课堂智慧点名系统研究与设计开题报告

1. 研究目的与意义

教育资源是一个国家强大的必备资源，教育发展可以促进个体发展，包括个体的社会化和个性化；教育发展可以影响社会人才体系的变化以及经济发展，除了为经济的持续稳定发展提供良好的背景，提高受教育者的潜在劳动能力，还形成适应现代经济生活的观念态度和行为方式；教育发展可以为国家的发展培养人才，服务于国家的政治、经济发展；教育发展可以影响文化发展，不仅传递文化，还满足文化本身延续和更新的要求。只有当我们的教育上了一个台阶，我们的下一辈才会真正的强大起来，只有当学生们强大起来了，等他们步入社会为社会与国家做贡献之时我们的国家才能够真正的强大起来。课堂教学是高校教学中的重要组成部分，是大学生获取知识的主要途径。学生的天职是学习，上好每一节课是其最基本的任务，也是学生们学习各方面知识、增长自己真才实干的最基本途径。但是现如今高等院校中的逃课现象十分猖獗，遇到一些比较枯燥的科目或者自己想偷懒的时候便会选择逃课，逃课无疑是对自己的不负责是对家长老师社会的不负责。

根据目前从学生处调查的情况来看 ,偶尔逃课学生占比达到 71 % ,经常逃课的学生占比 11 % ,两项合计居然高达 82 % ,从不逃课的学生只占 18 %。由此可见,逃课已经是一种普遍存在的现象。学生的天职便是在学习中获取更新更多的知识，为以后对自身，社会，国家的未来负责，学习乃是学生阶段的天职，然而大部分学生居然存在着逃课的行为，简直是对自己，社会，国家的不负责。点名制度乃是高等院校最普遍采用的维持学生到课率的方法。为及时遏止学生们更加普遍的逃课现象，课堂考勤工作的完善首当其中，学生课堂考勤工作是高校学风建设的重中之重，也是保证学生出勤率的根本所在，是日常教学管理的重要环节。而在日常点名过程中也存在着一些问题：教师只顾着低头念名字不看学生究竟到了没；教师不认识部分学生；纸质的考勤记录容易丢失，一旦丢失无法还原等。zhao long团队利用vb中的excel设计了一个随机点名系统。该系统能将点名结果自动保存到excel表中，不仅使期末统计工作更容易、有趣，而且大大减轻了教师的负担。此外，该系统是可运输的，可以在需要点名时用于任何其他场合^[1]。虽然比较简单但也有效的缓解了教师点名的一些难度。

针对以上现象，song-zhi zhang团队针对高校选课学生分散、课堂流动性大、学生到课率低等问题,在管理信息系统理论的指导下,应用工业监控软件组态王6.03和互联网作为开发工具,遵守组态王6.03软件应用过程中的各项步骤,结合高校课堂管理的特点和要求建设起来的,具有课堂在线点名、考勤数据统计、报警提示等功能,以加强课堂考勤管理,提高课堂教学质量^[2]。ching hisang chang团队提出了一种基于物联网架构的高效机制，即安装在大学各教室的智能教室点名系统（scrc），并累计读取学生的身份证，以显示每节课开始时scrc的led显示屏上实际出勤的总人数，并让所有的id为了避免学生代理人的活动，学生卡可以在学生卡的多个插槽上看到。最后，教务处会及时收集每一位学生在每节课上的出勤情况，帮助学生取得良好的学习成绩^[3]。qingqing fu团队针对嵌入式指纹识别系统的巨大需求，提出了一种基于sopc的新型指纹识别系统。fpga是系统的核心，niosii处理器是在fpga中创建的。采用定制指令实现了指纹图像处理算法，利用定制指令提高了指纹识别的速度。该系统具有体积小、集成度高、稳定性和灵活性高等特点^[4]。hong-zhang yang团队采用samsung s3c2410嵌入式设备,集中收集学生手机的蓝牙信号,实现了电子化点名^[5]。basheer k p mohamed团队利用生物识别技术实现教育机构考勤过程自动化的系统。这将节省浪费在点名上的时间，并提供了一种简单的考勤方法。一个手持装置用来在没有老师干预的情况下标记出勤情况。该设备可以通过，学生可以在上课时间标记出勤情况。学生将被要求将手指放在传感器上，以便在课堂上标记他们的存在。它可以通过usb接口与主机通信。这个装置由可充电电池供电。主机中的图形用户界面应用程序帮助教师管理设备和出勤情况^[6]。z. cai团队提出采用rfid学生出勤申请系统，利用rfid技术对学生的出勤情况进行管理，不仅完成了出勤检查。既方便快捷，又节省资源^[7]。ming li ding团队设计了基于android平台的蓝牙点名系统的组成、相关知识及实现方法。设计的蓝牙点名系统简单、方便、有效、可靠，数据传输稳定，适合教师日常教学^[8]。gai-zhen ge团队为了方便教师利用移动设备进行课堂点名的需求，采用了软件工程设计思想，以eclipse为开发平台，sqlite为数据库管理系统，通过利用android的基本组件，设计并实现了基于android的课堂点名系统。该系统的功能包括主界面、学生信息管理、点名和数据查询4个方面的功能。系统运行结果表明，该系统界面简洁，操作方便，完成了系统的设计需求^[9]。zainal团队提出了一种基于指纹生物识别的便携式教室考勤系统的设计与开发。在便携式考勤系统中实现生物特征的主要目的之一是安全性和便携性。这种装置的电路在战略上构造成有一个独立的能源来操作，并且它的微型设计使得它的便携式能力更有效。而不是在教室前用固定指纹或智能卡读卡器记录出席情况^[10]。wen hao团队以php为开发语言,以mysql为数据库管理系统,以微信公众平台为基础。实现了学生出勤记录的信息化,为高校课堂教学管理提供准确的信息数据^[11]。wang wei团队开发了基于i-vector声纹识别技术的上课点名系统,不仅在说话人识别的研究领域有探索意义,而且在方便老师课堂管理方面有着重要的实践意义^[12]。ji-jian wu团队设计了一个语音支持的android点名系统，它结合了不同的输入方法和语音操作功能。提供四种输入方法进行点名，1）姓名检查方法，2）智能普通话语音方法，3）nfc扫描方法，4）语音输入方法。出席记录可以自动同步到谷歌电子表格。此外，多台智能手机可同时进行点名，方便外出活动。我们将所有这些功能结合起来，形成一个廉价、灵活和高效的点名系统^[13]。you-peng huang团队为了提高教师上课的工作效率,以android的二维码相关功能设计一款点名系统,实现手机点名等功能。简介了实现android操作系统下二维码的生成与识别技术,阐述了点名系统的总体架构、应用的功能和界面设计,重点提出了扫二维码签到的程序编程实现^[14]。jian-hua zhou团队设计了一种基于android 的二维码课堂点名的系统,对各个功能模块进行了分析与实现, 提出了基础信息管理算法和学生扫描算法, 该算法在时间复杂度和识别精度都优越于同类算法,并具有较强的鲁棒性, 该系统的应用, 教师能更好的进行清查学生到课情况, 提高教学效率^[15]。

2. 研究内容和预期目标

2.1具体研究内容如下：

（1）研究课堂智慧点名系统现状及可行性分析。分析课堂智慧点名系统研究现状对比各种方法及其应用场合、优缺点，分析本设计的可行性；

（2）硬件系统构建。硬件选型，实现课堂智慧点名系统外围电路设计；

3. 研究的方法与步骤

人脸识别与课堂设计所要完成的主要功能：（1）建立相关人员的数据库（2）编写添加与删除数据的逻辑函数编写（3）人脸图像的采集（4）人脸检测和人脸特征提取（5）与数据库进行对比，完成识别功能。

本课题研究打算先从国内外其他研究人员的类似的系统或者有异曲同工的系统入手，再由图书馆或者物联网搜集一下有关于点名系统或者是人脸识别系统的资料。对他人的系统进行一定的了解与分析后，再根据所查阅的资料总结出每个系统的优越性或者不足之处。当总结完后便开始对自己所设计的课堂点名系统进行构思，列出大体框架与关系图，之后在硬件软件实现过程中便可以对着框架进行补充，最后综合起来实现智能课堂点名系统。

4. 参考文献

[1]zhao l , wang h . a design of a random roll call system based on vb[c]// second international conference on information computing science. ieee computer society, 2009.

[2]zhang s z, tang h x. classroom roll-call system based on kingview [j]. science and technology information, 2010,25(9):67-67.

[3]chang c h . smart classroom roll caller system with iot architecture[c]// 2011 second international conference on innovations in bio-inspired computing and applications. ieee, 2011.

5. 计划与进度安排

2022-02-25----2022-03-18 课题调研，了解相关技术和要求；

2022-03-19----2022-04-01 查阅资料，撰写并提交开题报告；

2022-04-02----2022-04-15 硬件设计与调试；