二維碼技術在校園信息化建設中的應用

蘭州職業技術學院 王韋帆

5G時代的來臨，不僅是信息傳輸速度的增加，更使人與人之間的信息交流向萬物交互過渡，是整個社會數字化變革的關鍵基石。在通信網絡的支撐下，二維碼這種電子標簽技術在校園中的廣泛應用，不僅豐富了校園文化生活，簡化了校園管理程序，更為廣大師生創建了自主、移動學習的大環境。

1 二維碼技術概述

1.1 二維碼的概念

二維碼，是基于計算機科學技術與新型光電信息技術的電子標簽技術。它是運用了比特流的概念，把文本、數字等數據字符信息，按照一定的幾何結構形式，按照規則在一個平面的水平和垂直兩個角度上以黑白相間的方法進行編排，黑點代表“1”，白點代表“0”，然后再使用圖像識別裝置或光電掃描裝置自動加以標識，實現信息內容的自動處理。

1.2 手機二維碼

手機二維碼，就是以二維碼標準為基礎，二維碼技術在手機上的運用，它是融合了手機便捷性和二維碼優勢的產物。

1.3 二維碼的分類

按照二維碼的編碼模式和結構形狀不同，可分成行排形（Stacked）二維碼和矩陣形（Matrix）二維碼。

行排形二維碼繼承了傳統一維條形碼的編碼模式和識讀原理，根據需求堆積成二行或多行。在印制、識讀設備等方面可以和一維編碼技術并行，目前較有代表性的有Code49、Code16K、PDF417等。

矩陣形二維碼以黑點+白點的編排方式表示數據，目前典型代表有Code one、QR Code、Data Matrix、Grid Matrix、Compact Matrix等。

其中QR Code辨識迅速、信息密度高、存儲空間小，適用于漢字編碼，可以直接被智能手機識別軟件讀出，在校園信息化建設中主要采用該方式進行編碼，具體流程（如圖1所示）。該二維碼圖片（如圖2所示）通過四個角落里的三個“回”字形小方塊定位，不管從什么方位掃描，都可以正確辨別二維碼中的信息。圖片中黑白相間的小塊用于保存信息，其疏密程度代表存儲密度。

圖1 二維碼編碼過程Fig.1 QR code encoding process

圖2 QR二維碼Fig.2 QR code

1.4 二維碼的特點

二維碼存儲容量大、編碼密度高、編碼范圍廣、不僅具備容錯功能，且糾錯能力強。例如：A4紙大小的二維碼，可以保存大概三十萬字的圖書。同時還具備制作成本低、操作簡單、識別率高等優點。

2 二維碼在高校應用的可行性

二維碼的制作、發布門檻低、成本低。校園中智能手機的普及率也已高達99%以上，師生借助手機可輕松完成二維碼的識讀。

3 二維碼在校園信息化中的應用

以師生為主體，二維碼在校園中的應用分為“掃”與“被掃”兩類：(1)師生每人被分配一張包含個人信息的二維碼（包含姓名、電話、宿舍號、班級。必要時可包含證件照片、身份證號等），在校園不同場所出示代表自己身份的二維碼，被識讀掃描后，完成身份認證。本文將此碼稱為“電子身份二維碼”。假如該碼被盜取，應立即掛失，生成新的二維碼。(2)校園中景觀介紹、演出講座海報、臨時通知等以二維碼形式張貼或轉發至師生，師生用手機掃描二維碼，獲取相關信息。它是拓展閱讀、快速存儲的利器。

3.1 安全管理信息化

校園安全是學校管理的重中之重。校門、圖書館、宿舍樓或特殊實驗場所的門禁系統與二維碼技術結合，師生持電子身份二維碼被識別后，方可進入。臨時訪客通過臨時二維碼進行身份認證。這減少了人員進出管理的工作量，很大程度上保證了學校的安全。

3.2 考勤（簽到）信息化

新生入學報到、課堂簽到（特別是上課人數多，冒名頂替較多的大班課）、大型會議（演講、演出）入場、教職員工考勤等，均可通過二維碼考勤管理系統，高效快速地實現人數統計。

二維碼考勤管理系統所需設備主要包含：二維碼識讀裝置、二維碼制作軟件系統、數據中心等（如圖3所示）。在教室（大禮堂、實訓室等）門口安裝二維碼識讀裝置，師生進入時只需出示“電子身份二維碼”被掃描識別，后臺電腦上可實時查看出勤情況。二維碼具有唯一性，極大提升了考勤效率和準確率。

圖3 二維碼考勤系統流程Fig.3 QR code attendance system process

二維碼簽到是非接觸式的信息識別。在疫情防控期間，既保證核酸檢測數據統計的有效性和準確性，也最大程度保障師生安全。

3.3 課堂內外教學信息化

二維碼存儲量大，可在其中編輯文字、圖像和URL地址，且即拍即現。不僅提高教學資源應用率、提升課堂效率，更是開展信息化教學的好幫手。

學生自主學習中，二維碼可實現快速資料推送。對重要概念，定理等，教師可將生成的二維碼傳遞給學生，學生用手機掃描二維碼，把重點圖文資料保存到手機，隨時隨地學習，輕松便捷。

高數課堂案例：拉格朗日中值定理——“拉格朗日中值定理又稱拉氏定理，它是羅爾中值定理的推廣，同時也是柯西中值定理的特殊情形”。課前教師預測到部分學生對羅爾中值定理和柯西中值定理有所遺忘，因此在教學課件中附上解釋說明的二維碼（如圖4所示）。學生根據需要選擇是否掃碼學習。冗長的文字解釋，用小小的二維碼取代，快速進行了課堂內外知識切換，是教師進行分層次教學的有效手段。

圖4 羅爾中值定理、柯西中值定理的二維碼Fig.4 Two-dimensional code of Rolle's mean value theorem and Cauchy's mean value theorem

使用教材中的二維碼，可以使靜態文本向動態多媒體擴展。比如學生用手機掃描教材或課件上的二維碼，可迅速拓展至與課程相關的課外資源；掃描實驗、實訓設備上的二維碼，可以查看設備的操作方法及注意事項等。二維碼走進課堂，不僅突破了平面媒體的限制，更為學生創造了自主學習的環境，提高了學習便利性。

3.4 社交、活動信息化

師生可將個人聯系信息生成二維碼。其中可包含常規的姓名、聯系電話，還可包含主流的微信號、抖音號等，也可包含微博、社交網絡的URL等，形成個性鮮明、信息全面的電子社交名片。師生、生生間借助電子社交名片的傳遞，相互了解，開啟溝通之門。

校園內的講座通知、活動宣傳、投票競猜、餐飲優惠信息等以二維碼的形式轉發于師生，不僅節約海報空間，便于快速宣傳。

3.5 考試考務信息化

學生憑“電子身份二維碼”考試，識讀器掃描二維碼后，自動連接到考試管理平臺調出考生報名時上傳的信息，方便監考老師驗證考生身份。二維碼進入考務辦，取代了紙質準考證，不僅有效防止通過更換準考證照片進行代考的現象，而且無紙辦公，綠色節能。

3.6 圖書管理信息化

二維碼與圖書管理系統結合，可為每冊書制作“圖書二維碼”（包含書名、作者名、檢索書號、位置信息等）。學生用手機掃描館內二維碼，登錄本館的門戶網站，進行圖書檢索。接下來掃描檢索頁上的圖書二維碼，按照二維碼中的位置信息，快速取到所需圖書。借書時，同學在自動終端機上掃描“電子身份二維碼”和“圖書二維碼”，完成借閱；還書時，同學僅需掃描圖書二維碼，即可還書；圖書管理者利用圖書二維碼內包含的書籍信息進行整理工作。不僅縮減了書籍管理的工作量，提升了管理書籍的效能，方便師生借閱。

學生也可使用“電子身份二維碼”登錄校園移動數字圖書館網站，閱讀下載電子資料，欣賞數字音響作品等。極大拓展了自主學習資源庫。

3.7 思政教育信息化

將學校升國旗場所、德育課堂教學基地等活動范圍用二維碼標識，通過手機識讀二維碼后，利用學校專題網站開展愛國主義、思想品德、校訓校風等教育，使校園思政教育活動更為便捷，更具互動性。

3.8 校園公共資源信息化

我們為校園中的典型建筑、景觀、公共設施，特色植物等制作“景觀二維碼”（包含景觀名稱、入校年份、景觀介紹、背景故事，亦或在相應的網站網頁配上音頻解說），建立起校園景觀二維碼數據庫，讓學校公共景觀資源納入信息化管理。景觀二維碼可粘貼在對應景觀處，也可在校園網上展示，為學生、家長、教師提供了深層次了解學校的途徑。

3.9 事務咨詢信息化

家長、學生、社會人士都可掃描學院官方網站上的二維碼，開啟學校教育智能問答。電腦客服回復消息的具體內容是學校自行提前設置的各種文字、圖片、有聲視頻和鏈接，實現24小時無休的問題回復模式。

3.10 資產管理信息化

二維碼與資產管理系統結合，為每個機械、設備、儀器制作“物資二維碼”（包含編號、名稱、型號、購買日期、使用場所、管理人、存放信息、售后聯系等）。資產盤點時，只需識別“物資二維碼”，手機上就會呈現設備對應信息，方便核對清點。二維碼進入國資處，有效提升資產管理的準確度和資產盤點的有效性，也為后期的用途追溯、決策支撐提供了基礎。

4 二維碼應用注意

二維碼應用的優勢很多,但安全性問題也不容小覷。因此將學生信息融入二維碼的制作時，應根據需要設計，信息不可貪多求全，盡量不涉及隱秘信息（比如父母姓名，家庭詳細地址等）。其次建立安全意識，不掃描來源未知的二維碼，對于包含個人信息的各類二維碼憑證也不能隨意扔掉。

5 結語

校園信息化的建設，讓校園里的一切，包括教師、學生、實驗設備、建筑物、書籍、甚至是特色植物都“在線”，構成了一張可移動的物聯網，校園里的一切活動都留下了印記。