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摘 要:汉字应用水平测试(HZC)是教育部、国家语委组织实施的一项语言类标准化水平测试,于2007年在河北、天津、上海展开第一次试点工作之后,2009年在全国13个省市进行了试点。根据HZC的特点,教育部决定开发一套用于HZC的管理系统,并首先在上海地区进行试用。本文阐述了HZC管理系统四个子系统服务器端的设计,并重点论述了将考生信息生成二维码的过程以及利用JFreeChart生成统计图的机制。
关键词:二维码 汉字应用水平测试(HZC) 管理系统 服务器
中图分类号:G40-057文献标识码:B 文章编号:1673-8454(2010)01-0081-04
一、引言
近年来,随着中国经济的发展以及国际地位的不断提高,在国外掀起了一股“汉语热”。据统计,截至2008年12月,全球已开办249所孔子学院和56所孔子学堂,100多个国家的2500多所大学都设置了汉语课程,全球学习汉语的外国人累计超过了5000万。然而面对国外学习汉语高涨的热情,国人却逐渐冷淡了自己的母语,从报纸、杂志到影视屏幕的“无错不成报”、“无错不成书”、“无错不成戏”到日常生活中人们汉字使用能力的匮乏,都已经成为司空见惯的现象。
三、系统总体框架
根据近两年来我国HZC工作的实际特点,通过实地的调查研究以及与上海语言文字委员会的不断沟通协商,最终确定HZC管理系统主要由客户端、服务器端、手机端和短信中心四个子系统构成,如图1所示。各个子系统完成的功能如下:
(1)服务器端:由各省市教委负责管理,主要用来接收各个学校的报名信息和未到考生信息,发布考试时间以及考试报名截止日期,实现考生信息二维码自动生成,对报名考生职业情况以及考试成绩进行各种统计,并生成用二维码防伪的成绩证书和准考证等。
(2)客户端:由各个报名学校负责管理,主要用来实现采集考生的报名信息,批量导入考生信息,将考生的报名信息加密上传至省教委的服务器上,以及实现对考场的自动编排和各种报表的生成;另外考虑到客户端软件的实际需求,系统将客户端设计成网络版和单机版两个版本。
(3)手机端:主要实现对二维码的扫描、自动识别以及认证。目前考生可以通过手机(该手机的操作系统必须是Symbian或WinCE)以三种形式对自己证书的真伪进行认证,即短信、E-mail和Wap。
(4)短信中心:主要用来接收考生以短信、E-mail或Wap形式发送过来的查询信息,然后对该信息进行处理,处理后的结果返回给用户,以指定的方式显示。在该子系统中,还可以统计和查询考生发送过来的信息以及向某个特定的考生发送信息。
四、服务器端的设计
服务器子系统是整个系统的核心,无论是客户端、手机端还是短信中心都需要与服务器交互,从而使整个系统协同工作以完成对考生信息的有效管理。我们把服务器又分为四个模块,分别完成对考试、信息、安全和打印方面的管理,如图 2所示。对各模块的设计具体如下。
1.安全管理模块的设计
安全管理模块是服务器得以顺利运行的保证。为了防止非授权或非法用户登录系统以破坏数据的完整性,在系统中,各个操作用户不能自己申请用户名和密码,该项操作必须由一个称之为根管理员的用户来负责。该管理员的主要任务是,为教委的各个部门分配用户名、密码以及操作权限。在某个部门获得有效的账号以及权限以后,可以修改自身的用户名和密码,以及在自身拥有的权限范围内进行操作。
为防止用户的账户信息及考生报名信息在网络传输过程中被意外截获,从而对系统和考生构成潜在的威胁,系统通过加密机制来实现安全性保证。具体做法为:对网络中传输的所有考生信息首先进行BASE64加密形成ASCII码流,然后将这些码流进行奇偶交换再发送到网络上,从而保证了网络中传输的信息不以明文的形式出现,接收端在接受到这些乱码之后以相反的过程解码即可以获得明文;另外为了保证系统的最大安全性,我们对每个用户成功登录系统后都启动了一个计时器,若用户在系统中一分钟不进行任何操作,系统就默认该用户退出系统,若用户再请求操作,系统将提示该用户的账号失效,要求用户重新进行登录。
2.考试管理模块的设计
考试管理模块由各个省教委的考试组织单位负责管理,主要职责是组织考试,发布HZC报名的开始时间、截止时间以及考试具体时间安排等等。省教委在组织一次考试时,首先需要对申请作为考点的每一个单位进行审批,视察每一个考点是否有足够的硬件和软件支持来承办一次考试,如果审核通过,系统管理员只需要把该申请单位添加到数据库,在“check”下拉列表中选择“yes”后,该考点就可以在省教委的统筹安排下,接收考生的报名信息,向教委上传报名信息,生成考生的准考证号和编排考场进行考试。在组织考试的过程中,为防止在进行考点审查的过程中由于管理员不经意操作造成失误,系统根据实际情况提供了对审核过的每一个考点进行修改和删除的功能,在进行考点修改和删除时,如果数据库中已存在该考点的考生信息,系统首先将这些数据进行备份,然后再进行修改或删除操作,避免了在组织考试的操作过程中,由于某项不经意的操作丢失某些敏感的数据。
3.数据管理模块的设计
数据管理模块是整个服务器端数据管理的核心,该模块又分为三个子模块,分别完成考生信息管理、未到考生管理和考生成绩管理的功能。考生信息管理的主要任务是,接收客户端软件发送过来的经过加密的考生报名信息,然后经过一定的解密机制解密后检查考生信息的完整性和合法性,检查完毕将合法的数据写入到考生报名的数据库中,并将非法的数据返回给客户端进行再次更改处理。
未到考生管理是只有在考试完毕之后才能进行的操作。在系统启动时首先比较该次考试时间和当前时间的先后,只有在当前时间晚于或等于该次考试时间时才能进行未到考生管理的相关操作;考试开始时,监考人员可以利用移动终端扫描二维码向服务器注册参考考生的信息,服务器在考试结束后利用自身提供的过滤机制就可以统计出本次考试的未到人员信息。
考试试卷经过专职教师手工批阅后,可以通过各种形式导入到服务器的数据库中,考生可以通过手机(在Symbian或WinCE手机上通过短信、E-mail或Wap)或网络等形式进行查询。目前系统支持通过Excel以指定的格式批量导入考试的成绩,从而大大提高了成绩导入的效率,避免了成绩输入者频繁和数据库进行交互。
4.报表统计模块的设计
为了方便在考试结束后能够对考生的情况进行各种统计,方便HZC的组织者和决策者对考试数据进行分析,以推进我国汉字水平测试工作的顺利展开,系统设计了报表统计打印模块。报名信息打印主要是打印和考试相关的信息,在系统中允许考试的组织者打印特定考场的学生名单、打印座位标签以及某个考场的准考证标签,以方便省委督考人员在视察考场时使用,如核对考生信息,检查考场分配情况等。
统计信息子模块是为了方便进行各种统计从而获得考生和考试的信息。其中报名分类统计主要是获得考生报名的分类信息,目前系统对考生报名分类统计的依据是按照考生的职业来进行的,依据职业的不同系统对不同考生分别进行了统计,并将统计的结果以饼状图和表格两种形式呈现出来,既方便了用户的查询,也有利于教育管理部门根据实际的情况指定不同的政策。
成绩分类统计子模块是针对HZC成绩的各个部分所进行的统计。HZC成绩主要由四部分组成,即字音认读、字形辨认、汉字选用和汉字书写四部分,总成绩为800分。系统能够根据实际情况统计出每一部分的成绩和该成绩在总成绩中的百分比,还可以统计出各个等级在总人数中的百分比等信息,依此可以计算出该次考试中试题的信度和效度。
五、系统关键技术及其解决方案
1.利用Data Matrix Code生成考生二维码信息
Data Matrix Code是一种矩阵式二维条码符号,它是由方形模块和环绕它的寻址图像所构成。在系统中主要利用Data Matrix Code作为考生信息生成后的二维码,具体实现的环节为:当服务器获得所有报名考生信息后,提取已经分配给每个考生的准考证号并传入二维码生成模块进行处理;二维码生成模块获得原始信息首先进行完整性检查(即检查准考证号是否符合给定的格式),检查通过则生成字节序列和纠错码字节序列,这两者合称为符号码字节序列;得到符号码序列后,系统将根据指定的算法对字符码序列进行反复的预测编码,以减少字符码序列的冗余并形成初始的字符流序列;然后将字符流序列中的每个码字依次放入映像矩阵中,该映像矩阵是由若干个正方形组成,每个码字对应8个正方形模块;最后根据生成的矩阵进行优化分解成按照一定的顺序排列的1和0矩阵序列,根据获得的矩阵序列就可以生成黑白相间的条码图形。该条码图形就是学生的准考证号进行编码后所形成的二维码图形。图3显示了学生准考证上的准考证号经过上述编码后所形成的二维码。
2.利用JFreeChart生成各种报表
JFreeChart是JFreeChart公司在开源网站Source-Forge.net上的一个开源项目,该项目主要是通过采用各种图表,如饼图、柱状图、线图、分布图以及甘特图等来描述复杂的数据。根据项目的实际需求,系统中所有与统计相关的数据都用一些图表来表示。在报名分类统计选项中,系统利用饼图和柱状图来分别描述考生的职业情况和学历情况。该实现方案需要首先创建一个数据源,数据源从数据库读取考生报名的所有数据,JFreeChart利用该数据源来创建饼状图和柱状图对象,并通过servlet的配置使该图表对象在指定的页面显示出来,从而使复杂的数据能够通过简单的图表形式来呈现。在成绩分类统计选项中,我们也采用了相似的方式来表现考生各部分的成绩和各个成绩所占的百分比,所不同的是系统采用了另外一种加载数据源的方式——动态加载,该种类型的加载在每次显示图表时会临时从数据库中查询符合条件的数据,然后将这些数据填充到图表对象中去。
六、系统展望
目前该系统已经完成了客户端、服务器端、手机端和短信中心的初步开发,整个系统能够比较顺畅地进行协同工作,接下来的主要任务是在上海语言文字委员会的协作下进行系统测试,在上海地区进行试用,然后逐步进行全国推广使用。该系统的投入使用并不断完善,必将极大地提高我国汉字水平考试的管理水平,为提高公民规范地使用我国通用语言文字的意识,提供技术上的支持和决策上的依据。
参考文献:
[1]蒋理.网络考试系统设计[J].微机发展,2000(6).
[2]戴扬.二维条形码编译码原理与应用研究[D].西北工业大学硕士论文.2004.
[3]卢昌荆.普通话等级测试软件的系统设计[J].河南科技大学学报.2004.
[4]唐莉,刘富强,钱黎俊.Data Matrix二维码图像处理与应用[J].电子技术应用,2004(3):14-16.
[5]ISO/IEC 16022:2000,Data Matrix.2004.
[6]J.Kittler and J Illingworth.On Threshold Selection Using Clustering Criteria[J].IEEE Trans.SMC-15(5)(1985):652-655.
(编辑:金冉)
关键词:二维码 汉字应用水平测试(HZC) 管理系统 服务器
中图分类号:G40-057文献标识码:B 文章编号:1673-8454(2010)01-0081-04
一、引言
近年来,随着中国经济的发展以及国际地位的不断提高,在国外掀起了一股“汉语热”。据统计,截至2008年12月,全球已开办249所孔子学院和56所孔子学堂,100多个国家的2500多所大学都设置了汉语课程,全球学习汉语的外国人累计超过了5000万。然而面对国外学习汉语高涨的热情,国人却逐渐冷淡了自己的母语,从报纸、杂志到影视屏幕的“无错不成报”、“无错不成书”、“无错不成戏”到日常生活中人们汉字使用能力的匮乏,都已经成为司空见惯的现象。
三、系统总体框架
根据近两年来我国HZC工作的实际特点,通过实地的调查研究以及与上海语言文字委员会的不断沟通协商,最终确定HZC管理系统主要由客户端、服务器端、手机端和短信中心四个子系统构成,如图1所示。各个子系统完成的功能如下:
(1)服务器端:由各省市教委负责管理,主要用来接收各个学校的报名信息和未到考生信息,发布考试时间以及考试报名截止日期,实现考生信息二维码自动生成,对报名考生职业情况以及考试成绩进行各种统计,并生成用二维码防伪的成绩证书和准考证等。
(2)客户端:由各个报名学校负责管理,主要用来实现采集考生的报名信息,批量导入考生信息,将考生的报名信息加密上传至省教委的服务器上,以及实现对考场的自动编排和各种报表的生成;另外考虑到客户端软件的实际需求,系统将客户端设计成网络版和单机版两个版本。
(3)手机端:主要实现对二维码的扫描、自动识别以及认证。目前考生可以通过手机(该手机的操作系统必须是Symbian或WinCE)以三种形式对自己证书的真伪进行认证,即短信、E-mail和Wap。
(4)短信中心:主要用来接收考生以短信、E-mail或Wap形式发送过来的查询信息,然后对该信息进行处理,处理后的结果返回给用户,以指定的方式显示。在该子系统中,还可以统计和查询考生发送过来的信息以及向某个特定的考生发送信息。
四、服务器端的设计
服务器子系统是整个系统的核心,无论是客户端、手机端还是短信中心都需要与服务器交互,从而使整个系统协同工作以完成对考生信息的有效管理。我们把服务器又分为四个模块,分别完成对考试、信息、安全和打印方面的管理,如图 2所示。对各模块的设计具体如下。
1.安全管理模块的设计
安全管理模块是服务器得以顺利运行的保证。为了防止非授权或非法用户登录系统以破坏数据的完整性,在系统中,各个操作用户不能自己申请用户名和密码,该项操作必须由一个称之为根管理员的用户来负责。该管理员的主要任务是,为教委的各个部门分配用户名、密码以及操作权限。在某个部门获得有效的账号以及权限以后,可以修改自身的用户名和密码,以及在自身拥有的权限范围内进行操作。
为防止用户的账户信息及考生报名信息在网络传输过程中被意外截获,从而对系统和考生构成潜在的威胁,系统通过加密机制来实现安全性保证。具体做法为:对网络中传输的所有考生信息首先进行BASE64加密形成ASCII码流,然后将这些码流进行奇偶交换再发送到网络上,从而保证了网络中传输的信息不以明文的形式出现,接收端在接受到这些乱码之后以相反的过程解码即可以获得明文;另外为了保证系统的最大安全性,我们对每个用户成功登录系统后都启动了一个计时器,若用户在系统中一分钟不进行任何操作,系统就默认该用户退出系统,若用户再请求操作,系统将提示该用户的账号失效,要求用户重新进行登录。
2.考试管理模块的设计
考试管理模块由各个省教委的考试组织单位负责管理,主要职责是组织考试,发布HZC报名的开始时间、截止时间以及考试具体时间安排等等。省教委在组织一次考试时,首先需要对申请作为考点的每一个单位进行审批,视察每一个考点是否有足够的硬件和软件支持来承办一次考试,如果审核通过,系统管理员只需要把该申请单位添加到数据库,在“check”下拉列表中选择“yes”后,该考点就可以在省教委的统筹安排下,接收考生的报名信息,向教委上传报名信息,生成考生的准考证号和编排考场进行考试。在组织考试的过程中,为防止在进行考点审查的过程中由于管理员不经意操作造成失误,系统根据实际情况提供了对审核过的每一个考点进行修改和删除的功能,在进行考点修改和删除时,如果数据库中已存在该考点的考生信息,系统首先将这些数据进行备份,然后再进行修改或删除操作,避免了在组织考试的操作过程中,由于某项不经意的操作丢失某些敏感的数据。
3.数据管理模块的设计
数据管理模块是整个服务器端数据管理的核心,该模块又分为三个子模块,分别完成考生信息管理、未到考生管理和考生成绩管理的功能。考生信息管理的主要任务是,接收客户端软件发送过来的经过加密的考生报名信息,然后经过一定的解密机制解密后检查考生信息的完整性和合法性,检查完毕将合法的数据写入到考生报名的数据库中,并将非法的数据返回给客户端进行再次更改处理。
未到考生管理是只有在考试完毕之后才能进行的操作。在系统启动时首先比较该次考试时间和当前时间的先后,只有在当前时间晚于或等于该次考试时间时才能进行未到考生管理的相关操作;考试开始时,监考人员可以利用移动终端扫描二维码向服务器注册参考考生的信息,服务器在考试结束后利用自身提供的过滤机制就可以统计出本次考试的未到人员信息。
考试试卷经过专职教师手工批阅后,可以通过各种形式导入到服务器的数据库中,考生可以通过手机(在Symbian或WinCE手机上通过短信、E-mail或Wap)或网络等形式进行查询。目前系统支持通过Excel以指定的格式批量导入考试的成绩,从而大大提高了成绩导入的效率,避免了成绩输入者频繁和数据库进行交互。
4.报表统计模块的设计
为了方便在考试结束后能够对考生的情况进行各种统计,方便HZC的组织者和决策者对考试数据进行分析,以推进我国汉字水平测试工作的顺利展开,系统设计了报表统计打印模块。报名信息打印主要是打印和考试相关的信息,在系统中允许考试的组织者打印特定考场的学生名单、打印座位标签以及某个考场的准考证标签,以方便省委督考人员在视察考场时使用,如核对考生信息,检查考场分配情况等。
统计信息子模块是为了方便进行各种统计从而获得考生和考试的信息。其中报名分类统计主要是获得考生报名的分类信息,目前系统对考生报名分类统计的依据是按照考生的职业来进行的,依据职业的不同系统对不同考生分别进行了统计,并将统计的结果以饼状图和表格两种形式呈现出来,既方便了用户的查询,也有利于教育管理部门根据实际的情况指定不同的政策。
成绩分类统计子模块是针对HZC成绩的各个部分所进行的统计。HZC成绩主要由四部分组成,即字音认读、字形辨认、汉字选用和汉字书写四部分,总成绩为800分。系统能够根据实际情况统计出每一部分的成绩和该成绩在总成绩中的百分比,还可以统计出各个等级在总人数中的百分比等信息,依此可以计算出该次考试中试题的信度和效度。
五、系统关键技术及其解决方案
1.利用Data Matrix Code生成考生二维码信息
Data Matrix Code是一种矩阵式二维条码符号,它是由方形模块和环绕它的寻址图像所构成。在系统中主要利用Data Matrix Code作为考生信息生成后的二维码,具体实现的环节为:当服务器获得所有报名考生信息后,提取已经分配给每个考生的准考证号并传入二维码生成模块进行处理;二维码生成模块获得原始信息首先进行完整性检查(即检查准考证号是否符合给定的格式),检查通过则生成字节序列和纠错码字节序列,这两者合称为符号码字节序列;得到符号码序列后,系统将根据指定的算法对字符码序列进行反复的预测编码,以减少字符码序列的冗余并形成初始的字符流序列;然后将字符流序列中的每个码字依次放入映像矩阵中,该映像矩阵是由若干个正方形组成,每个码字对应8个正方形模块;最后根据生成的矩阵进行优化分解成按照一定的顺序排列的1和0矩阵序列,根据获得的矩阵序列就可以生成黑白相间的条码图形。该条码图形就是学生的准考证号进行编码后所形成的二维码图形。图3显示了学生准考证上的准考证号经过上述编码后所形成的二维码。
2.利用JFreeChart生成各种报表
JFreeChart是JFreeChart公司在开源网站Source-Forge.net上的一个开源项目,该项目主要是通过采用各种图表,如饼图、柱状图、线图、分布图以及甘特图等来描述复杂的数据。根据项目的实际需求,系统中所有与统计相关的数据都用一些图表来表示。在报名分类统计选项中,系统利用饼图和柱状图来分别描述考生的职业情况和学历情况。该实现方案需要首先创建一个数据源,数据源从数据库读取考生报名的所有数据,JFreeChart利用该数据源来创建饼状图和柱状图对象,并通过servlet的配置使该图表对象在指定的页面显示出来,从而使复杂的数据能够通过简单的图表形式来呈现。在成绩分类统计选项中,我们也采用了相似的方式来表现考生各部分的成绩和各个成绩所占的百分比,所不同的是系统采用了另外一种加载数据源的方式——动态加载,该种类型的加载在每次显示图表时会临时从数据库中查询符合条件的数据,然后将这些数据填充到图表对象中去。
六、系统展望
目前该系统已经完成了客户端、服务器端、手机端和短信中心的初步开发,整个系统能够比较顺畅地进行协同工作,接下来的主要任务是在上海语言文字委员会的协作下进行系统测试,在上海地区进行试用,然后逐步进行全国推广使用。该系统的投入使用并不断完善,必将极大地提高我国汉字水平考试的管理水平,为提高公民规范地使用我国通用语言文字的意识,提供技术上的支持和决策上的依据。
参考文献:
[1]蒋理.网络考试系统设计[J].微机发展,2000(6).
[2]戴扬.二维条形码编译码原理与应用研究[D].西北工业大学硕士论文.2004.
[3]卢昌荆.普通话等级测试软件的系统设计[J].河南科技大学学报.2004.
[4]唐莉,刘富强,钱黎俊.Data Matrix二维码图像处理与应用[J].电子技术应用,2004(3):14-16.
[5]ISO/IEC 16022:2000,Data Matrix.2004.
[6]J.Kittler and J Illingworth.On Threshold Selection Using Clustering Criteria[J].IEEE Trans.SMC-15(5)(1985):652-655.
(编辑:金冉)