基于Android手机的课堂点名软件设计与实现

陈三清　殷鹏

摘要；随着当前移动互联网技术的发展和手机的日趋普及，很多传统的应用被开发出来运用到手机上；该文针对传统点名方式的不足设计出一款点名软件，实现多途径的手机点名，该文首先简介了实现Android手机点名的蓝牙技术和二维码技术，接着阐述了点名系统的总体架构、APP功能设计及界面设计问题，最后重点讨论了蓝牙签到和扫码签到的程序编程实现。

关键词：Android；蓝牙；二维码；手机点名；签到

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）07-0095-04

点名作为一种考勤方法，常用于高校课程教学过程中，用来考查学生到课情况，掌控课程纪律，促进学生主动积极到课学习。点名的方式有传统纸质点名的，也有使用指纹技术实现的、多媒体投影技术实现的等多种方式，这些方法各有优点，也有明显的缺点，都很难同时满足资金、效率、易用性等多方面的要求。随着移动互联网技术的发展和手机的日趋普及，当前很多传统的应用被开发出来运用到手机上，手机上的各种应用也是层出不穷，基于蓝牙技术或二维码技术的手机应用也逐渐多了起来，也出现了基于Android手机的点名软件；由于蓝牙和二维码扫码几乎是当前所有智能手机必备的基本功能，而蓝牙的使用和二维码的扫描都非常简单，结合这两者的技术优势，使用Java应用开发技术，本文设计并实现了一款综合功能软件，提供多途径点名方式，力图解决传统点名方法中存在的问题，实现简单快捷的点名，提高课堂教学效率。

1关键技术简介

1.1蓝牙技术

蓝牙（Bluetooth）是一种支持设备短距离（一般10m内）通信的无线电技术，能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及一点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段，其数据速率为1Mbps。蓝牙采用时分双工传输方案实现全双工传输。自从爱立信公司2001年8月推出第一款内置蓝牙手机索尼爱立信T39mc以后，蓝牙功能几乎是所有智能手机标准配置之一。

蓝牙适配器就是各种数码产品能适用蓝牙设备的接口转换器，它采用了全球通用的短距离无线连接技术。利用蓝牙技术，能够有效的简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无效通信扩宽道路。

利用蓝牙技术进行应用开发时用到的Java包主要是an-droi&bluetooth，它提供主要类包括蓝牙适配器类BluetoothA-dapter、蓝牙装置类BluetoothDevice、蓝牙管理类Bluetooth-Manager、蓝牙服务器端类BluetoothServerSocket、蓝牙客户端类BluetoothSocket等，通过调用这些类包中的方法可以快速設计基于蓝牙技术的各种应用。

要在Android应用程序中使用蓝牙特性，必须声明两个蓝牙权限；

1.2二维码技术

二维条形码最早发明于日本，它是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的，在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。它具有条码技术的一些共性：每种码制有其特定的字符集；每个字符占有一定的宽度；具有一定的校验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化等特点。

二维码的名称是相对于一维码来说的，比如以前的条形码就是一个“一维码”，它的优点有：二维码存储的数据量更大；可以包含数字、字符，及中文文本等混合内容；有一定的容错性（在部分损坏以后可以正常读取）；空间利用率高等。

QR（Quick-Response）code是被广泛使用的一种二维码，解码速度快。ZXing是Google提供的一个开源Java类库用于解析多种格式的条形1D/2D条形码，能够对QR、DataMatrix二维码以及条形码进行解码。由于二维码生成和解码过程实际是一个非常复杂过程，如果每一个开发者都要自己编写所有的过程的话，将十分费时和花费精力，因此目前基于二维码的应用开发一般都会用到Zxing类库，ZXing类库包含了应用开发所需编码、解码的模块和函数，在开发程序时可以借助ZX-ing提供的类库，调用这些模块或函数，可以大大降低开发过程的复杂性，快速的开发出属于自己特定应用的二维码解码软件。

2点名软件总体设计

2.1总体设计概述

本系统基于客户端—服务器架构设计（如图1），分为服务端和客户端程序，分别采用不同的技术实现，客户端程序通过网络与服务器进行交互和数据通信。

服务器端：主要用来存储学生信息、班级信息、课程信息等，以及完成与客户端的数据交互，包括登录验证、数据请求、数据传送及数据保存；服务器端采用PHP+MySQL+Tomcat方式实现，PHP作为后台开发语言，MySQL用来存储数据，Tomcat服务器用来响应客户端的服务请求及返回客户端所需的数据。

Android客户端：是设计的重心，用来实现系统的各项功能，采用Android Studio+Java的方式开发，Android Studio是Google公司力推的开发环境，具有智能化、集成度高、使用简单高效的特点，使用Android Studio代替eclipse开发环境是An-droid应用开发的必然发展趋势。

2.2APP端功能模块设计

根据实际使用需要和设计要求，App端总体功能模块划分如下：

APP端可以两种类型的账号登录，教师账号和学生账号，不同账号显示不同的界面。以教师帐号登录系统，如下图3所示，系统主要包括四种功能；

1）常规点名：将传统的纸质点名方式通过Android的控件模拟，实现通常的“正常”、“迟到”、“旷课”、“请假”等情况；

2）蓝牙点名；开启蓝牙设备，扫描；周围的手机设备，将扫描到的设备记录下来，记录到服务器，完成快速点名。

3）扫描点名：教师帐号登录成功后生成课程的二維码，学生帐号登录程序后扫描二维码，就可以自动签到。

4）签到统计：可以按不同的学期，统计某一门课程所有学生的出勤情况。

以学生帐号登录系统，如下图4所示，系统主要包括两种功能；

1）扫码签到：扫描教师端课程二维码，自动完成签到。

2）签到统计：可以按课程查询自己的出勤情况，包括旷课、迟到、请假等次数情况。

3系统实现

3.1蓝牙签到实现

用户以教师帐号登录系统，进入主界面（图3）后，点击“蓝牙签到”进入蓝牙签到的主界面（图5）。

然后就可以开始点名，使用流程如下；

1）通过“设置”按钮开启蓝牙功能，并使手机对附近所有的蓝牙设备可见；

2）点击“开始搜索”按钮开启蓝牙扫描，扫描附件蓝牙设备；

3）扫描结束后，通过“签到”按钮，选择课程（如图6），经过与数据库中的记录比对成功后，将名单写入数据库，一次性完成点名操作。

具体实现时，需首先获取蓝牙设置适配器，

BluetoothAdapter bluetoothAdapter—BluetoothAdapter.getDe{aultAdapter（）；

接着使用以下语句调用系统设置界面，开启蓝牙，使手机对附近所有的蓝牙设备可见：

startActivity{new Intent（Settings.ACTION_BLUE-TOOTH_SETTINGS）}；

然后设置搜索按钮的监听事件，开启蓝牙扫描，搜索附件的设备：

由于搜索的蓝牙设备不断出现，设备列表需要不断更新，故需要设置广播监听，当有设备出现时，将设备添加到设备列表中：

要实现此功能，需在Activity中的onStart（）方法中，注册广播接收器：

如图所示，当点击“签到”按钮时，可以根据当前课程，将当前设备名称与班级名单匹配后，再写入到服务器中，完整自动点名，实现如下：

3.2二维码签到实现

二维码扫码签到需首先以教师帐号登录，进入用户主界面后，点击“二维码生成”，可选择不同课程（图7），生成不同的二维码（如图8）：

要实现生成二维码，首先需在项目工程中导入二维码架包Zxing，然后调用架包中的方法生成二维码，使用非常简单；

其中，QRUtils.eneodeToQRWidth（）方法使用指定宽度生成一张Bitmap类型的图片，也即是二维码。

第二步，学生以学生帐号登录，点击图中的“扫描签到”，对准第一步中二维码图片开始扫码，就可以很快完成签到（如图9），如下：

此ScanBasicActivity是一个实现扫码的基本功能框架，handlescanData（）是抽象方法，可以根据实际应用需要，再实现其具体方法。

第二步，需要实现CameraBarcodeScan类的Camerascan-CallBack回调方法，初始化CameraBarcoclescan对象，使其随Activity生命周期状态的变化而变化。ScanActivity继承Scan-BasicActivity并重写getCameraScanData（）方法。

ScanActivity.java是实现扫描的主要过程，需重写Activi-ty的生命周期中的函数，在其中实现CameraBarcodeScan对象使用状态变化。getCameraScanData（String data）是回调方法，data是返回给用户处理的字符串，在这里就是扫码后获得的二维码结果。

最后一步是handleScanData（）方法的实现问题，因为生成的二维码是"id："+"课程ID"的形式，因而扫码的结果是获得了一个指定形式的字符串，如；“id：01”，由于课程编号是唯一的，通过查询课程编号可以获取班级学生名单；再在学生名单中查询指定帐号，如果存在与指定登录号匹配的帐号，就可在相应的课程记录上标记签到成功。

4结束语

课堂点名是高校教学中一个必不可少的环节，简化传统点名过程，凸显教学主体地位，本文根据实际情况设计了一款集常规点名、蓝牙点名和扫描签到三种点名方式于一体的手机软件，可在Android手机上利用蓝牙技术、二维码技术实现简单快捷的点名签到，在手机日益普及的当今，这给高校教师提供了一种全新的点名方式，也将极大的提高点名效率，同时师生也可及时地了解课程签到信息。由于蓝牙技术和二维码技术是当前移动应用开发中比较前沿的技术，而本项目研究应用了这一最新技术，因而本项目具有一定的创新性，在高校中具有潜在的应用前景。