一種與課堂網(wǎng)絡無關的高?？记谙到y(tǒng)的設計與實現(xiàn)

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(huán)節(jié)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(fā)現(xiàn)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(fā)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(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，如“雨課堂”、各在線教學平臺等，這些產(chǎn)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(wǎng)絡或網(wǎng)絡不穩(wěn)定的。另外，各教師對課堂環(huán)境的要求也不盡相同，有些要求課堂不能有互聯(lián)網(wǎng)、有些要求課堂只能用內網(wǎng)或專用網(wǎng)絡等，一旦沒有外網(wǎng)，傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)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(tǒng)的紙質考勤存在難攜帶、難統(tǒng)計、易篡改、易丟失等問題。

對此，本文提出一種與課堂網(wǎng)絡無關的高?？记谙到y(tǒng)，以解決上述問題。該系統(tǒng)由兩個子系統(tǒng)組成，一個是利用VSTO實施的與課堂網(wǎng)絡無關的考勤采集子系統(tǒng)，一個是利用SpringBoot和Vue實施的在線考勤信息系統(tǒng)。

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(fā)工具包，是升級版的Office產(chǎn)品擴展解決方案。具有多語言支持、托管代碼擴展、數(shù)據(jù)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(fā)的能有效簡化Spring應用程序初始搭建及開發(fā)過程的框架，具有簡化依賴、簡化配置、簡化部署、簡化監(jiān)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(shù)據(jù)雙向綁定、指令簡單、插件豐富等特點。

2 系統(tǒng)設計

2.1 總體設計

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

圖1 總體結構

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

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

2.2 功能設計

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

圖2 系統(tǒng)功能模塊

考勤采集子系統(tǒng)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(shù)據(jù)的本地暫存，這個文件需要提前按照一定規(guī)則初始化好（詳見3.1）。系統(tǒng)讀取該文件獲得教師、課程、班級、學生等信息為后續(xù)操作提供數(shù)據(jù)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(shù)量的學生進行點名。

（3）考勤修改。以時間為索引，展現(xiàn)歷史考勤數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)單元，將新增或修改過的數(shù)據(jù)上傳至服務器的數(shù)據(jù)庫中。

考勤信息子系統(tǒng)包括規(guī)則設置、考勤查看、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、用戶管理、系統(tǒng)管理等5個功能模塊，具體如下：

（1）規(guī)則設置。每位教師可以對自己所授課程的考勤評分規(guī)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(shù)據(jù)統(tǒng)計。教師可以從班級、學生等維度進行考勤數(shù)據(jù)統(tǒng)計；管理者可以從課程、教師、班級、學生等維度進行考勤數(shù)據(jù)統(tǒng)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(shù)據(jù)的管理維護以及其他相關工作等。

2.2 數(shù)據(jù)庫設計

按照數(shù)據(jù)庫設計原則，在服務器的MySQL數(shù)據(jù)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(yè)等）、班級信息表（班級id、名稱、院系、專業(yè)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(jié)、第1節(jié)課開始時間、第1節(jié)課結束時間、第2節(jié)課開始時間、第2節(jié)課結束時間等）和班級考勤表等多個數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)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(tǒng)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(xiàn)相關數(shù)據(jù)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?？记诒砝镉幸粋€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(chuàng)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(chuàng)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(guī)范?？记诒硗ǔ１４嬖诮處烾盤中，具有很大的丟失風險，為了防止相關數(shù)據(jù)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(tǒng)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(tǒng)

（1）功能菜單。在Visual Studio中創(chuàng)建項目后，在RibbonMain中添加功能區(qū)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(chuàng)建如圖5所示的子菜單。

圖5 功能菜單

（2）網(wǎng)絡檢測。當菜單加載后需要檢測到服務器的網(wǎng)絡情況，并將結果反映在菜單項的網(wǎng)絡狀態(tài)按鈕上。同時，支持用戶點擊網(wǎng)絡狀態(tài)按鈕，觸發(fā)網(wǎng)絡檢測。由于通過Ping實施網(wǎng)絡檢測需要消耗一定時間才能獲得返回值，因此網(wǎng)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(tǒng)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(shù)統(tǒng)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(tǒng)默認選擇“隨機考勤”，且數(shù)量默認是班級總人數(shù)的四分之一，也支持用戶通過滑動條在［1,班級人數(shù)］之間進行調整。點擊“確定”后，出現(xiàn)“考勤-新增”選項卡，里面以列表方式展示系統(tǒng)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(xiàn)“考勤-修改”選項卡，系統(tǒng)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(shù)據(jù)保存至本地考勤表中。如果是考勤新增的保存，則考勤數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)需要上傳。考勤數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。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(wǎng)絡檢測，若當前網(wǎng)絡可用則自動觸發(fā)考勤上傳，此時系統(tǒng)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(shù)據(jù)插入到數(shù)據(jù)庫對應的班級考勤表中。若當前網(wǎng)絡不可用時則不進行上傳，待有網(wǎng)絡時，用戶通過“點擊上傳”手動觸發(fā)考勤上傳，此時系統(tǒng)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(shù)據(jù)分別插入到數(shù)據(jù)庫對應的班級考勤表中。列數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)已上傳。所有數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)已上傳。

3.3 考勤信息子系統(tǒng)

考勤信息子系統(tǒng)是利用SpringBoot和Vue實施的在線系統(tǒng)，包括規(guī)則設置、考勤查看、數(shù)據(jù)統(tǒng)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(tǒng)，先將考勤數(shù)據(jù)保存至本地Excel中，再伺機上傳至服務器，實現(xiàn)了與課堂網(wǎng)絡無關的考勤數(shù)據(jù)采集，且該子系統(tǒng)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(tǒng)，能滿足不同角色對系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的操作要求。兩個子系統(tǒng)結合能有效解決文章開篇提出的問題，實現(xiàn)與課堂網(wǎng)絡無關的考勤管理。