一種微信二維碼課堂自助簽到系統設計與實現

海南政法職業學院 劉 云 肖 東

為解決當前高校課堂考勤簽到效率低下的問題，在分析高校課堂管理需求的基礎上，提出了運用微信二維碼技術，實現學生利用手機微信掃碼一鍵簽到，并實時生成統計分析課堂簽到信息。分析了系統的總體需求，構建了系統的功能架構，并利用ThinkPHP開發框架實現了該系統。系統運行結果表明：數據統計實時精確，有效地減少了人工工作量，具有很強的實用性，對推動高校的智慧校園建設工作起到積極作用。

2020年10月，中共中央、國務院印發的《深化新時代教育評價改革總體方案》中要求，要“充分利用信息技術，提高教育評價的科學性、專業性、客觀性。”對學生平時成績的考核是教育評價的一個重要環節，而學生的課堂到課情況則是對學生平時成績評定結果的一項關鍵性指標。同時，課堂考勤也是課堂教學活動中一個必要的管理環節。教師通過課堂簽到管理環節，不僅可以有效保障課程教學活動，還可以充分調動學生參與課堂教學活動的積極性，從而提高教學質量。

近年來，隨著移動互聯網絡的飛速普及，基于手機微信的各類移動應用滲透到社會生活的方方面面，尤其深受年輕人的青睞。微信做為當前移動互聯網時代一個標志性的應用，已經改變了人們的生活、工作等各個方面，誠如它的標語：“微信，是一種生活方式”。微信已經成為“植入”人們身體的一個功能強大的“器官”。如何深入挖掘微信的教育功能，將微信提供的相關技術深度融合到高職教育教學中，以符合當前移動互聯網環境廣大高職師生的生活、學習習慣，滿足他們的移動學習需求、提高課堂教學及管理效率，從而進一步提升教師信息化教學能力、學生信息素養，進而形成一批有針對性的信息化教學、管理創新模式，是值得我們深入研究的課題。本文利用微信生態中常用到的二維碼技術設計并實現了一個課堂簽到系統，為課堂教學信息化、智能化管理提供了一種可行的參考模式。

1 課堂簽到管理模式現狀

1.1 傳統人工簽到模式

目前，最為傳統的課堂簽到模式一般有以下兩種：一種是待考勤人員逐一在紙質考勤單上簽名。另一種是考勤人員通過人工逐一點名，根據待考勤人員“答到”反饋，在紙質考勤單上標記相應出勤信息。上述這兩類傳統考勤方式，最大的優點在于實施起來比較方便，且基本無需經濟投入，僅需紙、筆即可完成全部考勤流程。但是其缺點也同樣明顯：由于整個考勤過程沒有借助相關軟硬件設備，因此無法產生考勤數據，進而造成后續考勤管理人員在做出勤統計分析時的種種不便。

1.2 基于輔助設備的簽到模式

這類簽到模式一般是通過利用輔助設備（如校園一卡通）或人體生物特征（如指紋、人臉等）來標識被考勤人員。在考勤時，考勤信息讀取裝置獲取出勤人員上述標識信息，并將改信息自動輸入相應考勤管理系統，系統則自動生成考勤數據的統計分析結果。基于輔助設備的簽到模式相較于傳統紙質簽到模式，在考勤管理的效率上有了很大提升，整個考勤流程基本無需人工干預，相關統計數據也可自動生成。但由于需要借助相關軟硬件設施，存在一定經濟成本。并且，由于需要維護初始考勤人員信息，對系統的管理人員也有一定技術要求。同時，生物識別信息作為敏感的個人信息，一旦使用不當或遭到泄露，還會存在法律風險，甚至會影響到師生的人身、財產安全。

1.3 基于手機APP的簽到模式

移動互聯網的飛速發展，基于智能手機的各類互聯網應用已經深入人們生產、生活的方方面面。2019年突如其來的新冠疫情，讓原本在教育領域推廣緩慢的互聯網教學也迅速在各級各類教育中普及開來。原本只被少數教師使用的教學類APP，逐漸被廣大師生所接受并采用，如：超星學習通、藍墨云班課、釘釘、騰訊會議等。其中，超星學習通、藍墨云班課這類專用教學APP功能比較齊全，自帶課堂簽到、答疑、點名、問卷調查的互動功能，但同時也因為軟件集成功能過多，使得操作學習成本相應提升；而釘釘、騰訊會議這類偏辦公類APP在教學管理功能上則偏弱，除用于用于遠程授課外，其它方面的應用相對較少。

2 微信二維碼課堂自助簽到

2.1 技術背景

二維碼是用某種特定幾何圖形按照某種約定的規律在二維平面上形成的圖形，通常由黑白兩個相間組成。通過專門的掃碼裝置或智能手機等自帶攝像頭的移動智能終端進行掃碼解碼，便可以獲得二維碼圖形所編碼的信息。二維碼技術的基本原理是利用“0”和“1”的計算機基礎邏輯，以比特流的形式存儲圖像或文字信息，二維碼中深淺兩種顏色則分別表示上述比特流中的“0”和“1”。讀碼設備通過圖像輸入模塊或光電掃描模塊獲取二維碼圖形后，使用相關計算模塊按照約定解碼規則進行解碼獲取信息。在移動互聯網快速普及的當下，二維碼的相關編碼、解碼、識別技術日趨成熟，手機二維碼技術以其使用成本低、操作便捷等技術優勢，被廣泛運用在各行各業中。而高校智慧校園建設中，二維碼也被逐漸引入到教學、管理等業務中。

目前，在眾多二維碼應用中，微信二維碼的使用場景最為廣泛，使用人群也最為普及。微信二維碼應用將掃碼、解碼、信息處理等環節都集中到微信APP中，對用戶而言，只需使用手機微信“掃一掃”即可實現信息的獲取或處理，操作極為便捷。現在深入人們日常活動中的微信掃碼支付、微信掃碼添加好友、掃碼點單、掃碼購物等均是基于微信二維碼技術衍生的應用。

2.2 系統設計

本系統設計原理是利用二維碼中的QR編碼將每節課的上課信息獨立生成專屬二維碼，教師在教學活動管理中，在需要簽到的教學環節時，將上述簽到二維碼提供給待考勤學生，學生使用手機微信“掃一掃”功能進行掃碼，進入相應簽到界面。為防止未到教室的學生掃碼簽到，在簽到界面調用微信地理位置獲取API，將執行簽到時的經緯度打包一并提交至后臺，以便后續系統自動判斷是否在簽到合法范圍。學生點擊簽到后，學生端界面即顯示本人歷史簽到記錄，教師端界面則顯示實時統計簽到情況。

系統業務人員：

管理員：教師信息、學生信息、微信身份綁定信息、課程信息等系統初始信息管理。

教師：簽到二維碼管理、簽到信息查看。

學生：初次使用綁定、微信掃碼簽到、歷史簽到數據查看。

業務流程：

基于微信二維碼簽到系統實現流程步驟如下：

步驟一：數據準備。學期初始，系統管理員將教師信息（含工號、姓名、密碼等）、學生信息（含學號、姓名、班級ID、班級名稱等）、課程信息（含任課教師、課程名稱、上課地點、上課時間、班級ID等）提前通過導入模板導入系統。

步驟二：教師導出簽到二維碼。教師在上課前可進入教師端微信界面，在“課程列表”中找到相關課程，然后選擇具體上課節數進入管理頁面。進入后可查看該節課上課信息、簽到二維碼及學生該節課簽到狀態。教師上課考勤時將二維碼提供給學生進行掃碼簽到。

步驟三：學生簽到。學生用戶打開手機微信，通過掃描教師提供的簽到二維碼便可進入簽到頁面。如果是首次使頁面中向學生自動展示課程信息、本人信息及地理位置信息，學生只需核對信息并點擊“簽到”即可。針對第一次掃碼進入系統的學生，系統會自動跳轉到綁定界面，學生需要輸入學號以綁定本人的微信號，此后無需再做此操作。

步驟四：簽到情況統計。教師用戶掃面課程簽到二維碼即可實時查看當前已簽到的學生和未簽到的學生情況。也可進入個人主頁按課程查看各節課歷史簽到信息。

具體簽到流程如圖1所示。

圖1 簽到業務流程

3 系統實現

3.1 用戶身份判定及微信綁定注冊

為精簡簽到流程、方便師生操作，師生在初次進入系統時需要將個人微信相關信息與本人校園身份信息進行綁定，后續可免登錄直接進行各類操作。如果學校已有微信公眾平臺相關系統，可直接利用師生用戶的openid與校園身份關聯信息。

微信自動登錄方法oauthLogin利用Thinkphp開發框架編寫。用戶使用微信掃碼進入業務界面時，首先檢查是否存在cookie(“userId”)，如果存在，則直接根據該id查取用戶平臺信息并返回給業務界面；若不存在，則利用getOauthAccessToke方法查詢緩存中是否已有存儲AccessToken及用戶OpenID等信息的$token對象。當$token值為true時，可直接以getOauthUserinfo方法獲取微信授權后的用戶資料（含OpenId、昵稱、頭像等），然后將$token寫入cookie便于后續直接使用，避免重復調用微信授權接口，最后利用oauthRegister方法將用戶微信資料寫入平臺用戶表。

根據用戶平臺信息$user中的的isDelete和sno值的情況，判斷該用戶是否已綁定個人微信信息，如果沒有綁定則跳轉至微信綁定界面，對于已經綁定用戶則繼續后續操作。主要業務邏輯如圖2所示。

圖2 用戶身份判定流程

3.2 基于平均經緯度的簽到管理

為方便教師考勤、防止未到現場學生遠程簽到，可根據學生簽到信息中的GPS經緯度，來判別提交的簽到信息是否異常。設學生簽到數據中經緯度為，則本次考勤，學生簽到的平均經緯度計算公式為：

考慮到手機微信jssdk獲取GPS數值存在一定誤差，故將偏差值d的閾值設為150m。對于偏差值小于150m的簽到提交數據認定為有效數據，而偏差值大于150m的則標定為異常數據，待考勤管理人員后續人工核查。

基于平均經緯度的簽到管理流程步驟如下：

步驟一：學生各自使用微信掃描簽到碼，進入簽到執行頁面。

步驟二：利用getCRPInfo前端Javascript函數，Ajax異步獲取學生姓名、學號、證件照等基本學籍信息；利用wx.getLocation()微信JSSDK函數，Ajax異步獲取簽到學生地理位置信息。

步驟三：執行提交時，系統將緩存中的用戶OpenId、昵稱信息連同上述學籍信息、地理位置信息一并封裝，調用doQd API接口提交至數據庫并插入相關記錄到簽到表中。

步驟四：教師考勤時，通過一鍵調用checkGPS方法，計算本次課學生提交平均經緯度，并批量更新每名學生的簽到偏差值，根據設定閾值自動標識是否異常。

3.3 系統運行情況

系統運行相關截圖如圖3所示。

圖3 系統運行部分截圖

圖中教師首先進入個人課程界面，頁面顯示該節課簽到二維碼、應到未到人數、學生列表等信息；學生微信掃描課程簽到碼進入簽到界面，頁面顯示學生個人信息、課程信息及地理位置等信息，學生核對無誤點擊“確定”即可；簽到成功（或已經簽到）則進入歷史記錄界面，頁面顯示學生歷史簽到記錄。教師界面則根據平均經緯度更新學生列表中的簽到狀態。學生簽到信息如表1所示。

表1 學生簽到信息

微信二維碼課堂自助簽到系統充分利用了微信操作便捷、用戶體驗優越的優勢，在簽到實施過程中利用微信地理定位的功能有效避免了代簽、非課堂簽到等作弊問題，系統有效減輕了教學人員課堂管理負擔，提升了學校信息化管理水平。系統產生的各類簽到數據亦可以為學校的教學管理提供數據支撐，充實教學大數據決策分析數據源，助力智慧校園建設。