基于Android的智慧班牌设计及实现

高乾龙 刘中原

摘 要：电子班牌作为传统纸质班牌的替代由来已久，用来克服纸质班牌显示信息的局限和滞后以及更换繁琐、浪费资源等诸多缺点，电子班牌的硬件在相当长的时间内只需要一次实施，显示的信息通过软件系统可以实现无限更新，更新的内容和策略只需要管理员在后台设置完成，电子班牌会实施自动化的无人值守的信息更新及展示，在便捷性、实时性及环保层面上都是纸质班牌无法比拟的。

关键词：Android，电子班牌，智慧班牌

一、研究背景

目前的电子班牌技术成熟，应用广泛，显示的信息也从单纯信息展示向基于云计算和人工智能的大数据转变，向智能化的电子班牌演变，虽技术成熟，但每个学校的电子班牌都有不同的应用背景和显示需求，所要对接的各种校园业务系统也千差万别，在别的学校成功应用的电子班牌拿到我校应用要解决很多业务系统对接以及差异需求开发，实现有机融入我校整体的各种业务系统，最好的方式是借鉴现有产品优势，充分调研我校需求，通过自己掌握开发技术重新开发并持续更新和维护，在目前我校还采用纸质班牌以及智慧校园待建的大背景下，进行该项目的立项及研究特别符合当下背景。

二、研究意义

研究智慧班牌的意义首先在于对校内各业务系统的调研，电子班牌要对接教务系统获取课程信息，对接学工系统获取学生信息，同时还要对接人事系统获取教师的相关信息，通过调研，一方面可以验证这些已有的业务系统满不满足数据对接及数据获取的相关要求，满足要求则在原有系统上增添功能实现对接，不满足则要重新开发该部分功能;另一方面，调研结果可以作为未来智慧校园业务系统建设对已有系统重用的依据和参考。其次，智慧班牌上线后，将彻底改变目前班牌上只能放置纸质课程表的现状，节约了大量的打印纸张资源，更不用每次都需要人工去更新课表，还能时时多维度全视角地展现班级-课程-教师的信息，比如在一个上课时段，走到某个教室的班牌前，屏幕上显示当前上课的是哪个班级，什么课程，哪个章节，哪位老师在上课，本次课的学生出勤情况如何;点击屏幕进一步深入了解，可以看到当前课程的课程标准，本节课的教案，每个学生的详细介绍以及在该门课程的具体成果等，这些立体化多维度的信息相比一张纸质的平面课程表所展现出来的数据价值已经不言而喻，同时智慧班牌也是每一个教室的计算控制终端，可以实现对教室中物联网设备的集中管控和状态反馈，未来可以和教室内的摄像头实施联动，通过对摄像头抓取的图像分析识别后对教学行为进行分析，根据指标实施教学反馈及预警，是将人工智能引入教学过程的一个里程碑环节，未来已来，起步就是现在，快利用新技术为教学提供更加智慧的服务，智慧校园的实现从每一个小的细节点出发。

三、研究内容及实现方式

项目研究的主要内容包括以下几点：

1.调研和智慧班牌相关的现有业务系统功能。

由于智慧班牌需要使用到课程，学生以及教师的相关信息，而这些信息可能存在于教务系统、学工系统以及人事系统，故而需要对校内的这些业务系统进行调研，看其是否能提供这些数据，以及这些数据的提供方式，由于系统需要持续不断地自动化运行，故智慧班牌和这些业务系统的交互也应是常态化过程，而非一次性取得数据后不再交互，此时就要求业务系统需要具备一定的数据服务能力，通过调研系统了解其特征后确定具体的实施方案。如果原有业务系统不具备相应的数据服务能力则需要根据需求进行该部分功能的开发，具备则直接配置使用即可。

在该阶段主要通过实地走访，交流查看等方法了解功能，所获取的信息和结论通过调研报告的方式呈现。

2.向教务处等职能部门调研智能班牌的具体业务需求。

在了解已有业务系统功能的基础上，下一步则需要向主管部门教务处调研智慧班牌的細节需求，包括前端系统应具备的功能、软件界面风格、使用系统的用户分几类，每一类不同用户具备什么样的系统权限;后端管理平台的管理功能需求，管理用户分为几类，每一类具备何种权限;对于一些专业数据，相关业务人员可能不是太清楚其具体含义，此时还需要开发人员进行快速建模并请需求方进行功能确认，最终目标都是要明确系统的每一个功能需求细节，为后续的无异议开发打好基础。

需求调研阶段采用的主要方法仍然是实地走访，当面交流以及原型确认，最终形成的结果以需求规格说明书的方式呈现，该说明书是后续开发和系统验收的白皮书。

3.选型市面上性能稳定且满足实施要求的Android开发板用于智慧班牌的运行载体并给出硬件实施方案。

由于涉及到嵌入式安装及系统裁剪的要求，在Android设备的选用上不宜采取目前市场上通用的Android Pad，而应选取较为原始的Android开发板，开发板在接口的提供上更为丰富，可以通过串口、蓝牙或者WiFi方便与其他物联网设备进行交互，同时屏幕的参数亦足够美观度方面的要求，从一款示例开发板的参数清单，通过确认其外观尺寸、屏幕分辨率、CPU性能、内存大小以及各种接口的齐全度即可选定开发板。

4.设计并开发智慧班牌的软件系统并部署于上一步选型的Android开发板。

需求和硬件选型都确定之后，接下来即可根据需求来开发智慧班牌的软件系统，该部分是整个项目的核心，也是最体现展示度的地方，整个智慧班牌的呈现和交互都由软件部分来完成，整个系统采用客户端/服务器的模式架构，除了传统的数据库服务器，应用服务器以外，还要和现有业务系统对接运行，整体软件系统的架构如图1所示。首先现有业务系统的数据通过接口对接由应用服务器端发起数据抽取请求，获取到对应的业务系统数据后转存入数据库服务器做统一数据存储和备份，系统会定时从业务系统刷新数据到系统数据库，用于两个系统数据的一致性，所有的数据从数据库服务器再出发，经由应用服务器提供给智慧班牌的所有终端，提供的过程是由智慧班牌发起请求， 应用服务器返回数据，后台管理端通过PC电脑登录Web网页连接应用服务器的管理后台对整体系统进行管理和维护。

应用服务器采用的技术架构为IIS+.NET Web Service，通过在应用服务器端部署IIS服务器，使用.NET Web Service编写服务脚本并发布，同时通过HTML5网页提供系统的管理系统开发，HTML5通过接口和应用服务器交互，数据库服务器拟采用SQLServer，智慧班牌端使用Java语言基于Android Studio开发Android应用，最终部署运行于Android开发板实现智慧班牌的展示和交互。

智慧班牌客户端的功能规划主要包括课程信息展示，班级信息展示，教师信息展示以及教学监督，二级功能又包括课程标准的展示以及课程教案，可以对教案进行前后翻页浏览，查看当前课程教案并核对是否和培养方案一致，班级信息的展示是对学生信息的展示，包括班级总览，学生分布，每一个同学的详情信息，教师信息展示包括教材情况展示，教学PPT的分页展示，上述所有的信息展示是要经过督导认证的情况下方可查看，并非是对外任意开发，可以确保信息不会任意泄露，最后督导可以在了解某节课程的详细信息并听课后可以通过督导留言功能对教学活动进行评价，该浏览对应的教师能够看到，教务管理部分也可以看到并最终可以汇总形成教学反馈报告。

四、系统实现及效果

项目按照调研现有业务系统现状，需求调研，Android开发板硬件选型，软件系统总体规划、设计、开发、测试以及系统上线试运行的步骤展开系统的开发和实施，主要工作在系统调研和功能设计以及开发，当需求调研清楚以后，根据对应的需求设计软件功能，而后进行编码实现，软件开发完成后经过反复测试后上线实施，智慧班牌上线后，相较于目前的纸质课程班牌，在一次投入后再无投入，不仅节约了大量的纸张资源，打印资源，系统7*24小时的无人值守不需要再人工介入，更节省了大量的人力成本，创造了信息显示更丰富、立体、直观和全面的数据价值时，更剩下一笔耗材和人力的开销，变相创造了不错的经济价值。

五、开发该项目对在校学习的启发

本次智慧班牌的开发主要是在学完专业课后展示如何从无到有开发产品的全过程，覆盖从市场调研、硬件选型、软件设计及开发和最终系统集成上线运行的全过程，让我及团队成员以实物实感的形式全程参与整个开发过程，掌握开发关键节点和技术细节，通过此项目的开发，较好地理解产品开发过程并能较好地进行触类旁通和举一反三的实践，在建立了一套标准开发流程的基础上，更培养了团队成员对产品开发的热情和自信，同时也更加坚定了我们以实际项目进行职业教育学习的基本理念，希望未来能将这种理念积极贯彻和推广下去，探索更多职业教育学习的心得和收获。

参考文献：

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