手機二維碼技術在遠程教育中的應用

吉曉娟 鄔家煒

華南師范大學計算機學院 廣州 510631

手機二維碼技術在遠程教育中的應用

吉曉娟 鄔家煒

華南師范大學計算機學院 廣州 510631

二維碼作為一種自動識別和信息載體技術在多個領域已有研究和應用，現用手機二維碼技術將遠程教育的文字教材與多媒體教學資源相結合，實現實時解決學生學習中遇到的問題，減少學習中的問題積壓，提高遠程教育的質量。

二維碼；手機二維碼；遠程教育；移動學習

10.3969/j.issn.1671-489X.2010.24.095

作者：吉曉娟，碩士研究生，主要研究方向計算機網絡應用、遠程教育技術；鄔家煒，碩士生導師，教授，主要研究方向計算機網絡應用、遠程教育技術。

Author’s addressComputer School, South China Normal University, Guangzhou, China 510631

1 問題的提出

由于遠程教育中學生分布和個體之間的差異，遠程教育師生之間，教的過程與學的過程處于一種時空上的分離狀態。學生多來源于上班族，大多數都是在職業余學習，當他們在學習的過程中遇到知識點不懂，尤其是當他們在學習課本知識遇到不懂的問題卻無從查詢答案時，如何提高他們的學習效率，怎樣利用現有的資源，幫助他們更深入地了解和剖析知識點是一個值得考慮的問題。

現在遠程教育的教育信息化技術發展非常迅速，但由于整個互聯網的異構性，教育資源不能充分共享，嚴重的重復開發現象已成為制約遠程教育發展的瓶頸[1]。目前國內手機的普及比電腦的普及要廣得多且有圖形支撐，且手機的使用比電腦的使用要簡單方便得多。進入3G時代后，手機已經可以進行網頁瀏覽，充分利用手機的普及性能極大地擴展遠程教育的空間，打破時空限制，從而提高學生的學習興趣和學習效率。

綜合利用現有的教學資源，在教材知識點旁印刷加載有相應信息的二維碼，學生終端就可以用手機掃描二維碼進入相應的學習網站頁面瀏覽相應的知識點內容，從而提高教育資源的利用率。利用手機二維碼作為教材和網絡資源的橋梁，方便學生主動掌控知識點的學習進度，實時解決學習中遇到的問題，實現遠程教育在任何時間、任何地點都可以學習的目標。

2 二維碼技術

二維碼是用某種特定的幾何圖形通過按一定規律在平面分布的黑白相間的圖形記錄數據符號信息的。在代碼編制上利用“0”“1”比特流的概念，使用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數值信息，通過圖像輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現信息自動處理，具有一定的校驗功能等，可對不同行的信息自動識別及處理圖形旋轉變化等[2-5]。通常分兩種類型，即行排式二維碼和矩陣式二維碼。

二維碼的優點[6]：成本低，制作簡便；抗損、抗干擾和糾錯能力強；信息容量大；信息防偽；信息自動傳遞。現在的手機普遍配備應用處理器單元，可以滿足日益增長的圖像和聲音處理的需要[7]。手機已不僅是一個單純的移動通話裝置，而且是一個移動的多媒體計算平臺[8]。而手機二維碼技術正是利用這種移動技術，將手機攝像頭作為掃描器對二維碼進行掃描，通過手機裝載的解碼軟件迅速獲得二維碼的加載信息，實現鏈接到相應的網頁。

學生終端通過手機攝像頭識別教材知識點旁的二維碼圖形，鏈接到相應的知識點詳解的網頁，直接用手機瀏覽學習內容，使教材突破平面文字的限制，走向多媒體，增加學生學習的興趣，實時解決學生學習上的疑難。

3 二維碼教材應用系統總體框架及工作流程

3.1 系統總體框架

如圖1所示，二維碼教材應用系統主要由學生終端、WAP GW、URL跳轉模塊、資源訪問管理、系統管理、WAP網站管理等幾部分組成。學生使用手機攝像頭掃描二維碼或發送相應的知識點編碼訪問與二維碼相對應的知識點的WAP網頁，學習知識點的內容，參與討論區的討論，進行知識點相關題目的練習，重難點知識的疑問解答及相關知識點資料的下載等交互。

WAP GW即WAP網關，學生終端手機攝像頭掃描二維碼，通過WAP網關中的HTTP代理接入二維碼教材應用平臺。對索引號進行解析，由平臺將終端請求重定向到相應的WAP頁面。

資源訪問管理模塊的功能是二維碼信息的管理，對知識點訪問的統計分析。不同的知識點對應不同的二維碼索引號，要保證二維碼索引號的唯一性。訪問統計的分析是為了方便教師或平臺維護人員了解各個知識點及各WAP地址的訪問量，這樣可以幫助教師判斷學生對各個知識點的掌握程度，以便對教師在以后的課堂教學中更好地把握對知識點的講解的深度提供依據。

WAP網站管理子系統是整個應用平臺的展示前臺。WAP網站可以是現在各網絡學院已有的學習網站，也可以是在原有的學習網站上增加和突出學習中重難點知識解析后使用。

URL跳轉模塊的功能是接受學生端的索引號查詢請求，對學生端解碼出來的索引號進行解析，并將學生端的請求重定向到索引號所對應的WAP網頁URL。

系統管理模塊的功能是實現對學生信息的管理，對WAP網站資源的數據維護和知識點的更新及個性化設置。

3.2 關鍵問題的解決方法

1）二維碼的選擇。二維碼的種類很多，在二維碼教材應用系統中選擇應用的二維碼是QR碼（QR Code）。QR碼是由日本Denso公司研制的一種矩陣二維碼符號，它除具有一維條碼及其他二維條碼所有的優點外，還具有以下優點：超高速識讀，能夠有效地表示中國漢字，信息容量大，印刷面積小，抗污損，全方位識讀，結構可附加。

2）QR碼的編碼。對教材的知識點進行統一的索引號編排，也可以跟其他學校聯合統一索引號。但必須將各個知識點對應的二維碼圖形與二維碼圖形所包含的代碼信息及知識點編碼同時發布。網絡教育學院向學生提供二維碼解碼軟件，或在學生注冊的時候學校工作人員可以幫助學員下載解碼軟件以方便學生以后使用。

3）語義網對相關知識點的快速查詢匹配。相關知識點的查詢匹配應用語義網的查詢技術。語義網即將數據發布在Web上，使得數據能以一種可以被機器所理解的方式定義和聯系起來，不僅是以顯示為目的，也實現自動集成和重用不同平臺中的數據信息，使計算機和人類能更好地協調工作[9]，更好更智能化地為學生提供與其查詢的知識點相關的信息，以幫助學生可以有選擇學習知識點相關的擴展知識。由于各個網絡教育學院的精品課程科目不同，優秀教師所講授的科目也不同，隨著技術的發展，若應用云計算技術將各個遠程教育的學校資源進行統一管理，再用語義網的搜索技術，將會大大提高知識點WAP網頁的知識含量。

3.3 系統運作流程

二維碼教材應用系統工作時序圖如圖2所示。

1）學生在教材中找到對應的知識點的二維碼，用手機攝像頭對目標二維碼進行拍攝。二維碼中存儲的不是實際內容，而是一個索引號。

2）學生手機端對拍攝到的二維碼圖形進行識別、讀取和解碼。

3）學生手機端向二維碼教材應用平臺發出訪問請求，即將二維碼對應的索引號信息發給二維碼教材應用平臺。

4）二維碼教材應用平臺將索引號信息映射為對應的URI，并將學生端請求重定向到相應的知識點的WAP頁面。

5）知識點WAP網站為學生端手機返回響應的請求結果。

6）學生和知識點WAP網站之間進行交互，執行后續應用，如瀏覽學習知識點的內容，參與討論區的討論，進行知識點相關題目的練習，重難點知識的疑問解答及相關知識點資料的下載等。

4 二維碼教材應用的前景

基于3G手機的二維碼教材在遠程教育中具有巨大的應用前景：由于現代生活節奏的加快，競爭的日趨激烈，無形的生存壓力使得人們必然會選擇進行終身學習以提高自己，更好地適應社會發展，而國內現有的教育還遠不能滿足社會各層次人才的需求[10]。當二維碼教材普及后，便可實現各個階層的學習者都能夠擺脫時間和空間的束縛，可以依時間需求隨時隨地進行學習。二維碼教材更好地推動遠程教育移動學習的發展，使得學生在遠程學習上更加自由，在可實現手機無線通信的地方都可以上網了解知識點，解決疑惑等。在中國這個學習大國，在校大學生有2 000多萬，還有數以千萬計的在職人員，所以，基于3G手機的二維碼教材的需求巨大。

二維碼教材的應用對于兩種人群有著特殊優勢，一種是沒有電腦設備的人群，或對電腦操作不熟練的人；一種是不停移動的人群，即因工作或其他原因不能固定學習地點的人群。隨著3G牌照的發放，國內移動增值業務將迎來新一輪的投資和發展熱潮。因此，基于手機的二維碼教材的遠程教育有著巨大的應用前景和現實意義。

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[8]Kato H,Tan K T.2D Barcodes for Mobile Phones[C]//IEE Mobility Conference.2nd International Conference on Mobile Technology, Applications and Systems.Guangzhou,2005:1-8

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Mobile 2D Barcode Technology Application in Distance Education

Ji Xiaojuan, Wu Jiawei

Two-dimensional barcode has been researched and applied in many areas as an automatic identification and information carrier technology. This paper proposed a new method, which combined textbooks of distance education with multimedia teaching resources in using Mobile 2D Barcode technology, in order to solve real-time problems that students encountered in learning, thereby reducing a huge backlog in the learning process and improving the quality of distance education.

two-dimensional barcode; mobile 2D barcode; distance education; mobile learning

G434

B

1671-489X(2010)24-0095-03