王兴++吴珊珊
摘 要： 基于Android智能手机，设计并实现了“高校课堂自动化考勤与手机使用限制系统”。该系统利用蓝牙设备扫描技术，在完成自动化考勤的同时通过系统进程管理对课堂上手机的使用进行限制，该系统改变了传统的考勤及纪律管理方法，有助于提高高校课堂管理效率以及纪律水平。
关键词： 高校课堂管理； 自动化考勤； Android APP开发； 手机功能限制
中图分类号：TP393 文献标志码：A 文章编号：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
当前高校普遍采用学分制教育模式，学生不严格按照学院的班级建制进行课堂学习，同一课堂的学生可能来自多个学院、多个专业、多个班级，教师不熟悉来上课的学生，这种教学方式给高校课堂的考勤工作带来了一定的困难。根据调查，大学生有过逃课经历的占总数80%，经常逃课的占10%，偶尔逃课的占18%，逃课次数较少的占52%[1]。另外，大学生对手机的依赖日趋严重，调查发现，仅有2.8%的学生在上课期间不使用手机，有36.2%的学生经常在上课期间使用手机[2]。逃课与上课玩手机不仅影响大学生的身心健康与素质发展，而且严重影响了正常的教学秩序。
高校传统的考勤方式主要依靠教师、辅导员或者学生代表进行人工考勤，工作量大且存在较大的主观性，考勤管理效率低下，无法对学生进行有效约束。利用智能手机实现身份认证和考勤自动化，可以大大简化学校的学生考勤流程，减少教师以及教务管理人员的工作强度，同时对于学生考勤管理工作质量的提高也有着重要的意义。大学生一旦沉迷于手机就将大量分散学习的兴奋点和注意力，对学习的兴趣、热情降低，势必影响其学习兴趣和学习成绩，所以利用技术手段限制手机在课堂上的使用非常有必要性。
逃课和上课玩手机是高校课堂纪律的两大重要影响因素。现有的系统一般只是实现了自动化考勤，并无考虑对课堂使用手机进行限制[3-5]。本文设计的“高校课堂自动化考勤与手机使用限制系统”，在完成自动化考勤的同时，对课堂中手机的使用进行限制，具有一定的创新性。
1 系统设计
1.1 系统架构
本文设计的“高校课堂自动化考勤与手机使用限制系统”由学生手机端软件、考勤机以及后台服务器组成，系统整体架构如图1所示。手机端软件实现了学生签到、课堂使用限制，以及集成各种校园生活相关服务；考勤机实现了导入班级信息、手动考勤、实时点名并显示点名结果、上传更新考勤记录等功能；考勤机连接的后台服务器，接入校园教学教务管理系统，动态地维护学生、班级、课程以及考勤统计信息。
图1 系统架构图
学生手机客户端APP的功能模块包括签到签出、手机限制使用、我的校园等；考勤机的主要功能模块包括：与后台服务器连接，在点名前导入班级信息、点名、实时显示点名结果、手动辅助点名以及生成出勤信息表等功能模块。后台管理系统可与目前高校教务管理系统融合对接，或者直接在现有的教务管理系统上升级。主要是增加学生终端设备蓝牙ID的管理，以及动态维护班级课程信息、学生设备信息和考勤信息统计表。
1.2 功能模块设计
“高校课堂自动化考勤与手机使用限制系统”关键功能设计思路为：点名开始，考勤机扫描区域内的蓝牙设备ID，与预先存在班级考勤表中的蓝牙设备ID进行比对，匹配本课程选课学生名单，完成考勤。在此过程中学生需要通过打开手机客户端APP启动和配置手机中的蓝牙模块，与考勤机的比对过程相配合，同时进入手机使用受限状态。如果课间非法退出手机受限状态，则学生手机的蓝牙设备信息将发生更改，考勤机监控到此改变后将修改对应学生的课堂纪律信息。
1.2.1 考勤机相关功能
⑴ 导入班级信息
在开始点名之前，如果考勤机上没有最新的班级信息表，教师则要从后台服务器导入班级信息表，主要内容包括课程信息、教师信息、学生基本信息（蓝牙设备ID）等。
⑵ 点名
考勤机在导入后的班级信息表中增加“考勤状态”字段，并将初始状态默认值都设为“未到”。启动点名进程后，通过自动搜索区域内的蓝牙设备ID，匹配考勤表中ID信息，修改对应学生的“考勤状态”信息。设置时钟，在某个时间范围内进行周期性扫描，确保考勤的准确率。同时可以引入课中任意时间段扫描，确定学生没有中途离场或者手机取消受限状态。
⑶ 点名结果实时显示
通过考勤机屏幕实时显示考勤结果，列出“已到学生”列表与“未到学生”名单。
⑷ 手动考勤
对于没有手机或手机没有蓝牙功能或系统未准确匹配已到的学生时，教师可采用手动考勤方式，确认其出勤后，修改其“考勤状态”，同时将该学生从“未到学生”名单删除，并在“已到学生”列表中进行显示。
⑸ 考勤结果生成与导出
考勤结束之后，考勤机将保持本次考勤结果信息表，可供导出或者打印。同时将考勤结果上传到后台管理服务器（教务管理系统），产生所有选课学生的历次出勤情况，统计出勤率，用于学校教务管理分析。
1.2.2 学生手机端APP相关功能
⑴ 签到与签出
考虑到蓝牙最大的并发连接数不超过10，课堂内学生手机与考勤机如果通过建立蓝牙通信实现考勤信息的交互是不现实的，所以本系统中的签到与签出过程并没有与考勤机建立蓝牙通信，而是通过学生手机端APP的签到模块实现启动蓝牙、配置蓝牙设备信息来完成考勤功能。其关键在于配置的蓝牙名称中的某个字段能被考勤机认可，而用户通过其他方式配置的蓝牙信息则不被考勤机认可，达到考勤和考勤后限制其使用手机的目的；相反签出就是关闭蓝牙设备。
⑵ 手机使用限制
学生启动客户端APP进行签到，完成蓝牙设备的启动和配置之后，手机即进入受限状态，只允许打开在白名单列表之内的应用程序。在考勤时间段，如果退出受限状态，该APP就会强制关闭学生手机蓝牙模块，同时考勤机将认为学生在课堂玩手机，通过在考勤机修改其课堂纪律状态将其违纪信息进行记录。具体流程如图2所示。
⑶ 我的校园
本系统中的手机软件APP不局限于大学课堂管理，而是可以成为移动互联网与校园应用相结合的多功能手机APP，除了完成学生签到和手机功能限制的核心功能以外，还可以根据实际需要扩充各种移动数字校园应用服务。
1.2.3 后台服务器端功能
⑴ 教务管理系统
该功能主要是管理和动态维护班级课程信息、学生设备信息，以及考勤信息表。通过与已有的教务管理系统对接，在现有的系统基础上升级，增加设备信息字段、考勤记录表等内容。教师可在教务管理系统的新增模块中按所授课程、选课学生、授课时间查询统计到课率，以得到每次授课的到课率、平均到课率、每个学生到课率及具体授课时间段的到课率等信息。
⑵ 我的校园应用服务系统
“我的校园”中的各种功能模块的信息需要从远程服务器获取，所以必须有建立与“我的校园”中对应的服务系统，或者通过开发已有的数字化校园中的各种系统的移动互联网应用接口实现。
2 系统关键功能实现
2.1 蓝牙设备配置与扫描
本系统中，手机和考勤机中的蓝牙信息配置、扫描与检测都是基于Android API中的以下两个类进行开发。
⑴ BluetoothAdapter
这个类的对象代表了本地的蓝牙适配器，相当于本项目中的学生手机里的蓝牙适配器。通过该蓝牙适配器可以对蓝牙进行基本操作。例如：开关蓝牙设备、启动设备发现（startDiscovery），设置/获取蓝牙状态信息。例如：蓝牙状态值、蓝牙Name、蓝牙MAC地址等。通过MAC蓝牙地址获取蓝牙设备（getRemote-
Device），从其他设备创建一个监听连接（listenUsing-
RfcommWithServiceRecord）。
⑵ BluetoothDevice
这个类的对象代表了远程的蓝牙设备，相当于本项目中考勤机的蓝牙适配器，通过它可以和手机蓝牙设备BluetoothAdapter连接通信。
考勤机中进行设备扫描时，采用类似于蓝牙Beacon技术，通过以上两个API中ACTION_ DISCOVERY_STARTED和ACTION_LOCAL_NAME_
CHANGED这两个基本方法实现。
2.2 手机使用限制
系统该部分关键功能包括：首先启动Service通过Android包管理器周期性地获取当前正在运行的进程，然后将进程名与预先设置并保持在SQLite数据库中的白名单进行比较，如果不在白名单内就将该进程杀死。关键代码描述如下：
ActivityManager am=（ActivityManager）
getSystemService（ACTIVITY_SERVICE）；
//获取正在运行的应用
List
am.getRunningAppProcesses（）；
//如果不在名单内则杀死进程
for（all ra.processName in the list） {
If（！ra. processName.equals（白名单））
activityManager.killBackgroundProcesses
（this.processName）；
}
3 结束语
与现有技术相比本系统的优点是，学生在完成自动化考勤的同时，手机客户端APP软件对课堂上手机的使用进行限制，其不仅完成了高校学生的课堂考勤，还实现了课堂纪律的管理，有助于提高学生课堂纪律水平和高校课堂管理效率；且该系统的实施成本低、易推广。本系统的缺点在于，只在Android OS上进行设计实现，对带有Windows以及苹果IOS操作系统的智能手机并没有涉及。本系统的另外一个问题是无法规避学生使用多台手机的情况，在登记的智能手机完成考勤并进入限制状态之后，学生还是可以使用另外的手机。
参考文献（References）：
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[2] 张喜荣，李秋月.大学生逃课原因分析及对策建议[J].教育教
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[3] 姚南野，王林平，郑世珏等.基于蓝牙通信的高校课堂手机考
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[4] 张宗达，李禹恒，李云超等.基于ARM7 LPC21 38的手机蓝
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[5] 叶俊中，余鹏飞.基于安卓智能手机的自动点名软件设计与
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