基于智能手机的高校课堂考勤系统设计

□□ 邢 仪 (山西大学 软件学院，山西 太原 030013)

引言

高校多营造出宽松、自由的学习环境，目的是培养学生自主学习的能力和自主创新的学术精神，然而部分学生缺乏自觉与自律，随意迟到、早退，甚至旷课，课堂上玩手机等情况，导致课堂教学不能有序而高效地进行。

目前高校普遍采用的课堂考勤管理多由任课教师通过点名来进行的。如果在大教室授课或学生人数较多的情况下，无疑会耗费很多时间，并影响教学进度。部分教师为了在限定课时内完成既定的教学任务，往往会简化考勤或不考勤，使课堂考勤管理流于形式。

点名考勤所使用的呼唤应答方法和纸质记录方式，存在一定意义上的随意性和非严肃性。教师喊名学生应到，点到记对与否，事后涂改补记与否，均无人监督，缺乏公正性。考勤结果既不能即时公开公示，起到告知、提醒、警示等作用，也不便于数据统计测算，发挥数据比较与分析、趋势与预测等潜在功能。

当新科技产品不仅不能为教学及教学管理助力，反而成为课堂教学新的阻力因素时，也说明课堂考勤管理改革的迫切性。在高校中，智能手机的普及以及无线网络的覆盖为实现管理的智能化，尤其是化解学生课堂考勤管理出现的一些窘况和难题提供了充分必要的硬件基础，使得多种思路、多条途径、多个方法予以应对成为可能。

1 系统架构

课堂考勤系统的设计基于已在高校内普及的智能手机，即已经具备完善的硬件基础，直接采用人脸识别系统，采用C/S结构形成系统架构。使用Android混合开发模式，客户端在Android和苹果系统均可运行，设有教师、学生两种访问入口，设计有功能需求模块。服务端采用Java Web开发技术，由运行于后台的服务器处理具体逻辑业务。运行服务端程序的Web服务器为Apache Tomcat，系统数据存放于MySQL数据库，服务模块被封装成Servlet。其大体架构如图1所示。

图1 课堂考勤系统大体架构

2 软件结构

智能手机的课堂考勤系统功能实现体现于客户端的每一个模块，服务端都有与之相应的服务模块设计。该系统客户端设计有5个模块、服务端设计有5个服务模块。客户端软件结构表达为账号激活、身份确认、签到定位、时间控制和考勤查询；服务端软件结构表达为账号激活服务、身份确认服务、签到定位服务、时间控制服务和考勤查询服务。

3 系统功能

3.1 账号激活功能

智能手机课堂考勤系统的账号激活模块是为师生设置个人账号，首次使用该系统必须激活账号。学生选择“学生用户”类别，输入本人学号和密码，并拍摄人脸照片(3张)，教师选择“教师用户”类别，输入工号和密码，以上请求发往服务端所对应的账号激活服务模块，以激活用户的个人账号。

账号激活服务模块将接收用户类别的学号(工号)和密码，去数据库查询验正，确认无误后，将该账号的尚未激活状态改定为激活状态。再将采集到的学生3 张照片放置于人脸照片目录中并训练人脸识别器。服务模块将处理结果返回客户端，客户端显示“已激活”。

3.2 身份确认功能

为便于推广使用，省去多次烦琐操作，该系统账号激活后，无需每节课登录。为防止旁人替代现象的出现，学生到课的身份确认，通过教室内设置的AI摄像仪现场扫描完成。AI摄像仪现场扫描采集学生的脸部信息，自动发送到身份确认服务模块，并与事先采集到数据库中的人脸照片目录里的脸部信息进行比对，以此来确认学生身份，同时，教室信息也与数据库储存信息比对，以此来确认学生是否已到指定教室。二者比对成功后，服务模块将处理结果返回客户端，手机课堂考勤系统APP启动，自动显示“某某身份确认成功”。

教师用户则输入工号、密码，在身份确认模块中“确认”即可进入课堂考勤系统APP。

3.3 签到定位功能

在身份确认成功的基础上，为有效地防止手机代人现象的发生，签到定位模块与签到定位服务模块启动。学生在指定的教室范围里，学生的手机才会接收到发送定位信息的提示，按下同意键后，利用高德地图API获取学生手机所在教室内的具体位置，此时，签到服务模块将处理结果返回客户端，学生手机显示“某某同学签到成功”。

教师的手机接收并显示该学生在教室里的具体位置信息后，可查询位于某个具体位置上的学生姓名等相关信息，方便教学过程中的点名提问、教学互动。若学生发生位移超过0.5 m及以上距离时，定位信息即时发送，学生离开教室时，教师手机显示某某离开提示信息，方便教师及时了解和掌控课堂学生的动态。

3.4 时间控制功能

时间控制模块与时间控制服务模块约定，签到时间控制在上课前的10 min内完成。开课后10 min内签到被视之为迟到，10 min后无法签到且被视之为缺勤(具体数值可根据教学要求调整，下同)。

比如：假如中国向美国进口猪肉少了转而向巴西阿根廷进口更多的肉类，这单对航运来讲反而是有利的。虽然目前各大航运公司都在密切观察事态发展的方向，但是目前很难说会对航运公司产生实质性的影响。只是在新的关税政策下一些物流公司可能会产生的更多的工作。

课堂考勤系统APP的退出，无需师生操作签退。教师在输入工号、密码后，输入本次课时起止时间，时间即由时间控制服务模块控制，到点下课时，系统将提前5 min提示，到点后鸣铃，后延5 min自动关闭系统。该设计一方面省去了许多重复操作，另一方面体现更多的智能因素。

3.5 考勤查询功能

学生输入本人学号、密码后，按下考勤查询，可查询本人在校期间所有课程的考勤即时信息及学期、学年的汇总信息。

教师输入工号、密码后，可查询所任教课程不同班级即时考勤情况，包括课程、班级、节次、缺勤人数、迟到者、早退者等信息。还可以查询任教课程不同班级考勤的汇总情况，包含课程、班级以及每位学生的出勤次数、出勤率等信息。

4 数据库设计

课堂考勤系统数据库的设计，须创建如下表的数据：

(1)Teacher表。存储教师信息，包括教师工号、教师姓名、教师登录密码、教师所在院系编号、激活状态(0为未激活，1为已激活)，其中教师工号为主键，约束条件为非空、唯一。

(2)Student表。存储学生信息，包括学生学号、学生姓名、学生登录密码、学生性别编号、学生所在学院编号、学生所在班级编号、激活状态(0为未激活，1为已激活)，其中学生学号为主键，约束条件为非空、唯一。

(3)Class表。存放班级的基本信息，包括班级编号、班级名，其中班级编号为主键，约束条件为非空、唯一。

(5)Classroom表。存放上课教室的基本信息，包括教室编号、教室名、教室位置(楼层及经纬度)，其中课程编号为主键，约束条件为非空、唯一。

(6)Semester 单元。存放学期的基本信息，包括学期名称、学期起止时间、周数，其中学期名称为主键，约束条件为非空、唯一。

(7)Schedule表。存放教学计划信息，包括开课编号、课程编码、学期名称、教师工号、班级编号，其中开课编号为主键，约束条件为非空、唯一。

(8)Curriculum表。存放授课计划信息，包括开课编号、课程编号、教室编号、周次、星期、节次、上课时间、下课时间，其中开课编号、课程编号、教室编号、周次、星期、节次、为主键，约束条件为非空、唯一。

(9)Attendance表。存放考勤结果，包括学生学号、班级编号、课程编号、学期名称、周次、星期、节次、签到、迟到、早退、旷课、请假、其他，其中学生学号、班级编号、课程编号、学期名称、周次、星期、节次、为主键，约束条件为非空、唯一。

5 结语

基于智能手机的高校课堂考勤系统设计，尤其是教务处既有的师生信息、教室信息的利用，节省了数据库创建的人力物力投入。该系统省去了课堂考勤中课堂点名环节，保证了有效教学的时间，可节省管理人员的配置和投入；杜绝了学生代签补签、人机分离现象的发生，有利于学生行为规范的养成和优良学风校风的建设；强化了考勤数据的透明度和警示性，促进学生自尊、自爱、自觉的良好习惯的养成，使高校课堂考勤管理实现无纸化、智能化。

基于智能手机的高校课堂考勤系统设计，得益于智能手机普及硬件基础，借助于人工智能科技的发展，尤其是GPS定位系统和人脸识别系统的应用，为实现高校学生管理的智能化建立了良好基础。