手機(jī)二維碼技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用

吉曉娟 鄔家煒

華南師范大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 廣州 510631

手機(jī)二維碼技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用

吉曉娟 鄔家煒

華南師范大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 廣州 510631

二維碼作為一種自動(dòng)識(shí)別和信息載體技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域已有研究和應(yīng)用，現(xiàn)用手機(jī)二維碼技術(shù)將遠(yuǎn)程教育的文字教材與多媒體教學(xué)資源相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)解決學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的問題，減少學(xué)習(xí)中的問題積壓，提高遠(yuǎn)程教育的質(zhì)量。

二維碼；手機(jī)二維碼；遠(yuǎn)程教育；移動(dòng)學(xué)習(xí)

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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、遠(yuǎn)程教育技術(shù)；鄔家煒，碩士生導(dǎo)師，教授，主要研究方向計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、遠(yuǎn)程教育技術(shù)。

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

1 問題的提出

由于遠(yuǎn)程教育中學(xué)生分布和個(gè)體之間的差異，遠(yuǎn)程教育師生之間，教的過程與學(xué)的過程處于一種時(shí)空上的分離狀態(tài)。學(xué)生多來源于上班族，大多數(shù)都是在職業(yè)余學(xué)習(xí)，當(dāng)他們?cè)趯W(xué)習(xí)的過程中遇到知識(shí)點(diǎn)不懂，尤其是當(dāng)他們?cè)趯W(xué)習(xí)課本知識(shí)遇到不懂的問題卻無從查詢答案時(shí)，如何提高他們的學(xué)習(xí)效率，怎樣利用現(xiàn)有的資源，幫助他們更深入地了解和剖析知識(shí)點(diǎn)是一個(gè)值得考慮的問題。

現(xiàn)在遠(yuǎn)程教育的教育信息化技術(shù)發(fā)展非常迅速，但由于整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的異構(gòu)性，教育資源不能充分共享，嚴(yán)重的重復(fù)開發(fā)現(xiàn)象已成為制約遠(yuǎn)程教育發(fā)展的瓶頸[1]。目前國內(nèi)手機(jī)的普及比電腦的普及要廣得多且有圖形支撐，且手機(jī)的使用比電腦的使用要簡(jiǎn)單方便得多。進(jìn)入3G時(shí)代后，手機(jī)已經(jīng)可以進(jìn)行網(wǎng)頁瀏覽，充分利用手機(jī)的普及性能極大地?cái)U(kuò)展遠(yuǎn)程教育的空間，打破時(shí)空限制，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。

綜合利用現(xiàn)有的教學(xué)資源，在教材知識(shí)點(diǎn)旁印刷加載有相應(yīng)信息的二維碼，學(xué)生終端就可以用手機(jī)掃描二維碼進(jìn)入相應(yīng)的學(xué)習(xí)網(wǎng)站頁面瀏覽相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，從而提高教育資源的利用率。利用手機(jī)二維碼作為教材和網(wǎng)絡(luò)資源的橋梁，方便學(xué)生主動(dòng)掌控知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)進(jìn)度，實(shí)時(shí)解決學(xué)習(xí)中遇到的問題，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都可以學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

2 二維碼技術(shù)

二維碼是用某種特定的幾何圖形通過按一定規(guī)律在平面分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息的。在代碼編制上利用“0”“1”比特流的概念，使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理，具有一定的校驗(yàn)功能等，可對(duì)不同行的信息自動(dòng)識(shí)別及處理圖形旋轉(zhuǎn)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(yōu)點(diǎn)[6]：成本低，制作簡(jiǎn)便；抗損、抗干擾和糾錯(cuò)能力強(qiáng)；信息容量大；信息防偽；信息自動(dòng)傳遞?，F(xiàn)在的手機(jī)普遍配備應(yīng)用處理器單元，可以滿足日益增長(zhǎng)的圖像和聲音處理的需要[7]。手機(jī)已不僅是一個(gè)單純的移動(dòng)通話裝置，而且是一個(gè)移動(dòng)的多媒體計(jì)算平臺(tái)[8]。而手機(jī)二維碼技術(shù)正是利用這種移動(dòng)技術(shù)，將手機(jī)攝像頭作為掃描器對(duì)二維碼進(jìn)行掃描，通過手機(jī)裝載的解碼軟件迅速獲得二維碼的加載信息，實(shí)現(xiàn)鏈接到相應(yīng)的網(wǎng)頁。

學(xué)生終端通過手機(jī)攝像頭識(shí)別教材知識(shí)點(diǎn)旁的二維碼圖形，鏈接到相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)詳解的網(wǎng)頁，直接用手機(jī)瀏覽學(xué)習(xí)內(nèi)容，使教材突破平面文字的限制，走向多媒體，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，實(shí)時(shí)解決學(xué)生學(xué)習(xí)上的疑難。

3 二維碼教材應(yīng)用系統(tǒng)總體框架及工作流程

3.1 系統(tǒng)總體框架

如圖1所示，二維碼教材應(yīng)用系統(tǒng)主要由學(xué)生終端、WAP GW、URL跳轉(zhuǎn)模塊、資源訪問管理、系統(tǒng)管理、WAP網(wǎng)站管理等幾部分組成。學(xué)生使用手機(jī)攝像頭掃描二維碼或發(fā)送相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)編碼訪問與二維碼相對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)的WAP網(wǎng)頁，學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容，參與討論區(qū)的討論，進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)相關(guān)題目的練習(xí)，重難點(diǎn)知識(shí)的疑問解答及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)資料的下載等交互。

WAP GW即WAP網(wǎng)關(guān)，學(xué)生終端手機(jī)攝像頭掃描二維碼，通過WAP網(wǎng)關(guān)中的HTTP代理接入二維碼教材應(yīng)用平臺(tái)。對(duì)索引號(hào)進(jìn)行解析，由平臺(tái)將終端請(qǐng)求重定向到相應(yīng)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(duì)知識(shí)點(diǎn)訪問的統(tǒng)計(jì)分析。不同的知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同的二維碼索引號(hào)，要保證二維碼索引號(hào)的唯一性。訪問統(tǒng)計(jì)的分析是為了方便教師或平臺(tái)維護(hù)人員了解各個(gè)知識(shí)點(diǎn)及各WAP地址的訪問量，這樣可以幫助教師判斷學(xué)生對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，以便對(duì)教師在以后的課堂教學(xué)中更好地把握對(duì)知識(shí)點(diǎn)的講解的深度提供依據(jù)。

WAP網(wǎng)站管理子系統(tǒng)是整個(gè)應(yīng)用平臺(tái)的展示前臺(tái)。WAP網(wǎng)站可以是現(xiàn)在各網(wǎng)絡(luò)學(xué)院已有的學(xué)習(xí)網(wǎng)站，也可以是在原有的學(xué)習(xí)網(wǎng)站上增加和突出學(xué)習(xí)中重難點(diǎn)知識(shí)解析后使用。

URL跳轉(zhuǎn)模塊的功能是接受學(xué)生端的索引號(hào)查詢請(qǐng)求，對(duì)學(xué)生端解碼出來的索引號(hào)進(jìn)行解析，并將學(xué)生端的請(qǐng)求重定向到索引號(hào)所對(duì)應(yīng)的WAP網(wǎng)頁URL。

系統(tǒng)管理模塊的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生信息的管理，對(duì)WAP網(wǎng)站資源的數(shù)據(jù)維護(hù)和知識(shí)點(diǎn)的更新及個(gè)性化設(shè)置。

3.2 關(guān)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(yīng)用系統(tǒng)中選擇應(yīng)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(hào)，它除具有一維條碼及其他二維條碼所有的優(yōu)點(diǎn)外，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：超高速識(shí)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(shí)讀，結(jié)構(gòu)可附加。

2）QR碼的編碼。對(duì)教材的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一的索引號(hào)編排，也可以跟其他學(xué)校聯(lián)合統(tǒng)一索引號(hào)。但必須將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的二維碼圖形與二維碼圖形所包含的代碼信息及知識(shí)點(diǎn)編碼同時(shí)發(fā)布。網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院向?qū)W生提供二維碼解碼軟件，或在學(xué)生注冊(cè)的時(shí)候?qū)W校工作人員可以幫助學(xué)員下載解碼軟件以方便學(xué)生以后使用。

3）語義網(wǎng)對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的快速查詢匹配。相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的查詢匹配應(yīng)用語義網(wǎng)的查詢技術(shù)。語義網(wǎng)即將數(shù)據(jù)發(fā)布在Web上，使得數(shù)據(jù)能以一種可以被機(jī)器所理解的方式定義和聯(lián)系起來，不僅是以顯示為目的，也實(shí)現(xiàn)自動(dòng)集成和重用不同平臺(tái)中的數(shù)據(jù)信息，使計(jì)算機(jī)和人類能更好地協(xié)調(diào)工作[9]，更好更智能化地為學(xué)生提供與其查詢的知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的信息，以幫助學(xué)生可以有選擇學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的擴(kuò)展知識(shí)。由于各個(gè)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院的精品課程科目不同，優(yōu)秀教師所講授的科目也不同，隨著技術(shù)的發(fā)展，若應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)將各個(gè)遠(yuǎn)程教育的學(xué)校資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，再用語義網(wǎng)的搜索技術(shù)，將會(huì)大大提高知識(shí)點(diǎn)WAP網(wǎng)頁的知識(shí)含量。

3.3 系統(tǒng)運(yùn)作流程

二維碼教材應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí)序圖如圖2所示。

1）學(xué)生在教材中找到對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)的二維碼，用手機(jī)攝像頭對(duì)目標(biāo)二維碼進(jìn)行拍攝。二維碼中存儲(chǔ)的不是實(shí)際內(nèi)容，而是一個(gè)索引號(hào)。

2）學(xué)生手機(jī)端對(duì)拍攝到的二維碼圖形進(jìn)行識(shí)別、讀取和解碼。

3）學(xué)生手機(jī)端向二維碼教材應(yīng)用平臺(tái)發(fā)出訪問請(qǐng)求，即將二維碼對(duì)應(yīng)的索引號(hào)信息發(fā)給二維碼教材應(yīng)用平臺(tái)。

4）二維碼教材應(yīng)用平臺(tái)將索引號(hào)信息映射為對(duì)應(yīng)的URI，并將學(xué)生端請(qǐng)求重定向到相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)的WAP頁面。

5）知識(shí)點(diǎn)WAP網(wǎng)站為學(xué)生端手機(jī)返回響應(yīng)的請(qǐng)求結(jié)果。

6）學(xué)生和知識(shí)點(diǎn)WAP網(wǎng)站之間進(jìn)行交互，執(zhí)行后續(xù)應(yīng)用，如瀏覽學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容，參與討論區(qū)的討論，進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)相關(guān)題目的練習(xí)，重難點(diǎn)知識(shí)的疑問解答及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)資料的下載等。

4 二維碼教材應(yīng)用的前景

基于3G手機(jī)的二維碼教材在遠(yuǎn)程教育中具有巨大的應(yīng)用前景：由于現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快，競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，無形的生存壓力使得人們必然會(huì)選擇進(jìn)行終身學(xué)習(xí)以提高自己，更好地適應(yīng)社會(huì)發(fā)展，而國內(nèi)現(xiàn)有的教育還遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)各層次人才的需求[10]。當(dāng)二維碼教材普及后，便可實(shí)現(xiàn)各個(gè)階層的學(xué)習(xí)者都能夠擺脫時(shí)間和空間的束縛，可以依時(shí)間需求隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)。二維碼教材更好地推動(dòng)遠(yuǎn)程教育移動(dòng)學(xué)習(xí)的發(fā)展，使得學(xué)生在遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)上更加自由，在可實(shí)現(xiàn)手機(jī)無線通信的地方都可以上網(wǎng)了解知識(shí)點(diǎn)，解決疑惑等。在中國這個(gè)學(xué)習(xí)大國，在校大學(xué)生有2 000多萬，還有數(shù)以千萬計(jì)的在職人員，所以，基于3G手機(jī)的二維碼教材的需求巨大。

二維碼教材的應(yīng)用對(duì)于兩種人群有著特殊優(yōu)勢(shì)，一種是沒有電腦設(shè)備的人群，或?qū)﹄娔X操作不熟練的人；一種是不停移動(dòng)的人群，即因工作或其他原因不能固定學(xué)習(xí)地點(diǎn)的人群。隨著3G牌照的發(fā)放，國內(nèi)移動(dòng)增值業(yè)務(wù)將迎來新一輪的投資和發(fā)展熱潮。因此，基于手機(jī)的二維碼教材的遠(yuǎn)程教育有著巨大的應(yīng)用前景和現(xiàn)實(shí)意義。

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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