陳 燈，黃 超

（武漢工程科技學(xué)院 湖北 武漢 430200）

0 引言

當(dāng)前，數(shù)字化校園的概念已在教育行業(yè)廣泛普及，各高校都建立了學(xué)生信息數(shù)據(jù)平臺用于實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)籍、考試成績、圖書借閱等領(lǐng)域的信息化高效管理[1]。但當(dāng)前在學(xué)生證的使用方面，大部分高校還是采用傳統(tǒng)的紙質(zhì)證書管理方式，普遍存在著攜帶不便、易污損、易丟失、易偽造以及信息無法實(shí)時(shí)更新等方面的問題，對于紙質(zhì)證書的選用，主要是受限于學(xué)生證數(shù)量巨大且需要隨身攜帶的應(yīng)用場景特征。而現(xiàn)階段大學(xué)生群體中智能手機(jī)的普及與移動(dòng)應(yīng)用程序開發(fā)技術(shù)的成熟，為實(shí)現(xiàn)學(xué)生證件的電子化與移動(dòng)化提供了載體和技術(shù)保障，依托智能手機(jī)設(shè)備與移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)以及云服務(wù)器技術(shù)可以有效的解決以上問題，大幅提升高校學(xué)生管理工作的信息化水平與工作效率。同時(shí)，中心化的數(shù)據(jù)集中管理模式，也為學(xué)生證的真實(shí)性審核提供實(shí)時(shí)、便捷化的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，有效杜絕了學(xué)生證被偽造的潛在隱患。

1 WebAPP技術(shù)在數(shù)字化校園領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢

電子學(xué)生證平臺整合了云服務(wù)器技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、Web頁面技術(shù)以及手機(jī)端應(yīng)用程序（Application,APP）技術(shù)，對于學(xué)生用戶，電子學(xué)生證以手機(jī)APP的形式安裝部署在每一位學(xué)生的智能手機(jī)設(shè)備上，可以實(shí)現(xiàn)便捷化的數(shù)據(jù)訪問與操作。而對于面向高校大學(xué)生的應(yīng)用場景，手機(jī)APP的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中要解決的首要問題就是程序的兼容性問題，由于學(xué)生用戶群體數(shù)量龐大，智能手機(jī)設(shè)備型號復(fù)雜且系統(tǒng)版本種類繁多，手機(jī)APP如果無法適配所有的機(jī)型和系統(tǒng)版本，必然導(dǎo)致電子學(xué)生證平臺因無法全面覆蓋所有的學(xué)生而難以投入日常運(yùn)行，而針對不同機(jī)型和系統(tǒng)版本推出大量的手機(jī)APP升級程序又會(huì)造成開發(fā)與實(shí)施成本過高，同時(shí)也為系統(tǒng)投入運(yùn)行后的運(yùn)維工作帶來嚴(yán)重負(fù)擔(dān)[2]。

WebAPP作為當(dāng)前主流的移動(dòng)應(yīng)用程序開發(fā)技術(shù)，其基本原理是在手機(jī)端應(yīng)用程序中嵌入超文本標(biāo)記語言第5版（Hyper Text Markup Language，HTML5）頁面，應(yīng)用程序本身僅承擔(dān)全屏適配、設(shè)備識別等基礎(chǔ)功能[3]，具體的數(shù)據(jù)展示和用戶交互功能由部署在Web服務(wù)器上的HTML5頁面負(fù)責(zé)完成，需要進(jìn)行系統(tǒng)更新維護(hù)操作時(shí)，運(yùn)維人員只需要更新Web服務(wù)器上的HTML5文件即可在所有終端上完成內(nèi)容與功能的實(shí)時(shí)更新。WebAPP技術(shù)作為當(dāng)前主流的手機(jī)應(yīng)用程序開發(fā)技術(shù)，以其建構(gòu)簡單、故障率低、易于維護(hù)、低成本、高兼容性的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在多種行業(yè)和領(lǐng)域，而電子學(xué)生證平臺的應(yīng)用場景特征為用戶多、系統(tǒng)運(yùn)行周期長、對系統(tǒng)穩(wěn)定性和終端設(shè)備兼容性要求高，非常適合選用WebAPP技術(shù)來構(gòu)建用戶終端模塊，尤其是在設(shè)備兼容性與可維護(hù)性方面，WebAPP只需要構(gòu)建有限的幾個(gè)升級版本即可在當(dāng)前市場上推出的所有機(jī)型上完成部署，保障每位學(xué)生的智能手機(jī)上都能夠安裝電子學(xué)生證終端程序。

2 電子學(xué)生證平臺的模型設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的電子學(xué)生證平臺見圖1，由3個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，分別是信息管理子系統(tǒng)、學(xué)生端子系統(tǒng)與證件核驗(yàn)子系統(tǒng)，由系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)，基于相同的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為3個(gè)子系統(tǒng)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)訪問接口，完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索與更新管理功能。

學(xué)生端子系統(tǒng)面向?qū)W生用戶提供服務(wù)，負(fù)責(zé)從系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫中讀取每一位學(xué)生的數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)電子學(xué)生證信息的展示功能。學(xué)生證信息主要包括文本型信息和圖片型信息，用于描述學(xué)生的姓名、性別、系部、班級、學(xué)號等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，圖片型信息則分為學(xué)生人像照片與二維碼兩部分，二維碼的功能是向證件核驗(yàn)子系統(tǒng)提供基于二編碼的學(xué)生證件檢索關(guān)鍵字，為在證件核驗(yàn)子系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)快捷的掃碼核驗(yàn)功能提供數(shù)據(jù)支持。

證件核驗(yàn)子系統(tǒng)面向系部層級的各級管理人員提供服務(wù)，負(fù)責(zé)基于學(xué)生端的二維碼信息實(shí)現(xiàn)對電子學(xué)生證件的信息核驗(yàn)功能。證件核驗(yàn)子系統(tǒng)首先從學(xué)生所出示的二維碼中獲取到數(shù)據(jù)檢索關(guān)鍵字，再通過該關(guān)鍵字從系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫中讀取該學(xué)生的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與人像照片并展示，用于系部管理人員進(jìn)行人證對比核驗(yàn)。

信息管理子系統(tǒng)面向?qū)W生管理部門的用戶提供服務(wù)，負(fù)責(zé)電子學(xué)生證的維護(hù)與管理，包括對學(xué)生基礎(chǔ)信息的添加與更新、人像照片的采集與上傳以及為每位學(xué)生用戶創(chuàng)建獨(dú)一無二的二維碼圖片等功能。

由于不同的子系統(tǒng)之間必需保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性，任何信息的更新必需實(shí)時(shí)同步到所有子系統(tǒng)中，平臺的各子系統(tǒng)之間需要實(shí)時(shí)共享完全相同的學(xué)生數(shù)據(jù)，因此系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫以中心化的方式集中統(tǒng)一管理全部學(xué)生的信息，各子系統(tǒng)不在本地存儲(chǔ)任何數(shù)據(jù)，所有的數(shù)據(jù)訪問操作均通過系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫所提供的規(guī)范化的數(shù)據(jù)訪問接口來完成。

3 關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)分析

本文所設(shè)計(jì)的電子學(xué)生證平臺的學(xué)生端子系統(tǒng)與證件核驗(yàn)子系統(tǒng)以WebAPP技術(shù)為核心構(gòu)建，其主要功能由HTML5頁面實(shí)現(xiàn)，而信息管理子系統(tǒng)則以Web程序開發(fā)技術(shù)構(gòu)建，考慮到程序的通用性與控制項(xiàng)目開發(fā)復(fù)雜度的因素，選用了HTML5、jQuery框架來構(gòu)建信息管理子系統(tǒng)與學(xué)生端子系統(tǒng)的用戶界面。數(shù)據(jù)庫交互接口則選用超文本預(yù)處理器（Hypertext Preprocessor，PHP）程序完成，以提供良好的可擴(kuò)展性能，系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫選用SQL Server以有效應(yīng)對高并發(fā)的應(yīng)用場景。

3.1 學(xué)生端子系統(tǒng)的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)

學(xué)生端子系統(tǒng)基于WebAPP實(shí)現(xiàn)，分為應(yīng)用程序和HTML5頁面兩部分，其中應(yīng)用程序的核心技術(shù)為WebView組件，在Android系統(tǒng)中WebView組件的正常運(yùn)行需要在AndroidManifest文件中配置參數(shù)以啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)訪問功能[4]，關(guān)鍵參數(shù)如下：

對于WebView組件的調(diào)用，則需要在Java文件類中構(gòu)建WebView對象，其關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)過程如下：

對于HTML5頁面部分，主要涉及從系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫中實(shí)時(shí)同步信息以及用戶界面的自適應(yīng)性能兩個(gè)方面，數(shù)據(jù)庫中的信息同步功能使用PHP程序?qū)崿F(xiàn)，在用戶登入系統(tǒng)后立即向數(shù)據(jù)庫發(fā)起數(shù)據(jù)檢索請求，并將用戶通過身份驗(yàn)證后保留在Session中的身份ID作為檢索關(guān)鍵字以獲取相應(yīng)的學(xué)生基本信息與人像、二維碼圖片地址，其關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)過程如下：

基本信息與人像、二維碼圖片在用戶界面上的展示則基于PHP在HTML代碼中的數(shù)據(jù)輸出原理來完成，其關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)過程如下：

3.2 證件核驗(yàn)子系統(tǒng)的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)

證件核驗(yàn)子系統(tǒng)的工作流程見圖2，首先使用智能手機(jī)的攝像頭拍攝學(xué)生端顯示的學(xué)生證二維碼圖片，然后對二維碼內(nèi)容進(jìn)行解碼獲取其中的學(xué)生ID，最后根據(jù)ID號從系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫中獲取該學(xué)生的相關(guān)信息并顯示。

證件核驗(yàn)子系統(tǒng)的核心功能圍繞二維碼識別模塊展開，該模塊的功能基于WebAPP中的應(yīng)用程序部分實(shí)現(xiàn)，在Android系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)二維碼的識別，首先需要調(diào)用智能手機(jī)的攝像頭功能，行需要在AndroidManifest文件中配置參數(shù)以啟動(dòng)攝像頭訪問功能[5]，關(guān)鍵參數(shù)如下：

二維碼圖片中信息的解析，基于Android第三方提供的zxing開發(fā)包實(shí)現(xiàn)需要在項(xiàng)目中添加zxing依賴，并在程序中調(diào)用onAnalyzeSuccess方法讀取二維碼圖片中的信息，最后將讀取到的學(xué)生ID號使用POST模式發(fā)送至HTML5頁面。在證件核驗(yàn)子系統(tǒng)的HTML5頁面中，則需要使用PHP接收從APP程序發(fā)送來的學(xué)生ID號，并將該參數(shù)作為檢索關(guān)鍵字發(fā)送至系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)檢索接口。

3.3 信息管理子系統(tǒng)的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)

信息管理子系統(tǒng)采用B/S模式設(shè)計(jì)，為管理人員提供基于瀏覽器的訪問操作，學(xué)生基本信息的管理通過平臺統(tǒng)一構(gòu)建的數(shù)據(jù)訪問接口完成。而人像照片的上傳與二維碼圖像文件的創(chuàng)建則需要使用PHP中的數(shù)據(jù)接收對象與文件操作對象實(shí)現(xiàn)。

人像照片的上傳流程見圖3，首先需要通過Web頁面上的表單控件將圖片文件轉(zhuǎn)換為BASE64編碼后以POST模式提交至服務(wù)器端的PHP程序，PHP程序?qū)ASE64編碼進(jìn)行解析后，將描述圖片內(nèi)容的二進(jìn)制字符寫入文件后，以圖片文件的格式保持在服務(wù)器上。

二維碼圖片的創(chuàng)建則基于PHPQRCODE類庫實(shí)現(xiàn)，通過將系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫中每一位學(xué)生的ID號作為參數(shù)，進(jìn)行二維碼編碼并存儲(chǔ)為圖片格式。關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)過程如下：

3.4 身份驗(yàn)證功能的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)

用戶身份驗(yàn)證基于系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的用戶信息展開，具體實(shí)現(xiàn)過程通過PHP程序完成，主要涉及對系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫的檢索、MD5加密、Session數(shù)據(jù)緩存以及頁面重定向技術(shù)。平臺對用戶所提交的賬號、密碼信息首先要進(jìn)行合法性檢測，接下來將用戶名作為檢索關(guān)鍵字提交至系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫的檢索接口并獲取返回的用戶賬號信息，然后根據(jù)返回的結(jié)果決定是否進(jìn)行密碼校驗(yàn)，密碼校驗(yàn)的過程需要在對字符串進(jìn)行MD5的32位加密的前提下進(jìn)行。最后，根據(jù)密碼校驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行頁面重定向操作，將用戶轉(zhuǎn)向功能頁面或前往登錄頁面重新輸入賬號密碼。關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)過程如下：

3.5 數(shù)據(jù)訪問接口的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)

針對電子學(xué)生證平臺高并發(fā)訪問的特點(diǎn)，為保證數(shù)據(jù)訪問的效率與可靠性，基于PHP程序?yàn)橄到y(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫構(gòu)建了WebService接口為各子系統(tǒng)提供統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)據(jù)檢索和操作功能。WebService作為高安全性的數(shù)據(jù)訪問接口，對各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接收與返回均采用Json格式進(jìn)行封裝。在接收到數(shù)據(jù)更新或檢索請求后，通過PHP的數(shù)據(jù)庫訪問對象向系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫發(fā)送SQL命令，并將系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫反饋結(jié)果用SAS非對稱加密的方式進(jìn)行返回至各子系統(tǒng)。

4 結(jié)語

本文基于數(shù)字化校園中學(xué)生證信息化管理的需求，以WebAPP技術(shù)為核心整合了多種軟件開發(fā)技術(shù)，嘗試構(gòu)建了適用于高校學(xué)生管理工作的電子學(xué)生證平臺，提供了信息化、網(wǎng)絡(luò)化的學(xué)生證數(shù)據(jù)管理、日常使用、防偽核驗(yàn)等服務(wù)，在設(shè)計(jì)過程中兼顧保證了用戶使用的便捷性與實(shí)時(shí)性，充分滿足了學(xué)生證電子化的應(yīng)用需求，在提升學(xué)生管理工作效率的同時(shí)，也有效擴(kuò)展了數(shù)字化校園的應(yīng)用場景。