二维码技术在校园信息化建设中的应用

2022-03-21兰州职业技术学院王韦帆

数字技术与应用 2022年2期

兰州职业技术学院王韦帆

5G时代的来临，不仅是信息传输速度的增加，更使人与人之间的信息交流向万物交互过渡，是整个社会数字化变革的关键基石。在通信网络的支撑下，二维码这种电子标签技术在校园中的广泛应用，不仅丰富了校园文化生活，简化了校园管理程序，更为广大师生创建了自主、移动学习的大环境。

1 二维码技术概述

1.1 二维码的概念

二维码，是基于计算机科学技术与新型光电信息技术的电子标签技术。它是运用了比特流的概念，把文本、数字等数据字符信息，按照一定的几何结构形式，按照规则在一个平面的水平和垂直两个角度上以黑白相间的方法进行编排，黑点代表“1”，白点代表“0”，然后再使用图像识别装置或光电扫描装置自动加以标识，实现信息内容的自动处理。

1.2 手机二维码

手机二维码，就是以二维码标准为基础，二维码技术在手机上的运用，它是融合了手机便捷性和二维码优势的产物。

1.3 二维码的分类

按照二维码的编码模式和结构形状不同，可分成行排形（Stacked）二维码和矩阵形（Matrix）二维码。

行排形二维码继承了传统一维条形码的编码模式和识读原理，根据需求堆积成二行或多行。在印制、识读设备等方面可以和一维编码技术并行，目前较有代表性的有Code49、Code16K、PDF417等。

矩阵形二维码以黑点+白点的编排方式表示数据，目前典型代表有Code one、QR Code、Data Matrix、Grid Matrix、Compact Matrix等。

其中QR Code辨识迅速、信息密度高、存储空间小，适用于汉字编码，可以直接被智能手机识别软件读出，在校园信息化建设中主要采用该方式进行编码，具体流程（如图1所示）。该二维码图片（如图2所示）通过四个角落里的三个“回”字形小方块定位，不管从什么方位扫描，都可以正确辨别二维码中的信息。图片中黑白相间的小块用于保存信息，其疏密程度代表存储密度。

图1 二维码编码过程Fig.1 QR code encoding process

图2 QR二维码Fig.2 QR code

1.4 二维码的特点

二维码存储容量大、编码密度高、编码范围广、不仅具备容错功能，且纠错能力强。例如：A4纸大小的二维码，可以保存大概三十万字的图书。同时还具备制作成本低、操作简单、识别率高等优点。

2 二维码在高校应用的可行性

二维码的制作、发布门槛低、成本低。校园中智能手机的普及率也已高达99%以上，师生借助手机可轻松完成二维码的识读。

3 二维码在校园信息化中的应用

以师生为主体，二维码在校园中的应用分为“扫”与“被扫”两类：(1)师生每人被分配一张包含个人信息的二维码（包含姓名、电话、宿舍号、班级。必要时可包含证件照片、身份证号等），在校园不同场所出示代表自己身份的二维码，被识读扫描后，完成身份认证。本文将此码称为“电子身份二维码”。假如该码被盗取，应立即挂失，生成新的二维码。(2)校园中景观介绍、演出讲座海报、临时通知等以二维码形式张贴或转发至师生，师生用手机扫描二维码，获取相关信息。它是拓展阅读、快速存储的利器。

3.1 安全管理信息化

校园安全是学校管理的重中之重。校门、图书馆、宿舍楼或特殊实验场所的门禁系统与二维码技术结合，师生持电子身份二维码被识别后，方可进入。临时访客通过临时二维码进行身份认证。这减少了人员进出管理的工作量，很大程度上保证了学校的安全。

3.2 考勤（签到）信息化

新生入学报到、课堂签到（特别是上课人数多，冒名顶替较多的大班课）、大型会议（演讲、演出）入场、教职员工考勤等，均可通过二维码考勤管理系统，高效快速地实现人数统计。

二维码考勤管理系统所需设备主要包含：二维码识读装置、二维码制作软件系统、数据中心等（如图3所示）。在教室（大礼堂、实训室等）门口安装二维码识读装置，师生进入时只需出示“电子身份二维码”被扫描识别，后台电脑上可实时查看出勤情况。二维码具有唯一性，极大提升了考勤效率和准确率。

图3 二维码考勤系统流程Fig.3 QR code attendance system process

二维码签到是非接触式的信息识别。在疫情防控期间，既保证核酸检测数据统计的有效性和准确性，也最大程度保障师生安全。

3.3 课堂内外教学信息化

二维码存储量大，可在其中编辑文字、图像和URL地址，且即拍即现。不仅提高教学资源应用率、提升课堂效率，更是开展信息化教学的好帮手。

学生自主学习中，二维码可实现快速资料推送。对重要概念，定理等，教师可将生成的二维码传递给学生，学生用手机扫描二维码，把重点图文资料保存到手机，随时随地学习，轻松便捷。

高数课堂案例：拉格朗日中值定理——“拉格朗日中值定理又称拉氏定理，它是罗尔中值定理的推广，同时也是柯西中值定理的特殊情形”。课前教师预测到部分学生对罗尔中值定理和柯西中值定理有所遗忘，因此在教学课件中附上解释说明的二维码（如图4所示）。学生根据需要选择是否扫码学习。冗长的文字解释，用小小的二维码取代，快速进行了课堂内外知识切换，是教师进行分层次教学的有效手段。

图4 罗尔中值定理、柯西中值定理的二维码Fig.4 Two-dimensional code of Rolle's mean value theorem and Cauchy's mean value theorem

使用教材中的二维码，可以使静态文本向动态多媒体扩展。比如学生用手机扫描教材或课件上的二维码，可迅速拓展至与课程相关的课外资源；扫描实验、实训设备上的二维码，可以查看设备的操作方法及注意事项等。二维码走进课堂，不仅突破了平面媒体的限制，更为学生创造了自主学习的环境，提高了学习便利性。

3.4 社交、活动信息化

师生可将个人联系信息生成二维码。其中可包含常规的姓名、联系电话，还可包含主流的微信号、抖音号等，也可包含微博、社交网络的URL等，形成个性鲜明、信息全面的电子社交名片。师生、生生间借助电子社交名片的传递，相互了解，开启沟通之门。

校园内的讲座通知、活动宣传、投票竞猜、餐饮优惠信息等以二维码的形式转发于师生，不仅节约海报空间，便于快速宣传。

3.5 考试考务信息化

学生凭“电子身份二维码”考试，识读器扫描二维码后，自动连接到考试管理平台调出考生报名时上传的信息，方便监考老师验证考生身份。二维码进入考务办，取代了纸质准考证，不仅有效防止通过更换准考证照片进行代考的现象，而且无纸办公，绿色节能。

3.6 图书管理信息化

二维码与图书管理系统结合，可为每册书制作“图书二维码”（包含书名、作者名、检索书号、位置信息等）。学生用手机扫描馆内二维码，登录本馆的门户网站，进行图书检索。接下来扫描检索页上的图书二维码，按照二维码中的位置信息，快速取到所需图书。借书时，同学在自动终端机上扫描“电子身份二维码”和“图书二维码”，完成借阅；还书时，同学仅需扫描图书二维码，即可还书；图书管理者利用图书二维码内包含的书籍信息进行整理工作。不仅缩减了书籍管理的工作量，提升了管理书籍的效能，方便师生借阅。

学生也可使用“电子身份二维码”登录校园移动数字图书馆网站，阅读下载电子资料，欣赏数字音响作品等。极大拓展了自主学习资源库。

3.7 思政教育信息化

将学校升国旗场所、德育课堂教学基地等活动范围用二维码标识，通过手机识读二维码后，利用学校专题网站开展爱国主义、思想品德、校训校风等教育，使校园思政教育活动更为便捷，更具互动性。

3.8 校园公共资源信息化

我们为校园中的典型建筑、景观、公共设施，特色植物等制作“景观二维码”（包含景观名称、入校年份、景观介绍、背景故事，亦或在相应的网站网页配上音频解说），建立起校园景观二维码数据库，让学校公共景观资源纳入信息化管理。景观二维码可粘贴在对应景观处，也可在校园网上展示，为学生、家长、教师提供了深层次了解学校的途径。

3.9 事务咨询信息化

家长、学生、社会人士都可扫描学院官方网站上的二维码，开启学校教育智能问答。电脑客服回复消息的具体内容是学校自行提前设置的各种文字、图片、有声视频和链接，实现24小时无休的问题回复模式。

3.10 资产管理信息化

二维码与资产管理系统结合，为每个机械、设备、仪器制作“物资二维码”（包含编号、名称、型号、购买日期、使用场所、管理人、存放信息、售后联系等）。资产盘点时，只需识别“物资二维码”，手机上就会呈现设备对应信息，方便核对清点。二维码进入国资处，有效提升资产管理的准确度和资产盘点的有效性，也为后期的用途追溯、决策支撑提供了基础。