物聯網下中職學生綜合管理系統探究

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摘要：通過分析中職學生的群體特征，調研中職學校的學生管理需求，設計一套中職學生綜合管理系統，該系統利用物聯網通信技術實現前端數據的采集，并根據具體的業務邏輯進行數據篩選與處理，實現對學生的考勤管理、成績管理、課堂管理、操行管理、請假管理、獎懲管理、實訓管理、事件告警、數據報表等多項功能。該系統采用B/S的部署方式，教師、學生、家長可以通過In-ternet登錄和使用該系統，隨著該系統的投入和使用，可強化家、校聯動機制，凝聚教育合力，提高中職學生管理工作的自動化水平和精細化程度。

關鍵詞：物聯網技術；中職學生管理；家校聯動

0引言

中職學生身心發展的矛盾性和不平衡性，直接導致其認知水平有限，自制能力較弱，辨別是非能力不足等群體特征，再加上社會認知偏差、家庭環境、同伴群體、學校環境、自身因素等多方面的影響，從而易出現多種不良行為，甚至走上違法、犯罪的道路[1]。雖然近年中等職業教育地位有所提高，但受我國教育體制影響，中職學生管理工作整體上難度很大，而且存在大量問題。對中職學校的教師特別是班主任講，在對學生的日常管理上存在很多困難，這就亟需借助一些先進方法和工具來減輕中職教師的工作量，提高學生管理水平。近年來，隨著科技的不斷進步，越來越多的先進技術已成功應用于各類學校的管理工作中，提高了管理效率和工作質量。其中，物聯網技術便是使用較為成熟的技術之一，它是一個基于互聯網、電信網絡的信息承載體，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、定位系統、人臉識別等相關技術達到信息的互聯、互通與共享。

1當前中職學生管理工作中的難點分析

近年來由于國家對中職學校的合并整合以及招生政策的調整，中職學校規模不斷擴大，招生人數逐年增加，加上中職學生自身的一些群體特征因素，中職學校的學生管理工作難度不斷增大，現將突出存在的問題和形成原因從以下幾個方面進行分析：

1.1中職學生正處于15-18歲這個年齡階段，心智還未完全成熟，心理狀態也較不穩定，既有同齡學生的普遍特征，又有這個群體的獨有特征，比如學習動力不足，紀律觀念淡薄，自制能力較弱等[2]。較多中職學生具有一些不良行為習慣，通過對我市3所中職學校2020年學生學業和違紀情況的統計分析，約有33.8%的學生不能按要求完成實訓任務或課堂作業，19.6%的學生有多次遲到、早退違紀記錄，14.3%的學生有曠課、夜不歸宿的違紀記錄，12.3%學生有抽煙違紀記錄。

1.2由于近年來中職學生在校人數不斷增加，一些學校的熱門專業的班級人數甚至六七十人，相對而言，師資力量日漸緊張。大部分中職學校的班主任并不是專職班主任，不僅要負責班級學生的管理工作，同時還承擔專業科目的教學任務，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化管理。

1.3與同年齡階段的高中學生相比，中職學生的家庭經濟情況和家庭對子女教育的重視程度普遍較差，主要表現在父母單親、離異家庭較多，父母長期在外打工的情況較多，大部分中職學生家長缺乏對孩子必要的關心和管理，對學生在校期間的學業、成績和日常行為表現了解甚少，缺乏與學校、教師、學生的必要溝通和互動。

1.4在日常的中職學生管理過程中，學生的違紀處理與處分是班主任的經常性工作，通常來講，班主任對學生的獎懲需有足夠的事實依據，特別是對學生的違紀處分，一旦證據和記錄不全面、不細致，學生和家長很容易與學校發生一系列的糾紛，這就要求班主任對每個學生的日常行為和表現做出詳細、準確的跟蹤和記錄，并及時將學生的在校表現情況通報給家長。

2中職學生綜合管理系統的總體設計

中職學生綜合管理系統的設計旨在減輕教師學生管理工作的負擔，加強家、校聯動機制，凝聚教育合力，提高中職學生管理水平和精細化程度。該系統對全校所有中職學生建立信息庫，教師、學生、家長可以通過Internet登錄和使用該系統，及時了解學生的在校期間的表現情況，針對學生的曠課缺勤、非法外出、夜不歸宿、宿舍抽煙等違紀事件，系統能主動監測并及時為相關人員發出告警信息，進一步提高學生管理工作的自動化、智能化水平。

2.1系統設計模式與系統架構。開發者采用面向服務的軟件體系結構設計以服務器為中心的物聯網應用系統時，將實體資源抽象為物理信息源，相應地將物理實體服務的功能定義為采集、處理和傳輸物理信息，并在服務器建立存儲、分析和可視化物理信息的服務[3]。根據上述設計思路，該管理系統的整體架構設計采用MVC模式，MVC模式是基于Web的三層架構，在B/S結構系統的開發中經常用到，這種三層架構模式可更好地將數據的處理、業務邏輯的實現、人機交互界面進行分離，提高系統的可用性和可維護性。中職學生綜合管理系統自上而下依次設計為：WebPortal層、業務邏輯層、數據整合與處理層。該管理系統的設計架構如下圖1所示。2.1.1WebPortal層。該層主要表現為人機交互界面，直接面向各類用戶，WebPortal層可實現與用戶間的交互，當用戶提交關鍵字段查詢時，該層從業務邏輯層獲取相關數據，生成對應的業務信息顯示在用戶的瀏覽器中。由于系統采用B/S架構部署方式，所有教職工、家長、學生都能利用校園網或外部Internet網絡，通過瀏覽器訪問和登錄該管理系統；2.1.2業務邏輯層。業務邏輯層具體實現系統的多種具體功能，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、實訓管理、事件告警、數據報表等業務功能。業務邏輯層連接用戶與數據整合與處理層，系統從WebPortal層接收用戶訪問請求后，根據具體的業務邏輯與處理規則進行數據篩選和數據處理，如果具體業務需數據交換，業務邏輯層則訪問數據整合與處理層，在業務邏輯處理完畢后，將反饋數據提交給WebPortal層；2.1.3數據整合與處理層。該層包括數據庫管理系統與數據訪問接口，其中數據庫管理系統主要存儲前端采集到的各類子系統的數據，這些數據交給數據庫管理系統進行管理，數據訪問接口則負責為業務邏輯層提供數據訪問接口。數據庫是應用系統的核心，負責存儲系統前端采集到的各類數據。在各數據表的設計過程中，盡可能減少冗余，減少因重復數據而導致的存儲空間開銷，提高數據庫的效率和可管理性。

2.2基于物聯網技術的前端數據采集與傳輸。該系統在運行中要與校園中多種設備和應用軟件進行數據交互，這些設備和軟件所組成的各類應用系統（如門禁系統、考勤終端、云課堂系統）大多是獨立運作，但在該系統的總體框架下，各類應用系統不應是獨立的多個系統的簡單疊加與組合，而是一個高度集成、互聯互通、相互協同的有機整體[4]。要實現該目標，系統底層通信接口要按照物聯網技術通信標準進行設計，通過各系統間數據接口的標準化和中間件技術實現前端數據的采集與傳輸。門禁系統和考勤終端能實現對學生日常出勤情況進行自動記錄和管理。目前人臉識別技術已非常成熟，該技術采用的人臉特征分析算法與生物統計學原理于一體，利用生物統計學原理建立人臉特征模板，已普遍應用于學校校門、宿舍樓等場所的門禁系統。考勤終端一般設置在教室或實訓場所，用于統計和管理學生日常上課出勤情況。考勤終端可采用傳統的指紋識別技術、非接觸類IC卡、人臉識別等技術方式實現。這些實時考勤數據通過校園網上傳至中職學生綜合管理系統后，經過系統的數據分析和對比，及時將學生缺勤情況推送給班主任和學生家長。學生宿舍內無線煙感探頭是一種可聯網的光電煙感火災報警器，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、低功耗無線設備和各種傳感器組成的系統，正以空前的規模和密度部署在生活中，催生對新一代監測、控制軟件的需求[5]。學生宿舍內無線煙感探頭能精細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發送至探頭管理模塊，再由管理模塊通過校園網統一發送至綜合管理系統。無線煙感探頭中無線通信模塊一般可采用GPRS、ZigBee、NB-IoT等物聯網主流的無線通信技術。云課堂系統是近年來學校教學過程中使用的一些先進的信息化教學平臺，這類平臺一般都可實現學生上課簽到、預習自學、課堂互動、課堂任務的與提交、課堂任務評價、學生成績考核等功能。該類平臺一般提供與外部通信的數據接口，中職學生綜合管理系統能抓取和記錄云課堂系統中的每個學生的課堂任務評價、成績考核等數據，為學生本人、學生家長和相關教師提供查詢服務，并為后期學生信息報表的生成積累原始數據。用戶提交的數據來源主要包括學生請假申請的提交，班主任對學生操行考評的錄入，班主任對學生獎勵、違紀等情況的紀錄，任課教師對學生的評價和成績錄入等用戶主動提交的數據。第三方擴展接口的設計目的是為管理系統的功能擴展預留數據接口。

3中職學生綜合管理系統的功能模塊設計

3.1主要功能設計。用戶需求是中職學生綜合管理系統具體功能模塊設計的依據。該系統的用戶角色分為5個類型：班主任、任課教師、學生管理處、家長、學生。以下是針對這5種主要用戶角色的功能設計。班主任是該管理系統的主要用戶，應能通過系統對自己班級中的每個學生的信息進行管理，例如增加、刪除學生記錄、根據課程表和作息時間設定考勤時間和地點、審核學生請假、學生日常操行評定、學生獎懲數據記錄、成績登記與查詢、告警事件提醒、導出學生報表[6]；任課教師通過該系統實現課中作業評價，考試成績登記與查詢、導出學生報表；學生管理處通過該系統實現對班主任提交的學生獎懲申請進行審批、查詢學生獎懲數據記錄、查詢學生的操行評定、導出學生報表等；學生家長通過該系統，可提交/確認學生請假信息、查詢學生的考勤記錄、查詢課堂作業評價、查詢考試成績、查詢獎懲記錄、查詢操行評定、導出學生報表等；學生用戶應能提交請假申請、查詢自己的考勤記錄、查詢作業評價、查詢考試成績、查詢獎懲記錄、查詢操行評定、導出學生報表等。系統管理員擁有系統最高權限，能對系統中所有的角色和用戶進行管理，包括對每種角色權限的分配，角色和用戶的添加、修改和刪除、能對所有數據進行維護，包括對系統內各類數據的增加、刪除、修改、備份、導入導出等功能，系統管理員可根據業務需要，定制、生成和打印各類數據報表。

3.2特色功能設計。3.2.1自動告警功能。針對中職學生曠課缺勤、非法外出、夜不歸宿、宿舍內抽煙等事件，系統應主動監測并及時發出告警信息。該系統通過前端裝置和設備自動檢測學生異常信息經系統業務邏輯層計算對比后，及時向相關管理人員發出告警信息，學生管理人員接到告警信息后，第一時間做出應對措施[7]。曠課缺勤數據來源于學校各類上課場地的門禁系統和考勤系統以及任課教師對學生曠課名單的提交；非法外出、夜不歸宿的數據主要來源于宿舍門禁系統、學校大門人臉識別系統；宿舍抽煙告警數據來源于宿舍內可聯網煙感探頭；3.2.2學生請假雙重審核功能。針對部分中職學生自制能力較弱，經常找借口請假外出上網等情況，該系統提供學生網上請假雙重審核的功能。學生在網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后，可允許學生正常通過校門門禁系統，否則門禁系統不予放行。該功能保證家長和班主任同時對學生請假信息的真實性進行校驗，也方便家長和班主任跟蹤和掌握學生離校后的軌跡，有效防止學生借故外出；3.2.3學生信息報表生成功能。根據學生的日常考勤、班級個人量化、課堂實訓任務、各科考試成績、獎懲項目記錄、班主任操行評定等信息，該系統可按照月度、學期、學年分別生成學生信息報表，全面反映該段時間內學生在校表現情況，便于學生、家長、教師隨時掌握學生某階段的表現，及時做出干預和調整；另外，加蓋學校公章的學生信息報表可作為優秀畢業生的個人資歷證明提供用人單位。

4結論

針對當前中職學校學生管理工作遇到的多種問題和難點，基于物聯網技術和MVC設計模式，設計一套中職學生綜合管理系統，通過定制開發多種智能化、數字化、自動化的實用功能，應用到中職學校的學生管理工作中，可在一定程度上緩解學生管理工作的壓力，增強家、校聯動效應，監督和促進學生逐步養成良好行為、習慣等現實作用。中職學生綜合管理系統的設計也為中職學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:滕州市中等職業教育中心學校