基于Android的智慧班牌設計及實現

高乾龍 劉中原

摘 要：電子班牌作為傳統紙質班牌的替代由來已久，用來克服紙質班牌顯示信息的局限和滯后以及更換繁瑣、浪費資源等諸多缺點，電子班牌的硬件在相當長的時間內只需要一次實施，顯示的信息通過軟件系統可以實現無限更新，更新的內容和策略只需要管理員在后臺設置完成，電子班牌會實施自動化的無人值守的信息更新及展示，在便捷性、實時性及環保層面上都是紙質班牌無法比擬的。

關鍵詞：Android，電子班牌，智慧班牌

一、研究背景

目前的電子班牌技術成熟，應用廣泛，顯示的信息也從單純信息展示向基于云計算和人工智能的大數據轉變，向智能化的電子班牌演變，雖技術成熟，但每個學校的電子班牌都有不同的應用背景和顯示需求，所要對接的各種校園業務系統也千差萬別，在別的學校成功應用的電子班牌拿到我校應用要解決很多業務系統對接以及差異需求開發，實現有機融入我校整體的各種業務系統，最好的方式是借鑒現有產品優勢，充分調研我校需求，通過自己掌握開發技術重新開發并持續更新和維護，在目前我校還采用紙質班牌以及智慧校園待建的大背景下，進行該項目的立項及研究特別符合當下背景。

二、研究意義

研究智慧班牌的意義首先在于對校內各業務系統的調研，電子班牌要對接教務系統獲取課程信息，對接學工系統獲取學生信息，同時還要對接人事系統獲取教師的相關信息，通過調研，一方面可以驗證這些已有的業務系統滿不滿足數據對接及數據獲取的相關要求，滿足要求則在原有系統上增添功能實現對接，不滿足則要重新開發該部分功能;另一方面，調研結果可以作為未來智慧校園業務系統建設對已有系統重用的依據和參考。其次，智慧班牌上線后，將徹底改變目前班牌上只能放置紙質課程表的現狀，節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，還能時時多維度全視角地展現班級-課程-教師的信息，比如在一個上課時段，走到某個教室的班牌前，屏幕上顯示當前上課的是哪個班級，什么課程，哪個章節，哪位老師在上課，本次課的學生出勤情況如何;點擊屏幕進一步深入了解，可以看到當前課程的課程標準，本節課的教案，每個學生的詳細介紹以及在該門課程的具體成果等，這些立體化多維度的信息相比一張紙質的平面課程表所展現出來的數據價值已經不言而喻，同時智慧班牌也是每一個教室的計算控制終端，可以實現對教室中物聯網設備的集中管控和狀態反饋，未來可以和教室內的攝像頭實施聯動，通過對攝像頭抓取的圖像分析識別后對教學行為進行分析，根據指標實施教學反饋及預警，是將人工智能引入教學過程的一個里程碑環節，未來已來，起步就是現在，快利用新技術為教學提供更加智慧的服務，智慧校園的實現從每一個小的細節點出發。

三、研究內容及實現方式

項目研究的主要內容包括以下幾點：

1.調研和智慧班牌相關的現有業務系統功能。

由于智慧班牌需要使用到課程，學生以及教師的相關信息，而這些信息可能存在于教務系統、學工系統以及人事系統，故而需要對校內的這些業務系統進行調研，看其是否能提供這些數據，以及這些數據的提供方式，由于系統需要持續不斷地自動化運行，故智慧班牌和這些業務系統的交互也應是常態化過程，而非一次性取得數據后不再交互，此時就要求業務系統需要具備一定的數據服務能力，通過調研系統了解其特征后確定具體的實施方案。如果原有業務系統不具備相應的數據服務能力則需要根據需求進行該部分功能的開發，具備則直接配置使用即可。

在該階段主要通過實地走訪，交流查看等方法了解功能，所獲取的信息和結論通過調研報告的方式呈現。

2.向教務處等職能部門調研智能班牌的具體業務需求。

在了解已有業務系統功能的基礎上，下一步則需要向主管部門教務處調研智慧班牌的細節需求，包括前端系統應具備的功能、軟件界面風格、使用系統的用戶分幾類，每一類不同用戶具備什么樣的系統權限;后端管理平臺的管理功能需求，管理用戶分為幾類，每一類具備何種權限;對于一些專業數據，相關業務人員可能不是太清楚其具體含義，此時還需要開發人員進行快速建模并請需求方進行功能確認，最終目標都是要明確系統的每一個功能需求細節，為后續的無異議開發打好基礎。

需求調研階段采用的主要方法仍然是實地走訪，當面交流以及原型確認，最終形成的結果以需求規格說明書的方式呈現，該說明書是后續開發和系統驗收的白皮書。

3.選型市面上性能穩定且滿足實施要求的Android開發板用于智慧班牌的運行載體并給出硬件實施方案。

由于涉及到嵌入式安裝及系統裁剪的要求，在Android設備的選用上不宜采取目前市場上通用的Android Pad，而應選取較為原始的Android開發板，開發板在接口的提供上更為豐富，可以通過串口、藍牙或者WiFi方便與其他物聯網設備進行交互，同時屏幕的參數亦足夠美觀度方面的要求，從一款示例開發板的參數清單，通過確認其外觀尺寸、屏幕分辨率、CPU性能、內存大小以及各種接口的齊全度即可選定開發板。

4.設計并開發智慧班牌的軟件系統并部署于上一步選型的Android開發板。

需求和硬件選型都確定之后，接下來即可根據需求來開發智慧班牌的軟件系統，該部分是整個項目的核心，也是最體現展示度的地方，整個智慧班牌的呈現和交互都由軟件部分來完成，整個系統采用客戶端/服務器的模式架構，除了傳統的數據庫服務器，應用服務器以外，還要和現有業務系統對接運行，整體軟件系統的架構如圖1所示。首先現有業務系統的數據通過接口對接由應用服務器端發起數據抽取請求，獲取到對應的業務系統數據后轉存入數據庫服務器做統一數據存儲和備份，系統會定時從業務系統刷新數據到系統數據庫，用于兩個系統數據的一致性，所有的數據從數據庫服務器再出發，經由應用服務器提供給智慧班牌的所有終端，提供的過程是由智慧班牌發起請求， 應用服務器返回數據，后臺管理端通過PC電腦登錄Web網頁連接應用服務器的管理后臺對整體系統進行管理和維護。

應用服務器采用的技術架構為IIS+.NET Web Service，通過在應用服務器端部署IIS服務器，使用.NET Web Service編寫服務腳本并發布，同時通過HTML5網頁提供系統的管理系統開發，HTML5通過接口和應用服務器交互，數據庫服務器擬采用SQLServer，智慧班牌端使用Java語言基于Android Studio開發Android應用，最終部署運行于Android開發板實現智慧班牌的展示和交互。

智慧班牌客戶端的功能規劃主要包括課程信息展示，班級信息展示，教師信息展示以及教學監督，二級功能又包括課程標準的展示以及課程教案，可以對教案進行前后翻頁瀏覽，查看當前課程教案并核對是否和培養方案一致，班級信息的展示是對學生信息的展示，包括班級總覽，學生分布，每一個同學的詳情信息，教師信息展示包括教材情況展示，教學PPT的分頁展示，上述所有的信息展示是要經過督導認證的情況下方可查看，并非是對外任意開發，可以確保信息不會任意泄露，最后督導可以在了解某節課程的詳細信息并聽課后可以通過督導留言功能對教學活動進行評價，該瀏覽對應的教師能夠看到，教務管理部分也可以看到并最終可以匯總形成教學反饋報告。

四、系統實現及效果

項目按照調研現有業務系統現狀，需求調研，Android開發板硬件選型，軟件系統總體規劃、設計、開發、測試以及系統上線試運行的步驟展開系統的開發和實施，主要工作在系統調研和功能設計以及開發，當需求調研清楚以后，根據對應的需求設計軟件功能，而后進行編碼實現，軟件開發完成后經過反復測試后上線實施，智慧班牌上線后，相較于目前的紙質課程班牌，在一次投入后再無投入，不僅節約了大量的紙張資源，打印資源，系統7*24小時的無人值守不需要再人工介入，更節省了大量的人力成本，創造了信息顯示更豐富、立體、直觀和全面的數據價值時，更剩下一筆耗材和人力的開銷，變相創造了不錯的經濟價值。

五、開發該項目對在校學習的啟發

本次智慧班牌的開發主要是在學完專業課后展示如何從無到有開發產品的全過程，覆蓋從市場調研、硬件選型、軟件設計及開發和最終系統集成上線運行的全過程，讓我及團隊成員以實物實感的形式全程參與整個開發過程，掌握開發關鍵節點和技術細節，通過此項目的開發，較好地理解產品開發過程并能較好地進行觸類旁通和舉一反三的實踐，在建立了一套標準開發流程的基礎上，更培養了團隊成員對產品開發的熱情和自信，同時也更加堅定了我們以實際項目進行職業教育學習的基本理念，希望未來能將這種理念積極貫徹和推廣下去，探索更多職業教育學習的心得和收獲。

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