智能IC卡在高校教育信息化管理中的应用

文章出处：http://www.ifyousmell.com 作者：葛锦环 朱志亮 人气： 发表时间：2012年01月23日

　　近年来，随着智能卡技术的快速发展和国家信息化战略的实施，高校教育信息化管理一直为教育界人士所重视。全国各大高校开始陆续引进智能卡，智能卡的引进有力地促进了高校教育管理的信息化。高校引入的校园一卡通管理系统正是智能卡技术的一种非常典型的应用。在高校中，教职工和学生人手一卡，该卡成为了他们的身份识别标志，其惟一性和卡内信息可修改性使得校园卡能很好地应用在高校的各个管理层面。但是，由于目前社会信息化的程度不高，高校教育信息化程度也受到限制，智能卡引入高校的时间并不长，从总体看智能卡在高校教育信息化管理中的应用还非常有限，目前仅仅应用在某些特殊的部门，比如食堂、图书馆等等。因此，怎样把智能卡强大的功能应用到高校的各个管理层面，发挥出其作用。成为了一个非常热门的研究主题。

　　1智能卡简介

　　所谓智能卡是IC卡（集成电路卡）的一种，其内部嵌有微芯片。按所嵌的芯片类型的不同，IC卡可分为三类，第一类是存储器卡，该卡内的集成电路是可用电擦除的可编程只读存储器EEPROM，它仅具有数据存储功能，没有数据处理能力，存储卡本身无硬件加密功能，只在文件上加密，很容易被破解。第二类是逻辑加密卡，该卡内的集成电路包括加密逻辑电路和可编程只读存储器，加密逻辑电路可在一定程度上保护卡和卡中数据安全，但只是低层次防护，无法防止恶意攻击。第三类是智能卡（CPU卡），该卡内的集成电路包括中央处理器 CPU、可编程只读存储器、随机存储器 RAM和固化在只读存储器 ROM中的卡内操作系统 COS(Chip Operating System)，卡中数据分为外部读取和内部处理部分，确保卡中数据安全可靠，而且卡内包含一个 RFID芯片，所以它们不需要与读写器任何物理接触就能够识别持卡人，有些地方也称之为非接触式 IC卡 [1]。

　　2智能卡在高校中的典型应用

　　智能卡在高校中的典型应用是校园一卡通系统，其应用主要体现在两个方面。第一是消费支付功能。通过校园卡内的电子钱包，持卡人可以在校园内任意一个与系统联网的消费网点以卡结算，实现数字化、电子化货币结算。一个典型的应用就是高校食堂里教职工和学生的就餐支付系统，一卡通持有者通过专门的充值系统采用预付费的方式将金额存入卡内，然后持卡消费。该应用可以为高校后勤管理解决现金就餐所带来的诸如卫生、腐败问题，更可以提高持卡者的就餐效率。第二是身份识别功能。校园卡表面印有持卡人身份标识，如学号或职工号、姓名、照片以及所属单位等，且教职工、临时工和学生等不同身份卡片的底色也不同，以便于身份识别。校园卡的 IC芯片和数据库系统中均存有持卡人的身份信息，实现了校园内的电子身份识别，取消了各种证件。一个典型的应用就是高校图书馆的图书借阅管理系统。持卡人持卡进入高校图书馆浏览，只有合法持卡人才允许进入，能通过图书管理系统进行图书的借还操作。如果出现延期借阅，管理系统会扣除卡内金额，完成逾期罚款的功能。另一个典型的应用就是学生上机操作。当前高校普及了计算机教育，大量学生在课余时间自费上机查阅资料和学习，校园卡系统可以自动完成上机身份识别和费用缴纳操作，为高校节约了大量的人力物力，提高了效率 [2]。

　　3高校教育信息化管理中存在的问题

　　当前高校教育信息化管理中存在的典型问题主要有两个。第一个是应用面太狭窄的问题。事实上，校园一卡通系统的功能远比文中所描述的功能强大。前面所述的应用主要体现在高校的日常生活管理领域。作为一个高校，教学管理始终是教育管理各个层面中最重要最核心的问题，涉及教学管理的诸多难题需要解决，比如教学考勤管理，而教学考勤管理主要还是采用传统的点名方式，其弊端显而易见，效率太过低下，特别是高校教学中普遍采取大课制，显然口头点名方式是不现实的，为此，完全可以利用校园一卡通的身份惟一性特点，实现自动点名。第二个是校园一卡通系统没有和学校已有网络资源紧密连接的问题。在智能卡引入到高校之前，各个高校普遍已经有了计算机网络系统，而且也实现了部分信息化管理，比如学生的学籍管理，考务管理等，但是这些计算机网络资源和校园一卡通系统是完全独立的。怎样把这些网络资源和校园一卡通系统整合起来，发挥其更大的作用，是当前摆在高校教育信息化管理者面前一个重要的课题[3]。

　　4典型问题的解决方案

　　针对以上这些问题，本文以解决高校教学管理中最棘手的教学考勤问题为例，介绍一种基于智能卡的教学考勤系统的设计思路和实现流程，以此为基础阐述类似问题的解决方案 [4]。本系统采用 Philips Mifare oneS50智能卡，以 Visual Basic6.0+SQL SERVER2000为编程开发平台。

　　4.1 Philips Mifare oneS50智能卡结构

　　该卡为 EEPROM结构，容量为 8K，分为 16个扇区，每个扇区为 4块，每块 16个字节，以块为存取单位，每个扇区有独立的一组密码及访问控制。其卡内结构如图1所示。每个扇区的密码和存取控制都是独立的，可以根据实际需要设定各自的密码及存取控制。存取控制为 4个字节，共 32位，扇区中的每个块（包括数据块和控制块）的存取条件是由密码和存取控制共同决定的，在存取控制中每个块都有相应的三个控制位。有关卡的详细存取控制请参阅文献 [5]。 

　4.2教学考勤系统设计

　　该系统已经在学校学籍管理系统中注册并写入了校园一卡通中的学生信息（包括学生学号、姓名等基本信息和性别、年级、班级等可选信息）以进行教学考勤操作。本文设计开发的教学考勤系统的功能结构如图 2所示，考勤软件系统主界面如图3所示。 

　　利用该系统可以实现本地数据库中院系、专业班级的增删、修改，学生信息的增删、修改，并实现课程管理、教室管理以及核心的考勤管理，除此之外还能对考勤结果进行统计分析等。系统实现了与远程教务处网络服务器的资源共享。系统应用框图如图4所示。 

　　4.3教学考勤系统关键操作

　　该考勤软件的几个关键操作步骤如下：

　　⑴管理员对系统进行初始化操作，从教务处网络服务器上下载本次授课的相关信息数据，打开“考勤管理”选项设定诸如授课专业，班级，地点，开课时间等等信息，如图5所示。然后点击“开始考勤”。 

　　⑵学生进入教室后，只需要持IC卡贴近读卡器，听到“嘟”的一声，就完成了考勤签到操作。系统将自动记录该学生考勤的相关信息，包括姓名、性别、学号、卡号、班级、课程、上课时间、上课地点、签到时间和签到状态。该考勤信息将显示在考勤界面下方并记录在本地数据库中，如图 5所示。如果学生在设定的上课时间前持卡主动考勤，则数据库记录的学生签到状态为“正常”；如果学生在开课后 15分钟内持卡签到，则数据库里记录为“迟到”；15分钟后持卡签到，则数据库记录为“旷课”。如果已签到学生再持卡签到，系统将发出“已签到”的提示信息。如果出现学生请假情形，则可以由管理员选择“手动考勤”选项进行登记，并注明原因，以备统计。因此数据库中将 出现四种类型的学生考勤状态，分别是“正常”、“迟到”、“旷课”、 “请假”。一旦出现系统故障或者 IC卡故障也可以选择手动考勤。

　　⑶考勤结束，管理员将考勤结果发送到教务处网络服务器上，供教务处统计。也可以在本地“统计管理”中生成报表并打印统计结果。

　　该教学考勤系统很好地利用了一卡通的特点和优势，而且系统并不是独立工作的，它充分利用学校已有的网络资源，实现了与其他系统的挂接与捆绑功能，通过平台预留的扩展接口与教务处教学管理系统联网，实现信息资源共享，确实提高了教学考勤的效率，是高校信息化教育管理的一个典型应用。

　　5 结束语

　　高校教育实现信息化管理是必然的趋势，智能卡在其中扮演着非常重要和关键的角色。通过本文所述的解决方案，我们可以发现，很多的问题实际上完全可以通过多个系统的联动来实现资源共享，以此来提高管理的效率。在教学管理领域也是如此，旧的传统的管理模式已经落伍，我们急切需要用高效的管理方法逐渐作替代，利用智能卡这一快速发展的高科技设备，可以带动高校教育实现真正的信息化管理。《计算机时代》

　　参考文献： 

　　[1] 李小敏,王明杰.基于智能卡的高校后勤管理认证系统的设计[J].科技信息(科学教研),2008.6:73~74
　　[2] 黄永斌,王琦峰.面向服务架构的高校信息化应用平台及关键技术研究[J].浙江万里学院学报,2009.5:28~31
　　[3] 梁培,韩锡斌,胡华,吴庚生.高校信息化评价的思路和方法研究[J].现代教育技术,2008.4:20~23
　　[4] 林葱,蔡秀珊.校园一卡通系统的总体设计和实现[J].中国教育信息化,2007.13:53~56
　　[5] Philips Semiconductors,Inc.,Mifare one S50 IC card mannul, 2001.5