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    指纹识别技能在实验教学中的应用研讨作者: 姜凌 赵红 孙长宾 李著成   摘要:该文联合教学实践,对指纹识别技能在实验教学管理中的应用进行了研讨分析,提出了将该技能与电子排课系统绑定,与数据库管理系统、计算机网络系统相衔接的具体方法,开发了指纹识别上机管理系统,并将其应用于实验教学实践中,提高了实验室的信息化管理水平和运行效率,为实验教学制度化管理提供了新的思绪。
  关键词:指纹识别技能;实验教学;教学管理;信息化;管理系统
  中图分类号:TP391.41文献标识码:A文章编号:1009-3044(2012)04-0852-04
  Application Research of Fingerprint Verification Software in the Experimental Teaching
  JIANG Ling , ZHAO Hong , SUN Chang-bin , LI Zhu-cheng
  (Business College of Beijing Union University, Beijing 100025, China)
  Abstract:Combined with teaching practice and analysis of the fingerprint verification technology application in experimental teaching management, this article proposed a specific method, which binds electronic course schedule, data management and computer network sys? tem all together, develops the fingerprint identification management system. This system has been applied in experimental teaching manage? ment, which improved the management and efficiency of information management in laboratories, and offered new notions to the manage? ment of institutionalized experimental teaching system.
  Key words:fingerprint verification technology;experiment teaching;teaching management;information;management system
  实验教学是高等院校教学体系的重要组成局部,随着高等教育教学改革的不时深化,高校实验室建设与管理正逐渐走向规范化、标准化、科学化和信息化。现代教育技能异军突起,以图像识别、计算机应用为基础的指纹识别技能已起初应用到实验教学中,这项技能的引入有利于提高实验室管理水平和实验教学质量,这是一项相当实用的管理创新方式。北京结合大学提出的办学宗旨是“发展应用性教育,培养应用型人才,建设应用型大学”,因此,我们更应当重视和加强实验教学环节的建设与应用事务。
  在高校的教学和学生事务管理过程中,考勤是一项重要的内容。目前教师对于上课考勤以及考试的身份认证主要选取人工考勤和刷卡考勤两种方式。人工考勤,即教师上课点名,纸笔登记。此方法既加大了教师课堂管理事务量,又占用了实验教学的宝贵时间。而刷卡考勤需要学生随身携带磁卡,磁卡易于损坏或丢失。而且两种方式都难以杜绝学生代人考勤等舞弊现象,影响考勤的正确性,不能满足实验教学课堂管理的要求。
  针对实验教学课堂管理中存在的问题,本着产学研联合,优势互补的原则,经贸实验教学中心通过校企联合方式,与企业共同研制开发了“指纹识别自动上机综合管理系统”,将指纹识别技能应用于实验教学的过程管理,与电子排课系统绑定,与数据库管理系统、计算机网络系统相衔接,提高实验室的信息化管理水平和运行效率,提高实验教学效果和质量。
  1指纹识别技能的事务原理
  指纹不过人体皮肤的一小局部,却蕴含大量的信息。每个人的指纹纹路在图案、断点和交叉点上是各不相同的,在信息处理中将它们称作“特征唯一性”。依靠这一特点,能够把一个人与他的指纹对应起来,通过将他的指纹特征和保存的指纹库一一对比,就能够验证其身份。指纹识别技能主要包括指纹图像采集、指纹图像预处理,指纹图像特征提取、保存和比对。
  1)通过指纹读取仪器采集到人的指纹图像,取得指纹图像之后,对原始图像进行预处理。
  2)提取特征数据,它是一种单方向的转换,能够从指纹转换威特征数据.但不能从特征数据转换成指纹,而任意两枚不同的指纹不会产生相同的特征数据。
  3)通过计算机模糊对照的方法把储存在服务器上的指纹库里的每个指纹特征数据与要识别的指纹进行一一对照,计算出它们的相似程度,直至匹配成功。
  2指纹识别上机管理系统
  2.1系统构成
  指纹识别自动上机综合管理系统主要面向学生、教师和管理员三个用户群体对象。主界面如下:
  1)学生端
  学生最初输入自己姓名的汉语拼音首字母(这样做能够大大缩短匹配时间,减轻服务器的负担),然后刷指纹登陆,成功后在界面左下角能够看到自己的详细信息,便于核对。对于指纹无法匹配成功的特殊情况,学生可向教师端发出申请,教师核准后,学生也能够正常上机。
  
  图1学生登陆界面
  2)教师端
  教师机启动后,会自动弹出,教师能够方便查看班里面的学生的上课状态,并可对指纹无法匹配成功的学生发出的申请进行审核。同时可对学生的上机行为进行监控。
  3)管理员端
  管理员享有最高权限,有两个管理主界面,第一个界面如图2所示,和教师端的主界面很相似,包含教师端的一切权限,主要功能有数据查询与汇总、未注销设置、机房管理与监控等。第二个界面如图3所示,主要功能是指纹采集与信息录入。
  
   2.2事务流程
  指纹的采集是指纹的分析、存储、查对的基础和前提,这项事务的质量情况直接影响着指纹系统应用的正确性。下图为指纹采集、登录流程。
  
  图4指纹采集登录业务流程图
  指纹采集在开设实验课程之前集体录入,由教师监督完成,以保证指纹采集质量。学生打开计算机以后,屏幕显示刷指纹登录的界面,当学生录入指纹登录时,系统将指纹与数据库中的指纹相比对,进行验证,通过验证后,系统给出反馈界面,显示学生登录成功。实验课程结束,学生刷指纹下机,注销登录信息,系统自动生成一条记录,把学生的实验时间等相关信息,保存在数据库中。注销指纹5分钟以后,计算机自动关闭。
   2.3运行测试
  系统开发完成后,在实验室实施运行测试。由于实验室使用环境的多样性,在运行测试中遇到了一系列问题,例如:计算机产品种类各异、机器配置不同、软件冲突等,我们不时发现问题,解决问题,逐渐完善,直至成功运行。
  3应用效果
  笔者作为实验教学教导教师,在课堂教学中全程应用了“指纹识别自动上机综合管理系统”,归纳以下优势:
  3.1强化制度管理
  教师在课堂上不但要授课,还承担着课堂管理职责,课堂考勤是教师课堂教学管理的一个重要环节,过去常常采取上课点名方式,出现学生替答现象,既浪费了宝贵的教学时间,又没有起到应有的实际效果,管理效率很低。建立在指纹识别技能基础上的考勤管理系统,能够准时地为学校各管理部门以及教师提供正确的考勤数据,满足了考勤管理高效性与实用性要求,达到了实验教学质量的指标管理和过程监控的有机联合,从而进一步优化了实验教学管理,使管理制度更加刚性化。下图显示了利用指纹识别技能录入后变成的出勤情况统计分析表。通过桌面计算机,师生可随时方便地登录系统,查询学生的考勤情况,以便捷的查询方式统计记录学生迟到、早退、旷课情况,操作直观方便,有效地减轻了授课教师的课堂管理事务量。
  
   3.2实现实验教学的精细化管理
  应用指纹识别自动上机综合管理系统之后,不但对学生的出勤情况能够细致掌握,同时还能够正确记录每个学生上机实验的时间和内容,督促检查个别缺乏自控能力的学生的学习效果,促进学生的自我约束和自主管理,提高学习绩效和教学质量。
  
  如图3所示,应用指纹识别管理系统,教师能够实时地明白学生在一堂课中对教学内容掌握的程度,能够知道学生在上课期间运行了那些软件,是否专心致志地在听讲,学生学习的主动性和积极性是否被调动起来;同时也能够明白教师授课的效果,以及学生对教学的参与程度,正确地掌握实验教学的基本情况。通过对学生课堂学习信息的分析与研讨,能够对实验教学效果进行绩效评价。
  3.3提高指纹识别模块的灵活性
  在指纹采集时,每一个学生左手、右手分辨采集,上机登录时,既能够使用左手,又能够使用右手刷指纹。只管如此,学生在上机时还可能出现由于手指蜕皮、枯燥、潮湿等原因,导致指纹不清晰,造成指纹匹配失败,不能正常上课的现象。基于此种情况,我们在系统中增加了申请上机功能,学生若在临近上课时,仍然不能登录成功,则能够按照系统提示申请上机,在教师端得到核准后,即可进入系统使用环节。另外,暂时听课的老师也能够选取“申请上机”的方式登录,增强了系统的灵活性。
  3.4人性化管理
  采取指纹识别系统与电子课表绑定方式,能够严格抑制上下课时间。当下课时间到了,系统会立即弹出指纹界面,要求学生验证指纹下机。在特殊情况下,偶尔老师和学生的教学任务还没有完成,计算机忽然停止,会带来文件丢失等不良后果。针对这一问题,在教师端和学生端均增加了提示功能,在距下课10分钟、5分钟和2分钟时弹出提示框,分辨提醒教师和学生注意把握时间。如图4所示。
  
  如果学生下课后作业没有做完,需要继续上机完成作业,系统会通过电子课表,自动判断实验室占用情况,如果实验室没有课,系统会提示学生延长计算机使用时间,并自动转成自由上机状态。
  这些细节的改进,在系统设计上,充分考虑了人性化管理,方便学生使用。使指纹识别系统的应用更加完善。
  3.5适应实验室开放的需要
  高校扩招后,学生数量不时增加。为了满足学生的需求,越来越多的实验室采取了开放的形式,学生能够自由上机。但过去由于管理粗放,再加上实验室师资力量不足,各项教学管理制度偶尔难以奏效。引入指纹识别自动上机综合管理系统管理之后,由于该系统以每个学生的指纹作为身份识别的唯一标志,简化了上机管理,提高了实验室现有资源的使用效率,同时也为学生自主学习提供了极大便利。
  另外,为了强化英语教学,学院开设了英语自主学习课程,学生们能够根据自己的空闲时间,通过指纹识别系统自由上机,在语音实验室进行英语听力训练,此举受到学生的普遍欢迎。
  4结论
  现代科学技能将人类带入了新的发展阶段。指纹识别系统在实验室教学的应用,是现代技能与日常管理有机联合,从而大大提高管理效率的最好例证。目前“指纹识别自动上机综合管理系统”已经在本单位进行了推广应用,并取得了较好的使用效果。
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