物聯(lián)網(wǎng)下中職學(xué)生綜合管理系統(tǒng)探究
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摘要：通過分析中職學(xué)生的群體特征，調(diào)研中職學(xué)校的學(xué)生管理需求，設(shè)計一套中職學(xué)生綜合管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)實現(xiàn)前端數(shù)據(jù)的采集，并根據(jù)具體的業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選與處理，實現(xiàn)對學(xué)生的考勤管理、成績管理、課堂管理、操行管理、請假管理、獎懲管理、實訓(xùn)管理、事件告警、數(shù)據(jù)報表等多項功能。該系統(tǒng)采用B/S的部署方式，教師、學(xué)生、家長可以通過In-ternet登錄和使用該系統(tǒng)，隨著該系統(tǒng)的投入和使用，可強(qiáng)化家、校聯(lián)動機(jī)制，凝聚教育合力，提高中職學(xué)生管理工作的自動化水平和精細(xì)化程度。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；中職學(xué)生管理；家校聯(lián)動
0引言
中職學(xué)生身心發(fā)展的矛盾性和不平衡性，直接導(dǎo)致其認(rèn)知水平有限，自制能力較弱，辨別是非能力不足等群體特征，再加上社會認(rèn)知偏差、家庭環(huán)境、同伴群體、學(xué)校環(huán)境、自身因素等多方面的影響，從而易出現(xiàn)多種不良行為，甚至走上違法、犯罪的道路[1]。雖然近年中等職業(yè)教育地位有所提高，但受我國教育體制影響，中職學(xué)生管理工作整體上難度很大，而且存在大量問題。對中職學(xué)校的教師特別是班主任講，在對學(xué)生的日常管理上存在很多困難，這就亟需借助一些先進(jìn)方法和工具來減輕中職教師的工作量，提高學(xué)生管理水平。近年來，隨著科技的不斷進(jìn)步，越來越多的先進(jìn)技術(shù)已成功應(yīng)用于各類學(xué)校的管理工作中，提高了管理效率和工作質(zhì)量。其中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)便是使用較為成熟的技術(shù)之一，它是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)絡(luò)的信息承載體，它能將所有獨立存在的管理對象通過傳感器、射頻識別技術(shù)、定位系統(tǒng)、人臉識別等相關(guān)技術(shù)達(dá)到信息的互聯(lián)、互通與共享。
1當(dāng)前中職學(xué)生管理工作中的難點分析
近年來由于國家對中職學(xué)校的合并整合以及招生政策的調(diào)整，中職學(xué)校規(guī)模不斷擴(kuò)大，招生人數(shù)逐年增加，加上中職學(xué)生自身的一些群體特征因素，中職學(xué)校的學(xué)生管理工作難度不斷增大，現(xiàn)將突出存在的問題和形成原因從以下幾個方面進(jìn)行分析：
1.1中職學(xué)生正處于15-18歲這個年齡階段，心智還未完全成熟，心理狀態(tài)也較不穩(wěn)定，既有同齡學(xué)生的普遍特征，又有這個群體的獨有特征，比如學(xué)習(xí)動力不足，紀(jì)律觀念淡薄，自制能力較弱等[2]。較多中職學(xué)生具有一些不良行為習(xí)慣，通過對我市3所中職學(xué)校2020年學(xué)生學(xué)業(yè)和違紀(jì)情況的統(tǒng)計分析，約有33.8%的學(xué)生不能按要求完成實訓(xùn)任務(wù)或課堂作業(yè)，19.6%的學(xué)生有多次遲到、早退違紀(jì)記錄，14.3%的學(xué)生有曠課、夜不歸宿的違紀(jì)記錄，12.3%學(xué)生有抽煙違紀(jì)記錄。
1.2由于近年來中職學(xué)生在校人數(shù)不斷增加，一些學(xué)校的熱門專業(yè)的班級人數(shù)甚至六七十人，相對而言，師資力量日漸緊張。大部分中職學(xué)校的班主任并不是專職班主任，不僅要負(fù)責(zé)班級學(xué)生的管理工作，同時還承擔(dān)專業(yè)科目的教學(xué)任務(wù)，因此班主任的工作量和工作難度都非常大，很難做到對班級的精細(xì)化管理。
1.3與同年齡階段的高中學(xué)生相比，中職學(xué)生的家庭經(jīng)濟(jì)情況和家庭對子女教育的重視程度普遍較差，主要表現(xiàn)在父母單親、離異家庭較多，父母長期在外打工的情況較多，大部分中職學(xué)生家長缺乏對孩子必要的關(guān)心和管理，對學(xué)生在校期間的學(xué)業(yè)、成績和日常行為表現(xiàn)了解甚少，缺乏與學(xué)校、教師、學(xué)生的必要溝通和互動。
1.4在日常的中職學(xué)生管理過程中，學(xué)生的違紀(jì)處理與處分是班主任的經(jīng)常性工作，通常來講，班主任對學(xué)生的獎懲需有足夠的事實依據(jù)，特別是對學(xué)生的違紀(jì)處分，一旦證據(jù)和記錄不全面、不細(xì)致，學(xué)生和家長很容易與學(xué)校發(fā)生一系列的糾紛，這就要求班主任對每個學(xué)生的日常行為和表現(xiàn)做出詳細(xì)、準(zhǔn)確的跟蹤和記錄，并及時將學(xué)生的在校表現(xiàn)情況通報給家長。
2中職學(xué)生綜合管理系統(tǒng)的總體設(shè)計
中職學(xué)生綜合管理系統(tǒng)的設(shè)計旨在減輕教師學(xué)生管理工作的負(fù)擔(dān)，加強(qiáng)家、校聯(lián)動機(jī)制，凝聚教育合力，提高中職學(xué)生管理水平和精細(xì)化程度。該系統(tǒng)對全校所有中職學(xué)生建立信息庫，教師、學(xué)生、家長可以通過Internet登錄和使用該系統(tǒng)，及時了解學(xué)生的在校期間的表現(xiàn)情況，針對學(xué)生的曠課缺勤、非法外出、夜不歸宿、宿舍抽煙等違紀(jì)事件，系統(tǒng)能主動監(jiān)測并及時為相關(guān)人員發(fā)出告警信息，進(jìn)一步提高學(xué)生管理工作的自動化、智能化水平。
2.1系統(tǒng)設(shè)計模式與系統(tǒng)架構(gòu)。開發(fā)者采用面向服務(wù)的軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計以服務(wù)器為中心的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)時，將實體資源抽象為物理信息源，相應(yīng)地將物理實體服務(wù)的功能定義為采集、處理和傳輸物理信息，并在服務(wù)器建立存儲、分析和可視化物理信息的服務(wù)[3]。根據(jù)上述設(shè)計思路，該管理系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計采用MVC模式，MVC模式是基于Web的三層架構(gòu)，在B/S結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的開發(fā)中經(jīng)常用到，這種三層架構(gòu)模式可更好地將數(shù)據(jù)的處理、業(yè)務(wù)邏輯的實現(xiàn)、人機(jī)交互界面進(jìn)行分離，提高系統(tǒng)的可用性和可維護(hù)性。中職學(xué)生綜合管理系統(tǒng)自上而下依次設(shè)計為：WebPortal層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)整合與處理層。該管理系統(tǒng)的設(shè)計架構(gòu)如下圖1所示。2.1.1WebPortal層。該層主要表現(xiàn)為人機(jī)交互界面，直接面向各類用戶，WebPortal層可實現(xiàn)與用戶間的交互，當(dāng)用戶提交關(guān)鍵字段查詢時，該層從業(yè)務(wù)邏輯層獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，生成對應(yīng)的業(yè)務(wù)信息顯示在用戶的瀏覽器中。由于系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)部署方式，所有教職工、家長、學(xué)生都能利用校園網(wǎng)或外部Internet網(wǎng)絡(luò)，通過瀏覽器訪問和登錄該管理系統(tǒng)；2.1.2業(yè)務(wù)邏輯層。業(yè)務(wù)邏輯層具體實現(xiàn)系統(tǒng)的多種具體功能，包括考勤管理、成績管理、課堂管理、操行管理、請假管理、獎懲管理、實訓(xùn)管理、事件告警、數(shù)據(jù)報表等業(yè)務(wù)功能。業(yè)務(wù)邏輯層連接用戶與數(shù)據(jù)整合與處理層，系統(tǒng)從WebPortal層接收用戶訪問請求后，根據(jù)具體的業(yè)務(wù)邏輯與處理規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選和數(shù)據(jù)處理，如果具體業(yè)務(wù)需數(shù)據(jù)交換，業(yè)務(wù)邏輯層則訪問數(shù)據(jù)整合與處理層，在業(yè)務(wù)邏輯處理完畢后，將反饋數(shù)據(jù)提交給WebPortal層；2.1.3數(shù)據(jù)整合與處理層。該層包括數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)訪問接口，其中數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要存儲前端采集到的各類子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)交給數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行管理，數(shù)據(jù)訪問接口則負(fù)責(zé)為業(yè)務(wù)邏輯層提供數(shù)據(jù)訪問接口。數(shù)據(jù)庫是應(yīng)用系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)存儲系統(tǒng)前端采集到的各類數(shù)據(jù)。在各數(shù)據(jù)表的設(shè)計過程中，盡可能減少冗余，減少因重復(fù)數(shù)據(jù)而導(dǎo)致的存儲空間開銷，提高數(shù)據(jù)庫的效率和可管理性。
2.2基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的前端數(shù)據(jù)采集與傳輸。該系統(tǒng)在運行中要與校園中多種設(shè)備和應(yīng)用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，這些設(shè)備和軟件所組成的各類應(yīng)用系統(tǒng)（如門禁系統(tǒng)、考勤終端、云課堂系統(tǒng)）大多是獨立運作，但在該系統(tǒng)的總體框架下，各類應(yīng)用系統(tǒng)不應(yīng)是獨立的多個系統(tǒng)的簡單疊加與組合，而是一個高度集成、互聯(lián)互通、相互協(xié)同的有機(jī)整體[4]。要實現(xiàn)該目標(biāo)，系統(tǒng)底層通信接口要按照物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通信標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，通過各系統(tǒng)間數(shù)據(jù)接口的標(biāo)準(zhǔn)化和中間件技術(shù)實現(xiàn)前端數(shù)據(jù)的采集與傳輸。門禁系統(tǒng)和考勤終端能實現(xiàn)對學(xué)生日常出勤情況進(jìn)行自動記錄和管理。目前人臉識別技術(shù)已非常成熟，該技術(shù)采用的人臉特征分析算法與生物統(tǒng)計學(xué)原理于一體，利用生物統(tǒng)計學(xué)原理建立人臉特征模板，已普遍應(yīng)用于學(xué)校校門、宿舍樓等場所的門禁系統(tǒng)。考勤終端一般設(shè)置在教室或?qū)嵱?xùn)場所，用于統(tǒng)計和管理學(xué)生日常上課出勤情況?？记诮K端可采用傳統(tǒng)的指紋識別技術(shù)、非接觸類IC卡、人臉識別等技術(shù)方式實現(xiàn)。這些實時考勤數(shù)據(jù)通過校園網(wǎng)上傳至中職學(xué)生綜合管理系統(tǒng)后，經(jīng)過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析和對比，及時將學(xué)生缺勤情況推送給班主任和學(xué)生家長。學(xué)生宿舍內(nèi)無線煙感探頭是一種可聯(lián)網(wǎng)的光電煙感火災(zāi)報警器，每個探頭具備獨立的CPU和無線通信模塊。這種由微型嵌入式芯片、低功耗無線設(shè)備和各種傳感器組成的系統(tǒng)，正以空前的規(guī)模和密度部署在生活中，催生對新一代監(jiān)測、控制軟件的需求[5]。學(xué)生宿舍內(nèi)無線煙感探頭能精細(xì)智能地判斷煙霧并及時報警，將報警信息通過無線通信技術(shù)發(fā)送至探頭管理模塊，再由管理模塊通過校園網(wǎng)統(tǒng)一發(fā)送至綜合管理系統(tǒng)。無線煙感探頭中無線通信模塊一般可采用GPRS、ZigBee、NB-IoT等物聯(lián)網(wǎng)主流的無線通信技術(shù)。云課堂系統(tǒng)是近年來學(xué)校教學(xué)過程中使用的一些先進(jìn)的信息化教學(xué)平臺，這類平臺一般都可實現(xiàn)學(xué)生上課簽到、預(yù)習(xí)自學(xué)、課堂互動、課堂任務(wù)的與提交、課堂任務(wù)評價、學(xué)生成績考核等功能。該類平臺一般提供與外部通信的數(shù)據(jù)接口，中職學(xué)生綜合管理系統(tǒng)能抓取和記錄云課堂系統(tǒng)中的每個學(xué)生的課堂任務(wù)評價、成績考核等數(shù)據(jù)，為學(xué)生本人、學(xué)生家長和相關(guān)教師提供查詢服務(wù)，并為后期學(xué)生信息報表的生成積累原始數(shù)據(jù)。用戶提交的數(shù)據(jù)來源主要包括學(xué)生請假申請的提交，班主任對學(xué)生操行考評的錄入，班主任對學(xué)生獎勵、違紀(jì)等情況的紀(jì)錄，任課教師對學(xué)生的評價和成績錄入等用戶主動提交的數(shù)據(jù)。第三方擴(kuò)展接口的設(shè)計目的是為管理系統(tǒng)的功能擴(kuò)展預(yù)留數(shù)據(jù)接口。
3中職學(xué)生綜合管理系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計
3.1主要功能設(shè)計。用戶需求是中職學(xué)生綜合管理系統(tǒng)具體功能模塊設(shè)計的依據(jù)。該系統(tǒng)的用戶角色分為5個類型：班主任、任課教師、學(xué)生管理處、家長、學(xué)生。以下是針對這5種主要用戶角色的功能設(shè)計。班主任是該管理系統(tǒng)的主要用戶，應(yīng)能通過系統(tǒng)對自己班級中的每個學(xué)生的信息進(jìn)行管理，例如增加、刪除學(xué)生記錄、根據(jù)課程表和作息時間設(shè)定考勤時間和地點、審核學(xué)生請假、學(xué)生日常操行評定、學(xué)生獎懲數(shù)據(jù)記錄、成績登記與查詢、告警事件提醒、導(dǎo)出學(xué)生報表[6]；任課教師通過該系統(tǒng)實現(xiàn)課中作業(yè)評價，考試成績登記與查詢、導(dǎo)出學(xué)生報表；學(xué)生管理處通過該系統(tǒng)實現(xiàn)對班主任提交的學(xué)生獎懲申請進(jìn)行審批、查詢學(xué)生獎懲數(shù)據(jù)記錄、查詢學(xué)生的操行評定、導(dǎo)出學(xué)生報表等；學(xué)生家長通過該系統(tǒng)，可提交/確認(rèn)學(xué)生請假信息、查詢學(xué)生的考勤記錄、查詢課堂作業(yè)評價、查詢考試成績、查詢獎懲記錄、查詢操行評定、導(dǎo)出學(xué)生報表等；學(xué)生用戶應(yīng)能提交請假申請、查詢自己的考勤記錄、查詢作業(yè)評價、查詢考試成績、查詢獎懲記錄、查詢操行評定、導(dǎo)出學(xué)生報表等。系統(tǒng)管理員擁有系統(tǒng)最高權(quán)限，能對系統(tǒng)中所有的角色和用戶進(jìn)行管理，包括對每種角色權(quán)限的分配，角色和用戶的添加、修改和刪除、能對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，包括對系統(tǒng)內(nèi)各類數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改、備份、導(dǎo)入導(dǎo)出等功能，系統(tǒng)管理員可根據(jù)業(yè)務(wù)需要，定制、生成和打印各類數(shù)據(jù)報表。
3.2特色功能設(shè)計。3.2.1自動告警功能。針對中職學(xué)生曠課缺勤、非法外出、夜不歸宿、宿舍內(nèi)抽煙等事件，系統(tǒng)應(yīng)主動監(jiān)測并及時發(fā)出告警信息。該系統(tǒng)通過前端裝置和設(shè)備自動檢測學(xué)生異常信息經(jīng)系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯層計算對比后，及時向相關(guān)管理人員發(fā)出告警信息，學(xué)生管理人員接到告警信息后，第一時間做出應(yīng)對措施[7]。曠課缺勤數(shù)據(jù)來源于學(xué)校各類上課場地的門禁系統(tǒng)和考勤系統(tǒng)以及任課教師對學(xué)生曠課名單的提交；非法外出、夜不歸宿的數(shù)據(jù)主要來源于宿舍門禁系統(tǒng)、學(xué)校大門人臉識別系統(tǒng)；宿舍抽煙告警數(shù)據(jù)來源于宿舍內(nèi)可聯(lián)網(wǎng)煙感探頭；3.2.2學(xué)生請假雙重審核功能。針對部分中職學(xué)生自制能力較弱，經(jīng)常找借口請假外出上網(wǎng)等情況，該系統(tǒng)提供學(xué)生網(wǎng)上請假雙重審核的功能。學(xué)生在網(wǎng)上登錄個人賬號提交請假申請，由家長和班主任共同審核確認(rèn)后，可允許學(xué)生正常通過校門門禁系統(tǒng)，否則門禁系統(tǒng)不予放行。該功能保證家長和班主任同時對學(xué)生請假信息的真實性進(jìn)行校驗，也方便家長和班主任跟蹤和掌握學(xué)生離校后的軌跡，有效防止學(xué)生借故外出；3.2.3學(xué)生信息報表生成功能。根據(jù)學(xué)生的日?？记?、班級個人量化、課堂實訓(xùn)任務(wù)、各科考試成績、獎懲項目記錄、班主任操行評定等信息，該系統(tǒng)可按照月度、學(xué)期、學(xué)年分別生成學(xué)生信息報表，全面反映該段時間內(nèi)學(xué)生在校表現(xiàn)情況，便于學(xué)生、家長、教師隨時掌握學(xué)生某階段的表現(xiàn)，及時做出干預(yù)和調(diào)整；另外，加蓋學(xué)校公章的學(xué)生信息報表可作為優(yōu)秀畢業(yè)生的個人資歷證明提供用人單位。
4結(jié)論
針對當(dāng)前中職學(xué)校學(xué)生管理工作遇到的多種問題和難點，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和MVC設(shè)計模式，設(shè)計一套中職學(xué)生綜合管理系統(tǒng)，通過定制開發(fā)多種智能化、數(shù)字化、自動化的實用功能，應(yīng)用到中職學(xué)校的學(xué)生管理工作中，可在一定程度上緩解學(xué)生管理工作的壓力，增強(qiáng)家、校聯(lián)動效應(yīng)，監(jiān)督和促進(jìn)學(xué)生逐步養(yǎng)成良好行為、習(xí)慣等現(xiàn)實作用。中職學(xué)生綜合管理系統(tǒng)的設(shè)計也為中職學(xué)生管理工作者和研究者提供一些思路和方法。
作者:王嘉慶 邢佑耐 單位:滕州市中等職業(yè)教育中心學(xué)校