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        基于Android的智慧班牌設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

        2021-10-12 06:47:34高乾龍劉中原
        客聯(lián) 2021年8期

        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(lái)已久,用來(lái)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(guò)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(kāi)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(guò)自己掌握開(kāi)發(fā)技術(shù)重新開(kāi)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(guò)調(diào)研,一方面可以驗(yàn)證這些已有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)滿(mǎn)不滿(mǎn)足數(shù)據(jù)對(duì)接及數(shù)據(jù)獲取的相關(guān)要求,滿(mǎn)足要求則在原有系統(tǒng)上增添功能實(shí)現(xiàn)對(duì)接,不滿(mǎn)足則要重新開(kāi)發(fā)該部分功能;另一方面,調(diào)研結(jié)果可以作為未來(lái)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(xiàn)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(mén)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(lái)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(lái)可以和教室內(nèi)的攝像頭實(shí)施聯(lián)動(dòng),通過(guò)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(guò)程的一個(gè)里程碑環(huán)節(jié),未來(lái)已來(lái),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(guò)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(guò)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(kāi)發(fā),具備則直接配置使用即可。

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

        2.向教務(wù)處等職能部門(mén)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(mén)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(hù)分幾類(lèi),每一類(lèi)不同用戶(hù)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(hù)分為幾類(lèi),每一類(lèi)具備何種權(quán)限;對(duì)于一些專(zhuān)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(kāi)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(kāi)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(fǎng),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(shuō)明書(shū)的方式呈現(xiàn),該說(shuō)明書(shū)是后續(xù)開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)驗(yàn)收的白皮書(shū)。

        3.選型市面上性能穩(wěn)定且滿(mǎn)足實(shí)施要求的Android開(kāi)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(kāi)發(fā)板,開(kāi)發(fā)板在接口的提供上更為豐富,可以通過(guò)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(kāi)發(fā)板的參數(shù)清單,通過(guò)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(kāi)發(fā)板。

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

        需求和硬件選型都確定之后,接下來(lái)即可根據(jù)需求來(lái)開(kāi)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(lái)完成,整個(gè)系統(tǒng)采用客戶(hù)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)在應(yīng)用服務(wù)器端部署IIS服務(wù)器,使用.NET Web Service編寫(xiě)服務(wù)腳本并發(fā)布,同時(shí)通過(guò)HTML5網(wǎng)頁(yè)提供系統(tǒng)的管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā),HTML5通過(guò)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(kāi)發(fā)Android應(yīng)用,最終部署運(yùn)行于Android開(kāi)發(fā)板實(shí)現(xiàn)智慧班牌的展示和交互。

        智慧班牌客戶(hù)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(guò)督導(dǎo)認(rèn)證的情況下方可查看,并非是對(duì)外任意開(kāi)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(tīng)課后可以通過(guò)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(kāi)發(fā)板硬件選型,軟件系統(tǒng)總體規(guī)劃、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試以及系統(tǒng)上線(xiàn)試運(yùn)行的步驟展開(kāi)系統(tǒng)的開(kāi)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(kāi)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(kāi)發(fā)完成后經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試后上線(xiàn)實(shí)施,智慧班牌上線(xiàn)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(kāi)銷(xiāo),變相創(chuàng)造了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

        五、開(kāi)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(kāi)發(fā)主要是在學(xué)完專(zhuān)業(yè)課后展示如何從無(wú)到有開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的全過(guò)程,覆蓋從市場(chǎng)調(diào)研、硬件選型、軟件設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)和最終系統(tǒng)集成上線(xiàn)運(yùn)行的全過(guò)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(kāi)發(fā)過(guò)程,掌握開(kāi)發(fā)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和技術(shù)細(xì)節(jié),通過(guò)此項(xiàng)目的開(kāi)發(fā),較好地理解產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程并能較好地進(jìn)行觸類(lèi)旁通和舉一反三的實(shí)踐,在建立了一套標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)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(kāi)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(lái)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。

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