智能卡在高校教育信息化管理中的應(yīng)用研究

摘要：如何提高高校教育信息化管理的效率已經(jīng)成為當(dāng)前一個(gè)非常突出的問題。文章描述了幾個(gè)突出問題的成因和解決問題的難點(diǎn)，提出了應(yīng)用智能卡來解決這些問題的方法，并設(shè)計(jì)開發(fā)了一個(gè)典型的應(yīng)用系統(tǒng)，為高校教育信息化管理中遇到的典型問題提供了很好的解決思路。

關(guān)鍵詞：智能卡；IC卡；高校教育；信息化管理

0 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(shí)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(shí)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(gè)管理層面。但是，由于目前社會(huì)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(shí)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(qiáng)大的功能應(yīng)用到高校的各個(gè)管理層面，發(fā)揮出其作用。成為了一個(gè)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(chǔ)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(chǔ)器EEPROM，它僅具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，沒有數(shù)據(jù)處理能力，存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)器、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM和固化在只讀存儲(chǔ)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，確保卡中數(shù)據(jù)安全可靠，而且卡內(nèi)包含一個(gè)RFI芯片，所以它們不需要與讀寫器任何物理接觸就能夠識(shí)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(gè)方面。第一是消費(fèi)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(gè)與系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的消費(fèi)網(wǎng)點(diǎn)以卡結(jié)算，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、電子化貨幣結(jié)算。一個(gè)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(fèi)的方式將金額存入卡內(nèi)，然后持卡消費(fèi)。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(shí)別功能。校園卡表面印有持卡人身份標(biāo)識(shí)，如學(xué)號(hào)或職工號(hào)、姓名、照片以及所屬單位等，且教職工、臨時(shí)工和學(xué)生等不同身份卡片的底色也不同，以便于身份識(shí)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(shí)現(xiàn)了校園內(nèi)的電子身份識(shí)別，取消了各種證件。一個(gè)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(huì)扣除卡內(nèi)金額，完成逾期罰款的功能。另一個(gè)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(jì)算機(jī)教育，大量學(xué)生在課余時(shí)間自費(fèi)上機(jī)查閱資料和學(xué)習(xí)，校園卡系統(tǒng)可以自動(dòng)完成上機(jī)身份識(shí)別和費(fèi)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(gè)。第一個(gè)是應(yīng)用面太狹窄的問題。事實(shí)上，校園一卡通系統(tǒng)的功能遠(yuǎn)比文中所描述的功能強(qiáng)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(gè)高校，教學(xué)管理始終是教育管理各個(gè)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(diǎn)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(diǎn)名方式是不現(xiàn)實(shí)的，為此，完全可以利用校園一卡通的身份惟一性特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)點(diǎn)名。第二個(gè)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(gè)高校普遍已經(jīng)有了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而且也實(shí)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源和校園一卡通系統(tǒng)是完全獨(dú)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(gè)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(jì)思路和實(shí)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Visual Basie6，0+SQL SERVER2，000為編程開發(fā)平臺(tái)。

4.1 Philips Mifare one S50智能卡結(jié)構(gòu)

該卡為EEPROM結(jié)構(gòu)，容量為8K，分為16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)為4塊，每塊16個(gè)字節(jié)，以塊為存取單位，每個(gè)扇區(qū)有獨(dú)立的一組密碼及訪問控制。其卡內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖1所示。每個(gè)扇區(qū)的密碼和存取控制都是獨(dú)立的，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定各自的密碼及存取控制。存取控制為4個(gè)字節(jié)，共32位，扇區(qū)中的每個(gè)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(gè)塊都有相應(yīng)的三個(gè)控制位。有關(guān)卡的詳細(xì)存取控制請參閱文獻(xiàn)。

4.2 教學(xué)考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(hào)、姓名等基本信息和性別、年級(jí)、班級(jí)等可選信息)以進(jìn)行教學(xué)考勤操作。本文設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)庫中院系、專業(yè)班級(jí)的增刪、修改，學(xué)生信息的增刪、修改，并實(shí)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(jì)分析等。系統(tǒng)實(shí)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。

4.3 教學(xué)考勤系統(tǒng)關(guān)鍵操作

該考勤軟件的幾個(gè)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(xiàng)設(shè)定諸如授課專業(yè)，班級(jí)，地點(diǎn)，開課時(shí)間等等信息，如圖5所示。然后點(diǎn)擊“開始考勤”。

(2)學(xué)生進(jìn)入教室后，只需要持IC卡貼近讀卡器，聽到“嘟”的一聲，就完成了考勤簽到操作。系統(tǒng)將自動(dòng)記錄該學(xué)生考勤的相關(guān)信息，包括姓名、性別、學(xué)號(hào)、卡號(hào)、班級(jí)、課程、上課時(shí)間、上課地點(diǎn)、簽到時(shí)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?cái)?shù)據(jù)庫中，如圖5所示。如果學(xué)生在設(shè)定的上課時(shí)間前持卡主動(dòng)考勤，則數(shù)據(jù)庫記錄的學(xué)生簽到狀態(tài)為“正常”；如果學(xué)生在開課后15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(dòng)考勤”選項(xiàng)進(jìn)行登記，并注明原因，以備統(tǒng)計(jì)。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?！?、“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(dòng)考勤。

(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(jì)。也可以在本地“統(tǒng)計(jì)管理”中生成報(bào)表并打印統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

該教學(xué)考勤系統(tǒng)很好地利用了一卡通的特點(diǎn)和優(yōu)勢，而且系統(tǒng)并不是獨(dú)立工作的，它充分利用學(xué)校已有的網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)了與其他系統(tǒng)的掛接與捆綁功能，通過平臺(tái)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(shí)現(xiàn)信息資源共享，確實(shí)提高了教學(xué)考勤的效率，是高校信息化教育管理的一個(gè)典型應(yīng)用。

5 結(jié)束語

高校教育實(shí)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(shí)際上完全可以通過多個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)來實(shí)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(dòng)高校教育實(shí)現(xiàn)真正的信息化管理。