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基于校園一卡通和PDA便攜式課程考試管理系統(tǒng)研究

文章出處:http://srpd123.com 作者:姜春梅&nbsp;&nbsp; 人氣: 發(fā)表時(shí)間:2011年11月11日

[文章內(nèi)容簡(jiǎn)介]:數(shù)字化校園是教育信息化發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文在分析考試管理發(fā)展現(xiàn)狀及其信息化需求的基礎(chǔ)上,研究了以校園一卡通平臺(tái)為依托、以PDA為移動(dòng)終端的便攜式課程考試管理系統(tǒng),提出了該考試管理系統(tǒng)的框架,完成了功能設(shè)計(jì),并探討了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。

    一、引言

    數(shù)字化校園是教育信息化的實(shí)體表現(xiàn),是以校園網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),利用先進(jìn)的信息化手段和工具,將現(xiàn)實(shí)校園的各項(xiàng)資源數(shù)字化,形成的一個(gè)數(shù)字空間,使現(xiàn)實(shí)校園在時(shí)間和空間上延伸。隨著校園網(wǎng)的普及和數(shù)字化校園工程的不斷深入,教務(wù)信息系統(tǒng)、OA系統(tǒng)等均已成功地應(yīng)用于高校教學(xué)管理中,從而使學(xué)校整體管理水平有了質(zhì)的飛躍。但考務(wù)信息化,尤其是考試過(guò)程管理信息化已成為高校信息化建設(shè)的難點(diǎn)與重點(diǎn)。以往的考試管理中,落后的紙質(zhì)準(zhǔn)考證驗(yàn)證考生身份的方式、單一的監(jiān)考方式和孤立的考場(chǎng)考務(wù)管理方式,使其難以滿足數(shù)字化校園發(fā)展的需要??荚嚬芾硪?guī)范化和信息化程度低,難以跟上高校信息化步伐。因此,研究一種采用先進(jìn)的信息技術(shù)和智能工具、經(jīng)濟(jì)有效的電子化考試管理方法是十分必要的。

    校園一卡通平臺(tái)是數(shù)字化校園的重要組成部分,集身份識(shí)別、校園管理等各項(xiàng)校園服務(wù)為一體,為廣大師生員工的教學(xué)、科研、生活提供了極大的方便。平臺(tái)將公共數(shù)據(jù)集中管理、全局共享,與其他校園子系統(tǒng)緊密結(jié)合,架構(gòu)了各種信息化應(yīng)用系統(tǒng),應(yīng)用已十分廣泛。智能終端PDA具有體積小、重量輕的便攜性和無(wú)線上網(wǎng)特性,且隨著CPU處理速度和內(nèi)存的不斷提升,其信息處理能力不斷增強(qiáng)。同時(shí)3G的推出標(biāo)志著移動(dòng)通信速率和資費(fèi)都進(jìn)入一個(gè)嶄新的歷史時(shí)期。因此開(kāi)展基于校園一卡通平臺(tái)和PDA的應(yīng)用研究切實(shí)可行。

    本研究的目的是基于校園一卡通平臺(tái)與PDA智能設(shè)備,構(gòu)建新型的便攜式課程考試管理系統(tǒng),為監(jiān)考人員提供便捷可行的電子化考生身份認(rèn)證方式與數(shù)字化考場(chǎng)管理功能,提高考場(chǎng)工作效率和考試管理信息化水平,完善我校數(shù)字化校園環(huán)境。

    二、考試管理發(fā)展現(xiàn)狀

    目前,絕大多數(shù)學(xué)校仍然以紙質(zhì)準(zhǔn)考證來(lái)驗(yàn)證考生身份,這種身份認(rèn)證方式效率較低、精確度不高,替考等違紀(jì)行為時(shí)有發(fā)生;考試過(guò)程中的違紀(jì)記錄等考場(chǎng)實(shí)時(shí)信息均以紙質(zhì)資料的形式呈現(xiàn),且考試結(jié)束后違規(guī)取證困難;監(jiān)考人員管理考場(chǎng)方式單一;考試過(guò)程管理與考務(wù)評(píng)估實(shí)時(shí)性差;考場(chǎng)考務(wù)管理孤立,沒(méi)有與數(shù)字化校園平臺(tái)融合。

    隨著生物識(shí)別技術(shù)的出現(xiàn),指紋識(shí)別作為基于人體生物特征的最成熟的身份識(shí)別技術(shù),已被應(yīng)用到了考試身份認(rèn)證中,有效地克服了傳統(tǒng)身份認(rèn)證方式效率低、精確度不高等弊端,杜絕了替考違紀(jì)行為,提高了考試身份認(rèn)證的效度和信度。但指紋識(shí)別系統(tǒng)的建設(shè)需要在考試前對(duì)考生的指紋信息逐一進(jìn)行采集,建立指紋圖像數(shù)據(jù)庫(kù),并對(duì)指紋圖像進(jìn)行預(yù)處理和提取指紋特征,技術(shù)含量高,圖像本身占用空間大,設(shè)備投資也較高,目前在考試身份認(rèn)證中沒(méi)有大規(guī)模普及。另外,指紋識(shí)別系統(tǒng)多是孤立的身份認(rèn)證系統(tǒng),沒(méi)有與數(shù)字化校園平臺(tái)結(jié)合。電子化監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)可對(duì)考生在考場(chǎng)的行為全程監(jiān)控,提供相應(yīng)的音視頻資料,將考場(chǎng)中的實(shí)時(shí)信息集中存檔管理,是考試過(guò)程管理的有效手段,但支持此系統(tǒng)正常運(yùn)行的軟硬件要求較高,系統(tǒng)建設(shè)的投資大、工程復(fù)雜,只有山東等少數(shù)省市考點(diǎn)建立;系統(tǒng)產(chǎn)生的信息量也特別大,不利于長(zhǎng)期存儲(chǔ)和歸檔。因此,充分利用高新技術(shù)和現(xiàn)有數(shù)字化條件,開(kāi)發(fā)新型考試管理系統(tǒng)尤為重要。
   
    三、基于校園一卡通平臺(tái)的便攜式課程考試管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    1.需求分析

    基于校園一卡通平臺(tái)的便攜式課程考試管理系統(tǒng)旨在對(duì)考試過(guò)程規(guī)范化管理,為監(jiān)考人員提供數(shù)字化管理手段。系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能:提供RFID(射頻識(shí)制)身份認(rèn)證機(jī)制,以有效防范替考等違紀(jì)行為;提供簽到管理機(jī)制,以記錄考場(chǎng)中考生的出入情況;提供違規(guī)記錄處理機(jī)制,準(zhǔn)確及時(shí)地記錄考生的作弊信息,以嚴(yán)肅考風(fēng)考紀(jì);提供統(tǒng)計(jì)同步功能,將考試過(guò)程中的必要數(shù)據(jù)同步到數(shù)字化校園平臺(tái)的教務(wù)信息系統(tǒng)中,以保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和有效性,提升考務(wù)管理信息化水平。

    2.系統(tǒng)框架

    系統(tǒng)框架如圖所示。PDA移動(dòng)終端和后臺(tái)服務(wù)器端UI界面,用于向用戶呈現(xiàn)信息和收集用戶輸入信息。

 

    PDA終端:身份認(rèn)證模塊調(diào)用讀卡器讀出的數(shù)據(jù),完成考生身份信息在PDAUI上的顯示;簽到管理模塊根據(jù)考生刷卡時(shí)間,完成考生入場(chǎng)時(shí)間和離場(chǎng)時(shí)間的收集;違規(guī)記錄模塊完成對(duì)輸入違規(guī)數(shù)據(jù)的基本處理;通信模塊實(shí)現(xiàn)PDA移動(dòng)終端功能模塊與后臺(tái)服務(wù)器邏輯處理模塊通信,通過(guò)調(diào)用服務(wù)器端相應(yīng)邏輯功能處理程序結(jié)果,完成身份認(rèn)證、過(guò)程管理等功能。

    后臺(tái)服務(wù)器端:通信模塊接受PDA端的通信請(qǐng)求,并將相應(yīng)請(qǐng)求的邏輯處理模塊執(zhí)行結(jié)果返回給PDA端;服務(wù)器邏輯處理模塊完成各自業(yè)務(wù)操作,提供特定服務(wù),如判定考生身份是否合法等;后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)通過(guò)校園一卡通系統(tǒng)提供的第三方API,定期從一卡通數(shù)據(jù)中心下載黑白名單文件,同時(shí)與數(shù)字化校園平臺(tái)中的教務(wù)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相關(guān)信息進(jìn)行融合,建立系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。

    系統(tǒng)有兩種運(yùn)行模式:在線運(yùn)行模式和離線運(yùn)行模式。實(shí)線框部分為在線運(yùn)行模式,左側(cè)虛線框內(nèi)為離線運(yùn)行模式。在線運(yùn)行時(shí),PDA以有線網(wǎng)絡(luò)、WLAN、3G等方式訪問(wèn)考試管理系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的提取和應(yīng)用,完成相應(yīng)功能。離線運(yùn)行時(shí),先將相關(guān)數(shù)據(jù)從后臺(tái)服務(wù)器下載到PDA本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù),系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),直接在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)上完成身份認(rèn)證等系統(tǒng)功能。考試結(jié)束后,考試管理系統(tǒng)所有PDA終端與后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行連接,同步數(shù)據(jù)。后臺(tái)服務(wù)器再將最新數(shù)據(jù)同步到數(shù)字化校園平臺(tái)。

    3.系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

    系統(tǒng)功能初步設(shè)計(jì)如下:

    (1)身份認(rèn)證:考生在讀卡器上刷卡后,系統(tǒng)根據(jù)讀出的信息在當(dāng)前考場(chǎng)考生信息中查找。若考生進(jìn)入正確考場(chǎng),PDA應(yīng)用程序界面將顯示出考生的姓名、照片、班級(jí)、學(xué)號(hào)、有無(wú)作弊歷史等信息。監(jiān)考人員據(jù)界面顯示信息驗(yàn)證考生身份;若考生刷卡后,在當(dāng)前考場(chǎng)考生信息中沒(méi)有此考生相關(guān)信息,系統(tǒng)將提示“此考生不屬于本考場(chǎng)”等信息,避免考生誤入考場(chǎng)??荚嚱Y(jié)束交卷時(shí),再次刷卡,PDA應(yīng)用程序界面再次顯示考生相關(guān)信息,監(jiān)考人員據(jù)此信息核對(duì)考生試卷個(gè)人信息是否填寫(xiě)正確。
    (2)簽到管理:記錄考生進(jìn)入考場(chǎng)時(shí)間,交卷離場(chǎng)時(shí)間,考試中有無(wú)離開(kāi)考場(chǎng)等信息;統(tǒng)計(jì)到場(chǎng)人數(shù),據(jù)實(shí)際到場(chǎng)人數(shù)準(zhǔn)確發(fā)放相應(yīng)數(shù)目的試卷。
    (3)違規(guī)記錄:為做到事實(shí)清楚、證據(jù)確鑿、程序規(guī)范,需要記錄考生考試違紀(jì)情況,系統(tǒng)提供以下選項(xiàng):攜帶書(shū)籍、筆記等相關(guān)資料;攜帶通訊工具、電子用品;考前答題和考試結(jié)束后繼續(xù)答題;考場(chǎng)內(nèi)喧嘩;考試期間交頭接耳;替考;抄襲;交換試卷;其他違紀(jì)行為等;并提供照片、視頻等違紀(jì)證據(jù);提供監(jiān)考人員對(duì)其的處罰建議,如輕微處罰、嚴(yán)重處罰、本場(chǎng)考試成績(jī)無(wú)效等。
    (4)考場(chǎng)報(bào)時(shí):系統(tǒng)提示考試時(shí)間,提示拆卷時(shí)間、發(fā)卷時(shí)間、開(kāi)考時(shí)間和考試結(jié)束時(shí)間。
    (5)黑名單:記錄有過(guò)考試違紀(jì)行為的考生信息;在身份認(rèn)證時(shí),對(duì)于違紀(jì)行為特別嚴(yán)重、沒(méi)有考試資格者,系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警聲。
    (6)考試動(dòng)態(tài):提供考試時(shí)間、考試科目、監(jiān)考人員、考場(chǎng)規(guī)則等考場(chǎng)實(shí)時(shí)考務(wù)信息。
    (7)同步統(tǒng)計(jì):統(tǒng)計(jì)考試過(guò)程中重要的考務(wù)信息,如統(tǒng)計(jì)沒(méi)有到達(dá)考場(chǎng)參加考試的考生和多次不按時(shí)到達(dá)考場(chǎng)考試、曠考的考生;統(tǒng)計(jì)違規(guī)記錄,以提供警告和處罰的依據(jù),并與后臺(tái)服務(wù)器數(shù)據(jù)同步。

    四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)研究

    移動(dòng)終端操作系統(tǒng)為微軟Windows Mobile 5.0,數(shù)據(jù)庫(kù)為SQL Server 2005CE;后臺(tái)使用Windows Sever 2003操作系統(tǒng)、IIS服務(wù)器、SQL Sever 2005數(shù)據(jù)庫(kù)、移動(dòng)終端和后臺(tái)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境均使用Visual Studio 2005;開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為C#。目前僅針對(duì)系統(tǒng)離線運(yùn)行模式進(jìn)行開(kāi)發(fā),在線運(yùn)行模式是本研究的后續(xù)研發(fā)工作。離線運(yùn)行模式開(kāi)發(fā)中需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題主要有:PDA本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化、讀卡實(shí)現(xiàn)及PDA移動(dòng)終端與后臺(tái)服務(wù)器間的數(shù)據(jù)同步。

    1.PDA本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

    PDA終端存儲(chǔ)空間相對(duì)有限,但又必須存儲(chǔ)系統(tǒng)離線運(yùn)行時(shí)的必要數(shù)據(jù),所以使用微軟專為移動(dòng)設(shè)備推出的輕型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品SQL Server CE作為存儲(chǔ)工具。仔細(xì)分析校園一卡通系統(tǒng)和教務(wù)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù),只取與考試相關(guān)的重要信息,并按3NF規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu),目的是節(jié)省存儲(chǔ)空間,消除存儲(chǔ)異常,使數(shù)據(jù)冗余盡量小,便于插入、刪除和更新,提高對(duì)關(guān)系的操作效率,同時(shí)滿足應(yīng)用需求。本地采用數(shù)據(jù)庫(kù)主要有考生信息庫(kù)和考務(wù)信息庫(kù)。考生庫(kù)保存姓名、照片、學(xué)號(hào)、違規(guī)歷史等考生基本信息;考務(wù)信息庫(kù)擬保存考試安排、考場(chǎng)分布、考場(chǎng)出入等考場(chǎng)考務(wù)相關(guān)信息。

    2.讀卡實(shí)現(xiàn)

    本校校園一卡通是MIFARE 1 S50射頻卡,其內(nèi)具有微處理器,內(nèi)置大規(guī)模集成電路和天線,工作頻率為13.56MHz。采用SDiD 1020射頻讀寫(xiě)器來(lái)完成讀卡工作。

    (1)SDiD1020讀寫(xiě)器及其工作原理:SDiD讀寫(xiě)器是產(chǎn)業(yè)界第一個(gè)RFID讀寫(xiě)安全數(shù)碼卡,基于標(biāo)準(zhǔn)SDIO接口,專為具備SD卡插槽的個(gè)人數(shù)位處理PDA、智能手機(jī)等手持設(shè)備而設(shè)計(jì),為便攜終端提供RFID讀/寫(xiě)能力。當(dāng)卡片進(jìn)入讀卡器工作區(qū)域內(nèi)時(shí),讀寫(xiě)器射頻模塊向卡片發(fā)射一組固定頻率的電磁波,與卡片內(nèi)部的一個(gè)同樣頻率的LC串聯(lián)諧振電路發(fā)生共振,從而使卡片內(nèi)部電容充電,通過(guò)卡內(nèi)單向?qū)ǖ碾娮颖?,將電荷向另一個(gè)電容存儲(chǔ),當(dāng)積累電荷達(dá)到一定量時(shí),即可以提供射頻卡工作電路電壓,發(fā)送數(shù)據(jù)信息。讀卡器感應(yīng)接收射頻卡的應(yīng)答信息,將對(duì)象標(biāo)識(shí)信息進(jìn)行解碼,將對(duì)象標(biāo)識(shí)信息連帶射頻卡上其他相關(guān)信息傳輸?shù)街鳈C(jī)以供處理。[9][10]

    (2)卡片數(shù)據(jù)讀?。篠DiD讀寫(xiě)器可讀取兩種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的射頻卡:15693標(biāo)準(zhǔn)和14443A標(biāo)準(zhǔn)。SDiD API中的WDIUtility::Change-Protocol()函數(shù)可以完成協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換工作。SDiD API針對(duì)不同的射頻卡提供了不同開(kāi)發(fā)包,實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻卡的讀寫(xiě)。但目前系統(tǒng)僅需讀卡數(shù)據(jù),故只需其Read系列函數(shù)的支持。此外,每種射頻卡的Card Memory Model因卡而異,且有嚴(yán)格的數(shù)據(jù)加密格式,

    一、引言

    數(shù)字化校園是教育信息化的實(shí)體表現(xiàn),是以校園網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),利用先進(jìn)的信息化手段和工具,將現(xiàn)實(shí)校園的各項(xiàng)資源數(shù)字化,形成的一個(gè)數(shù)字空間,使現(xiàn)實(shí)校園在時(shí)間和空間上延伸。隨著校園網(wǎng)的普及和數(shù)字化校園工程的不斷深入,教務(wù)信息系統(tǒng)、OA系統(tǒng)等均已成功地應(yīng)用于高校教學(xué)管理中,從而使學(xué)校整體管理水平有了質(zhì)的飛躍。但考務(wù)信息化,尤其是考試過(guò)程管理信息化已成為高校信息化建設(shè)的難點(diǎn)與重點(diǎn)。以往的考試管理中,落后的紙質(zhì)準(zhǔn)考證驗(yàn)證考生身份的方式、單一的監(jiān)考方式和孤立的考場(chǎng)考務(wù)管理方式,使其難以滿足數(shù)字化校園發(fā)展的需要??荚嚬芾硪?guī)范化和信息化程度低,難以跟上高校信息化步伐。因此,研究一種采用先進(jìn)的信息技術(shù)和智能工具、經(jīng)濟(jì)有效的電子化考試管理方法是十分必要的。

    校園一卡通平臺(tái)是數(shù)字化校園的重要組成部分,集身份識(shí)別、校園管理等各項(xiàng)校園服務(wù)為一體,為廣大師生員工的教學(xué)、科研、生活提供了極大的方便。平臺(tái)將公共數(shù)據(jù)集中管理、全局共享,與其他校園子系統(tǒng)緊密結(jié)合,架構(gòu)了各種信息化應(yīng)用系統(tǒng),應(yīng)用已十分廣泛。智能終端PDA具有體積小、重量輕的便攜性和無(wú)線上網(wǎng)特性,且隨著CPU處理速度和內(nèi)存的不斷提升,其信息處理能力不斷增強(qiáng)。同時(shí)3G的推出標(biāo)志著移動(dòng)通信速率和資費(fèi)都進(jìn)入一個(gè)嶄新的歷史時(shí)期。因此開(kāi)展基于校園一卡通平臺(tái)和PDA的應(yīng)用研究切實(shí)可行。

    本研究的目的是基于校園一卡通平臺(tái)與PDA智能設(shè)備,構(gòu)建新型的便攜式課程考試管理系統(tǒng),為監(jiān)考人員提供便捷可行的電子化考生身份認(rèn)證方式與數(shù)字化考場(chǎng)管理功能,提高考場(chǎng)工作效率和考試管理信息化水平,完善我校數(shù)字化校園環(huán)境。

    二、考試管理發(fā)展現(xiàn)狀

    目前,絕大多數(shù)學(xué)校仍然以紙質(zhì)準(zhǔn)考證來(lái)驗(yàn)證考生身份,這種身份認(rèn)證方式效率較低、精確度不高,替考等違紀(jì)行為時(shí)有發(fā)生;考試過(guò)程中的違紀(jì)記錄等考場(chǎng)實(shí)時(shí)信息均以紙質(zhì)資料的形式呈現(xiàn),且考試結(jié)束后違規(guī)取證困難;監(jiān)考人員管理考場(chǎng)方式單一;考試過(guò)程管理與考務(wù)評(píng)估實(shí)時(shí)性差;考場(chǎng)考務(wù)管理孤立,沒(méi)有與數(shù)字化校園平臺(tái)融合。

    隨著生物識(shí)別技術(shù)的出現(xiàn),指紋識(shí)別作為基于人體生物特征的最成熟的身份識(shí)別技術(shù),已被應(yīng)用到了考試身份認(rèn)證中,有效地克服了傳統(tǒng)身份認(rèn)證方式效率低、精確度不高等弊端,杜絕了替考違紀(jì)行為,提高了考試身份認(rèn)證的效度和信度。但指紋識(shí)別系統(tǒng)的建設(shè)需要在考試前對(duì)考生的指紋信息逐一進(jìn)行采集,建立指紋圖像數(shù)據(jù)庫(kù),并對(duì)指紋圖像進(jìn)行預(yù)處理和提取指紋特征,技術(shù)含量高,圖像本身占用空間大,設(shè)備投資也較高,目前在考試身份認(rèn)證中沒(méi)有大規(guī)模普及。另外,指紋識(shí)別系統(tǒng)多是孤立的身份認(rèn)證系統(tǒng),沒(méi)有與數(shù)字化校園平臺(tái)結(jié)合。電子化監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)可對(duì)考生在考場(chǎng)的行為全程監(jiān)控,提供相應(yīng)的音視頻資料,將考場(chǎng)中的實(shí)時(shí)信息集中存檔管理,是考試過(guò)程管理的有效手段,但支持此系統(tǒng)正常運(yùn)行的軟硬件要求較高,系統(tǒng)建設(shè)的投資大、工程復(fù)雜,只有山東等少數(shù)省市考點(diǎn)建立;系統(tǒng)產(chǎn)生的信息量也特別大,不利于長(zhǎng)期存儲(chǔ)和歸檔。因此,充分利用高新技術(shù)和現(xiàn)有數(shù)字化條件,開(kāi)發(fā)新型考試管理系統(tǒng)尤為重要。
   
    三、基于校園一卡通平臺(tái)的便攜式課程考試管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    1.需求分析

    基于校園一卡通平臺(tái)的便攜式課程考試管理系統(tǒng)旨在對(duì)考試過(guò)程規(guī)范化管理,為監(jiān)考人員提供數(shù)字化管理手段。系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能:提供RFID(射頻識(shí)制)身份認(rèn)證機(jī)制,以有效防范替考等違紀(jì)行為;提供簽到管理機(jī)制,以記錄考場(chǎng)中考生的出入情況;提供違規(guī)記錄處理機(jī)制,準(zhǔn)確及時(shí)地記錄考生的作弊信息,以嚴(yán)肅考風(fēng)考紀(jì);提供統(tǒng)計(jì)同步功能,將考試過(guò)程中的必要數(shù)據(jù)同步到數(shù)字化校園平臺(tái)的教務(wù)信息系統(tǒng)中,以保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和有效性,提升考務(wù)管理信息化水平。

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    2.系統(tǒng)框架

    系統(tǒng)框架如圖所示。PDA移動(dòng)終端和后臺(tái)服務(wù)器端UI界面,用于向用戶呈現(xiàn)信息和收集用戶輸入信息。

    PDA終端:身份認(rèn)證模塊調(diào)用讀卡器讀出的數(shù)據(jù),完成考生身份信息在PDAUI上的顯示;簽到管理模塊根據(jù)考生刷卡時(shí)間,完成考生入場(chǎng)時(shí)間和離場(chǎng)時(shí)間的收集;違規(guī)記錄模塊完成對(duì)輸入違規(guī)數(shù)據(jù)的基本處理;通信模塊實(shí)現(xiàn)PDA移動(dòng)終端功能模塊與后臺(tái)服務(wù)器邏輯處理模塊通信,通過(guò)調(diào)用服務(wù)器端相應(yīng)邏輯功能處理程序結(jié)果,完成身份認(rèn)證、過(guò)程管理等功能。

    后臺(tái)服務(wù)器端:通信模塊接受PDA端的通信請(qǐng)求,并將相應(yīng)請(qǐng)求的邏輯處理模塊執(zhí)行結(jié)果返回給PDA端;服務(wù)器邏輯處理模塊完成各自業(yè)務(wù)操作,提供特定服務(wù),如判定考生身份是否合法等;后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)通過(guò)校園一卡通系統(tǒng)提供的第三方API,定期從一卡通數(shù)據(jù)中心下載黑白名單文件,同時(shí)與數(shù)字化校園平臺(tái)中的教務(wù)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相關(guān)信息進(jìn)行融合,建立系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。

    系統(tǒng)有兩種運(yùn)行模式:在線運(yùn)行模式和離線運(yùn)行模式。實(shí)線框部分為在線運(yùn)行模式,左側(cè)虛線框內(nèi)為離線運(yùn)行模式。在線運(yùn)行時(shí),PDA以有線網(wǎng)絡(luò)、WLAN、3G等方式訪問(wèn)考試管理系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的提取和應(yīng)用,完成相應(yīng)功能。離線運(yùn)行時(shí),先將相關(guān)數(shù)據(jù)從后臺(tái)服務(wù)器下載到PDA本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù),系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),直接在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)上完成身份認(rèn)證等系統(tǒng)功能??荚嚱Y(jié)束后,考試管理系統(tǒng)所有PDA終端與后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行連接,同步數(shù)據(jù)。后臺(tái)服務(wù)器再將最新數(shù)據(jù)同步到數(shù)字化校園平臺(tái)。

    3.系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

    系統(tǒng)功能初步設(shè)計(jì)如下:

    (1)身份認(rèn)證:考生在讀卡器上刷卡后,系統(tǒng)根據(jù)讀出的信息在當(dāng)前考場(chǎng)考生信息中查找。若考生進(jìn)入正確考場(chǎng),PDA應(yīng)用程序界面將顯示出考生的姓名、照片、班級(jí)、學(xué)號(hào)、有無(wú)作弊歷史等信息。監(jiān)考人員據(jù)界面顯示信息驗(yàn)證考生身份;若考生刷卡后,在當(dāng)前考場(chǎng)考生信息中沒(méi)有此考生相關(guān)信息,系統(tǒng)將提示“此考生不屬于本考場(chǎng)”等信息,避免考生誤入考場(chǎng)。考試結(jié)束交卷時(shí),再次刷卡,PDA應(yīng)用程序界面再次顯示考生相關(guān)信息,監(jiān)考人員據(jù)此信息核對(duì)考生試卷個(gè)人信息是否填寫(xiě)正確。
    (2)簽到管理:記錄考生進(jìn)入考場(chǎng)時(shí)間,交卷離場(chǎng)時(shí)間,考試中有無(wú)離開(kāi)考場(chǎng)等信息;統(tǒng)計(jì)到場(chǎng)人數(shù),據(jù)實(shí)際到場(chǎng)人數(shù)準(zhǔn)確發(fā)放相應(yīng)數(shù)目的試卷。
    (3)違規(guī)記錄:為做到事實(shí)清楚、證據(jù)確鑿、程序規(guī)范,需要記錄考生考試違紀(jì)情況,系統(tǒng)提供以下選項(xiàng):攜帶書(shū)籍、筆記等相關(guān)資料;攜帶通訊工具、電子用品;考前答題和考試結(jié)束后繼續(xù)答題;考場(chǎng)內(nèi)喧嘩;考試期間交頭接耳;替考;抄襲;交換試卷;其他違紀(jì)行為等;并提供照片、視頻等違紀(jì)證據(jù);提供監(jiān)考人員對(duì)其的處罰建議,如輕微處罰、嚴(yán)重處罰、本場(chǎng)考試成績(jī)無(wú)效等。
    (4)考場(chǎng)報(bào)時(shí):系統(tǒng)提示考試時(shí)間,提示拆卷時(shí)間、發(fā)卷時(shí)間、開(kāi)考時(shí)間和考試結(jié)束時(shí)間。
    (5)黑名單:記錄有過(guò)考試違紀(jì)行為的考生信息;在身份認(rèn)證時(shí),對(duì)于違紀(jì)行為特別嚴(yán)重、沒(méi)有考試資格者,系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警聲。
    (6)考試動(dòng)態(tài):提供考試時(shí)間、考試科目、監(jiān)考人員、考場(chǎng)規(guī)則等考場(chǎng)實(shí)時(shí)考務(wù)信息。
    (7)同步統(tǒng)計(jì):統(tǒng)計(jì)考試過(guò)程中重要的考務(wù)信息,如統(tǒng)計(jì)沒(méi)有到達(dá)考場(chǎng)參加考試的考生和多次不按時(shí)到達(dá)考場(chǎng)考試、曠考的考生;統(tǒng)計(jì)違規(guī)記錄,以提供警告和處罰的依據(jù),并與后臺(tái)服務(wù)器數(shù)據(jù)同步。

    四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)研究

    移動(dòng)終端操作系統(tǒng)為微軟Windows Mobile 5.0,數(shù)據(jù)庫(kù)為SQL Server 2005CE;后臺(tái)使用Windows Sever 2003操作系統(tǒng)、IIS服務(wù)器、SQL Sever 2005數(shù)據(jù)庫(kù)、移動(dòng)終端和后臺(tái)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境均使用Visual Studio 2005;開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為C#。目前僅針對(duì)系統(tǒng)離線運(yùn)行模式進(jìn)行開(kāi)發(fā),在線運(yùn)行模式是本研究的后續(xù)研發(fā)工作。離線運(yùn)行模式開(kāi)發(fā)中需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題主要有:PDA本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化、讀卡實(shí)現(xiàn)及PDA移動(dòng)終端與后臺(tái)服務(wù)器間的數(shù)據(jù)同步。

    1.PDA本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

    PDA終端存儲(chǔ)空間相對(duì)有限,但又必須存儲(chǔ)系統(tǒng)離線運(yùn)行時(shí)的必要數(shù)據(jù),所以使用微軟專為移動(dòng)設(shè)備推出的輕型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品SQL Server CE作為存儲(chǔ)工具。仔細(xì)分析校園一卡通系統(tǒng)和教務(wù)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù),只取與考試相關(guān)的重要信息,并按3NF規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu),目的是節(jié)省存儲(chǔ)空間,消除存儲(chǔ)異常,使數(shù)據(jù)冗余盡量小,便于插入、刪除和更新,提高對(duì)關(guān)系的操作效率,同時(shí)滿足應(yīng)用需求。本地采用數(shù)據(jù)庫(kù)主要有考生信息庫(kù)和考務(wù)信息庫(kù)??忌鷰?kù)保存姓名、照片、學(xué)號(hào)、違規(guī)歷史等考生基本信息;考務(wù)信息庫(kù)擬保存考試安排、考場(chǎng)分布、考場(chǎng)出入等考場(chǎng)考務(wù)相關(guān)信息。

    2.讀卡實(shí)現(xiàn)

    本校校園一卡通是MIFARE 1 S50射頻卡,其內(nèi)具有微處理器,內(nèi)置大規(guī)模集成電路和天線,工作頻率為13.56MHz。采用SDiD 1020射頻讀寫(xiě)器來(lái)完成讀卡工作。

    (1)SDiD1020讀寫(xiě)器及其工作原理:SDiD讀寫(xiě)器是產(chǎn)業(yè)界第一個(gè)RFID讀寫(xiě)安全數(shù)碼卡,基于標(biāo)準(zhǔn)SDIO接口,專為具備SD卡插槽的個(gè)人數(shù)位處理PDA、智能手機(jī)等手持設(shè)備而設(shè)計(jì),為便攜終端提供RFID讀/寫(xiě)能力。當(dāng)卡片進(jìn)入讀卡器工作區(qū)域內(nèi)時(shí),讀寫(xiě)器射頻模塊向卡片發(fā)射一組固定頻率的電磁波,與卡片內(nèi)部的一個(gè)同樣頻率的LC串聯(lián)諧振電路發(fā)生共振,從而使卡片內(nèi)部電容充電,通過(guò)卡內(nèi)單向?qū)ǖ碾娮颖?,將電荷向另一個(gè)電容存儲(chǔ),當(dāng)積累電荷達(dá)到一定量時(shí),即可以提供射頻卡工作電路電壓,發(fā)送數(shù)據(jù)信息。讀卡器感應(yīng)接收射頻卡的應(yīng)答信息,將對(duì)象標(biāo)識(shí)信息進(jìn)行解碼,將對(duì)象標(biāo)識(shí)信息連帶射頻卡上其他相關(guān)信息傳輸?shù)街鳈C(jī)以供處理。[9][10]

    (2)卡片數(shù)據(jù)讀取:SDiD讀寫(xiě)器可讀取兩種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的射頻卡:15693標(biāo)準(zhǔn)和14443A標(biāo)準(zhǔn)。SDiD API中的WDIUtility::Change-Protocol()函數(shù)可以完成協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換工作。SDiD API針對(duì)不同的射頻卡提供了不同開(kāi)發(fā)包,實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻卡的讀寫(xiě)。但目前系統(tǒng)僅需讀卡數(shù)據(jù),故只需其Read系列函數(shù)的支持。此外,每種射頻卡的Card Memory Model因卡而異,且有嚴(yán)格的數(shù)據(jù)加密格式,為保證卡的安全性,加密格式均不對(duì)外開(kāi)放,因此很難正確讀取卡內(nèi)數(shù)據(jù)。但每張卡出廠時(shí)都有唯一的生產(chǎn)序列號(hào)標(biāo)識(shí),研究通過(guò)調(diào)用SDiD1020API中的Mifare1KCard標(biāo)準(zhǔn)包完成對(duì)一卡通序列號(hào)的讀取。

    3.PDA移動(dòng)終端與后臺(tái)服務(wù)器間的數(shù)據(jù)同步

    離線運(yùn)行時(shí),實(shí)現(xiàn)PDA移動(dòng)終端數(shù)據(jù)與后臺(tái)數(shù)據(jù)間的同步,是完善考試管理系統(tǒng)必不可少的環(huán)節(jié)。由于移動(dòng)終端和后臺(tái)服務(wù)器端均使用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù),可以使用SQLServer2005CE內(nèi)置的合并復(fù)制(Replication)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)(RDA)技術(shù)實(shí)現(xiàn)二者數(shù)據(jù)同步。與合并復(fù)制相比,RDA是一種比較簡(jiǎn)單的同步方法,但RDA有很多局限,如所支持的表、列的數(shù)目有限制、不直接支持雙向數(shù)據(jù)同步,也沒(méi)有完善的沖突檢測(cè)和解決的機(jī)制。[11]據(jù)系統(tǒng)需要,采用合并復(fù)制方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步,所有類均位于名字空間System.Data.SqlServerCe下,主要涉及SqlCeReplication類的使用。

    五、總結(jié)

    校園一卡通管理已成為校園管理的重要手段。為滿足學(xué)??荚嚬芾硇畔⒒枨螅疚囊袁F(xiàn)有校園一卡通平臺(tái)為依托,構(gòu)建了有效實(shí)用的考試管理系統(tǒng),對(duì)于提升考務(wù)管理水平,提高教學(xué)質(zhì)量有積極意義。隨著我校信息化進(jìn)程的不斷推進(jìn),該系統(tǒng)將在學(xué)習(xí)和考試管理過(guò)程中起到一定的積極作用。(西北工業(yè)大學(xué)電子信息學(xué)院 姜春梅《中國(guó)教育信息化》2010年第3期)

為保證卡的安全性,加密格式均不對(duì)外開(kāi)放,因此很難正確讀取卡內(nèi)數(shù)據(jù)。但每張卡出廠時(shí)都有唯一的生產(chǎn)序列號(hào)標(biāo)識(shí),研究通過(guò)調(diào)用SDiD1020API中的Mifare1KCard標(biāo)準(zhǔn)包完成對(duì)一卡通序列號(hào)的讀取。

    3.PDA移動(dòng)終端與后臺(tái)服務(wù)器間的數(shù)據(jù)同步

    離線運(yùn)行時(shí),實(shí)現(xiàn)PDA移動(dòng)終端數(shù)據(jù)與后臺(tái)數(shù)據(jù)間的同步,是完善考試管理系統(tǒng)必不可少的環(huán)節(jié)。由于移動(dòng)終端和后臺(tái)服務(wù)器端均使用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù),可以使用SQLServer2005CE內(nèi)置的合并復(fù)制(Replication)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)(RDA)技術(shù)實(shí)現(xiàn)二者數(shù)據(jù)同步。與合并復(fù)制相比,RDA是一種比較簡(jiǎn)單的同步方法,但RDA有很多局限,如所支持的表、列的數(shù)目有限制、不直接支持雙向數(shù)據(jù)同步,也沒(méi)有完善的沖突檢測(cè)和解決的機(jī)制。[11]據(jù)系統(tǒng)需要,采用合并復(fù)制方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步,所有類均位于名字空間System.Data.SqlServerCe下,主要涉及SqlCeReplication類的使用。

    五、總結(jié)

    校園一卡通管理已成為校園管理的重要手段。為滿足學(xué)??荚嚬芾硇畔⒒枨?,本文以現(xiàn)有校園一卡通平臺(tái)為依托,構(gòu)建了有效實(shí)用的考試管理系統(tǒng),對(duì)于提升考務(wù)管理水平,提高教學(xué)質(zhì)量有積極意義。隨著我校信息化進(jìn)程的不斷推進(jìn),該系統(tǒng)將在學(xué)習(xí)和考試管理過(guò)程中起到一定的積極作用。(西北工業(yè)大學(xué)電子信息學(xué)院 姜春梅《中國(guó)教育信息化》2010年第3期)

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本文關(guān)鍵詞:校園一卡通,PDA,課程,教育
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