基于JSON的數據交換系統設計

李貞輝

摘要：隨著在線教學模式的興起，在線教學系統與學校已經建好的信息系統之間如何進行信息數據共享、交換迫在眉睫。該文對在線教學模式下信息孤島的產生原因進行分析，設計了基于JSON 的數據交換系統，實現強智教務系統和超星系統之間的數據交換共享，消除了兩者之間的信息孤島。

關鍵詞：信息孤島;在線教學;數據挖掘;JSON

中圖分類號：TP311? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）29-0068-02

Design of Data Exchange System Based on JSON

LI Zhen-hui

（Guangdong Peizheng College， Guangzhou 510830， China）

Abstract： With the rise of online teaching mode， how to share and exchange information and data between online teaching system and the information system that the school has built is imminent. This paper analyzes the causes of information island in online teaching mode， designs a data exchange system based on JSON， realizes the data exchange and sharing between qiangzhi education? al administration system and chaoxing system， and eliminates the information island between them.

Key words： information island; online teaching; data mining; JSON

1引言

2016年6月《教育信息化“十三五”規劃》發布，規定評判一個學校辦學水平的指標之一就是教師的信息化教學能力。使用信息化系統的目的在于提高教師教學的便利性，提高學校管理的效率性。

為此，各高校引入了各種信息化系統。在學校引用了各種信息化系統后，教師需要在多個系統上進行教學管理，如何在各種系統之間無縫的進行對接，減少教師的工作量顯得尤為重要。尤其在2020年，由于要保持社交距離和保護師生健康的原因，教育部在1月29日提出了利用網絡平臺，停課不停學的通知后，各大中小學、高等院校都在超星、智慧樹、慕課聯盟等各種平臺上開展網絡教學。如何消除信息孤島，將各個教學平臺和學校的教學管理平臺數據進行整合、對接，就越發重要。如果完全靠手工完成，會增加教師的工作量，增加數據出錯的概率，也不符合信息化管理的目的。

2信息孤島問題

2.1信息孤島的含義

信息孤島是指相互之間的信息不能交換共享，功能上不能關聯互動，流程上不能銜接的計算機信息系統。由于這些信息系統相互閉關封鎖，無法進行信息的交換與共享，宛如獨立分散的一個個島嶼，形象地被稱為信息孤島[1]。

2.2信息孤島的產生

目前各院校信息化建設規模的不斷擴大，逐步建成的智慧校園系統已基本覆蓋學校的各類日常管理，例如學生管理、教師管理、教學管理、人事財務管理、后勤管理。這些常見的日常管理因為進行了統一的部署，因此相互之間可以自由地進行信息共享、交互。

隨著教育技術的日新月異，在線教學、混合式教學、翻轉教學等各類新的教學方式層出不窮。現狀是各大在線教學平臺系統開發商各自為政，沒有考慮和其他系統的兼容性、一致性以及擴展性，不聯不通，數據格式不同，接口不公開，缺乏有效的資源整合，沒有建立信息化標準體系，形成諸多信息孤島。如何將各個在線教學平臺和學校的教學平臺數據進行整合、對接，就越發重要。

因此，有必要打通各大在線教學平臺和智慧校園中的系統，避免數據重復采集，實現數據共享，消除信息孤島。

3解決孤島問題的系統設計

3.1系統目標

以目前各大高校使用最廣的強智教務系統和超星網課系統為例，設計一個基于強智教務系統和超星網課系統的自動化數據交換系統，以解決兩大系統之間的信息孤島問題，實現數據交換共享。

3.2系統功能模塊

通過以下三個步驟對整個教學過程進行梳理：

1）分析各學科教師在整個教學過程中的具體過程，對各種教學過程進行梳理、優化，構建科學的、合理的、模塊化的流程。

2）分析強智教務系統以及主流的網絡教學、考試平臺的數據，構建數據挖掘模對數據進行挖掘、清洗、存儲。

3）設計自動化處理系統，按優化后的教學過程將教務系統和網絡教學、考試平臺的數據進行對接。

經過以上步驟的分析，設計的系統主要包含自動獲取學生名單、自動轉為超星學生名單、導入超星考勤名單、自動提交考勤到強智系統、自動錄入學生平時成績、期末成績等功能模塊，搭建一個覆蓋整個教師教學流程的自動化處理系統，減輕教師工作量和出錯概率。

3.3系統實現

本系統采用 C/S 模式，使用微軟的 Visual Studio Tools for Office（VSTO）開發，通過ClickOnce技術進行部署，實現客戶端程序自動更新，避免了客戶端的頻繁操作，一次安裝后即可自動升級。

1）獲取登錄接口

通過網頁發起請求，使用瀏覽器的調試工具，對強智網站進行抓包處理，獲取到用戶登錄的數據接口。userAccount字段是用戶賬號，可以是學號或教工號，userPassword是密碼字段，但不保存密碼，這里內容為空。實際上用戶賬號和密碼經過加密后的密文保存在encoded字段中，如圖1所示。

2）模擬登錄

調用強智教務系統的加密函數，對用戶賬號和密碼進行加密，通過模擬請求提交加密后的用戶名和密碼。

//從資源文件中讀取字符串jscode

ResourceManagerresMan = new ResourceManager（typeof（Re? source1））;

string jscode = resMan.GetString（"jscode"）;

//運行JavaScript生成加密字段

ParsedScript parsed = engine.Parse（jscode）;

jsmsg = parsed. CallMethod（"encodeInp"， GloVar. teacherid）. ToString（）+ "%%%" + parsed.CallMethod（"encodeInp"， GloVar. passwd）.ToString（）;

3）數據解析

登錄強智教務系統成功后，獲得相應的網頁數據，通過正則表達式 RE或者XPath對網頁數據進行解析，獲取到需要的信息。

在獲取學生名單時，整個網頁都是該班學生的名單，因此直接通過遍歷網頁中的tr來獲取所需要的信息。

4）數據清洗

獲取到的數據可能會存在一些問題，比如數據缺失、重復、格式不統一等問題，因此在保存之前需要進行清洗。對異常數據進行檢測、去除異常值、重復值或冗余信息，通過數據的清洗、合并、重塑、轉換，使得原始數據具有唯一性和完整性。

5）數據轉化和存儲

JSON是一種具有平臺無關性和語言獨立性的輕量級的數據交換格式，在數據交換中有非常明顯的優勢，通過它可以非常有效地實現異構數據之間的交換和共享[2]。因此將清洗過的數據轉化為JSON格式，方便在各系統間進行數據共享，同時將數據保存在數據庫中，以備留用。

6）數據自動處理

根據不同的系統需要，實現將數據導出成Excel文件或者通過模擬提交的方式通過相應的網站接口上傳到相應的網站。

3.4設計重點

現在的網站都使用了驗證碼技術，通過驗證碼來防止大規模注冊，暴力破解用戶密碼。經過大量實驗發現，強智教務系統的驗證圖片大小為80像素*40像素，圖片四周有1像素的黑邊。驗證碼圖片由34個字符組成，包括數字和小寫字母，不包括數字0和小寫字母o，部分驗證碼如圖2所示。

絕大部分強智驗證碼不存在字符黏連想象，少許驗證碼存在不嚴重的字符黏連，因此可以將驗證碼圖片4等分，分割成20像素寬的單字符圖片。然后將單字符的圖片通過二值化[3]處理為只含有黑和白兩種顏色的圖片，再轉化為只含有0（表示黑）和 1（表示白）的矩陣。通過和事先訓練好的34個字符矩陣進行對比，按相似度從高到低進行排序，從而識別出該字符。

4結論

本文重點設計了基于JSON 的數據交換系統，該系統有效地解決了強智教務系統和超星網課系統間數據交換的問題，使用本系統可提高教師錄入學生信息、成績的速度和準確性。接下來可以在此基礎上，實現更多的功能，適應更多不同的系統，滿足學校教學的其他要求。

參考文獻：

[1]李希明，土麗艷，金科.從信息孤島的形成談數字資源整合的作用[J].圖書館論壇，2003，23（6）：61，121-122.

[2]朱峰.基于JSON 的互聯網異構數據整合的應用研究[D].南京：南京郵電大學，2016.

[3]王康維，趙磊，黃鑫炎，等.一種低亮度非均勻光照文檔圖片快速二值化方法[J].光電子·激光， 2020，31（12）：1333-1340.

[4]熊海東，徐德.基于JSON 的異構數據庫整合模型[J].數字技術與應用，2020，38（10）：33-35.

[5]黃志，李濤，宋瑤，等.基于Json 的小型異構數據庫同步策略研究[J].氣象研究與應用，2020，41（1）：48-53.

【通聯編輯：代影】