能;另一方面，調(diào)研結(jié)果可以作為未來智慧校園業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)對(duì)已有系統(tǒng)重用的依據(jù)和參考。其次，智慧班牌上線后，將徹底改變目前班牌上只能放置紙質(zhì)課程表的現(xiàn)狀，節(jié)約了大量的打印紙張資源，更不用每次都需要人工去更新課表，還能時(shí)時(shí)多維度全視角地展現(xiàn)班級(jí)-課程-教師的信息，比如在一個(gè)上課時(shí)段，走到某個(gè)教室的班牌前，屏幕上顯示當(dāng)前上課的是哪個(gè)班級(jí)，什么課程，哪個(gè)章節(jié)，哪位老師在上課，本次課的學(xué)生出勤情況如何;點(diǎn)擊屏幕進(jìn)一步深入了解，可以看到當(dāng)前課程的課程標(biāo)準(zhǔn)，本節(jié)課的教案，每個(gè)學(xué)生的詳細(xì)介紹以及在該門課程的具體成果等，這些立體化多維度的信息相比一張紙質(zhì)的平面課程表所展現(xiàn)出來的數(shù)據(jù)價(jià)值已經(jīng)不言而喻，同時(shí)智慧班牌也是每一個(gè)教室的計(jì)算控制終端，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)教室中物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的集中管控和狀態(tài)反饋，未來可以和教室內(nèi)的攝像頭實(shí)施聯(lián)動(dòng)，通過對(duì)攝像頭抓取的圖像分析識(shí)別后對(duì)教學(xué)行為進(jìn)行分析，根據(jù)指標(biāo)實(shí)施教學(xué)反饋及預(yù)警，是將人工智能引入教學(xué)過程的一個(gè)里程碑環(huán)節(jié)，未來已來，起步就是現(xiàn)在，快利用新技術(shù)為教學(xué)提供更加智慧的服務(wù)，智慧校園的實(shí)現(xiàn)從每一個(gè)小的細(xì)節(jié)點(diǎn)出發(fā)。

三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)現(xiàn)方式

項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：

1.調(diào)研和智慧班牌相關(guān)的現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能。

由于智慧班牌需要使用到課程，學(xué)生以及教師的相關(guān)信息，而這些信息可能存在于教務(wù)系統(tǒng)、學(xué)工系統(tǒng)以及人事系統(tǒng)，故而需要對(duì)校內(nèi)的這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研，看其是否能提供這些數(shù)據(jù)，以及這些數(shù)據(jù)的提供方式，由于系統(tǒng)需要持續(xù)不斷地自動(dòng)化運(yùn)行，故智慧班牌和這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)的交互也應(yīng)是常態(tài)化過程，而非一次性取得數(shù)據(jù)后不再交互，此時(shí)就要求業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要具備一定的數(shù)據(jù)服務(wù)能力，通過調(diào)研系統(tǒng)了解其特征后確定具體的實(shí)施方案。如果原有業(yè)務(wù)系統(tǒng)不具備相應(yīng)的數(shù)據(jù)服務(wù)能力則需要根據(jù)需求進(jìn)行該部分功能的開發(fā)，具備則直接配置使用即可。

在該階段主要通過實(shí)地走訪，交流查看等方法了解功能，所獲取的信息和結(jié)論通過調(diào)研報(bào)告的方式呈現(xiàn)。

2.向教務(wù)處等職能部門調(diào)研智能班牌的具體業(yè)務(wù)需求。

在了解已有業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，下一步則需要向主管部門教務(wù)處調(diào)研智慧班牌的細(xì)節(jié)需求，包括前端系統(tǒng)應(yīng)具備的功能、軟件界面風(fēng)格、使用系統(tǒng)的用戶分幾類，每一類不同用戶具備什么樣的系統(tǒng)權(quán)限;后端管理平臺(tái)的管理功能需求，管理用戶分為幾類，每一類具備何種權(quán)限;對(duì)于一些專業(yè)數(shù)據(jù)，相關(guān)業(yè)務(wù)人員可能不是太清楚其具體含義，此時(shí)還需要開發(fā)人員進(jìn)行快速建模并請(qǐng)需求方進(jìn)行功能確認(rèn)，最終目標(biāo)都是要明確系統(tǒng)的每一個(gè)功能需求細(xì)節(jié)，為后續(xù)的無(wú)異議開發(fā)打好基礎(chǔ)。

需求調(diào)研階段采用的主要方法仍然是實(shí)地走訪，當(dāng)面交流以及原型確認(rèn)，最終形成的結(jié)果以需求規(guī)格說明書的方式呈現(xiàn)，該說明書是后續(xù)開發(fā)和系統(tǒng)驗(yàn)收的白皮書。

3.選型市面上性能穩(wěn)定且滿足實(shí)施要求的Android開發(fā)板用于智慧班牌的運(yùn)行載體并給出硬件實(shí)施方案。

由于涉及到嵌入式安裝及系統(tǒng)裁剪的要求，在Android設(shè)備的選用上不宜采取目前市場(chǎng)上通用的Android Pad，而應(yīng)選取較為原始的Android開發(fā)板，開發(fā)板在接口的提供上更為豐富，可以通過串口、藍(lán)牙或者WiFi方便與其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行交互，同時(shí)屏幕的參數(shù)亦足夠美觀度方面的要求，從一款示例開發(fā)板的參數(shù)清單，通過確認(rèn)其外觀尺寸、屏幕分辨率、CPU性能、內(nèi)存大小以及各種接口的齊全度即可選定開發(fā)板。

4.設(shè)計(jì)并開發(fā)智慧班牌的軟件系統(tǒng)并部署于上一步選型的Android開發(fā)板。

需求和硬件選型都確定之后，接下來即可根據(jù)需求來開發(fā)智慧班牌的軟件系統(tǒng)，該部分是整個(gè)項(xiàng)目的核心，也是最體現(xiàn)展示度的地方，整個(gè)智慧班牌的呈現(xiàn)和交互都由軟件部分來完成，整個(gè)系統(tǒng)采用客戶端/服務(wù)器的模式架構(gòu)，除了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器以外，還要和現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)接運(yùn)行，整體軟件系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。首先現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過接口對(duì)接由應(yīng)用服務(wù)器端發(fā)起數(shù)據(jù)抽取請(qǐng)求，獲取到對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)存入數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器做統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和備份，系統(tǒng)會(huì)定時(shí)從業(yè)務(wù)系統(tǒng)刷新數(shù)據(jù)到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，用于兩個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一致性，所有的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器再出發(fā)，經(jīng)由應(yīng)用服務(wù)器提供給智慧班牌的所有終端，提供的過程是由智慧班牌發(fā)起請(qǐng)求， 應(yīng)用服務(wù)器返回?cái)?shù)據(jù)，后臺(tái)管理端通過PC電腦登錄Web網(wǎng)頁(yè)連接應(yīng)用服務(wù)器的管理后臺(tái)對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行管理和維護(hù)。

應(yīng)用服務(wù)器采用的技術(shù)架構(gòu)為IIS+.NET Web Service，通過在應(yīng)用服務(wù)器端部署IIS服務(wù)器，使用.NET Web Service編寫服務(wù)腳本并發(fā)布，同時(shí)通過HTML5網(wǎng)頁(yè)提供系統(tǒng)的管理系統(tǒng)開發(fā)，HTML5通過接口和應(yīng)用服務(wù)器交互，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器擬采用SQLServer，智慧班牌端使用Java語(yǔ)言基于Android Studio開發(fā)Android應(yīng)用，最終部署運(yùn)行于Android開發(fā)板實(shí)現(xiàn)智慧班牌的展示和交互。

智慧班牌客戶端的功能規(guī)劃主要包括課程信息展示，班級(jí)信息展示，教師信息展示以及教學(xué)監(jiān)督，二級(jí)功能又包括課程標(biāo)準(zhǔn)的展示以及課程教案，可以對(duì)教案進(jìn)行前后翻頁(yè)瀏覽，查看當(dāng)前課程教案并核對(duì)是否和培養(yǎng)方案一致，班級(jí)信息的展示是對(duì)學(xué)生信息的展示，包括班級(jí)總覽，學(xué)生分布，每一個(gè)同學(xué)的詳情信息，教師信息展示包括教材情況展示，教學(xué)PPT的分頁(yè)展示，上述所有的信息展示是要經(jīng)過督導(dǎo)認(rèn)證的情況下方可查看，并非是對(duì)外任意開發(fā)，可以確保信息不會(huì)任意泄露，最后督導(dǎo)可以在了解某節(jié)課程的詳細(xì)信息并聽課后可以通過督導(dǎo)留言功能對(duì)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，該瀏覽對(duì)應(yīng)的教師能夠看到，教務(wù)管理部分也可以看到并最終可以匯總形成教學(xué)反饋報(bào)告。

四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及效果

項(xiàng)目按照調(diào)研現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)現(xiàn)狀，需求調(diào)研，Android開發(fā)板硬件選型，軟件系統(tǒng)總體規(guī)劃、設(shè)計(jì)、開發(fā)、測(cè)試以及系統(tǒng)上線試運(yùn)行的步驟展開系統(tǒng)的開發(fā)和實(shí)施，主要工作在系統(tǒng)調(diào)研和功能設(shè)計(jì)以及開發(fā)，當(dāng)需求調(diào)研清楚以后，根據(jù)對(duì)應(yīng)的需求設(shè)計(jì)軟件功能，而后進(jìn)行編碼實(shí)現(xiàn)，軟件開發(fā)完成后經(jīng)過反復(fù)測(cè)試后上線實(shí)施，智慧班牌上線后，相較于目前的紙質(zhì)課程班牌，在一次投入后再無(wú)投入，不僅節(jié)約了大量的紙張資源，打印資源，系統(tǒng)7*24小時(shí)的無(wú)人值守不需要再人工介入，更節(jié)省了大量的人力成本，創(chuàng)造了信息顯示更豐富、立體、直觀和全面的數(shù)據(jù)價(jià)值時(shí)，更剩下一筆耗材和人力的開銷，變相創(chuàng)造了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

五、開發(fā)該項(xiàng)目對(duì)在校學(xué)習(xí)的啟發(fā)

本次智慧班牌的開發(fā)主要是在學(xué)完專業(yè)課后展示如何從無(wú)到有開發(fā)產(chǎn)品的全過程，覆蓋從市場(chǎng)調(diào)研、硬件選型、軟件設(shè)計(jì)及開發(fā)和最終系統(tǒng)集成上線運(yùn)行的全過程，讓我及團(tuán)隊(duì)成員以實(shí)物實(shí)感的形式全程參與整個(gè)開發(fā)過程，掌握開發(fā)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和技術(shù)細(xì)節(jié)，通過此項(xiàng)目的開發(fā)，較好地理解產(chǎn)品開發(fā)過程并能較好地進(jìn)行觸類旁通和舉一反三的實(shí)踐，在建立了一套標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)流程的基礎(chǔ)上，更培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)成員對(duì)產(chǎn)品開發(fā)的熱情和自信，同時(shí)也更加堅(jiān)定了我們以實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行職業(yè)教育學(xué)習(xí)的基本理念，希望未來能將這種理念積極貫徹和推廣下去，探索更多職業(yè)教育學(xué)習(xí)的心得和收獲。

參考文獻(xiàn)：

[1] 明日科技. Android開發(fā)詳解[M]. 吉林：吉林大學(xué)出版社，2018.

[2] 基于Web Service的油氣田信息服務(wù)構(gòu)建[J]. 范倫杰，張余強(qiáng)，羅彬彬.智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用. 2020（01） .

[3] 移動(dòng)教務(wù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 余海洋，朱瑩瑩，張貴玲.當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究. 2019（22）

[4] 基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校教學(xué)信息服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 田華.數(shù)字通信世界. 2020（09）

[5]周薇. Android嵌入式開發(fā)及實(shí)訓(xùn)[M]. 北京，電子工業(yè)出版社，2019.