基于.net技术的高校智慧教室管理系统设计与实现

骆方舟

(黎明职业大学 实验实训部，福建 泉州 362000)

高校管理中各类信息较多，教师、学生、教务、后勤等，都是高校中的重要信息资源。要想做好管理工作，就需要对各方面的信息了然于胸。因此，智慧校园中，大数据、信息共享特征明显。教室管理作为高校中的重要管理内容，在智慧校园浪潮的带动下，教室管理也应实现信息化，实现智慧化。文章对智慧教室管理系统进行了设计与实现。研究时主要基于.net技术。该系统由服务端、移动端两个平台构成。服务端主要包括HTML5、AOP编程等相关技术[1]，实现了表现层、业务逻辑层的分离。客户端主要包括学生客户端、教师客户端。两种客户端主要基于手机客户端，同时根据当前应用较为广泛的Android、iOS分布进行了设置，以满足师生手机端的需求[6-7]。

1 高校智慧教室管理系统功能需求分析

智慧教室管理系统设计的目的是实现各教室信息的收集，分析所获取信息，从中挖掘出有效的信息提高课堂教学管理效率。在进行智慧教室管理开发时需要考虑如下问题：

(1)兼容性问题。智慧教室管理系统包含软件系统和硬件系统，因此，在设备选择时需要考虑到设备与软件兼容性问题。

(2)自动控制技术以及网络连接。教室中包含门、窗、投影仪、台式电脑以及教学工具等，需要对这些工具添加自动控制技术，此外需要增加无线连接功能。

(3)配置物联网系统的集成控制。

教室管理中，涉及到的管理内容包括教室、设备、教师、学生、教学、课堂、考勤、监控等，因此，以上内容也是智慧教室管理系统的主要功能模块。图1为系统总体用例图[8]。如下是功能模块分析。

1)学生管理。该功能模块主要实现了信息、课程、论坛、考勤、成绩等相关内容的管理。学生信息管理包含的功能为学生信息添加、学生信息修改、学生信息查看以及学生信息删除；学生论坛管理包含的功能为论坛信息添加、查看、修改；考勤管理包含的功能有学生考勤添加、学生考勤查看；学生成绩管理包含的功能有学生成绩录入、成绩修改以及成绩查看；课程管理主要实现了课程信息添加、课程信息修改、课程信息查看。

2)教室管理。教室管理包含的功能为教室信息管理和教室设备信息管理。教室信息管理包含功能为教室信息添加、教室信息修改、教室信息查看及教室信息删除；设备信息管理主要实现了设备信息添加、查看、设备信息删除以及设备信息修改。

图1 高校智慧教室管理系统总体用例图

3)教师管理。教师管理主要是对课程、学生成绩、教材、学生考勤、学生等内容进行管理。课程管理中包含的功能有课程添加、课程修改、课程查看以及课程删除；成绩管理中包含的功能有成绩录入、成绩修改以及成绩查看；教材管理中包含的功能有教材添加、教材修改以及教材查看；考勤管理包含的功能有考勤添加、考勤查看；学生管理主要实现了学生信息添加、修改、查看等。

4)设备管理。设备管理主要有信息管理、使用管理、维护管理等。设备信息管理包含的功能有设备信息添加、修改、查看以及设备信息删除；设备使用管理包含的功能有设备使用添加、设备使用维护、设备使用查看。

5)教学管理。教学管理主要有教材管理、教案管理、考试管理以及排课管理。

6)考勤管理。包含的功能有考勤信息添加、考勤信息查看。

7)监控管理。监控管理中包含的功能有监控数据备份、监控查看。

2 高校智慧教室管理系统设计

2.1 系统体系架构设计

智慧教室管理系统开发按照视图层、控制层、数据层以及设备层进行开发。图2为系统体系架构设计图。

图2 系统体系架构设计图

从图2可知，系统体系架构设计包含视图层、控制层、数据层以及设备管理层，具体内容如下所述：

(1)视图层。视图层中主要包括了系统各个功能模块。通过无线传感器将获取的信息传输到数据库中，存储由服务器中相应的程序进行数据处理并将处理结果展示在界面中。

(2)控制层。控制层主要是业务逻辑处理，该层中包含管理服务、教学服务、学生信息、教室信息管理等。系统使用C#语言编程完成业务逻辑开发。

(3)数据层。为降低系统开发成本，本系统使用MYSQL数据库作为存储数据库。该数据库具有开源、性能优异等特点，广泛应用在系统开发中[9]。系统使用.net技术进行数据开发。

4)设备层。在智慧教室管理系统中包含大量设备。比如投影仪、温度传感器、存储器等，需要将这些设备进行管理。

教室管理中需要进行传感器设计。本文传感器所使用的传输技术为ZigBee技术。该传输是一种低功耗的多跳路无线传输技术。智慧教室无线传输设计示意图如图3所示。

图3 智慧教室无线传输设计

2.2 系统网络架构设计

智慧教室管理系统中,核心功能模块是数据采集以及数据存储。通过传感器将教室环境信息、设备信息、人员信息、位置信息通过无线网络传输并存储在相应的数据库中。数据交换使用分布式方案进行。如图4所示。

系统网络架构采用三层架构设计，网络分类分为三类：

(1)无线节点数据传输。该层中主要传输传感器获取信息，按照无线传感器传输协议进行传输。

(2)无线数据传输。

(3)数据路由。将传输的数据集中传输给相应的数据存储中心。

图4 网络架构设计

2.3 系统功能架构设计

高校智慧教室管理系统功能设计图如图5所示。

图5 系统功能结构图

在智慧教室管理系统中，主要包括学生管理、教师管理、设备管理、教学管理、教师管理、考勤管理、监控管理等七大功能模块。不同功能模块负责管理的内容不同，如学生管理主要实现了学生信息、学生考勤、课程等的管理；教师管理主要实现了学生成绩、教材管理、学生考勤等的管理；教学管理中包含的功能有教材管理、教案管理、考试管理、排课管理；考勤管理中包含的功能考勤信息、考勤查看和考勤查看；监控管理中包含的功能有监控备份、监控查看。七大功能模块共同作用，将跟教室管理相关的内容有机融合在一起，实现了智慧化、智能化管理，有效提高了教室管理水平。

图6 教室管理类图7设备管理类图

2.4 系统功能设计

高校智慧教室管理系统中主要包括了七大功能模块。由于文章篇幅有限，笔者在进行系统功能设计时主要以教室管理、设备管理两个功能模块为例进行了设计。其他功能模块的设计类同，只在此为功能设计作出参考。

2.4.1 教室管理

使用C/S技术进行系统实现。根据教室管理功能需求分析可知，教室管理中包含的功能有教室信息管理和教室设备管理。在教室管理中包含的方法有：Classroom_insert()用于教室信息添加、Classroom_delete()教室信息删除、Classroom_update()教室信息修改、Classroom_select()教室信息查看。教室设备管理中包含的方法有：equipment_info()设备信息管理、equipment_update()设备信息修改、equipment_delete()设备信息删除，还包含Serial_port串口管理类。教室管理类图如图6所示。

2.4.2 设备管理

设备管理实现了设备信息管理、使用管理、维护管理等。设备管理类如图7所示。在设备管理类中包含的类有：equipment、equipmentDALL、equipmentBLL以及Serial_port类。在Serial_port类中包含的方法有:Serial_port_insert()串口添加、Serial_port_update()串口修改、Serial_port_delete()串口删除、Serial_port_select()串口信息查看。

2.5 数据库设计

高校智慧教室管理系统涉及到的管理内容较多，如学生、教师、教室、考勤等，这些信息是巨大的。这些信息关系着高校师生信息安全，因此，需要设计出专门的数据库，保证以上信息的安全。这些信息需要存储为此本文使用开源数据库MYSQL数据库进行信息存储。下面列举部分关键信息表。

(1)学生信息表

学生信息表用于存储学生信息。该表中包含的字段有：学生编号、学生姓名、性别、身份证、专业、班级、入学年份、院系、电话、学分、家庭地址、父母电话等。学生信息表如表1所示。

表1 学生信息表

(2)教室信息表

教室信息表用于存储教室信息。包含的字段有：教室编号、大小、地址、设备ID、教室用途、教室建设时间、时间使用状态、教室管理员等。教室信息表详情如表2所示。

表2 教室信息表

3 高校智慧教室管理系统实现

高校智慧教室管理系统使用C#语言进行开发，数据库使用MYSQL数据库，系统运行服务器为SQLServer2012，服务器为IIS8.0。系统开发环境如表3所示。

表3 智慧教室开发环境

由于高校智慧教室管理系统中包含的功能多，本章只对设备管理进行说明。设备管理实现界面如图8所示。在设备管理界面中，用户需要输入相应的信息选择查询，在界面中显示相应的查询信息。

图8 设备管理界面

如下为设备管理核心代码：

4 结语

根据当前高校教室管理进行高校智慧教室管理系统开发。系统使用.net技术进行功能实现，同时结合物联网技术将教室信息获取，最终开发出智慧教室管理系统。为学生课堂学习提供了指导作用。