手机二维码技术在远程教育中的应用

吉晓娟 邬家炜

华南师范大学计算机学院 广州 510631

手机二维码技术在远程教育中的应用

吉晓娟 邬家炜

华南师范大学计算机学院 广州 510631

二维码作为一种自动识别和信息载体技术在多个领域已有研究和应用，现用手机二维码技术将远程教育的文字教材与多媒体教学资源相结合，实现实时解决学生学习中遇到的问题，减少学习中的问题积压，提高远程教育的质量。

二维码；手机二维码；远程教育；移动学习

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

作者：吉晓娟，硕士研究生，主要研究方向计算机网络应用、远程教育技术；邬家炜，硕士生导师，教授，主要研究方向计算机网络应用、远程教育技术。

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

1 问题的提出

由于远程教育中学生分布和个体之间的差异，远程教育师生之间，教的过程与学的过程处于一种时空上的分离状态。学生多来源于上班族，大多数都是在职业余学习，当他们在学习的过程中遇到知识点不懂，尤其是当他们在学习课本知识遇到不懂的问题却无从查询答案时，如何提高他们的学习效率，怎样利用现有的资源，帮助他们更深入地了解和剖析知识点是一个值得考虑的问题。

现在远程教育的教育信息化技术发展非常迅速，但由于整个互联网的异构性，教育资源不能充分共享，严重的重复开发现象已成为制约远程教育发展的瓶颈[1]。目前国内手机的普及比电脑的普及要广得多且有图形支撑，且手机的使用比电脑的使用要简单方便得多。进入3G时代后，手机已经可以进行网页浏览，充分利用手机的普及性能极大地扩展远程教育的空间，打破时空限制，从而提高学生的学习兴趣和学习效率。

综合利用现有的教学资源，在教材知识点旁印刷加载有相应信息的二维码，学生终端就可以用手机扫描二维码进入相应的学习网站页面浏览相应的知识点内容，从而提高教育资源的利用率。利用手机二维码作为教材和网络资源的桥梁，方便学生主动掌控知识点的学习进度，实时解决学习中遇到的问题，实现远程教育在任何时间、任何地点都可以学习的目标。

2 二维码技术

二维码是用某种特定的几何图形通过按一定规律在平面分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的。在代码编制上利用“0”“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理，具有一定的校验功能等，可对不同行的信息自动识别及处理图形旋转变化等[2-5]。通常分两种类型，即行排式二维码和矩阵式二维码。

二维码的优点[6]：成本低，制作简便；抗损、抗干扰和纠错能力强；信息容量大；信息防伪；信息自动传递。现在的手机普遍配备应用处理器单元，可以满足日益增长的图像和声音处理的需要[7]。手机已不仅是一个单纯的移动通话装置，而且是一个移动的多媒体计算平台[8]。而手机二维码技术正是利用这种移动技术，将手机摄像头作为扫描器对二维码进行扫描，通过手机装载的解码软件迅速获得二维码的加载信息，实现链接到相应的网页。

学生终端通过手机摄像头识别教材知识点旁的二维码图形，链接到相应的知识点详解的网页，直接用手机浏览学习内容，使教材突破平面文字的限制，走向多媒体，增加学生学习的兴趣，实时解决学生学习上的疑难。

3 二维码教材应用系统总体框架及工作流程

3.1 系统总体框架

如图1所示，二维码教材应用系统主要由学生终端、WAP GW、URL跳转模块、资源访问管理、系统管理、WAP网站管理等几部分组成。学生使用手机摄像头扫描二维码或发送相应的知识点编码访问与二维码相对应的知识点的WAP网页，学习知识点的内容，参与讨论区的讨论，进行知识点相关题目的练习，重难点知识的疑问解答及相关知识点资料的下载等交互。

WAP GW即WAP网关，学生终端手机摄像头扫描二维码，通过WAP网关中的HTTP代理接入二维码教材应用平台。对索引号进行解析，由平台将终端请求重定向到相应的WAP页面。

资源访问管理模块的功能是二维码信息的管理，对知识点访问的统计分析。不同的知识点对应不同的二维码索引号，要保证二维码索引号的唯一性。访问统计的分析是为了方便教师或平台维护人员了解各个知识点及各WAP地址的访问量，这样可以帮助教师判断学生对各个知识点的掌握程度，以便对教师在以后的课堂教学中更好地把握对知识点的讲解的深度提供依据。

WAP网站管理子系统是整个应用平台的展示前台。WAP网站可以是现在各网络学院已有的学习网站，也可以是在原有的学习网站上增加和突出学习中重难点知识解析后使用。

URL跳转模块的功能是接受学生端的索引号查询请求，对学生端解码出来的索引号进行解析，并将学生端的请求重定向到索引号所对应的WAP网页URL。

系统管理模块的功能是实现对学生信息的管理，对WAP网站资源的数据维护和知识点的更新及个性化设置。

3.2 关键问题的解决方法

1）二维码的选择。二维码的种类很多，在二维码教材应用系统中选择应用的二维码是QR码（QR Code）。QR码是由日本Denso公司研制的一种矩阵二维码符号，它除具有一维条码及其他二维条码所有的优点外，还具有以下优点：超高速识读，能够有效地表示中国汉字，信息容量大，印刷面积小，抗污损，全方位识读，结构可附加。

2）QR码的编码。对教材的知识点进行统一的索引号编排，也可以跟其他学校联合统一索引号。但必须将各个知识点对应的二维码图形与二维码图形所包含的代码信息及知识点编码同时发布。网络教育学院向学生提供二维码解码软件，或在学生注册的时候学校工作人员可以帮助学员下载解码软件以方便学生以后使用。

3）语义网对相关知识点的快速查询匹配。相关知识点的查询匹配应用语义网的查询技术。语义网即将数据发布在Web上，使得数据能以一种可以被机器所理解的方式定义和联系起来，不仅是以显示为目的，也实现自动集成和重用不同平台中的数据信息，使计算机和人类能更好地协调工作[9]，更好更智能化地为学生提供与其查询的知识点相关的信息，以帮助学生可以有选择学习知识点相关的扩展知识。由于各个网络教育学院的精品课程科目不同，优秀教师所讲授的科目也不同，随着技术的发展，若应用云计算技术将各个远程教育的学校资源进行统一管理，再用语义网的搜索技术，将会大大提高知识点WAP网页的知识含量。

3.3 系统运作流程

二维码教材应用系统工作时序图如图2所示。

1）学生在教材中找到对应的知识点的二维码，用手机摄像头对目标二维码进行拍摄。二维码中存储的不是实际内容，而是一个索引号。

2）学生手机端对拍摄到的二维码图形进行识别、读取和解码。

3）学生手机端向二维码教材应用平台发出访问请求，即将二维码对应的索引号信息发给二维码教材应用平台。

4）二维码教材应用平台将索引号信息映射为对应的URI，并将学生端请求重定向到相应的知识点的WAP页面。

5）知识点WAP网站为学生端手机返回响应的请求结果。

6）学生和知识点WAP网站之间进行交互，执行后续应用，如浏览学习知识点的内容，参与讨论区的讨论，进行知识点相关题目的练习，重难点知识的疑问解答及相关知识点资料的下载等。

4 二维码教材应用的前景

基于3G手机的二维码教材在远程教育中具有巨大的应用前景：由于现代生活节奏的加快，竞争的日趋激烈，无形的生存压力使得人们必然会选择进行终身学习以提高自己，更好地适应社会发展，而国内现有的教育还远不能满足社会各层次人才的需求[10]。当二维码教材普及后，便可实现各个阶层的学习者都能够摆脱时间和空间的束缚，可以依时间需求随时随地进行学习。二维码教材更好地推动远程教育移动学习的发展，使得学生在远程学习上更加自由，在可实现手机无线通信的地方都可以上网了解知识点，解决疑惑等。在中国这个学习大国，在校大学生有2 000多万，还有数以千万计的在职人员，所以，基于3G手机的二维码教材的需求巨大。

二维码教材的应用对于两种人群有着特殊优势，一种是没有电脑设备的人群，或对电脑操作不熟练的人；一种是不停移动的人群，即因工作或其他原因不能固定学习地点的人群。随着3G牌照的发放，国内移动增值业务将迎来新一轮的投资和发展热潮。因此，基于手机的二维码教材的远程教育有着巨大的应用前景和现实意义。

[1]蒋漪涟.网格技术在现代远程教育中的应用研究[J].信息化纵横,2009(8):38-40

[2]齐金月.二维条码的生成与识别研究[D].哈尔滨工程大学通信与信息系统专业,2003

[3]万菁.二维条码的编解码及系统实现[D].上海交通大学模式识别与智能系统专业,2007

[4]周晓伟.二维码识别技术研究[D].上海交通大学模式识别与智能系统专业,2007

[5]刘宁钟.高维条码识别技术和编码理论的研究[D]南京理工大学模式识别与智能系统专业,2003

[6]谢洁明.试论二维码技术在中国出版行业中的应用[J].出版发行研究,2007(7):20-23

[7]Ohbuchi E,Hanaizumi H,Hock L A.Barcode readers using the camera device in mobile phones[C]//IEEE Computer Society.Proceedings of the 2004 International Conference on Cyberworlds.Washington,2004:260-265

[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

[9]陆建江.语义网原理与技术[M].北京:科学出版社,2007:4-5

[10]王科飞.中国远程教育方式的新变[J].科学社会战线,2009(6):274-275

[11]丁新.中国远程教育发展的十大趋势[J].中国远程教育,2003(4):20

[12]肖全钦,刘明军,刘悦.手机二维码的研究[J].数字通信世界,2008(9):68-70

[13]国内发展手机二维码因素及市场预测[EB/OL].http://www.315sc.org

[14]刘悦,刘明业.QR code二维条码数据编码的研究[J].北京理工大学学报,2005(4):352-355

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