基于QR Code的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計研究

【摘要】以移動信息技術(shù)環(huán)境與QR Code相結(jié)合，設(shè)計移動學(xué)習(xí)平臺。運(yùn)用二維碼易讀取的特性，并結(jié)合移動學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)分析結(jié)果來達(dá)到跟蹤使用者學(xué)習(xí)進(jìn)度與成效的目的。平臺包含前端和后臺移動學(xué)習(xí)子系統(tǒng)二部份，其中前端子系統(tǒng)集成了瀏覽、登陸、信息上傳、QR Code編/譯碼等功能，后臺子系統(tǒng)主要包含移動學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】QR Code；移動學(xué)習(xí)；合作學(xué)習(xí)；學(xué)習(xí)歷程檔案

【中圖分類號】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【論文編號】1009—8097（2011）04—0140—05

一 引言

移動技術(shù)及數(shù)字化學(xué)習(xí)的廣泛應(yīng)用推動了移動學(xué)習(xí)的發(fā)展。2000年，英國伯明翰大學(xué)的移動學(xué)習(xí)研究專家Sharples就指出，先進(jìn)的移動技術(shù)正使得E-Learning向M-Learning轉(zhuǎn)變。[1]因此移動學(xué)習(xí)比數(shù)字學(xué)習(xí)更進(jìn)一步，可以不受計算機(jī)環(huán)境限制，應(yīng)用便捷的移動學(xué)習(xí)工具與無線網(wǎng)絡(luò)，做到隨時隨地的學(xué)習(xí)。

有鑒于QR Code二維碼在移動商務(wù)中的應(yīng)用，開放移動聯(lián)盟（Open Mobile Alliance，OMA）于2005年5月制定了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以加速二維碼應(yīng)用與普及。國內(nèi)2009年12月10日鐵道部在全國發(fā)售印刷二維碼的新型列車票據(jù)。本文運(yùn)用移動學(xué)習(xí)結(jié)合QR Code技術(shù)來構(gòu)建移動學(xué)習(xí)平臺，達(dá)到低成本且實時的合作學(xué)習(xí)目的，進(jìn)而提升使用者的學(xué)習(xí)成效。

二 QR Code移動學(xué)習(xí)的基本相關(guān)理論

1 QR Code

QR Code最早應(yīng)用在手機(jī)上的國家是日本。根據(jù)2007年5月 OMA 提出的二維碼應(yīng)用共通標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范第3.2版，二維碼目前在移動商務(wù)應(yīng)用可大致分為四類，包括：

（1）自動化文字輸入：儲存?zhèn)€人信息，如地址、電話號碼、日程計劃等，進(jìn)行名片、行程數(shù)據(jù)等快速交換。

（2）數(shù)字內(nèi)容下載：儲存數(shù)字內(nèi)容并進(jìn)行下載。

（3）網(wǎng)址快速鏈接：使用手冊、產(chǎn)品規(guī)格、報章雜志、廣告宣傳等數(shù)據(jù)附加二維碼，以提供用戶進(jìn)行網(wǎng)址快速連接、電話快速撥號等。

（4）身份識別與商務(wù)交易：手機(jī)上顯示二維碼數(shù)據(jù)，作為交易身份鑒別依據(jù)或交易憑證，如入場券、會員身份確認(rèn)、手機(jī)付款等應(yīng)用。[2]

QR Code的特點就在于使信息得以更加便利的共享，包括文字、圖片等都能夠更快捷的傳遞給用戶。因此二維碼產(chǎn)業(yè)機(jī)制具有相當(dāng)大的潛力，特別是目前計算機(jī)通訊硬件設(shè)備均已成熟，只需提供更多的服務(wù)來滿足使用者需求，同時帶動了計算機(jī)、通訊、金融、物流、教育等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展與變革。這正是本研究將二維碼導(dǎo)入于移動學(xué)習(xí)的誘因。

2 移動學(xué)習(xí)

國內(nèi)外很早就開始了對移動學(xué)習(xí)方面的研究。M-Learning 不只是數(shù)字化，還具有“移動”的特性，因此移動學(xué)習(xí)比數(shù)字學(xué)習(xí)更進(jìn)一步，可以做到隨時隨地的學(xué)習(xí)，不受到桌面計算機(jī)環(huán)境限制，輕便的移動學(xué)習(xí)設(shè)備與無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提供了一種真正信息唾手可得的機(jī)會。[3]Kynaslahti[4]則認(rèn)為移動學(xué)習(xí)應(yīng)該具有方便性、權(quán)宜性、即時性三種意義。移動學(xué)習(xí)有三個必須的要素：移動學(xué)習(xí)設(shè)備、通訊基礎(chǔ)設(shè)施、學(xué)習(xí)活動模式。[5]由此可知，移動學(xué)習(xí)設(shè)備必須具有輕薄短小、易用性、符合需求的功能等條件。如果實施的移動學(xué)習(xí)設(shè)備是學(xué)生個人本身就已經(jīng)擁有或容易取得的通訊設(shè)備，則能夠更即時引入移動學(xué)習(xí)概念于教學(xué)活動之中。真實的任務(wù)情境有利于促進(jìn)學(xué)習(xí)者知識的遷移， 把學(xué)習(xí)交流中抽象的知識與實際的學(xué)習(xí)生活相聯(lián)系， 運(yùn)用到學(xué)習(xí)生活中去。[6]

3 合作學(xué)習(xí)

合作學(xué)習(xí)是一種普遍受到教育學(xué)者肯定，并能實際運(yùn)用到課程中的教學(xué)模式，許多中外學(xué)者對合作學(xué)習(xí)提出了自己的見解。提出合作學(xué)習(xí)是一種學(xué)習(xí)情境，學(xué)生在不同小組中一起學(xué)習(xí)，彼此間互相合作，資源交互，分享發(fā)現(xiàn)的成果，評價并修正彼此間觀點。[7]合作學(xué)習(xí)的基本定義為結(jié)構(gòu)化的學(xué)習(xí)環(huán)境，在此情境下的不同小組具有共同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，促進(jìn)自身與成員間學(xué)習(xí)動機(jī)，增進(jìn)教材的了解與記憶。合作學(xué)習(xí)作為一種教學(xué)策略來講，就是通過教師將學(xué)生妥善異構(gòu)分組，在學(xué)習(xí)過程中教師扮演協(xié)助者角色；由教師的協(xié)助，學(xué)生相互扶持，進(jìn)行學(xué)習(xí)活動。而小組為了共同目標(biāo)一起合作努力，以完成個人與團(tuán)體學(xué)習(xí)目標(biāo)，進(jìn)而從中取得知識技能。在溝通交流中，他人的見解被自己吸收，自己的知識被他人激發(fā)，在觀點的碰撞中促進(jìn)進(jìn)一步的反思，重新組織自己的知識結(jié)構(gòu)，整個過程充滿了對知識的探究、重組和創(chuàng)造，充分發(fā)揮著成員的本質(zhì)力量，實現(xiàn)個體的最大化成長。[8]整合種種理論后歸納出：“合作學(xué)習(xí)是在學(xué)習(xí)的過程中，教師采用異構(gòu)分組，讓能力高、中、低的學(xué)生在合作學(xué)習(xí)情境中彼此進(jìn)行溝通學(xué)習(xí)。小組成員互相依賴、合作、相互討論與尋求答案。通過小組間的互動、社交技巧等方法，使小組的學(xué)習(xí)與運(yùn)作更有效能。在合作學(xué)習(xí)的情境中，增進(jìn)個人的自信與創(chuàng)造思考能力，營造出小組成員休戚與共的生命共同體”。[9]

4 學(xué)習(xí)歷程檔案

學(xué)習(xí)歷程檔案最早被廣泛應(yīng)用在藝術(shù)上，有效地記錄學(xué)習(xí)者的作品集。直到上世紀(jì)80年代末期，才開始正式且有系統(tǒng)地應(yīng)用在教育領(lǐng)域上?！皩W(xué)習(xí)歷程檔案”一詞在學(xué)校中的最早應(yīng)用，是從學(xué)生的作文檔案開始。[10]學(xué)習(xí)歷程檔案可以定義為：學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)階段所有學(xué)習(xí)記錄；其目的地在于讓學(xué)習(xí)者能夠根據(jù)學(xué)習(xí)歷程自我省思、改進(jìn)與觀摩他人，并將個人學(xué)習(xí)歷程內(nèi)記錄的所有數(shù)據(jù)，提供給教師或家長以了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)度與成效。學(xué)習(xí)平臺就能夠得以分析學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)歷程，從而達(dá)到反饋的功能。

三 計算機(jī)硬件移動學(xué)習(xí)平臺學(xué)

本計算機(jī)硬件移動學(xué)習(xí)平臺功能架構(gòu)如圖1所示包含前端移動學(xué)習(xí)子系統(tǒng)、后臺移動學(xué)習(xí)子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫三部分。

1 前端移動學(xué)習(xí)子系統(tǒng)

主要是讓用戶的移動設(shè)備可以通過此子系統(tǒng)提供的功能達(dá)到有效率移動學(xué)習(xí)目的。此子系統(tǒng)包含瀏覽、登陸、信息上傳、QR Code編/解碼的功能，如下：

（1）瀏覽：提供移動設(shè)備配合3G或Wi-Fi進(jìn)行瀏覽在手機(jī)或服務(wù)器端所發(fā)布的信息。學(xué)習(xí)者獲取信息的方式與操作一般計算機(jī)設(shè)備大致相同，不會產(chǎn)生距離感；

（2）登陸：確認(rèn)使用者的身份，記錄學(xué)習(xí)歷程文件。有效掌握學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，以便有針對性的開展教學(xué)活動；

（3）信息上傳：使用戶以移動設(shè)備配合3G或Wi-Fi進(jìn)行信息的上傳。學(xué)習(xí)者對于對已獲取的信息進(jìn)行反饋，獲取有效數(shù)據(jù)資源以外還有利于對學(xué)習(xí)過程展開評價；

（4）QR Code編/解碼：如用戶根據(jù)特定教材產(chǎn)生對應(yīng)的二維碼需求，可通過此模塊產(chǎn)生二維碼。如使用者的手機(jī)沒有內(nèi)置二維碼譯碼程序，也可以使用此模塊對二維碼進(jìn)行解碼。

2 后臺移動學(xué)習(xí)子系統(tǒng)

后臺移動學(xué)習(xí)子系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)主要是讓學(xué)習(xí)者可以便捷、有效率的移動學(xué)習(xí)，其包含了二維碼制作系統(tǒng)、二維碼識別軟件，與后臺移動學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)3部份，分述如下：

（1）QR Code二維碼制作系統(tǒng)制

主要提供將一串文字制作成對應(yīng)的二維碼。設(shè)計功能如下：

1）二維碼產(chǎn)生：產(chǎn)生所輸入文字對應(yīng)的二維碼，最多可輸入7，089個字符。

2）輸出至剪貼?。簩⑺a(chǎn)生之二維碼輸出至剪貼薄，供用戶使用。

3）調(diào)整二維碼角度：將所產(chǎn)生的二維碼根據(jù)所選角度作旋轉(zhuǎn)處理。

4）二維碼打?。捍蛴∷a(chǎn)生的二維碼，且打印機(jī)不受限制，無額外的硬件需求。

（2）QR Code二維碼識別辨軟件

將二維碼解譯成對應(yīng)的文字，以供后續(xù)操作，此軟件可以使尚未內(nèi)建QR Code譯碼程序的手機(jī)使用此軟件來解譯二維碼。設(shè)計功能如下：

1）二維碼識別：只需要30萬像素以上讀取工具即可識別讀取資料，這對于降低教學(xué)硬件設(shè)備成本投入有較大幫助；

2）辨識度高：二維碼識別采用先進(jìn)的容錯算法，在部分污損的情況下，仍然可以解讀出完整的原始信息。學(xué)生使用過程中不可避免的會產(chǎn)生損耗問題，在此二維碼頗具優(yōu)勢；

3）操作簡便：識別軟件操作簡便，大幅簡化操作繁瑣的過程，容易上手。學(xué)習(xí)者無需再針對設(shè)備進(jìn)行培訓(xùn)，能夠?qū)⒔虒W(xué)目標(biāo)充分聚焦在學(xué)習(xí)內(nèi)容上；

4）360o辨識：可識別任何角度的二維碼。使用技術(shù)門檻較低，有利于各種層次的學(xué)習(xí)者使用；

5）簡化輸入：可儲存二維碼信息，免去輸入信息的繁瑣操作。

（3）后臺移動學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)

此系統(tǒng)主要功能為內(nèi)部模塊與數(shù)據(jù)庫之間的存取操作，其包含了如圖2所示的4個模塊：

1）教材編輯模塊

此模塊主要提供符合共享元件參照模型（SCORM）標(biāo)準(zhǔn)的教材；包含格式制作、格式轉(zhuǎn)換兩種功能，并將用戶所提供的教材元件整合至系統(tǒng)的教材元件數(shù)據(jù)庫內(nèi)。格式制作：將教材制作符合SCORM標(biāo)準(zhǔn)。其中本系統(tǒng)的學(xué)習(xí)教材使用9個目類來著錄教學(xué)資源。格式轉(zhuǎn)換：當(dāng)使用者提供教材信息，通過本系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成設(shè)計符合SCORM標(biāo)準(zhǔn)的元數(shù)據(jù)，再將使用者的教材信息轉(zhuǎn)換成符合內(nèi)部教材格式的教材元件。其中9個項目分別為：一般、生命周期、元-元數(shù)據(jù)、技術(shù)、教育、版權(quán)、關(guān)聯(lián)性、注釋、分類。如圖3所示：

2）學(xué)習(xí)模塊

學(xué)習(xí)模塊提供的功能主要是能讓個人或群組用戶的學(xué)習(xí)都通過此模塊來完成。通過此模塊個人用戶或群組用戶可以將所取得的二維碼的相關(guān)數(shù)據(jù)、教材等，通過3G或Wi-Fi連上計算機(jī)硬件移動學(xué)習(xí)平臺后記錄并儲存于數(shù)據(jù)庫中，為個人或群組用戶提供日后重復(fù)學(xué)習(xí)的便捷功能以及了解目前學(xué)習(xí)狀況等。也可以及時獲取群組合作學(xué)習(xí)時組員所欲分享的信息。功能包含：提供個人學(xué)習(xí)功能；用戶通過學(xué)習(xí)模塊將學(xué)習(xí)過程儲存于數(shù)據(jù)庫；根據(jù)教材分類單元，通過學(xué)習(xí)模塊來整理學(xué)習(xí)信息Title反饋給用戶；用戶通過學(xué)習(xí)模塊反饋的學(xué)習(xí)信息來了解自己的學(xué)習(xí)成果。如圖4所示：

3）傳輸模塊

通過此模塊可以將信息、QR code或教材下載（上傳）從（至）數(shù)據(jù)庫中，如圖5（a）所示；此外用戶間可通過此模塊直接分享數(shù)據(jù)、教材，提高分享率以及簡化處理流程，如圖5（b）所示。設(shè)計功能如下：

4）數(shù)據(jù)庫管理模塊

利用此模塊設(shè)置用戶權(quán)限以維護(hù)與使用服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，設(shè)計的功能：權(quán)限管理；教材元件數(shù)據(jù)庫、學(xué)習(xí)歷程文件數(shù)據(jù)庫與用戶基本數(shù)據(jù)庫的維護(hù)；開放一般用戶可以增加、修改、刪除與查詢基本數(shù)據(jù)；群體數(shù)據(jù)的設(shè)置、維護(hù)。如圖6所示：

四 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

1 教材元件數(shù)據(jù)庫

主要儲存經(jīng)教材編輯模塊所設(shè)計出符合SCORM標(biāo)準(zhǔn)的教材元件，教材元件數(shù)據(jù)庫可供評價學(xué)習(xí)模塊之用。學(xué)習(xí)模塊則根據(jù)學(xué)習(xí)者情況，在教材組件資料庫獲取教材元件提供學(xué)習(xí)者對應(yīng)教材。此數(shù)據(jù)庫由存放教材內(nèi)容整合而成，設(shè)計包含下列10種表單：資料表、SCORM一般數(shù)據(jù)表、SCORM生命周期資料表、SCORM元-元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)表、SCORM技術(shù)資料表、SCORM教育資料表、SCORM版權(quán)資料表、SCORM關(guān)聯(lián)性數(shù)據(jù)表、SCORM 注釋資料表、SCORM分類資料表。

2 學(xué)習(xí)歷程文件數(shù)據(jù)庫

用戶使用該系統(tǒng)學(xué)習(xí)功能的歷程數(shù)據(jù)，自動儲存于用戶學(xué)習(xí)歷程文件數(shù)據(jù)庫。完整的記錄用戶學(xué)習(xí)過程，使學(xué)習(xí)者依據(jù)與此自我評價、修正并提升學(xué)習(xí)成效，并提供學(xué)習(xí)記錄給教學(xué)者。重要字段：個人化資料：記錄學(xué)習(xí)者程度、教材偏好、已閱讀過的課程信息；瀏覽教材時間：提供教材閱讀時間，教學(xué)者以此判斷是否重新編輯教材；瀏覽教材路徑包括記錄學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)路徑，以便教學(xué)者得出最佳學(xué)習(xí)路徑；瀏覽文章次數(shù)，獲取學(xué)習(xí)者對文章偏好程度，以便于提供新知識給學(xué)習(xí)者；下載紀(jì)錄；上傳紀(jì)錄；編輯教材紀(jì)錄。

3 用戶基本數(shù)據(jù)庫

記錄用戶的基本數(shù)據(jù)。包含：

（1）編號：用戶流水號（唯一識別碼、學(xué)號）登陸使用；

（2）姓名：記錄用戶姓名；

（3）密碼：記錄用戶密碼，登陸時輸入；

（4）性別：記錄用戶性別；

（5）登陸時間：記錄用戶登陸時間；

（6）離線時間：記錄用戶離線時間；

（7）注冊時間：記錄用戶注冊時間；

（8）電子信箱：記錄用戶電子信箱，通過此方式獲取相關(guān)信息；

（9）手機(jī)號碼：記錄用戶手機(jī)號碼，用戶忘記密碼時，可通過此方式進(jìn)行密碼修復(fù)；

（10）權(quán)限：一般使用者為1；管理員為0。

五 案例討論：計算機(jī)硬件教學(xué)

如圖7，分為以下11個計算機(jī)硬件教學(xué)單元：①顯示器；②主板；③中央處理器；④內(nèi)存；⑤擴(kuò)展卡，如：顯示卡、網(wǎng)卡；⑥電源供應(yīng)器；⑦光驅(qū)；⑧硬盤；⑨鍵盤；⑩鼠標(biāo)；相關(guān)問題。

1 研究目標(biāo)

“計算機(jī)硬件教學(xué)平臺”以計算機(jī)硬件中的11個單元作為教學(xué)平臺的主要內(nèi)容。教學(xué)對象：大一學(xué)生。課時數(shù)：八節(jié)課。

（1）教學(xué)目標(biāo)：通過觀察，說出計算機(jī)硬件的名稱與型號；利用手機(jī)與二維碼移動學(xué)習(xí)網(wǎng)站，獲取計算機(jī)硬件的性能及組裝流程；區(qū)別計算機(jī)硬件各部件兼容性的不同；將收集的資料進(jìn)行整理、篩選，并制作成小組報告發(fā)表；利用手機(jī)簡報、攝像功能與同學(xué)共同分享討論學(xué)習(xí)心得。

（2）教學(xué)準(zhǔn)備工具：

a.具備三十萬畫素以上的相機(jī)，以及具有二維條形碼讀取功能的智能型手機(jī)；

b.計算機(jī)硬件數(shù)據(jù)的二維碼標(biāo)示；

c.搜集計算機(jī)硬件數(shù)據(jù)，并整理制作成網(wǎng)頁材料；

d.學(xué)生交互、討論與分享網(wǎng)站；

e.手機(jī)操作教學(xué)簡報；

f.課程流程講解簡報。

2 教學(xué)流程的六個步驟：

（1）教師課堂講授來認(rèn)識計算機(jī)各硬件基本功能與構(gòu)造；

（2）學(xué)習(xí)使用移動設(shè)備和移動學(xué)習(xí)平臺，學(xué)生練習(xí)拍攝、譯碼、傳輸數(shù)據(jù)等；

（3）實際觀察計算機(jī)硬設(shè)備，根據(jù)提供的教材，使用手機(jī)拍攝設(shè)備上的二維碼，鏈接學(xué)習(xí)網(wǎng)站獲取計算機(jī)硬件的功能及組裝流程；

（4）學(xué)生將搜集到的計算機(jī)硬件及組裝的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分類，將符合小組主題的數(shù)據(jù)儲存并制成標(biāo)題文件放置于網(wǎng)頁上，方便今后的下載與分享，并由學(xué)生輪流向全部同學(xué)進(jìn)行報告；

（5）小組互相評價，參照資料內(nèi)容（70%）、報告流暢度（30%）評價分?jǐn)?shù)，教師將各個小組互評表的分?jǐn)?shù)平均后，占總成績的60%，其余的40%分?jǐn)?shù)為教師評分；

（6）教師補(bǔ)充講解各小組內(nèi)容，并進(jìn)行講評。

六 結(jié)論及未來研究

移動學(xué)習(xí)一直是學(xué)習(xí)領(lǐng)域所研究的一個方向，本研究主要是利用無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境結(jié)合QR Code二維碼技術(shù)來創(chuàng)設(shè)移動學(xué)習(xí)平臺，提供用戶操作的便捷性以及提高學(xué)習(xí)成效，并以問卷的方式來評價教學(xué)的效果與二維碼使用效能。本研究在教學(xué)內(nèi)容方面仍有可擴(kuò)展的空間，目前只針對計算機(jī)硬件方面組織教學(xué)，未來可以尋求形式更為多元化的教材加入補(bǔ)充。

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Research of Mobile Learning Platform Based on QR Code

——Discussion of Computer Hardware Teaching

ZHANG Hao-feng XING Hai-feng ZHU Yuan-pei

(College of Physics and Information Engineering， Henan Normal University， Xinxiang，Henan 453007， China)

Abstract: A mobile learning platform based on QR code is provided. The design concept is using QR code owing the property of feasible access to achieve the mobile learning. In addition， the teachers can analyze the portfolio of a user to understand and improve the learning effectiveness of the user. The platform contains client-side and server-side subsystems. The functions of login， browsing， information upload and QR code encode/decode are containing in the client-side subsystem. The server-side subsystem mainly contains the mobile learning management system. The features of the platform are carrying out the mobile learning for users by mobile devices and promoting the learning effectiveness by the personalized and collaborative learning for users.

Keywords: QR code; mobile learning; collaborative learning; learning portfolio

#61482;基金項目：本文得到河南省軟科學(xué)項目“基于網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)設(shè)計平臺和案例的研究與開發(fā)”（編號：072400420190）的資助。

收稿日期：2011年2月25日

編輯：紅葉