鄭曉東 宋思琪＊

（三峽大學(xué)科技學(xué)院，湖北 宜昌 443002）

0 引言

高校中的曠課、遲到、早退現(xiàn)象一直存在且不能得到很好的解決。 傳統(tǒng)的人工點(diǎn)名簽到方式效率低下，而且難以確認(rèn)其準(zhǔn)確性，這個(gè)時(shí)候就需要一種既方便又能快速完成課堂簽到的方法。本課堂手機(jī)簽到系統(tǒng)，可以做到僅學(xué)生手機(jī)與教師手機(jī)接觸，便可以判斷這個(gè)學(xué)生是否出勤，老師要做的僅僅是在旁邊監(jiān)督是否有學(xué)生會(huì)拿出多個(gè)手機(jī)代其他同學(xué)簽到。安卓目前是最流行的移動(dòng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)， 隨著具有NFC 功能的安卓手機(jī)越來(lái)越多，這種功能可以被利用起來(lái)以方便我們的生活和學(xué)習(xí)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 基于Android 的NFC 開(kāi)發(fā)

NFC 代表“近場(chǎng)通信”，它是兼容設(shè)備之間的短程通信[1]。 NFC 需要至少一個(gè)信號(hào)發(fā)射設(shè)備和一個(gè)信號(hào)接收設(shè)備。 本系統(tǒng)采用的是NFC 三大開(kāi)發(fā)模式中的P2P 對(duì)等模式。該模式允許兩個(gè)具有NFC 功能的設(shè)備建立雙向連接，以交換聯(lián)系人信息、藍(lán)牙配對(duì)信息或任何其他類型的數(shù)據(jù)。通信時(shí)需要建立一個(gè)從連接客戶端，即NFC P2P 發(fā)起人，到一個(gè)正在搜索NFC 對(duì)等目標(biāo)主機(jī)之間的連接。本系統(tǒng)采用NFC NDEF 數(shù)據(jù)交換格式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)[2]。 需要通信時(shí)，將兩個(gè)開(kāi)啟NFC功能的手機(jī)相互碰撞， 這時(shí)兩個(gè)手機(jī)的屏幕都會(huì)縮小，當(dāng)你點(diǎn)擊其中一個(gè)屏幕時(shí)，這個(gè)被點(diǎn)擊的手機(jī)便會(huì)成為發(fā)送端，并發(fā)送一條NDEF 格式的數(shù)據(jù)，同時(shí)另外一個(gè)手機(jī)自然便成為了接收端。這里用到的實(shí)際上是Android Beam 通信[3-4]。

1.2 系統(tǒng)的核心架構(gòu)

系統(tǒng)模塊劃分有學(xué)生手機(jī)端App、 教師手機(jī)端App、后臺(tái)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和Web 端查詢服務(wù)器。 核心功能有教師開(kāi)啟簽到、學(xué)生觸碰簽到、簽到成功處理、后臺(tái)簽到數(shù)據(jù)查詢等。

課堂簽到學(xué)生端App 安裝在學(xué)生手機(jī)上，每個(gè)學(xué)生通過(guò)輸入自己的學(xué)號(hào)和相關(guān)信息從而在手機(jī)上綁定自己的ID。 上課時(shí)，打開(kāi)手機(jī)上的App 和NFC 功能，與教師的手機(jī)進(jìn)行后背NFC 接觸，模擬打卡簽到[5]。

教師也是通過(guò)在手機(jī)上安裝手機(jī)簽到教師端App，然后每次上課時(shí)開(kāi)啟App，放置在桌上模擬打卡機(jī)，由學(xué)生手機(jī)依次進(jìn)行NFC 接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)簽到。 每次形成的考勤記錄都會(huì)記錄在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中，教師可以根據(jù)自己的ID、 密碼登錄Web 端網(wǎng)站來(lái)查詢或統(tǒng)計(jì)每次的課程考勤記錄。

學(xué)生簽到成功后的信息由學(xué)生手機(jī)發(fā)往后臺(tái)服務(wù)器，教師可以在Web 端查詢和統(tǒng)計(jì)簽到記錄。 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖如圖1 所示。

圖1 簽到系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖

2 手機(jī)N F C 功能詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)主要是利用三大模式中的P2P 模式，開(kāi)啟學(xué)生和教師雙方手機(jī)的NFC 功能以NDEF 格式進(jìn)行信息傳遞[6]。 本系統(tǒng)在Android 擁有兩個(gè)端，教師端和學(xué)生端，兩個(gè)端都搭建了簡(jiǎn)潔的界面。

（1）定義了一個(gè)checkNFCFunction（）方法， 判斷NFC 功能是否開(kāi)啟，這個(gè)功能主要是強(qiáng)制開(kāi)啟NFC 功能，如果手機(jī)沒(méi)有NFC 這個(gè)功能，程序就無(wú)法運(yùn)行。

（2）定義了一個(gè)extractData（）方法，解析傳輸中的NDEF 格式數(shù)據(jù)。這段數(shù)據(jù)取出的最終內(nèi)容就是學(xué)生端的信息簽到信息，包括簽到ID，學(xué)生ID，簽到時(shí)間等。

（3） 將信息整合并發(fā)送到服務(wù)器， 這里是使用HttpURLConnection 的方式發(fā)送到服務(wù)器， 最終將完整的簽到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)表中。

2.1 教師端設(shè)計(jì)

教師端的主要任務(wù)是模擬一個(gè)讀卡器。 首先，通過(guò)NFC 功能收集學(xué)生端的信息；其次，將收集來(lái)的信息進(jìn)行整合；最后，將簽到信息上傳到搭建好的服務(wù)器。 實(shí)現(xiàn)NFC 信息收取的具體步驟如下。

2.2 學(xué)生端設(shè)計(jì)

學(xué)生端的主要任務(wù)是模擬一張卡，將學(xué)生的簽到信息轉(zhuǎn)化為NDEF 數(shù)據(jù)格式發(fā)送。 學(xué)生端需要一個(gè)BobNdefMessage 這樣的封裝類，用于NDEF 消息的封裝。使用這個(gè)類可以很方便地實(shí)現(xiàn)封裝功能和消息發(fā)送功能，然后就可以在NFC 上實(shí)現(xiàn)傳輸。 下面代碼先是通過(guò)BobNdefMessage 進(jìn)行信息的封裝：

NdefMessage message=BobNdefMessage.getNdefMsg_from_RTD_TEXT（“學(xué)生的簽到信息”，false，false）；

然后是發(fā)送代碼的設(shè)置。 只有這一條代碼執(zhí)行，手機(jī)碰撞后才會(huì)發(fā)送上面封裝好的NDEF 信息數(shù)據(jù)：

mNfcAdapter.setNdefPushMessage（message， Main Activity.this）；

3 We b 服務(wù)器端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)詳細(xì)設(shè)計(jì)

手機(jī)端簽到成功后， 簽到數(shù)據(jù)會(huì)被發(fā)送到Web服務(wù)器并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。 同時(shí)，在Web 服務(wù)器上可以方便地分析和統(tǒng)計(jì)歷史簽到數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)使用的是Oracle 11g，表設(shè)計(jì)有教師表、學(xué)生表、課程表、課程安排表、學(xué)生課程表、學(xué)生簽到考勤記錄表等。

教師表主要針對(duì)學(xué)校所有的教師， 包含姓名、編號(hào)、入職日期、以及一些個(gè)人信息。學(xué)生表主要針對(duì)學(xué)校所有的學(xué)生，包含姓名、學(xué)號(hào)、年齡以及一些個(gè)人信息。課程表包含了學(xué)校所有課的基本屬性，例如，課程名、課程編號(hào)、課程時(shí)長(zhǎng)，等等。 課時(shí)安排表包含了學(xué)年度每一次課的安排，例如，一次課程安排的課程名，所對(duì)應(yīng)的教師編號(hào)，所對(duì)應(yīng)的日期時(shí)間，以及此次安排應(yīng)到的人數(shù)。學(xué)生課程表包含了學(xué)生個(gè)人在被安排在每一次的到課情況，其中有學(xué)生學(xué)號(hào)，課程安排的ID，已經(jīng)是否出勤該堂課。 學(xué)生考勤記錄表包含了學(xué)生與課程的ID，學(xué)生ID 每一次簽到的記錄。

3.2 服務(wù)器端與手機(jī)端的整合

Web 端主要功能是接收手機(jī)端發(fā)來(lái)的消息并存儲(chǔ)，然后為教師的簽到記錄查詢和分析統(tǒng)計(jì)提供操作界面。Web 服務(wù)器端是學(xué)生簽到成功后發(fā)送數(shù)據(jù)的接收方， 這里使用的是HTTP 通信協(xié)議。 教師端利用HttpURLConnection 連接上服務(wù)器，在簽到過(guò)程中，也就是學(xué)生機(jī)觸碰教師機(jī)后， 教師手機(jī)端通過(guò)NFC 對(duì)學(xué)生簽到信息進(jìn)行采集， 并負(fù)責(zé)將簽到信息如簽到ID、學(xué)生ID、教師和課程信息、簽到日期和時(shí)間等上傳到服務(wù)器以便處理。 服務(wù)器根據(jù)上傳的信息，解析出簽到的人員與課程，改寫(xiě)簽到信息，將考勤記錄設(shè)置成已簽到。 需要使用簽到查詢功能時(shí)，教師輸入自己的教師工號(hào)和密碼即可登錄Web 服務(wù)器， 然后進(jìn)行相應(yīng)操作。

4 結(jié)語(yǔ)

簽到作為高校課堂的一個(gè)必要環(huán)節(jié)，使用新的技術(shù)可以提高其效率和準(zhǔn)確性。NFC 近場(chǎng)通信技術(shù)能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進(jìn)行識(shí)別和數(shù)據(jù)交換，NFC 在門禁、公交、手機(jī)支付等領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著巨大的作用。本文利用NFC 實(shí)現(xiàn)了一個(gè)結(jié)合Android 手機(jī)的課堂點(diǎn)名簽到系統(tǒng)， 使用本系統(tǒng)的技術(shù)可以大大縮短簽到時(shí)間。 在實(shí)現(xiàn)上，本文已經(jīng)解決了數(shù)據(jù)交換與存儲(chǔ)的核心功能，在數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)上可以進(jìn)一步完善。 從應(yīng)用角度來(lái)看，本系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性。