智能卡在高校教育信息化管理中的應用研究

文章出處：http://hz-huyue.com 作者：葛錦環 朱志亮   人氣： 發表時間：2011年10月08日

    引言 

    近年來，隨著智能卡技術的快速發展和國家信息化戰略的實施，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引進智能卡，智能卡的引進有力地促進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正是智能卡技術的一種非常典型的應用。在高校中，教職工和學生人手一卡，該卡成為了他們的身份識別標志，其惟一性和卡內信息可修改性使得校園卡能很好地應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用還非常有限，目前僅僅應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用到高校的各個管理層面，發揮出其作用。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，它僅具有數據存儲功能，沒有數據處理能力，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卡和卡中數據安全，但只是低層次防護，無法防止惡意攻擊。第三類是智能卡(CPU卡)，該卡內的集成電路包括中央處理器CPU、可編程只讀存儲器、隨機存儲器RAM和固化在只讀存儲器ROM中的卡內操作系統COS(Chip Operating System)，卡中數據分為外部讀取和內部處理部分，確?？ㄖ袛祿踩煽?，而且卡內包含一個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用 

    智能卡在高校中的典型應用是校園一卡通系統，其應用主要體現在兩個方面。第一是消費支付功能。通過校園卡內的電子錢包，持卡人可以在校園內任意一個與系統聯網的消費網點以卡結算，實現數字化、電子化貨幣結算。一個典型的應用就是高校食堂里教職工和學生的就餐支付系統，一卡通持有者通過專門的充值系統采用預付費的方式將金額存入卡內，然后持卡消費。該應用可以為高校后勤管理解決現金就餐所帶來的諸如衛生、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識，如學號或職工號、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芯片和數據庫系統中均存有持卡人的身份信息，實現了校園內的電子身份識別，取消了各種證件。一個典型的應用就是高校圖書館的圖書借閱管理系統。持卡人持卡進入高校圖書館瀏覽，只有合法持卡人才允許進入，能通過圖書管理系統進行圖書的借還操作。如果出現延期借閱，管理系統會扣除卡內金額，完成逾期罰款的功能。另一個典型的應用就是學生上機操作。當前高校普及了計算機教育，大量學生在課余時間自費上機查閱資料和學習，校園卡系統可以自動完成上機身份識別和費用繳納操作，為高校節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。第一個是應用面太狹窄的問題。事實上，校園一卡通系統的功能遠比文中所描述的功能強大。前面所述的應用主要體現在高校的日常生活管理領域。作為一個高校，教學管理始終是教育管理各個層面中最重要最核心的問題，涉及教學管理的諸多難題需要解決，比如教學考勤管理，而教學考勤管理主要還是采用傳統的點名方式，其弊端顯而易見，效率太過低下，特別是高校教學中普遍采取大課制，顯然口頭點名方式是不現實的，為此，完全可以利用校園一卡通的身份惟一性特點，實現自動點名。第二個是校園一卡通系統沒有和學校已有網絡資源緊密連接的問題。在智能卡引入到高校之前，各個高校普遍已經有了計算機網絡系統，而且也實現了部分信息化管理，比如學生的學籍管理，考務管理等，但是這些計算機網絡資源和校園一卡通系統是完全獨立的。怎樣把這些網絡資源和校園一卡通系統整合起來，發揮其更大的作用，是當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管理中最棘手的教學考勤問題為例，介紹一種基于智能卡的教學考勤系統的設計思路和實現流程，以此為基礎闡述類似問題的解決方案 。本系統采用Philips Mifare one $50智能卡，以VisualBasic6．0+SQL SERVER2000為編程開發平臺。 

    4．1 Philips Mifare one$50智能卡結構 

    該卡為EEPROM結構，容量為8K，分為16個扇區，每個扇區為4塊，每塊16個字節，以塊為存取單位，每個扇區有獨立的一組密碼及訪『口J控制。其卡內結構如圖1所示。每個扇區的密碼和存取控制都是獨立的，可以根據實際需要設定各自的密碼及存取控制。存取控制為cq-字節，共32位，扇區中的每個塊(包括數據塊和控制塊)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的三個控制位。有關卡的詳細存取控制請參閱文獻 。

圖1 Philips Mifare one$50智能卡內部結構

4．2 教學考勤系統設計 

    該系統已經在學校學籍管理系統中注冊并寫入了校園一卡通中的學生信息(包括學生學號、姓名等基本信息和性別、年級、班級等可選信息)以進行教學考勤操作。本文設計開發的教學考勤系統的功能結構如圖2所示，考勤軟件系統主界面如圖3所示。 

    利用該系統可以實現本地數據庫中院系、專業班級的增刪、修改，學生信息的增刪、修改，并實現課程管理、教室管理以及核心的考勤管理，除此之外還能對考勤結果進行統計分析等。系統實現了與遠程教務處網絡服務器的資源共享。系統應用框圖如圖4所示。 

圖4 系統連接應用框圖 

    4．3教學考勤系統關鍵操作該考勤軟件的幾個關鍵操作步驟如下： 

    (1)管理員對系統進行初始化操作，從教務處網絡服務器上下載本次授課的相關信息數據，打開“考勤管理”選項設定諸如授課專業，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)學生進入教室后，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。系統將自動記錄該學生考勤的相關信息，包括姓名、性別、學號、卡號、班級、課程、上課時問、上課地點、簽到時間和簽到狀態。該考勤信息將顯示在考勤界面下方并記錄在本地數據庫中，如圖5所示。如果學生在設定的上課時間前持卡主動考勤，則數據庫i己錄的學生簽到狀態為“正常”；如果學生在開課后l5分鐘內持卡簽到，則數據庫里記錄為“遲到”；15分鐘后持卡簽到，則數據庫記錄為“曠課”。如果已簽到學生再持卡簽到，系統將發出“已簽到”的提示信息。如果出現學生請假情形，則可以由管理員選擇“手動考勤”選項進行登記，并注明原【六l，以備統汁：因此數據庫中將出現四種類型的學生考勤狀態，分別是“正常”、“遲到”、“曠課”、“請假”。一旦出現系統故障或者IC卡故障也可以選擇手動考勤。 

圖5 教學考勤系統考勤功能界面

    (3)考勤結束，管理員將考勤結果發送到教務處網絡服務器上，供教務處統計。也可以在本地“統計管理”中生成報表并打印統計結果。 

    該教學考勤系統很好地利用了一卡通的特點和優勢，而且系統并不是獨立工作的，它充分利用學校已有的網絡資源，實現了與其他系統的掛接與捆綁功能，通過平臺預留的擴展接口與教務處教學管理系統聯網，實現信息資源共享，確實提高了教學考勤的效率，是高校信息化教育管理的一個典型應用。 

    5 結束語 

    高校教育實現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鍵的角色。通過本文所述的解決方案，我們可以發現，很多的問題實際上完全可以通過多個系統的聯動來實現資源共享，以此來提高管理的效率。在教學管理領域也是如此，舊的傳統的管理模式已經落伍，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展的高科技設備，可以帶動高校教育實現真正的信息化管理。