基于微信小程序的學生考勤系統的設計與實現

劉瓊， 史諾， 劉康

(西安航空學院, 1.計算機學院;2.機械工程學院， 陜西,西安 710077)

0 引言

目前，大部分高校仍采用傳統課堂考勤方式，由教師口頭點名并手寫記錄學生的到課情況。這種考勤方式占用了大量的課堂時間，影響了教學計劃和進度，同時，依靠教師人工對考勤數據進行統計，效率低下而且很容易出現偏差。一部分高校也采用了智能考勤技術來解決傳統課堂考勤的問題，如射頻技術[1]、指紋識別、人臉識別[2-4]、藍牙技術[5]等。其中，射頻技術的效率和準確率較高，但前期投入基站的成本大，學生必須攜帶卡片，存在替簽、代簽等問題，教師需要在現場對學生進行監督；指紋識別和人臉識別技術，學生無需攜帶認證設備，對技術要求較高，無法保證100%的準確率，同時，設備成本高，管理費時費力、管理效率低下[6]。

針對當前常用的學生考勤技術存在替簽、代簽和管理效率不高的問題，本文以西安航空學院計算機學院計算機科學與技術專業《高級語言程序設計》課程教學考勤為研究對象，設計并實現了一個基于微信小程序的學生考勤系統。本系統采用Struts+Spring+Hibernate開發框架，前端采用微信小程序開發技術，后端采用JavaEE開發相關技術，位置信息的獲取采用微信小程序提供的wx.getLocation(object)函數，數據的存儲選用MySQL8.0數據庫。

1 系統總體設計

學生考勤系統的用戶為學生、教師和系統管理員，主要包括：在線考勤、手動考勤、考勤查詢、考勤統計等功能，系統功能模塊圖如圖1所示。

圖1 學生考勤系統的功能模塊圖

1.1 在線考勤

在線考勤模塊主要用于教師對考勤信息的發布、學生在線簽到、學生定位簽到等。

教師登錄系統后，可以發布考勤信息，其中包括：考勤科目、考勤班級、考勤時長(超過此時間視為遲到)、考勤開始時間、學生與教師的地理位置距離差(需要開啟位置服務)等。教師可以根據實際情況選擇在線簽到或者定位簽到方式。其中，在線簽到方式會生成課堂二維碼由學生掃描，定位簽到方式會對教師的地理位置進行定位。

學生收到教師發送的“在線簽到”方式的考勤信息后，通過手機攝像頭掃描課程二維碼，實現對相應課程的在線簽到。學生如果收到的是“定位簽到”方式，則需要開啟位置服務，系統會計算教師和學生的距離信息，當距離小于允許的范圍(該范圍由教師填寫)時，學生簽到成功。

1.2 手動考勤

手動考勤模塊分為請假申請、請假審批和異常考勤三部分。

當學生遇到特殊情況需要請假時，對簽到課程提交請假申請，由教師進行請假審批，審批結果為：拒絕或同意兩種情況。當教師對學生的請假審批同意后，學生簽到成功，該學生的考勤信息顯示為正常；當教師拒絕后，學生簽到為異常考勤。

異常考勤用于將各種考勤異常狀況通知學生或教師，如學生請假被拒絕、在線簽到失敗、定位簽到失敗、未簽到等情形，由教師通過搜索學生學號或姓名查詢此學生信息，并手動為學生添加考勤信息。

1.3 考勤查詢與統計

教師或學生可以對考勤信息進行查詢，教師可以對考勤信息進行分類統計。

學生可以根據學號或姓名在系統查看自己的所有考勤歷史信息。

教師可以以學生個人或班級為單位，從多維度查詢某學期自己任教科目的在線簽到信息、定位簽到信息、請假信息和異常考勤信息等；教師也可以對各項考勤信息進行分類統計，掌握學生個人或班級的總體考勤情況，并將詳細的考勤統計數據導出。

1.4 用戶數據管理

用戶數據管理模塊主要用于管理用戶信息。為了保證系統的安全性，用戶信息由管理員以Excel形式上傳。教師和學生用戶憑借管理員所提供的賬號和密碼(與校園統一認證平臺一致)登錄系統，登錄成功后，可以對個人信息進行修改。

2 技術架構

本系統前端使用微信小程序開發相關技術，包括WXML+WXSS+JavaScript，其中，WXML用來描述系統頁面結構，WXSS用了描述頁面的樣式和頁面的顯示，JavaScript用來響應頁面交互事件，進行邏輯處理。后端采用JavaEE開發相關技術，用來對前端發來的數據和請求進行處理，并對數據庫進行操作。數據庫采用MySQL8.0，用來存儲用戶的基本信息、學生的簽到信息、簽到打卡記錄等。

3 系統詳細設計與實現

3.1 考勤信息發布

教師根據自己的賬號和密碼登錄系統后，顯示本人當前任教的所有班級信息，教師可以選擇某一授課班級發布考勤信息。考勤信息發布界面如圖2所示。教師發布定位考勤信息界面如圖3所示。

圖2 教師發布考勤信息

圖3 教師發布定位考勤信息

教師發布在線簽到，需要設置考勤科目編號、考勤班級編號、考勤時長、考勤開始時間、二維碼的寬度、高度信息，由系統自動生成對應的二維碼用于考勤任務，為了防止學生替簽、代簽，二維碼會定時自動刷新。

由于QRCode具有免費、支持中文、而且讀取速度快、占用空間小的優點，故系統生成的簽到二維碼選擇QRCode。簽到二維碼的生成需要引入wxapp.qrcode.min.js文件，調用createQRcode(canvasWidth,canvasHeight,canvasId,url)函數，其中，需要傳遞的參數分別表示：寬度、高度、ID號、地址鏈接。生成的二維碼使用img標簽來展示圖片的載體，并使用Base64存儲圖片的信息。為了使二維碼可以跨界面傳遞，需要導入arale-qrcode庫，根據傳入二維碼鏈接生成svg或table形式的dom節點，通過Window.btoa()方法將svg字符轉成Base64格式，二次轉碼字符串作為URI組件進行編碼和解碼。

教師發布定位簽到后，由系統對教師進行定位。定位簽到的過程為：申請開發者密鑰(key)，開啟WebServiceAPI服務，設置request合法域名，調用wx.getLocation(Object object)獲取當前地理位置的經度和緯度。

3.2 學生在線簽到

學生接收到教師發布的在線考勤任務后，點擊“掃一掃”按鈕，系統會調用手機攝像頭，對教師發布的二維碼進行掃描。簽到具體流程為：學生通過掃描二維碼，調用小程序wx.scanCode接口，獲得解碼信息；再在success接口里調用request接口，將二維碼信息發送給服務器端，并將識別后的結果與數據庫中的二維碼進行匹配，如果匹配成功，并且簽到時間在教師設置的打卡時長范圍內，則在學生簽到記錄表中添加一條簽到成功數據，簽到結果如圖4所示。

圖4 在線簽到成功

3.3 學生定位簽到

學生接收到教師發布的定位打卡簽到任務后，系統首先將發布此次考勤任務的教師的地理位置在騰訊地圖上進行標注；然后計算教師的地理位置與學生打卡的地理位置之間的距離，并將求出的距離與教師之前的設置的允許的范圍進行對比，如果小于教師設置的值，則認為學生簽到成功，反之則視為異常簽到，并將簽到結果記錄在日常定位簽到記錄表中。定位簽到流程如圖5所示。

圖5 定位簽到

計算距離的核心代碼如下：

//lng1、lng2分別表示教師和學生位置的經度信息；

// lat1、lat2分別表示教師和學生位置的維度信息

var rad1 = lat1 * Math.PI / 180.0;

var rad2 = lat2 * Math.PI / 180.0;

var a = rad1 - rad2;

var b = lng1 * Math.PI / 180.0 - lng2 * Math.PI / 180.0;

var r = 6378137;

var distance = r * 2 * Math.asin(Math.sqrt(Math.pow(Math.sin(a / 2), 2) + Math.cos(rad1) * Math.cos(rad2) * Math.pow(Math.sin(b / 2), 2)));

3.4 手動考勤

手動考勤分為請假管理和異常考勤。當學生申請并提交請假信息后，系統將學生請假申請傳遞給教師，教師端會出現學生的請假申請，教師根據請假原因決定是否批準。教師審批請假后，系統會更新學生的考勤信息。請假審批如圖6所示。

圖6 請假審批

當學生手機出現故障或者無法準確進行定位打卡簽到時，教師可以通過搜索學生學號或姓名進行考勤。

4 總結

本文針對現有學生考勤管理費時費力以及管理效率低下的問題，設計并實現了基于微信小程序的學生考勤管理系統，實現了教師考勤任務發布、學生在線簽到、定位簽到、手動考勤等功能，本系統無需下載安裝即可使用，提高了考勤的準確性，并有效地保證了考勤率，為高校考勤管理的規范化提供解決思路。