“掌上”考场管理软件设计与实现:修理厂管理软件

　　【摘要】数字化校园环境下需要提高当前考场管理的信息化水平。该文在简要分析研究可行性基础上,研究了一种以PDA为智能便携终端的“掌上”考场管理软件,并针对PDA软件开发中的相关开发技术和关键问题进行了探讨与实现,完成了PDA终端的“掌上”考场管理软件开发。
　　【关键词】数字化校园;考场管理;校园一卡通;智能终端PDA
　　【中图分类号】G40-057 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)03―0102―05
　　
　　前言
　　
　　
　　数字化校园建设的不断深入使学校教学环境与管理方式发生了极大的改变。考试作为评价学校教学质量和学生学习效果的基本依据之一,是高校教育管理中至关重要的环节。而考场管理是考试能否顺利实施的直接影响因素,其信度和效度的高低决定着考试管理工作的成败。考场管理中有两大方面工作:考生身份认证和考场过程管理。目前,许多学校仍然使用以纸质准考证来核对考生身份信息,以纸质资料来呈现考场实时管理信息,这种考场管理方式难以满足数字化校园发展的需要,弊端已经凸显。虽然部分学校使用了精确度较高的指纹识别身份认证系统[1]和电子监控标准化考场系统[2],但其高昂的成本与复杂的工序使其难以普及。智能终端PDA(Personal Digital Assistant)由于体积小、功能强、容易携带等特点一直倍受青睐,且随着信息技术的进步,其存储能力和CPU处理能力不断增强;而“校园一卡通”作为数字校园的基础性工程,集身份识别、电子消费、书刊借阅等各项功能为一体[3],应用已十分普遍。因此,使用PDA智能终端设备,基于数字校园的一卡通平台,构建一种新型的“掌上”考场管理软件,切实可行。“掌上”考场管理软件旨在为监考人员提供便捷可行的电子化考生身份认证方式与数字化考场管理功能,提高考场工作效率和考试管理信息化水平。
　　
　　
　　一 “掌上”考场管理软件设计
　　
　　1 设计目的与设计原则
　　“掌上”考场管理软件针对考场管理的各个环节进行需求分析和功能设计,并以实用、易用为根本设计原则,力求最大程度满足考场管理的信息化需求,为监考人员提供数字化管理手段,规范考试过程。在界面设计方面,针对PDA屏幕有限的特点,在界面中适当放置控件,确保界面简洁,此外,在程序设计上,尽量使多数信息自动显示或智能关联,以减少用户用笔手写输入带来的不便。同时,考虑到软件的后续研发工作和不断出现的新的信息化需求,可扩充性和封装性上做了设计。
　　2 软件运行环境
　　
　　所有终端(PDA)都需要用到非接触式读卡器来完成对校园一卡通的读取工作。终端通过调用读卡器读出的一卡通卡号,与一卡通系统数据中心的数据进行匹配,以验证考生身份、完成违规记录等功能。
　　PDA有两种工作方式:一种是通过有线网络、WLAN、3G、GRRS等通信方式实时访问考场管理系统后台服务器;另一种工作方式是事先将相关数据从后台服务器下载到PDA本地数据库中,考试时,直接在本地数据库完成身份认证等功能。考试结束后,再将所有PDA终端与后台服务器进行连接,将PDA本地数据库中存储的数据同步到后台服务器。目前,本研究仅针对PDA第二种工作方式进行软件设计与研发。
　　考场管理后台服务系统通过校园一卡通系统代理服务器,定期从一卡通数据中心下载黑白名单文件,同时与后台中的考务信息进行融合,提供应用数据。
　　软件运行环境如图1所示:
　　
　　3 PDA终端功能设计
　　PDA软件功能模型如图2所示。主要具备以下功能:针对考前入场核对考生身份环节,提供RFID身份认证功能,以有效防范替考等违纪行为;同时提供签到功能,以记录考生入场和交卷时间;考试进行中,针对学生考试作弊,提供违规记录管理功能,准确及时地记录考生的作弊信息;提供考中出入记录管理功能,以准确记录考试中学生的出入情况;提供统计功能,对考生的缺考、迟到、作弊、考中出入情况进行详细统计;考后数据同步功能,实现考试结束后将考试过程中的必要数据同步到数字化校园平台中的基础数据库中,以保证数据的实时性和有效性。另外,针对离线运行模式,提供考前数据同步功能,在考试前将本场必要信息同步到PDA终端中。
　　
　　
　　二 PDA操作系统及其开发技术
　　
　　操作系统与为其服务的底层硬件设备共同构成了操作平台,不同的操作平台支持不同类型的应用程序,因而不同平台下的应用程序开发方法相差明显。
　　1 PDA操作系统
　　目前最受欢迎的掌上电脑操作系统平台分别有Palm OS和Windows Mobile系列。Palm OS是一套专为掌上电脑编写的操作系统,起步较早,有独立的Palm掌上电脑经验,但操作比较困难,新手难于上手。Windows Mobile是微软为智能移动终端设备推出的开放操作系统,基于掌上型电脑类电子设备操作系统Windows CE核心改良而成,与其它移动设备操作系统相比,Windows Mobile内置软件功能丰富;与电脑同步便捷;并且用户界面和风格更接近桌面Windows系统,开发较为方便,更符合学校用户实际。因此,“掌上”考场管理系统采用Windows Mobile系列操作系统开发。
　　
　　2 PDA移动应用级开发相关技术
　　Windows Mobile平台开发主要包含两方面:平台级开发和应用级开发。平台级开发是指开发人员,特别是手机设备商,按照自己的需求来构建或者定制全新的个性化的操作系统;应用级开发注重的是如何构建能够运行在Windows Mobile设备上的应用程序。本研究为面向用户的应用开发,因此,只关注应用级开发的相关技术。微软为移动设备应用级开发提供了大量便捷的开发套件支持。
　　(1) NET CF
　　.NET Compact Framework是.NET Framework的精简版(简称.NET CF),专门为小内存的移动设备而设计。.NET CF的类库大部分都是.NET Framework类库的子集,但另外还增加了一些专门为在资源有限的移动设备上运行而设计的专有类。与.NET框架类似,.NET CF也有两个主要组件:公共语言运行库(CLR)和.NET Framework精简版类库。
　　
　　(2) Windows Mobile SDK
　　不同的Windows Mobile家族有不同的开发包支持,如SDK for Pocket PC与SDK for Smartphone。SDK一般包括相关的类库文件、开发文档和模拟器。其中Windows Mobile SDK中所包含的模拟器均为英文环境,若想使用简体中文模拟器,还需在微软官方网站单独下载。
　　
　　(3) 集成开发环境IDE与开发语言
　　Microsoft Visual Studio是一个基本完整的开发工具集,它包括了软件整个生命周期中所需要的大部分工具,如UML工具、代码管控工具、集成调试器等[4]。并且有专门针对智能设备开发的项目类型,可以轻松地创建高效的智能设备应用程序,还可将应用程序自动部署到模拟器或移动设备上,是开发.NET CF应用程序的最佳IDE。此环境中可使用C#或Visual Basic.NET来创建基于.NET CF的移动应用程序. C#是Microsoft专门针对.NET而引入的一种新的编程语言,简单易用,功能强大,为.NET移动应用开发中使用最多的一种语言,也是本系统开发使用的首选语言。
　　(4) SQL Server CE
　　SQL Server Compact Edition(简称SQL Server CE)是微软推出的紧凑的关系数据库产品,占用的磁盘空间只有3到5兆[5],很适合嵌入到移动应用程序和桌面应用程序中。且能与Visual Studio 2005或其更高版完全集成。
　　研究采用的移动终端操作系统为微软Windows Mobile 6.0,数据库为SQL Server CE;系统后台使用IIS服务器,SQL Sever 2005数据库,Windows Sever 2003操作系统,移动终端和后台集成开发环境使用Visual Studio2005,开发语言使用C#。
　　
　　三 PDA客户端开发中的关键问题及其解决方案
　　
　　目前只仅针对离线运行模式下PDA终端进行开发,需要解决的关键问题主要有:多窗体间的导航关系、数据库设计与实现、读卡流程实现、图像信息与视频信息的存储等。
　　1 多窗体间的导航关系
　　与设计Web应用类似,当设计多窗体的移动设备应用程序时,确定窗体的先后调用顺序,设计窗体间的导航关系是一个非常重要的环节。图3为本软件的窗体导航图。其中起点为主窗体,箭头所指方向为被调用窗体。
　　.NET CF中有两种方式可以完成窗体间的调用,Show方法和ShowDialog方法。前者将调用的窗体作为普通的窗体显示出来,而ShowDialog方法则将调用的窗体作为模式对话框进行显示。二者的区别在于,对Show方法的调用立即返回,主窗体将继续执行Show方法调用后面的代码;而对ShowDialog方法的调用将被阻塞,直到调用窗体被关闭为止[6]。本研究根据考场管理的实际情况,分别采用了两种方法。
　　2 数据库设计与实现
　　数据库是系统运行的坚实基础。数据库设计是对项目整体规划的一个体现,其设计合理与否在很大程度上影响到系统运行的效率和程序实现,尤其是PDA终端存储空间相对有限。因此在设计过程中严格遵守关系数据库3NF规范化标准进行设计。经详细分析,PDA端数据库共用七个数据表,如表1所示。
　　3 读卡实现
　　(1)卡内数据读取
　　我校一卡通是MIFARE 1 S50标准的射频卡,可采用SDiD 1020射频读写器来完成对一卡通的读取工作。SDiD读写器是产业界第一个RFID读写安全数码卡,基于标准SDIO接口,专为具备SD卡插槽的个人数位处理PDA、智能手机等手持设备而设计,为便携终端提供RFID读/写能力,工作原理如同一般射频卡及射频读卡器的工作原理[7][8]。由于射频卡的Card Memory Model因卡而异,且有严格的数据加密格式,为保证卡的安全性,加密格式均不对外开放,因此很难正确读取卡内数据。但每张卡出场时都由唯一的生产序列号标识,研究通过调用SDiD 1020 API中的Mifare1KCard标准包完成对本校一卡通序列号的读取,以供程序调用。校园一卡通序列号读取流程详见图4。
　　(2) 数据转化
　　读取出的一卡通卡号与我校校园一卡通中心数据库存储的一卡通卡号并不一致。经研究发现,由于CPU设计和存储器设计的差异,对于同一个数据可能被存储为高位在前或低位在前的不同数据,如4字节数据0xBCB40404,有可能被存储为0x0404 B4BC。实践证明,将读出的数据做高低位转化,即可与一卡通中心的卡号数据完全匹配。
　　4 窗体数据自动填充
　　让数据自动填充、智能关联的目的是尽量避免用户输入,以减少用户用笔手写输入带来的不便,满足软件易用、实用原则。实现窗体数据自动填充,主要使用了窗体间数据传递方法和.NET CF 的数据库访问对象DataSet、TableAdapter、BindingSource。
　　窗体间传递数据主要有三种方式:通过构造器传递、通过事件传递和通过属性传递。使用构造器可以由主窗体向新窗体传递初始值,但在使用时很受限制,很难完成复杂的工作;通过事件传递数据,需要向窗体添加事件,定义事件参数类型和事件处理器委托,添加相应的事件处理方法,是一种比较复杂的方法,使用时常与其它方法结合;通过属性传递数据,是在窗体里添加一个或多个属性,通过属性赋值和读取属性值来完成数据的传递,是窗体数据传递使用最广泛的方法,也是本研究实现窗体数据自动填充显示的方法之一。
　　在.NET CF中,DataSet对象是应用程序在内存中存储数据的对象,是移动数据库和用户控件间的桥梁;TableAdapter的作用是连接数据库、执行SQL查询、并通过Fill方法,将查询结果填充到DataSet中;同时,若DataSet中的数据有修改,TableAdapter的Update方法会将修改后的结果保存到移动数据库中;使用BindingSource对象,将DataSet绑定到用户控件上,同时通过提供多种属性和方法已供使用。本研究中的窗体数据自动填充主要使用这套机制实现。
　　5 图像信息与视频信息的存储
　　本系统中的很多功能模块如考生身份认证、考中离场返回、交卷信息确认都需要用通过刷卡显示学生的照片。在违规记录管理模块中,有违规证据记录一栏,如果有证据存在,还要上传照片证据或是视频证据。所以对于照片和视频存储也是本软件开发中必须解决的问题。共有两种存储方案:一种是将照片信息或视频信息通过Filestream类转化为流的形式存入数据库,当从数据库中读取该信息时,将流读出,再由Bitmap类转化为图片;第二种方案是将照片和视频直接存放在文件夹里,通过SQL语句在数据库里存路径。考虑到考试前后终端与后台数据库同步工作的需要,和学生的照片信息相对较小(一般不超过10K),在开发中采用第一种方式存储照片。而视频流一般会比较大,在进行流转化的时候速度慢,在开发中采用第二种方式。
　　
　　四 PDA终端成果展示
　　
　　PDA端课程考场管理软件部分运行结果如下图展示。
　　说明:截图(1)为监考教师的登录界面截图,其中的监考时间、监考科目等信息填写时,教师只需要在其后对应的下拉列表框中选择即可,无需自己手动输入。但教师签名文本框,必须由教师本人手动填写,以保证系统信息的有效性和安全性;监考教师信息填写正确后,即可进入系统功能主界面,如截图(2)所示;截图(3)为核对考生身份时的考生身份认证截图。其中“温馨提示”文本框用于显示SDiD 1020读写器的状态信息,如果读卡器未插入PDA,此文本框会提示“请插入SDiD射频读卡器”;然后只要考生的一卡通在该读写器可识别的范围内,PDA界面上就会显示学号、姓名、照片等考生相应的身份信息,监考教师可据此核对考生身份。
　　说明:截图(4)显示了对于违规情况的记录界面,对于学号、姓名等学生基本信息,同样可以刷卡显示;教师也可以输入学号后,点击“操作”功能菜单的“据学号查找”显示学生的姓名等基本信息;违规表现和处罚建议在其后下拉列表框中选择即可;照片证据和视频证据用于将教师拍下的学生作弊照片和录下的视频上传到PDA本地数据库里。同样,在这个界面里,教师需要手动填写的也只有一栏,即教师密码。截图(5)(6)分别为“考中离场记录”截图和“交卷确认”对应的截图。其中教师签名一栏需要教师手动填写。
　　说明:截图(7)为“考场情况统计”的主界面,点击“详情查看”按钮会显示对应的详细信息,迟到考生统计的详细信息如截图(8)显示;违纪情况统计的详细信息如截图(9)显示,其它统计界面与此类似。
　　
　　五 小结
　　
　　在分析考场管理信息化需求的基础上,设计并开发了有效实用的“掌上”考场管理软件,对于提升考务管理水平,提高教学质量都有积极意义。本文仅针对PDA终端软件的开发进行阐述,在后续研发工作中还将对后台支撑部分的实现进行深入研究。
　　
　　参考文献
　　[1] 郭彦伟,孟松青.基于AFIS技术的考务系统研究与实现[J].福建电脑,2008,9:145-146.
　　[2] 许通.实施高考全程电子监控 全面推进考试管理现代化[A].何星原.招生考试科研论文集[C].四川:《高校招生》杂志社,2005:18.
　　[3] 文功,杨培敏.“数字化校园”与“校园一卡通”关联的实现[J].长沙铁道学院学报(社会科学版),2006,3:237-239.
　　[4] 佚名.Microsoft Visual Studio[EB/OL].
　　
　　[5]佚名.SQL Server 2005 CE基础概要[DB/OL].
　　[6] 刘彦博,胡砚,马骐,等.Windows Mobile平台应用与开发[M].北京:人民邮电出版社,2006:139-141.
　　[7] 曹刚.基于MIFARE射频卡读写器的研究与实现[D].北京:北京化工大学,2008.
　　[8] 贾颢,邓亚平.RFID在数字校园中的应用[J].科技创新导报,2008,9:116-118.
　　
　　The Design and Realization of Portable Examination Software
　　GONG Fu-he1 JIANG Chun-mei2 YAO Hong-jing3
　　(1.Department of Finance and Accounting, Northwestern Polytechnical University, xi’an,Shaanxi 710072, China; 2.Department of Electronics and Information, Northwestern Polytechnical University, xi’an,Shaanxi 710072, China; 3. Xi’an Modern Educational Information and Technology Center, Xi’an,Shaanxi 710000,China)
　　Abstract: Under the environment of digital campus, the informational level of examination management is needed to be improved. After analyzing the feasibility, based on packaged campus card and smart device PDA, the portable examination Software is initially constructed. And aimed in the PDA terminal, the critical technology and key issues in the software development are discussed and realized. At last the software of examination management on PDA terminal is completed.
　　Keywords: Digital Campus; Examination Management; Packaged Campus Card; Intelligent Terminal
　　编辑:山石

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