一種與課堂網絡無關的高校考勤系統的設計與實現

王宏杰

（廣州華商學院，廣州511300）

0 引言

近年來國家從多方面對高等教育提出了改革的意見和方案。目前高等教育在某些環節上存在一定的缺陷和不足，以考勤管理為例，作者通過觀察發現上課很少考勤或不考勤的情況在各高等院校中是很常見的。從我國學生的成長過程和實際情況來看，教師不考勤無疑滋生了學生逃課情況的發生、助長了消極的學習氛圍、打擊了學生的積極性（全勤的學生和零出勤的學生，最后平時成績的考勤得分都一樣）。

教師之所以消極對待考勤，原因主要有兩個：一是沒有有效的管理制度；二是沒有便捷的工具。隨著國家相關意見、方案的出臺，各高校不斷完善自身的教學制度和章程，使得管理制度問題逐步得到解決。工具方面，有些高校引進了互聯網產品，如“雨課堂”、各在線教學平臺等，這些產品都具有考勤管理功能；還有些高校引進了打卡設備，如刷卡機、刷臉機、指紋機等。

然而，各高校的基礎設施是不一樣的，有些教室是沒有網絡或網絡不穩定的。另外，各教師對課堂環境的要求也不盡相同，有些要求課堂不能有互聯網、有些要求課堂只能用內網或專用網絡等，一旦沒有外網，傳統的互聯網考勤工具就無法工作了。打卡設備存在易代打、成本高等缺點［1］，傳統的紙質考勤存在難攜帶、難統計、易篡改、易丟失等問題。

對此，本文提出一種與課堂網絡無關的高校考勤系統，以解決上述問題。該系統由兩個子系統組成，一個是利用VSTO實施的與課堂網絡無關的考勤采集子系統，一個是利用SpringBoot和Vue實施的在線考勤信息系統。

1 技術基礎

1.1 VSTO

VSTO（visual studio tools for office）是微軟公司在其.net平臺下的Office開發工具包，是升級版的Office產品擴展解決方案。具有多語言支持、托管代碼擴展、數據緩存、WPF支持、可視化的設計器、自定義用戶界面、安全改進等特點［2］。

1.2 SpringBoot和Vue

SpringBoot是Pivotal團隊開發的能有效簡化Spring應用程序初始搭建及開發過程的框架，具有簡化依賴、簡化配置、簡化部署、簡化監控等特點。

Vue是一套用于構建用戶界面的漸進式Java Script框架，具有輕量、數據雙向綁定、指令簡單、插件豐富等特點。

2 系統設計

2.1 總體設計

與課堂網絡無關，意味著課堂上現場產生的考勤數據不能立即提交至遠程服務器，需要先暫存在本地，待網絡良好時再上傳。服務器的數據庫中有了考勤數據后，就可以通過在線系統向學生、教師以及其他角色提供考勤信息服務。因此，本系統設計了兩個子系統：考勤采集子系統和考勤信息子系統，總體結構如圖1所示。

圖1 總體結構

（1）考勤采集子系統。利用VSTO實施，它以PPT為宿主程序（PPT打開后，該子系統以菜單的形式出現在PPT的菜單欄上），并將Excel作為考勤數據的本地暫存介質［3］。本地保存成功后，自動判斷網絡是否可用，如果可用則立即將本地數據上傳至服務器；如果不可用則等到有網絡時，用戶通過該子系統的上傳功能，將本地考勤表數據提交至服務器。

（2）考勤信息子系統。利用SpringBoot和Vue實施，它是在一個B/S結構的在線WEB系統，用戶通過瀏覽器實現對服務器數據庫中考勤數據的操作。

2.2 功能設計

整個系統分為考勤采集子系統和考勤信息子系統，各子系統又分別包含若干個功能模塊，如圖2所示。

圖2 系統功能模塊

考勤采集子系統包括文件讀取、考勤新增、考勤修改、考勤保存、考勤上傳等5個功能模塊，具體如下：

（1）文件讀取。文件是指考勤表,它是一個Excel文件，用于存放基礎信息以及考勤數據的本地暫存，這個文件需要提前按照一定規則初始化好（詳見3.1）。系統讀取該文件獲得教師、課程、班級、學生等信息為后續操作提供數據基礎。

（2）考勤新增。向用戶提供可視化接口，方便用戶選擇考勤表文件、班級工作表、考勤方式、學生以及考勤標志等。其中，考勤方式分為全量考勤和隨機考勤兩種：全量考勤是指對班級的所有學生進行點名；隨機考勤是指隨機抽取一定數量的學生進行點名。

（3）考勤修改。以時間為索引，展現歷史考勤數據，并支持對歷史考勤標志的修改。

（4）考勤保存。用于將考勤結果保存至本地考勤表中，考勤結果包括考勤時間、考勤對象和考勤標志。

（5）考勤上傳。以本地考勤表Excel的列為數據單元，將新增或修改過的數據上傳至服務器的數據庫中。

考勤信息子系統包括規則設置、考勤查看、數據統計、用戶管理、系統管理等5個功能模塊，具體如下：

（1）規則設置。每位教師可以對自己所授課程的考勤評分規則進行設置。如考勤總分、遲到1次扣多少分、曠課1次扣多少分、曠課多少取消考試資格等。

（2）考勤查看。學生可以按課程查看自己的考勤情況、考勤得分等信息。

（3）數據統計。教師可以從班級、學生等維度進行考勤數據統計；管理者可以從課程、教師、班級、學生等維度進行考勤數據統計。

（4）用戶管理。管理員對學生、教師、管理者等用戶進行批量導入、權限分配以及單個用戶的增刪改查等操作。

（5）其他管理。包括班級、課程、上課時間、排課等基礎數據的管理維護以及其他相關工作等。

2.2 數據庫設計

按照數據庫設計原則，在服務器的MySQL數據庫中設計課程信息表（課程id、名稱、學期、理論課教材、實驗課教材等）、教師信息表（教師id、姓名、性別、電話、院系、專業等）、班級信息表（班級id、名稱、院系、專業等）、學生信息表（學生id、姓名、性別、電話、班級id等）、排課信息表（id，學期，班級id，課程id，教師id等）、上課時間表（id、季節、第1節課開始時間、第1節課結束時間、第2節課開始時間、第2節課結束時間等）和班級考勤表等多個數據表。

其中，班級考勤表的設計有些特殊。該表用于記錄班級信息、教師信息、課程信息、考勤時間以及各學生的考勤標志等。為了將這些數據方便地插入表中，作者將其設計成表1所示形式（以20本計算機科學與技術1班為例）。該表的特殊在于將學號信息作為表的字段，由于字段不能是純數字，所以在學號前面加了一個s。

表1 20本計算機科學與技術1班考勤

3 系統實施

3.1 初始化考勤表

考勤表Excel文件以模板方式提供給用戶，或者通過程序實現相關數據的自動填寫后，再提供給用戶下載。假設以模板方式提供給用戶時，需要用戶做以下初始化工作：

（1）考勤表文件名。為了方便程序篩選出所需要的文件，要求文件名必須含有“考勤表”三個字，且直觀易懂。通常一門課程對應一個考勤表，以“C語言程序設計”課程為例，其考勤表可以命名為“C語言程序設計-考勤表”。

（2）“設置”工作表。考勤表里有一個名為“設置”的工作表（Sheet），需要在其C列填寫相關基礎信息，如圖3所示。

圖3 考勤表基礎信息設置

（3）班級工作表。一個班級創建一個工作表（Sheet），并以班級名作為Sheet名，工作表內有學生學號和姓名信息。如某教師本次帶20本計算機科學與技術1班與20本軟工程1班的C語言程序設計課程，則需要創建2個工作表，并將學生信息錄入到表中，如圖4所示。

圖4 班級工作表初始化

（4）安全規范。考勤表通常保存在教師U盤中，具有很大的丟失風險，為了防止相關數據的泄露，要求考勤表利用Excel密碼加密的方式進行安全保護。考勤采集子系統在讀取考勤表時會要求用戶輸入密碼。

3.2 考勤采集子系統

（1）功能菜單。在Visual Studio中創建項目后，在RibbonMain中添加功能區選項卡，該選項卡就是將來顯示在PPT菜單欄上的菜單項。利用可視化工具箱，拖拽Group控件和Button控件創建如圖5所示的子菜單。

圖5 功能菜單

（2）網絡檢測。當菜單加載后需要檢測到服務器的網絡情況，并將結果反映在菜單項的網絡狀態按鈕上。同時，支持用戶點擊網絡狀態按鈕，觸發網絡檢測。由于通過Ping實施網絡檢測需要消耗一定時間才能獲得返回值，因此網絡檢測功能需要進行異步處理。部分關鍵代碼如下：

（3）文件讀取。按照教學PPT與考勤表通常放在U盤同一目錄的習慣，考勤表位置默認為當前PPT路徑，也支持用戶通過瀏覽的方式自定義考勤表位置。當路徑確定后，系統自動讀取并展示所有文件名包含“考勤表”的Excel文件。當用戶選擇某Excel文件后，彈出密碼框，要求用戶輸入Excel保護密碼，驗證成功后，以列表方式展示除“設置”以外的所有班級工作表，并將班級人數統計出來，如圖6所示。

圖6 初始設置界面

（4）考勤新增。用戶選擇班級工作表后，系統默認選擇“隨機考勤”，且數量默認是班級總人數的四分之一，也支持用戶通過滑動條在［1,班級人數］之間進行調整。點擊“確定”后，出現“考勤-新增”選項卡，里面以列表方式展示系統抽取到的需要點名的學生信息，選中學生時，考勤標志默認為到課，通過考勤標志單選按鈕進行修改，如圖7所示。

圖7 考勤新增界面

（5）考勤修改。用戶選擇班級工作表，選擇“更新考勤”后點擊“確定”，出現“考勤-修改”選項卡，系統從班級工作表的第3列開始讀取所有列的第一個單元格里的時間值并展示在列表中，用戶選擇時間點后點擊“確定”，歷史考勤信息被展示出來，通過考勤標識單選按鈕進行修改，如圖8所示。

圖8 考勤修改界面

（6）考勤保存。當用戶點擊“提交考勤”（考勤新增的提交）或“提交修改”（考勤修改的提交）時，都需要將數據保存至本地考勤表中。如果是考勤新增的保存，則考勤數據追加在班級工作表的最后一列，其第一個單元格為當前時間值；如果是考勤修改的保存，則考勤數據保存在原始列，其第一個單元格里的時間值不變。兩種情況的保存，都需要在第一個單元格的時間值后面添加“#”，表示該列數據需要上傳。考勤數據保存完畢后，修改考勤表文件名，在原文件名后添加“#”，表示該Excel文件有需要上傳的數據。部分關鍵代碼如下：

（7）考勤上傳。當考勤保存成功后，自動進行網絡檢測，若當前網絡可用則自動觸發考勤上傳，此時系統遍歷當前班級工作表中的所有列，對第一個單元格含有“#”的列，將其數據插入到數據庫對應的班級考勤表中。若當前網絡不可用時則不進行上傳，待有網絡時，用戶通過“點擊上傳”手動觸發考勤上傳，此時系統遍歷當前考勤表里的所有班級工作表，對第一個單元格含有“#”的列，將其數據分別插入到數據庫對應的班級考勤表中。列數據上傳成功后，自動去掉該列第一個單元格里中的“#”，表示該列數據已上傳。所有數據上傳完畢后，自動修改考勤表文件名，去掉其“#”，表示該文件的數據已上傳。

3.3 考勤信息子系統

考勤信息子系統是利用SpringBoot和Vue實施的在線系統，包括規則設置、考勤查看、數據統計、用戶管理、其他管理等功能，由于篇幅原因，其實施過程在此不展開論述。

4 結語

利用VSTO實施的考勤采集子系統，先將考勤數據保存至本地Excel中，再伺機上傳至服務器，實現了與課堂網絡無關的考勤數據采集，且該子系統以PPT為宿主，貼合課堂考勤場景。利用SpringBoot和Vue實施的在線考勤信息子系統，能滿足不同角色對系統和數據的操作要求。兩個子系統結合能有效解決文章開篇提出的問題，實現與課堂網絡無關的考勤管理。