基于JSON的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李貞輝

摘要：隨著在線教學(xué)模式的興起，在線教學(xué)系統(tǒng)與學(xué)校已經(jīng)建好的信息系統(tǒng)之間如何進(jìn)行信息數(shù)據(jù)共享、交換迫在眉睫。該文對(duì)在線教學(xué)模式下信息孤島的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了基于JSON 的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)智教務(wù)系統(tǒng)和超星系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換共享，消除了兩者之間的信息孤島。

關(guān)鍵詞：信息孤島;在線教學(xué);數(shù)據(jù)挖掘;JSON

中圖分類號(hào)：TP311? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）29-0068-02

Design of Data Exchange System Based on JSON

LI Zhen-hui

（Guangdong Peizheng College， Guangzhou 510830， China）

Abstract： With the rise of online teaching mode， how to share and exchange information and data between online teaching system and the information system that the school has built is imminent. This paper analyzes the causes of information island in online teaching mode， designs a data exchange system based on JSON， realizes the data exchange and sharing between qiangzhi education? al administration system and chaoxing system， and eliminates the information island between them.

Key words： information island; online teaching; data mining; JSON

1引言

2016年6月《教育信息化“十三五”規(guī)劃》發(fā)布，規(guī)定評(píng)判一個(gè)學(xué)校辦學(xué)水平的指標(biāo)之一就是教師的信息化教學(xué)能力。使用信息化系統(tǒng)的目的在于提高教師教學(xué)的便利性，提高學(xué)校管理的效率性。

為此，各高校引入了各種信息化系統(tǒng)。在學(xué)校引用了各種信息化系統(tǒng)后，教師需要在多個(gè)系統(tǒng)上進(jìn)行教學(xué)管理，如何在各種系統(tǒng)之間無縫的進(jìn)行對(duì)接，減少教師的工作量顯得尤為重要。尤其在2020年，由于要保持社交距離和保護(hù)師生健康的原因，教育部在1月29日提出了利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，停課不停學(xué)的通知后，各大中小學(xué)、高等院校都在超星、智慧樹、慕課聯(lián)盟等各種平臺(tái)上開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。如何消除信息孤島，將各個(gè)教學(xué)平臺(tái)和學(xué)校的教學(xué)管理平臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、對(duì)接，就越發(fā)重要。如果完全靠手工完成，會(huì)增加教師的工作量，增加數(shù)據(jù)出錯(cuò)的概率，也不符合信息化管理的目的。

2信息孤島問題

2.1信息孤島的含義

信息孤島是指相互之間的信息不能交換共享，功能上不能關(guān)聯(lián)互動(dòng)，流程上不能銜接的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。由于這些信息系統(tǒng)相互閉關(guān)封鎖，無法進(jìn)行信息的交換與共享，宛如獨(dú)立分散的一個(gè)個(gè)島嶼，形象地被稱為信息孤島[1]。

2.2信息孤島的產(chǎn)生

目前各院校信息化建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，逐步建成的智慧校園系統(tǒng)已基本覆蓋學(xué)校的各類日常管理，例如學(xué)生管理、教師管理、教學(xué)管理、人事財(cái)務(wù)管理、后勤管理。這些常見的日常管理因?yàn)檫M(jìn)行了統(tǒng)一的部署，因此相互之間可以自由地進(jìn)行信息共享、交互。

隨著教育技術(shù)的日新月異，在線教學(xué)、混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)教學(xué)等各類新的教學(xué)方式層出不窮?，F(xiàn)狀是各大在線教學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)開發(fā)商各自為政，沒有考慮和其他系統(tǒng)的兼容性、一致性以及擴(kuò)展性，不聯(lián)不通，數(shù)據(jù)格式不同，接口不公開，缺乏有效的資源整合，沒有建立信息化標(biāo)準(zhǔn)體系，形成諸多信息孤島。如何將各個(gè)在線教學(xué)平臺(tái)和學(xué)校的教學(xué)平臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、對(duì)接，就越發(fā)重要。

因此，有必要打通各大在線教學(xué)平臺(tái)和智慧校園中的系統(tǒng)，避免數(shù)據(jù)重復(fù)采集，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，消除信息孤島。

3解決孤島問題的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)目標(biāo)

以目前各大高校使用最廣的強(qiáng)智教務(wù)系統(tǒng)和超星網(wǎng)課系統(tǒng)為例，設(shè)計(jì)一個(gè)基于強(qiáng)智教務(wù)系統(tǒng)和超星網(wǎng)課系統(tǒng)的自動(dòng)化數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，以解決兩大系統(tǒng)之間的信息孤島問題，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換共享。

3.2系統(tǒng)功能模塊

通過以下三個(gè)步驟對(duì)整個(gè)教學(xué)過程進(jìn)行梳理：

1）分析各學(xué)科教師在整個(gè)教學(xué)過程中的具體過程，對(duì)各種教學(xué)過程進(jìn)行梳理、優(yōu)化，構(gòu)建科學(xué)的、合理的、模塊化的流程。

2）分析強(qiáng)智教務(wù)系統(tǒng)以及主流的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、考試平臺(tái)的數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)挖掘模對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、清洗、存儲(chǔ)。

3）設(shè)計(jì)自動(dòng)化處理系統(tǒng)，按優(yōu)化后的教學(xué)過程將教務(wù)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、考試平臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)接。

經(jīng)過以上步驟的分析，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要包含自動(dòng)獲取學(xué)生名單、自動(dòng)轉(zhuǎn)為超星學(xué)生名單、導(dǎo)入超星考勤名單、自動(dòng)提交考勤到強(qiáng)智系統(tǒng)、自動(dòng)錄入學(xué)生平時(shí)成績(jī)、期末成績(jī)等功能模塊，搭建一個(gè)覆蓋整個(gè)教師教學(xué)流程的自動(dòng)化處理系統(tǒng)，減輕教師工作量和出錯(cuò)概率。

3.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采用 C/S 模式，使用微軟的 Visual Studio Tools for Office（VSTO）開發(fā)，通過ClickOnce技術(shù)進(jìn)行部署，實(shí)現(xiàn)客戶端程序自動(dòng)更新，避免了客戶端的頻繁操作，一次安裝后即可自動(dòng)升級(jí)。

1）獲取登錄接口

通過網(wǎng)頁(yè)發(fā)起請(qǐng)求，使用瀏覽器的調(diào)試工具，對(duì)強(qiáng)智網(wǎng)站進(jìn)行抓包處理，獲取到用戶登錄的數(shù)據(jù)接口。userAccount字段是用戶賬號(hào)，可以是學(xué)號(hào)或教工號(hào)，userPassword是密碼字段，但不保存密碼，這里內(nèi)容為空。實(shí)際上用戶賬號(hào)和密碼經(jīng)過加密后的密文保存在encoded字段中，如圖1所示。

2）模擬登錄

調(diào)用強(qiáng)智教務(wù)系統(tǒng)的加密函數(shù)，對(duì)用戶賬號(hào)和密碼進(jìn)行加密，通過模擬請(qǐng)求提交加密后的用戶名和密碼。

//從資源文件中讀取字符串jscode

ResourceManagerresMan = new ResourceManager（typeof（Re? source1））;

string jscode = resMan.GetString（"jscode"）;

//運(yùn)行JavaScript生成加密字段

ParsedScript parsed = engine.Parse（jscode）;

jsmsg = parsed. CallMethod（"encodeInp"， GloVar. teacherid）. ToString（）+ "%%%" + parsed.CallMethod（"encodeInp"， GloVar. passwd）.ToString（）;

3）數(shù)據(jù)解析

登錄強(qiáng)智教務(wù)系統(tǒng)成功后，獲得相應(yīng)的網(wǎng)頁(yè)數(shù)據(jù)，通過正則表達(dá)式 RE或者XPath對(duì)網(wǎng)頁(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，獲取到需要的信息。

在獲取學(xué)生名單時(shí)，整個(gè)網(wǎng)頁(yè)都是該班學(xué)生的名單，因此直接通過遍歷網(wǎng)頁(yè)中的tr來獲取所需要的信息。

4）數(shù)據(jù)清洗

獲取到的數(shù)據(jù)可能會(huì)存在一些問題，比如數(shù)據(jù)缺失、重復(fù)、格式不統(tǒng)一等問題，因此在保存之前需要進(jìn)行清洗。對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)、去除異常值、重復(fù)值或冗余信息，通過數(shù)據(jù)的清洗、合并、重塑、轉(zhuǎn)換，使得原始數(shù)據(jù)具有唯一性和完整性。

5）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)

JSON是一種具有平臺(tái)無關(guān)性和語言獨(dú)立性的輕量級(jí)的數(shù)據(jù)交換格式，在數(shù)據(jù)交換中有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，通過它可以非常有效地實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)之間的交換和共享[2]。因此將清洗過的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為JSON格式，方便在各系統(tǒng)間進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，同時(shí)將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以備留用。

6）數(shù)據(jù)自動(dòng)處理

根據(jù)不同的系統(tǒng)需要，實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)導(dǎo)出成Excel文件或者通過模擬提交的方式通過相應(yīng)的網(wǎng)站接口上傳到相應(yīng)的網(wǎng)站。

3.4設(shè)計(jì)重點(diǎn)

現(xiàn)在的網(wǎng)站都使用了驗(yàn)證碼技術(shù)，通過驗(yàn)證碼來防止大規(guī)模注冊(cè)，暴力破解用戶密碼。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)智教務(wù)系統(tǒng)的驗(yàn)證圖片大小為80像素*40像素，圖片四周有1像素的黑邊。驗(yàn)證碼圖片由34個(gè)字符組成，包括數(shù)字和小寫字母，不包括數(shù)字0和小寫字母o，部分驗(yàn)證碼如圖2所示。

絕大部分強(qiáng)智驗(yàn)證碼不存在字符黏連想象，少許驗(yàn)證碼存在不嚴(yán)重的字符黏連，因此可以將驗(yàn)證碼圖片4等分，分割成20像素寬的單字符圖片。然后將單字符的圖片通過二值化[3]處理為只含有黑和白兩種顏色的圖片，再轉(zhuǎn)化為只含有0（表示黑）和 1（表示白）的矩陣。通過和事先訓(xùn)練好的34個(gè)字符矩陣進(jìn)行對(duì)比，按相似度從高到低進(jìn)行排序，從而識(shí)別出該字符。

4結(jié)論

本文重點(diǎn)設(shè)計(jì)了基于JSON 的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，該系統(tǒng)有效地解決了強(qiáng)智教務(wù)系統(tǒng)和超星網(wǎng)課系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換的問題，使用本系統(tǒng)可提高教師錄入學(xué)生信息、成績(jī)的速度和準(zhǔn)確性。接下來可以在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更多的功能，適應(yīng)更多不同的系統(tǒng)，滿足學(xué)校教學(xué)的其他要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]李希明，土麗艷，金科.從信息孤島的形成談數(shù)字資源整合的作用[J].圖書館論壇，2003，23（6）：61，121-122.

[2]朱峰.基于JSON 的互聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)數(shù)據(jù)整合的應(yīng)用研究[D].南京：南京郵電大學(xué)，2016.

[3]王康維，趙磊，黃鑫炎，等.一種低亮度非均勻光照文檔圖片快速二值化方法[J].光電子·激光， 2020，31（12）：1333-1340.

[4]熊海東，徐德.基于JSON 的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)整合模型[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2020，38（10）：33-35.

[5]黃志，李濤，宋瑤，等.基于Json 的小型異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)同步策略研究[J].氣象研究與應(yīng)用，2020，41（1）：48-53.

【通聯(lián)編輯：代影】