智能卡在高校教育信息化管理中的應(yīng)用研究

文章出處：http://m.luckydriving.com 作者：葛錦環(huán) 朱志亮   人氣： 發(fā)表時間：2011年10月08日

    引言 

    近年來，隨著智能卡技術(shù)的快速發(fā)展和國家信息化戰(zhàn)略的實施，高校教育信息化管理一直為教育界人士所重視。全國各大高校開始陸續(xù)引進(jìn)智能卡，智能卡的引進(jìn)有力地促進(jìn)了高校教育管理的信息化。高校引入的校園一卡通管理系統(tǒng)正是智能卡技術(shù)的一種非常典型的應(yīng)用。在高校中，教職工和學(xué)生人手一卡，該卡成為了他們的身份識別標(biāo)志，其惟一性和卡內(nèi)信息可修改性使得校園卡能很好地應(yīng)用在高校的各個管理層面。但是，由于目前社會信息化的程度不高，高校教育信息化程度也受到限制，智能卡引入高校的時間并不長，從總體看智能卡在高校教育信息化管理中的應(yīng)用還非常有限，目前僅僅應(yīng)用在某些特殊的部門，比如食堂、圖書館等等。因此，怎樣把智能卡強大的功能應(yīng)用到高校的各個管理層面，發(fā)揮出其作用。成為了一個非常熱門的研究主題。 

    1 智能卡簡介 

    所謂智能卡是IC卡(集成電路卡)的一種，其內(nèi)部嵌有微芯片。按所嵌的芯片類型的不同，IC卡可分為三類，第一類是存儲器卡，該卡內(nèi)的集成電路是可用電擦除的可編程只讀存儲器EEPROM，它僅具有數(shù)據(jù)存儲功能，沒有數(shù)據(jù)處理能力，存儲卡本身無硬件加密功能，只在文件上加密，很容易被破解。第二類是邏輯加密卡，該卡內(nèi)的集成電路包括加密邏輯電路和可編程只讀存儲器，加密邏輯電路可在一定程度上保護(hù)卡和卡中數(shù)據(jù)安全，但只是低層次防護(hù)，無法防止惡意攻擊。第三類是智能卡(CPU卡)，該卡內(nèi)的集成電路包括中央處理器CPU、可編程只讀存儲器、隨機(jī)存儲器RAM和固化在只讀存儲器ROM中的卡內(nèi)操作系統(tǒng)COS(Chip Operating System)，卡中數(shù)據(jù)分為外部讀取和內(nèi)部處理部分，確?？ㄖ袛?shù)據(jù)安全可靠，而且卡內(nèi)包含一個RF／D芯片，所以它們不需要與讀寫器任何物理接觸就能夠識別持卡人，有些地方也稱之為非接觸式IC卡。

    2 智能卡在高校中的典型應(yīng)用 

    智能卡在高校中的典型應(yīng)用是校園一卡通系統(tǒng)，其應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個方面。第一是消費支付功能。通過校園卡內(nèi)的電子錢包，持卡人可以在校園內(nèi)任意一個與系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的消費網(wǎng)點以卡結(jié)算，實現(xiàn)數(shù)字化、電子化貨幣結(jié)算。一個典型的應(yīng)用就是高校食堂里教職工和學(xué)生的就餐支付系統(tǒng)，一卡通持有者通過專門的充值系統(tǒng)采用預(yù)付費的方式將金額存入卡內(nèi)，然后持卡消費。該應(yīng)用可以為高校后勤管理解決現(xiàn)金就餐所帶來的諸如衛(wèi)生、腐敗問題，更可以提高持卡者的就餐效率。第二是身份識別功能。校園卡表面印有持卡人身份標(biāo)識，如學(xué)號或職工號、姓名、照片以及所屬單位等，且教職工、臨時工和學(xué)生等不同身份卡片的底色也不同，以便于身份識別。校園卡的IC芯片和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中均存有持卡人的身份信息，實現(xiàn)了校園內(nèi)的電子身份識別，取消了各種證件。一個典型的應(yīng)用就是高校圖書館的圖書借閱管理系統(tǒng)。持卡人持卡進(jìn)入高校圖書館瀏覽，只有合法持卡人才允許進(jìn)入，能通過圖書管理系統(tǒng)進(jìn)行圖書的借還操作。如果出現(xiàn)延期借閱，管理系統(tǒng)會扣除卡內(nèi)金額，完成逾期罰款的功能。另一個典型的應(yīng)用就是學(xué)生上機(jī)操作。當(dāng)前高校普及了計算機(jī)教育，大量學(xué)生在課余時間自費上機(jī)查閱資料和學(xué)習(xí)，校園卡系統(tǒng)可以自動完成上機(jī)身份識別和費用繳納操作，為高校節(jié)約了大量的人力物力，提高了效率 。 

    3 高校教育信息化管理中存在的問題 

    當(dāng)前高校教育信息化管理中存在的典型問題主要有兩個。第一個是應(yīng)用面太狹窄的問題。事實上，校園一卡通系統(tǒng)的功能遠(yuǎn)比文中所描述的功能強大。前面所述的應(yīng)用主要體現(xiàn)在高校的日常生活管理領(lǐng)域。作為一個高校，教學(xué)管理始終是教育管理各個層面中最重要最核心的問題，涉及教學(xué)管理的諸多難題需要解決，比如教學(xué)考勤管理，而教學(xué)考勤管理主要還是采用傳統(tǒng)的點名方式，其弊端顯而易見，效率太過低下，特別是高校教學(xué)中普遍采取大課制，顯然口頭點名方式是不現(xiàn)實的，為此，完全可以利用校園一卡通的身份惟一性特點，實現(xiàn)自動點名。第二個是校園一卡通系統(tǒng)沒有和學(xué)校已有網(wǎng)絡(luò)資源緊密連接的問題。在智能卡引入到高校之前，各個高校普遍已經(jīng)有了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而且也實現(xiàn)了部分信息化管理，比如學(xué)生的學(xué)籍管理，考務(wù)管理等，但是這些計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源和校園一卡通系統(tǒng)是完全獨立的。怎樣把這些網(wǎng)絡(luò)資源和校園一卡通系統(tǒng)整合起來，發(fā)揮其更大的作用，是當(dāng)前擺在高校教育信息化管理者面前一個重要的課題。 

    4 典型問題的解決方案 

    針對以上這些問題，本文以解決高校教學(xué)管理中最棘手的教學(xué)考勤問題為例，介紹一種基于智能卡的教學(xué)考勤系統(tǒng)的設(shè)計思路和實現(xiàn)流程，以此為基礎(chǔ)闡述類似問題的解決方案 。本系統(tǒng)采用Philips Mifare one $50智能卡，以VisualBasic6．0+SQL SERVER2000為編程開發(fā)平臺。 

    4．1 Philips Mifare one$50智能卡結(jié)構(gòu) 

    該卡為EEPROM結(jié)構(gòu)，容量為8K，分為16個扇區(qū)，每個扇區(qū)為4塊，每塊16個字節(jié)，以塊為存取單位，每個扇區(qū)有獨立的一組密碼及訪『口J控制。其卡內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖1所示。每個扇區(qū)的密碼和存取控制都是獨立的，可以根據(jù)實際需要設(shè)定各自的密碼及存取控制。存取控制為cq-字節(jié)，共32位，扇區(qū)中的每個塊(包括數(shù)據(jù)塊和控制塊)的存取條件是由密碼和存取控制共同決定的，在存取控制中每個塊都有相應(yīng)的三個控制位。有關(guān)卡的詳細(xì)存取控制請參閱文獻(xiàn) 。

圖1 Philips Mifare one$50智能卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)

4．2 教學(xué)考勤系統(tǒng)設(shè)計 

    該系統(tǒng)已經(jīng)在學(xué)校學(xué)籍管理系統(tǒng)中注冊并寫入了校園一卡通中的學(xué)生信息(包括學(xué)生學(xué)號、姓名等基本信息和性別、年級、班級等可選信息)以進(jìn)行教學(xué)考勤操作。本文設(shè)計開發(fā)的教學(xué)考勤系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖2所示，考勤軟件系統(tǒng)主界面如圖3所示。 

    利用該系統(tǒng)可以實現(xiàn)本地數(shù)據(jù)庫中院系、專業(yè)班級的增刪、修改，學(xué)生信息的增刪、修改，并實現(xiàn)課程管理、教室管理以及核心的考勤管理，除此之外還能對考勤結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析等。系統(tǒng)實現(xiàn)了與遠(yuǎn)程教務(wù)處網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的資源共享。系統(tǒng)應(yīng)用框圖如圖4所示。 

圖4 系統(tǒng)連接應(yīng)用框圖 

    4．3教學(xué)考勤系統(tǒng)關(guān)鍵操作該考勤軟件的幾個關(guān)鍵操作步驟如下： 

    (1)管理員對系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作，從教務(wù)處網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上下載本次授課的相關(guān)信息數(shù)據(jù)，打開“考勤管理”選項設(shè)定諸如授課專業(yè)，班級，地點，開課時間等等信息，如圖s所示。然后點擊“開始考勤”。 

    (2)學(xué)生進(jìn)入教室后，只需要持IC卡貼近瀆卡器，聽到“嘟”的一聲，就完成了考勤簽到操作。系統(tǒng)將自動記錄該學(xué)生考勤的相關(guān)信息，包括姓名、性別、學(xué)號、卡號、班級、課程、上課時問、上課地點、簽到時間和簽到狀態(tài)。該考勤信息將顯示在考勤界面下方并記錄在本地數(shù)據(jù)庫中，如圖5所示。如果學(xué)生在設(shè)定的上課時間前持卡主動考勤，則數(shù)據(jù)庫i己錄的學(xué)生簽到狀態(tài)為“正常”；如果學(xué)生在開課后l5分鐘內(nèi)持卡簽到，則數(shù)據(jù)庫里記錄為“遲到”；15分鐘后持卡簽到，則數(shù)據(jù)庫記錄為“曠課”。如果已簽到學(xué)生再持卡簽到，系統(tǒng)將發(fā)出“已簽到”的提示信息。如果出現(xiàn)學(xué)生請假情形，則可以由管理員選擇“手動考勤”選項進(jìn)行登記，并注明原【六l，以備統(tǒng)汁：因此數(shù)據(jù)庫中將出現(xiàn)四種類型的學(xué)生考勤狀態(tài)，分別是“正常”、“遲到”、“曠課”、“請假”。一旦出現(xiàn)系統(tǒng)故障或者IC卡故障也可以選擇手動考勤。 

圖5 教學(xué)考勤系統(tǒng)考勤功能界面

    (3)考勤結(jié)束，管理員將考勤結(jié)果發(fā)送到教務(wù)處網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，供教務(wù)處統(tǒng)計。也可以在本地“統(tǒng)計管理”中生成報表并打印統(tǒng)計結(jié)果。 

    該教學(xué)考勤系統(tǒng)很好地利用了一卡通的特點和優(yōu)勢，而且系統(tǒng)并不是獨立工作的，它充分利用學(xué)校已有的網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)了與其他系統(tǒng)的掛接與捆綁功能，通過平臺預(yù)留的擴(kuò)展接口與教務(wù)處教學(xué)管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)信息資源共享，確實提高了教學(xué)考勤的效率，是高校信息化教育管理的一個典型應(yīng)用。 

    5 結(jié)束語 

    高校教育實現(xiàn)信息化管理是必然的趨勢，智能卡在其中扮演著非常重要和關(guān)鍵的角色。通過本文所述的解決方案，我們可以發(fā)現(xiàn)，很多的問題實際上完全可以通過多個系統(tǒng)的聯(lián)動來實現(xiàn)資源共享，以此來提高管理的效率。在教學(xué)管理領(lǐng)域也是如此，舊的傳統(tǒng)的管理模式已經(jīng)落伍，我們急切需要用高效的管理方法逐漸作替代，利用智能卡這一快速發(fā)展的高科技設(shè)備，可以帶動高校教育實現(xiàn)真正的信息化管理。