李進(jìn)豪

（廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院信息工程學(xué)院，廣州 510520）

0 引言

充分發(fā)揮新一代信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)智能技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，推動(dòng)教學(xué)模式變革和課堂體系重構(gòu)，不斷提升教育教學(xué)質(zhì)量，助力教育實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，是教育教學(xué)改革的主旋律。調(diào)研表明，在教育信息化的推進(jìn)過程中，對(duì)于未成年學(xué)生的電腦管理，除了正面的教育引導(dǎo)外，有效的遠(yuǎn)程監(jiān)管是必要的。以小學(xué)生的電腦管理為例，兒童電腦管理軟件一方面有利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)自覺性，另一方面也有利于基于過程分析提升學(xué)生的學(xué)習(xí)有效性，助力提升線上教與學(xué)的質(zhì)量。

1 問題的提出

1.1 家長(zhǎng)的憂慮

作為廣東省職業(yè)教育 “雙師型” 名教師工作室主持人（信息技術(shù)方向），有助推我省智能技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的職責(zé)。在助推基礎(chǔ)教育教學(xué)信息化的過程中，我們發(fā)現(xiàn)不少家長(zhǎng)對(duì)小學(xué)生使用電腦都存在 “憂慮”，主要包括：訪問不良網(wǎng)站、運(yùn)行不良程序、學(xué)習(xí)效率偏低等。因此，基于兒童電腦管理軟件減輕家長(zhǎng)的憂慮是一項(xiàng)非常有意義的研究工作。

1.2 T型信息技術(shù)工匠人才的培養(yǎng)

作為廣東省教育科學(xué)規(guī)劃課題、廣東省職業(yè)院校文化素質(zhì)教育研究課題負(fù)責(zé)人（T 型信息技術(shù)工匠人才培養(yǎng)），致力于 “基于完成品的項(xiàng)目教學(xué)模式” 研究與實(shí)踐，旨在培育 “就業(yè)有核心競(jìng)爭(zhēng)力、創(chuàng)業(yè)有創(chuàng)新能力、升學(xué)有可持續(xù)發(fā)展能力” 的T 型工匠人才。實(shí)踐證明，在課堂教學(xué)與畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，基于真實(shí)項(xiàng)目開展人才培養(yǎng)，更有利于培養(yǎng)T 型工匠人才，更有利于助力學(xué)生成為受人尊重的專業(yè)技術(shù)人才。因此，作為基礎(chǔ)教育教學(xué)信息化推進(jìn)過程中的配套附件 “兒童電腦管理軟件”，課題組主持開發(fā)并引入實(shí)際教學(xué)工作中是一項(xiàng)非常有價(jià)值的教科研工作。

2 兒童電腦管理軟件基本原理

2.1 需求分析

根據(jù)調(diào)研與分析，結(jié)合基礎(chǔ)教育公益性管理軟件的需求，以實(shí)用夠用為原則，以有利于兒童成長(zhǎng)為準(zhǔn)繩，兒童電腦管理軟件的主要功能包括：溫馨提示、進(jìn)程管理、實(shí)時(shí)監(jiān)管等。

2.1.1 溫馨提示

主要用于向兒童端發(fā)送溫馨提示，該提示在指定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)關(guān)閉。目的是加強(qiáng)家長(zhǎng)與兒童的溝通，協(xié)助兒童進(jìn)行有效學(xué)習(xí)。

2.1.2 進(jìn)程管理

主要包括：?jiǎn)?dòng)單個(gè)進(jìn)程、啟動(dòng)批量進(jìn)程、關(guān)閉單個(gè)進(jìn)程、關(guān)閉批量進(jìn)程等。目的是消除不必要的學(xué)習(xí)干擾，助力兒童提升學(xué)習(xí)有效性。

2.1.3 實(shí)時(shí)監(jiān)管

主要包括：兒童電腦進(jìn)程監(jiān)管、兒童電腦實(shí)時(shí)截圖查看、兒童電腦動(dòng)態(tài)截圖瀏覽（在指定時(shí)間間隔自動(dòng)截圖）等。目的是基于過程分析協(xié)助兒童解決學(xué)習(xí)過程中的困難，提升學(xué)習(xí)效率與學(xué)習(xí)成就感。

2.2 基本框架

2.2.1 基于Winsock的信息收發(fā)

Winsock 是Windows 下的網(wǎng)絡(luò)編程規(guī)范，最常用的模式是 “服務(wù)器+客戶機(jī)” 模型。在這種模型中，服務(wù)器在一個(gè)IP 地址監(jiān)聽服務(wù)請(qǐng)求，當(dāng)客戶機(jī)對(duì)服務(wù)器提出連接請(qǐng)求時(shí)，則回應(yīng)客戶機(jī)的請(qǐng)求，進(jìn)而建立網(wǎng)絡(luò)通信的連接。在網(wǎng)絡(luò)通信中，最基本的信息包括：本地IP地址+端口號(hào)、對(duì)方IP地址+端口號(hào)、通訊信息等。

2.2.2 兒童端

自動(dòng)獲取本機(jī)IP地址，作為 “服務(wù)器+客戶機(jī)” 模型中的 “服務(wù)器”。兒童電腦開機(jī)時(shí)，兒童端自動(dòng)偵聽家長(zhǎng)端（客戶機(jī)）的連接請(qǐng)求，連接成功后，則根據(jù)家長(zhǎng)端的指令自動(dòng)完成相關(guān)的工作任務(wù)。

2.2.3 家長(zhǎng)端

自動(dòng)獲取本機(jī)IP 地址和兒童端IP 地址，作為 “服務(wù)器+客戶機(jī)” 模型中的 “客戶機(jī)”。家長(zhǎng)電腦開機(jī)后，家長(zhǎng)根據(jù)需要啟動(dòng)與兒童電腦的 “連接”（或 “斷開”）。如果選擇連接，在連接成功后，家長(zhǎng)端可以發(fā)出相應(yīng)的指令（溫馨提示、進(jìn)程管理、實(shí)時(shí)監(jiān)管等），進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)兒童電腦的管理（旨在提升學(xué)習(xí)有效性）。

2.2.4 開發(fā)平臺(tái)

Microsoft Visual Studio 2022（WPF+C#）。

2.2.5 安全策略

兒童端在兒童電腦開機(jī)時(shí)自動(dòng)執(zhí)行并隱藏界面（減少干擾），等待家長(zhǎng)端的指令。家長(zhǎng)端根據(jù)需要選擇性地與兒童端建立網(wǎng)絡(luò)通信，但連接時(shí)需要使用登錄賬號(hào)和密碼（賬號(hào)和密碼均使用加密方式保存），以確保安全性。在滿足實(shí)際需求的前提下，為了減少存儲(chǔ)空間和提高電腦的工作效率，實(shí)時(shí)監(jiān)管與動(dòng)態(tài)監(jiān)管均采用“截圖方式” 進(jìn)行。其中，在保證圖片具有一定清晰度的前提下，所有圖片均采用壓縮方式進(jìn)行傳輸和保存。

2.3 基本原理

兒童電腦管理軟件基本原理如圖1所示。

圖1 兒童電腦管理軟件基本原理

3 兒童電腦管理軟件的核心技術(shù)

3.1 自動(dòng)獲取本機(jī)IP地址

foreach（IPAddress MyIPAddress in Dns.GetHostEntry（Dns.GetHostName（））.AddressList）

｛

if（MyIPAddress.AddressFamily.ToString（）==“InterNetwork”）

｛

localIP = MyIPAddress.ToString（）；

break；

｝

｝

3.2 讀取當(dāng)前目錄下的文本文件

string filePath = @“myipstart.txt”;

string mys = File.ReadAllText（filePath）;

3.3 啟動(dòng)指定的進(jìn)程

string mycommand="notepad.exe";

System.Diagnostics.Process.Start（mycommand）;

3.4 獲取所有的進(jìn)程

Process［］myp;

myp = Process.GetProcesses（）;

3.5 關(guān)閉指定的進(jìn)程

string mycommand =“notepad”；

Process［］myp；

myp = Process.GetProcesses（）；

foreach（Process p in myp）

｛

if（p.ProcessName.ToUpper（）.Trim（）== mycom?mand.ToUpper（）.Trim（））p.Kill（）；

｝

3.6 延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉的提示框

（1）調(diào)用窗體

myMessageshow = mycommand;

ShowMessage myw=new ShowMessage（）;

myw.Show（）;

（2）窗體延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉

DispatcherTimer collectTimer = new DispatcherTimer（）；

collectTimer.Interval = new TimeSpan（0，0，0，0，5000）；

collectTimer.IsEnabled = true；

collectTimer.Tick += Timer_Tick；

private void Timer_Tick（object sender，EventArgs e）

｛

this.Close（）；

｝

3.7 實(shí)時(shí)截圖

System.Drawing.Rectangle myrc = SystemInformation.VirtualScreen；

var bitmap = new Bitmap（myrc.Width，myrc.Height，System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format32 bppArgb）；

using（Graphics memoryGrahics = Graphics.FromImage（bitmap））

｛

memoryGrahics.CopyFromScreen（myrc.X，myrc.Y，0，0，myrc.Size，CopyPixelOperation.SourceCopy）；

｝

MemoryStream myms = null；

myms = new MemoryStream（）；

bitmap.Save（myms，System.Drawing.Imaging.Image Format.Png）；

3.8 圖片壓縮

var eps = new EncoderParameters（2）；

eps.Param［0］= new EncoderParameter（System.Drawing.Imaging.Encoder.Quality，5L）；

eps.Param［1］= new EncoderParameter（System.Drawing.Imaging.Encoder.ColorDepth，24L）；

ImageCodecInfo［］encoders = ImageCodecInfo.GetIma?geEncoders（）；

ImageCodecInfo mycodecInfo= encoders［1］；

for（int j = 0；j < encoders.Length；++j）

｛

if（encoders［j］.MimeType==“image/jpeg”）

｛

mycodecInfo = encoders［j］；break；

｝

｝

bitmap.Save（myms，mycodecInfo，eps）；

3.9 保存圖片

MemoryStream fs = new MemoryStream（）；

int length =buff.Length；

string tstr= Encoding.Default.GetString（buff）；

if（tstr.Length > 0）

｛

fs.Write（buff，0，length）；

fs.Flush（）；

Bitmap img = new Bitmap（fs）；

DateTime dt = DateTime.Now；

string filePath = @“jpg”+dt.Minute.ToString（）+dt.Second.ToString（）+“.jpg”；

img.Save（@filePath，ImageFormat.Jpeg）；

fs.Close（）；

｝

3.10 啟動(dòng)偵聽［1］

IPEndPoint myipe = new IPEndPoint（IPAddress.Parse（MytxtService.Text）, 8081）;

mytcp = new TcpListener（myipe）;

mytcp.Start（）;

mytcp.BeginAcceptSocket（new AsyncCallback（Accept SocketCB）, mytcp）;

3.11 請(qǐng)求連接［1］

Socket mysoc = new Socket（AddressFamily.Inter?Network, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp）;

mysoc.Connect（IPAddress.Parse（MytxtService.Text）,8081）;

mysoc.BeginReceive（buff, 0, buff.Length, SocketFlags.

None, new AsyncCallback（ReceiveCB）, mysoc）;

3.12 容錯(cuò)與錯(cuò)誤反饋

foreach（string mycommandstr in myarr）

｛

string mysc =“”；

mysc = mycommandstr +“.exe”；try

｛

System.Diagnostics.Process.Start（mysc）；

｝

catch

｛

byte［］buffstr= Encoding.Default.GetBytes（mysc +“執(zhí)行失敗！”）；

mysoc.Send（buffstr）；

｝

｝

4 兒童電腦管理軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 總體框架

4.1.1 兒童端界面

兒童端界面如圖2所示。

圖2 兒童端界面

4.1.2 家長(zhǎng)端界面

家長(zhǎng)端界面如圖3所示。

圖3 家長(zhǎng)端界面

4.2 實(shí)現(xiàn)方案

4.2.1 兒童端

兒童電腦開機(jī)時(shí)，自動(dòng)運(yùn)行 “兒童端” 軟件并隱藏界面。在自動(dòng)獲取本機(jī)IP 地址后開始偵聽家長(zhǎng)端（客戶機(jī)）的連接請(qǐng)求。主要功能包括：

（1）接收來自家長(zhǎng)端的溫馨提示，其指令關(guān)鍵字為 “L100”。該 “溫馨提示” 窗口，如果兒童端沒有手動(dòng)關(guān)閉，則在5 秒后自動(dòng)關(guān)閉（可自定義，默認(rèn)為5秒）。

（2）接收來自家長(zhǎng)端的進(jìn)程管理指令，完成進(jìn)程的啟動(dòng)或關(guān)閉。啟動(dòng)單個(gè)進(jìn)程的指令關(guān)鍵字為“Q100”， 啟動(dòng)批量進(jìn)程的指令關(guān)鍵字為“Q200”，關(guān)閉單個(gè)進(jìn)程的指令關(guān)鍵字為“K100”，關(guān)閉批量進(jìn)程的指令關(guān)鍵字為 “K200”。其中，如果接受的是批量進(jìn)程，那么接收的字符串是由用 “,” 作為分隔符的系列進(jìn)程名稱連接而成的。

（3）接收來自家長(zhǎng)端的實(shí)時(shí)監(jiān)管指令，完成進(jìn)程名稱的回傳或?qū)崟r(shí)截圖的回傳。其中，回傳兒童電腦進(jìn)程名稱的指令關(guān)鍵字為 “G100”，回傳兒童電腦實(shí)時(shí)截圖的指令關(guān)鍵字為“T100”。

（4）接收來自家長(zhǎng)端的關(guān)閉指令，指令關(guān)鍵字為 “E100”。接受該指令后，自動(dòng)結(jié)束 “兒童端” 軟件的運(yùn)行。

4.2.2 家長(zhǎng)端

家長(zhǎng)電腦開機(jī)后，家長(zhǎng)根據(jù)需要啟動(dòng)連接或關(guān)閉與兒童電腦的網(wǎng)絡(luò)通信。主要功能包括：

（1）向兒童端發(fā)送溫馨提示時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)在 “溫馨提示” 前面添加指令關(guān)鍵字 “L100”。

（2）向兒童端發(fā)送進(jìn)程管理指令時(shí)，如果選擇的是單個(gè)進(jìn)程，那么進(jìn)程名稱需要家長(zhǎng)手動(dòng)輸入后發(fā)送，系統(tǒng)將自動(dòng)在 “單個(gè)進(jìn)程” 前面添加指令關(guān)鍵字 “Q100”（啟動(dòng)進(jìn)程）或 “K100”（關(guān)閉進(jìn)程）；如果選擇批量進(jìn)程，那么存放進(jìn)程名稱的文本文件則需要家長(zhǎng)提前編輯并保存，啟動(dòng)進(jìn)程的文本文件名稱為“txtmystart.txt”（指令關(guān)鍵字為 “Q200”），關(guān)閉進(jìn)程的文本文件名稱為“txtmykill.txt”（指令關(guān)鍵字為“K200”）。其中，文本文件中的進(jìn)程名稱用 “,” 進(jìn)行分隔。

（3）向兒童端發(fā)送實(shí)時(shí)監(jiān)管指令時(shí)，如果發(fā)送的是進(jìn)程名稱的回傳，那么家長(zhǎng)端發(fā)出指令“G100” 后，開始接收來自兒童電腦的進(jìn)程名稱。在接收兒童電腦進(jìn)程名稱后，軟件將自動(dòng)把兒童端與家長(zhǎng)端相同的進(jìn)程名稱刪除，只顯示屬于兒童端電腦專有的進(jìn)程名稱，以便家長(zhǎng)更加高效地實(shí)時(shí)分析兒童電腦的軟件運(yùn)行情況。如果發(fā)送的是兒童電腦實(shí)時(shí)截圖的回傳，那么家長(zhǎng)端發(fā)出指令 “T100” 后，開始接收來自兒童電腦的圖片信息，并以 “年+月+日+時(shí)+分+秒” 作為JPG 文件的文件名進(jìn)行保存（同時(shí)記錄圖片的保存時(shí)間）。如果發(fā)送的是兒童電腦動(dòng)態(tài)截圖的回傳，那么家長(zhǎng)端在發(fā)出指令 “T100”后，將同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，每隔10 秒發(fā)出一條“T100” 的指令（可自定義，默認(rèn)為10 秒），直到家長(zhǎng)端選擇停止兒童電腦動(dòng)態(tài)截圖的回傳，其接收兒童電腦圖片信息的原理與實(shí)時(shí)截圖相同，并以壓縮形式的系列JPG文件方式保存。

（4）向兒童端發(fā)送關(guān)閉指令時(shí)，家長(zhǎng)端在發(fā)出指令 “E100” 后，軟件將自動(dòng)停止與兒童端電腦的連接。

4.3 框架代碼

4.3.1 服務(wù)器偵聽（兒童端）［1］

string localIP = string.Empty；

foreach（IPAddress MyIPAddress in Dns.GetHostEntry（Dns.GetHostName（））.AddressList）

｛

if（MyIPAddress.AddressFamily.ToString（）==“InterNetwork”）

｛

localIP = MyIPAddress.ToString（）；

break；

｝

｝

MytxtService.Text = localIP；

IPEndPoint myipe = new IPEndPoint（IPAddress.Parse（MytxtService.Text），8081）；

mytcp = new TcpListener（myipe）；

mytcp.Start（）；

mytcp.BeginAcceptSocket（new AsyncCallback（Accept?SocketCB），mytcp）；

MyisClosing = false；

MyShowMsg（“開始偵聽：”+ myipe.Address.ToString（）+“：”+ myipe.Port.ToString（））；

this.Hide（）；

4.3.2 根據(jù)局域網(wǎng)IP地址段自動(dòng)搜索兒童端IP地址并主動(dòng)連接［2］

string filePath = @“txtmyipstart.txt”；

string mys = File.ReadAllText（filePath）；//局域網(wǎng)的開始IP地址

int myi1=int.Parse（mys.Trim（））；

filePath = @“txtmyipend.txt”；

mys = File.ReadAllText（filePath）；//局域網(wǎng)的結(jié)束IP地址

int myi2 = int.Parse（mys.Trim（））；

string myiptest1=localIP.Substring（0，localIP.Last?IndexOf（‘.’）+1）；

string myiptest2 = “”；

for（int i = myi1； i <=myi2； i++）

｛

myiptest2 = myiptest1 + i.ToString（）；

try

｛

mysoc.Connect（IPAddress.Parse（myiptest2），8081）；

mysoc.BeginReceive（buff，0，buff.Length，Socket?Flags.None，new AsyncCallback（ReceiveCB），mysoc）；

MyShowMsg（“連接成功！”）；

btnConnect.Content =“斷開”；

this.txtService.Text = myiptest2；

break；

｝

catch

｛

MyShowMsg（myiptest2+“：連接失敗！”）；

｝

｝

4.3.3 指令發(fā)送（家長(zhǎng)端）

if（this.btnSend.Content.ToString（）==“停止截圖”）

｛

this.btnSend.Content =“發(fā)送”；

mytime.Stop（）；

this.mycom.Text =“溫馨提示”；

return；

｝

string sendData_str = txtMsg.Text.Trim（）；

string mycom=this.mycom.Text.Trim（）；

if（mycom ==“溫馨提示”）

｛

sendData_str =“L100”+ sendData_str；

｝

if（mycom ==“啟動(dòng)單個(gè)進(jìn)程”）

｛

sendData_str =“Q100”+ sendData_str；

｝

if（mycom ==“啟動(dòng)批量進(jìn)程”）

｛

string filePath = @“txtmystart.txt”；

string mys = File.ReadAllText（filePath）；

sendData_str =“Q200”+ mys；

｝

if（mycom ==“關(guān)閉單個(gè)進(jìn)程”）

｛

sendData_str=“K100”+sendData_str；

｝

if（mycom ==“關(guān)閉批量進(jìn)程”）

｛

string filePath = @“txtmykill.txt”；

string mys = File.ReadAllText（filePath）；

sendData_str =“K200”+mys；

｝

if（mycom ==“兒童電腦進(jìn)程”）

sendData_str =“G100”；

if（mycom ==“兒童電腦實(shí)時(shí)截圖”）

sendData_str =“T100”；

if（mycom ==“兒童電腦動(dòng)態(tài)截圖”）

｛

sendData_str =“T100”；

this.btnSend.Content =“停止截圖”；

mytime.Start（）；

｝

if（mycom ==“結(jié)束偵聽”）sendData_str =“E100”；

MyShowMsg（“發(fā)送命令：”+ sendData_str）；

if（sendData_str.Length >= 4）

｛

if（sendData_str.Substring（0，4）==“G100”）

｛

MyMsg.Items.Add（“兒童端電腦的特別進(jìn)程如下：”）；

｝

｝

byte［］sendbyte = Encoding.Default.GetBytes（send?Data_str）；

mysoc.Send（sendbyte）；

5 應(yīng)用案例

5.1 管理應(yīng)用

時(shí)間：2022—2023年第一學(xué)期。

班級(jí)（課程）：廣州市海珠區(qū)某小學(xué)四年1班（數(shù)學(xué)）。

應(yīng)用截圖（局部），如圖4所示。

圖4 管理應(yīng)用

5.2 人才培養(yǎng)

時(shí)間：2022—2023年第一學(xué)期。

班級(jí)（課程）：廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)2101班（C#物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)）。

應(yīng)用截圖（局部），如圖5所示。

圖5 人才培養(yǎng)

6 結(jié)語

WPF 提供了統(tǒng)一的編程模型、語言和框架，提供了豐富的.NET UI框架，集成了矢量圖，適用于智慧教育環(huán)境下各種實(shí)用程序的開發(fā)。文中提及的代碼全部在Microsoft Visual Studio 2022+Window 10+WPF+C#環(huán)境下調(diào)試通過，并應(yīng)用實(shí)際工作中，效果較好。