基于QR Code的移動學習系統設計研究

【摘要】以移動信息技術環境與QR Code相結合，設計移動學習平臺。運用二維碼易讀取的特性，并結合移動學習過程數據分析結果來達到跟蹤使用者學習進度與成效的目的。平臺包含前端和后臺移動學習子系統二部份，其中前端子系統集成了瀏覽、登陸、信息上傳、QR Code編/譯碼等功能，后臺子系統主要包含移動學習管理系統。

【關鍵詞】QR Code；移動學習；合作學習；學習歷程檔案

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

一 引言

移動技術及數字化學習的廣泛應用推動了移動學習的發展。2000年，英國伯明翰大學的移動學習研究專家Sharples就指出，先進的移動技術正使得E-Learning向M-Learning轉變。[1]因此移動學習比數字學習更進一步，可以不受計算機環境限制，應用便捷的移動學習工具與無線網絡，做到隨時隨地的學習。

有鑒于QR Code二維碼在移動商務中的應用，開放移動聯盟（Open Mobile Alliance，OMA）于2005年5月制定了標準規范，以加速二維碼應用與普及。國內2009年12月10日鐵道部在全國發售印刷二維碼的新型列車票據。本文運用移動學習結合QR Code技術來構建移動學習平臺，達到低成本且實時的合作學習目的，進而提升使用者的學習成效。

二 QR Code移動學習的基本相關理論

1 QR Code

QR Code最早應用在手機上的國家是日本。根據2007年5月 OMA 提出的二維碼應用共通標準規范第3.2版，二維碼目前在移動商務應用可大致分為四類，包括：

（1）自動化文字輸入：儲存個人信息，如地址、電話號碼、日程計劃等，進行名片、行程數據等快速交換。

（2）數字內容下載：儲存數字內容并進行下載。

（3）網址快速鏈接：使用手冊、產品規格、報章雜志、廣告宣傳等數據附加二維碼，以提供用戶進行網址快速連接、電話快速撥號等。

（4）身份識別與商務交易：手機上顯示二維碼數據，作為交易身份鑒別依據或交易憑證，如入場券、會員身份確認、手機付款等應用。[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。因此二維碼產業機制具有相當大的潛力，特別是目前計算機通訊硬件設備均已成熟，只需提供更多的服務來滿足使用者需求，同時帶動了計算機、通訊、金融、物流、教育等相關行業的發展與變革。這正是本研究將二維碼導入于移動學習的誘因。

2 移動學習

國內外很早就開始了對移動學習方面的研究。M-Learning 不只是數字化，還具有“移動”的特性，因此移動學習比數字學習更進一步，可以做到隨時隨地的學習，不受到桌面計算機環境限制，輕便的移動學習設備與無線網絡環境提供了一種真正信息唾手可得的機會。[3]Kynaslahti[4]則認為移動學習應該具有方便性、權宜性、即時性三種意義。移動學習有三個必須的要素：移動學習設備、通訊基礎設施、學習活動模式。[5]由此可知，移動學習設備必須具有輕薄短小、易用性、符合需求的功能等條件。如果實施的移動學習設備是學生個人本身就已經擁有或容易取得的通訊設備，則能夠更即時引入移動學習概念于教學活動之中。真實的任務情境有利于促進學習者知識的遷移， 把學習交流中抽象的知識與實際的學習生活相聯系， 運用到學習生活中去。[6]

3 合作學習

合作學習是一種普遍受到教育學者肯定，并能實際運用到課程中的教學模式，許多中外學者對合作學習提出了自己的見解。提出合作學習是一種學習情境，學生在不同小組中一起學習，彼此間互相合作，資源交互，分享發現的成果，評價并修正彼此間觀點。[7]合作學習的基本定義為結構化的學習環境，在此情境下的不同小組具有共同的學習目標，促進自身與成員間學習動機，增進教材的了解與記憶。合作學習作為一種教學策略來講，就是通過教師將學生妥善異構分組，在學習過程中教師扮演協助者角色；由教師的協助，學生相互扶持，進行學習活動。而小組為了共同目標一起合作努力，以完成個人與團體學習目標，進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，在觀點的碰撞中促進進一步的反思，重新組織自己的知識結構，整個過程充滿了對知識的探究、重組和創造，充分發揮著成員的本質力量，實現個體的最大化成長。[8]整合種種理論后歸納出：“合作學習是在學習的過程中，教師采用異構分組，讓能力高、中、低的學生在合作學習情境中彼此進行溝通學習。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，使小組的學習與運作更有效能。在合作學習的情境中，增進個人的自信與創造思考能力，營造出小組成員休戚與共的生命共同體”。[9]

4 學習歷程檔案

學習歷程檔案最早被廣泛應用在藝術上，有效地記錄學習者的作品集。直到上世紀80年代末期，才開始正式且有系統地應用在教育領域上。“學習歷程檔案”一詞在學校中的最早應用，是從學生的作文檔案開始。[10]學習歷程檔案可以定義為：學習者在學習階段所有學習記錄；其目的地在于讓學習者能夠根據學習歷程自我省思、改進與觀摩他人，并將個人學習歷程內記錄的所有數據，提供給教師或家長以了解學習者的學習進度與成效。學習平臺就能夠得以分析學習者學習歷程，從而達到反饋的功能。

三 計算機硬件移動學習平臺學

本計算機硬件移動學習平臺功能架構如圖1所示包含前端移動學習子系統、后臺移動學習子系統與數據庫三部分。

1 前端移動學習子系統

主要是讓用戶的移動設備可以通過此子系統提供的功能達到有效率移動學習目的。此子系統包含瀏覽、登陸、信息上傳、QR Code編/解碼的功能，如下：

（1）瀏覽：提供移動設備配合3G或Wi-Fi進行瀏覽在手機或服務器端所發布的信息。學習者獲取信息的方式與操作一般計算機設備大致相同，不會產生距離感；

（2）登陸：確認使用者的身份，記錄學習歷程文件。有效掌握學習者的學習經歷，以便有針對性的開展教學活動；

（3）信息上傳：使用戶以移動設備配合3G或Wi-Fi進行信息的上傳。學習者對于對已獲取的信息進行反饋，獲取有效數據資源以外還有利于對學習過程展開評價；

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

2 后臺移動學習子系統

后臺移動學習子系統設計的目標主要是讓學習者可以便捷、有效率的移動學習，其包含了二維碼制作系統、二維碼識別軟件，與后臺移動學習管理系統3部份，分述如下：

（1）QR Code二維碼制作系統制

主要提供將一串文字制作成對應的二維碼。設計功能如下：

1）二維碼產生：產生所輸入文字對應的二維碼，最多可輸入7，089個字符。

2）輸出至剪貼薄：將所產生之二維碼輸出至剪貼薄，供用戶使用。

3）調整二維碼角度：將所產生的二維碼根據所選角度作旋轉處理。

4）二維碼打印：打印所產生的二維碼，且打印機不受限制，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的文字，以供后續操作，此軟件可以使尚未內建QR Code譯碼程序的手機使用此軟件來解譯二維碼。設計功能如下：

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，這對于降低教學硬件設備成本投入有較大幫助；

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

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。學習者無需再針對設備進行培訓，能夠將教學目標充分聚焦在學習內容上；

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

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）后臺移動學習管理系統

此系統主要功能為內部模塊與數據庫之間的存取操作，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）標準的教材；包含格式制作、格式轉換兩種功能，并將用戶所提供的教材元件整合至系統的教材元件數據庫內。格式制作：將教材制作符合SCORM標準。其中本系統的學習教材使用9個目類來著錄教學資源。格式轉換：當使用者提供教材信息，通過本系統轉換成設計符合SCORM標準的元數據，再將使用者的教材信息轉換成符合內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-元數據、技術、教育、版權、關聯性、注釋、分類。如圖3所示：

2）學習模塊

學習模塊提供的功能主要是能讓個人或群組用戶的學習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數據、教材等，通過3G或Wi-Fi連上計算機硬件移動學習平臺后記錄并儲存于數據庫中，為個人或群組用戶提供日后重復學習的便捷功能以及了解目前學習狀況等。也可以及時獲取群組合作學習時組員所欲分享的信息。功能包含：提供個人學習功能；用戶通過學習模塊將學習過程儲存于數據庫；根據教材分類單元，通過學習模塊來整理學習信息Title反饋給用戶；用戶通過學習模塊反饋的學習信息來了解自己的學習成果。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）數據庫中，如圖5（a）所示；此外用戶間可通過此模塊直接分享數據、教材，提高分享率以及簡化處理流程，如圖5（b）所示。設計功能如下：

4）數據庫管理模塊

利用此模塊設置用戶權限以維護與使用服務器數據庫，設計的功能：權限管理；教材元件數據庫、學習歷程文件數據庫與用戶基本數據庫的維護；開放一般用戶可以增加、修改、刪除與查詢基本數據；群體數據的設置、維護。如圖6所示：

四 數據庫設計

1 教材元件數據庫

主要儲存經教材編輯模塊所設計出符合SCORM標準的教材元件，教材元件數據庫可供評價學習模塊之用。學習模塊則根據學習者情況，在教材組件資料庫獲取教材元件提供學習者對應教材。此數據庫由存放教材內容整合而成，設計包含下列10種表單：資料表、SCORM一般數據表、SCORM生命周期資料表、SCORM元-元數據數據表、SCORM技術資料表、SCORM教育資料表、SCORM版權資料表、SCORM關聯性數據表、SCORM 注釋資料表、SCORM分類資料表。

2 學習歷程文件數據庫

用戶使用該系統學習功能的歷程數據，自動儲存于用戶學習歷程文件數據庫。完整的記錄用戶學習過程，使學習者依據與此自我評價、修正并提升學習成效，并提供學習記錄給教學者。重要字段：個人化資料：記錄學習者程度、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，教學者以此判斷是否重新編輯教材；瀏覽教材路徑包括記錄學習者學習路徑，以便教學者得出最佳學習路徑；瀏覽文章次數，獲取學習者對文章偏好程度，以便于提供新知識給學習者；下載紀錄；上傳紀錄；編輯教材紀錄。

3 用戶基本數據庫

記錄用戶的基本數據。包含：

（1）編號：用戶流水號（唯一識別碼、學號）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信息；

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

（10）權限：一般使用者為1；管理員為0。

五 案例討論：計算機硬件教學

如圖7，分為以下11個計算機硬件教學單元：①顯示器；②主板；③中央處理器；④內存；⑤擴展卡，如：顯示卡、網卡；⑥電源供應器；⑦光驅；⑧硬盤；⑨鍵盤；⑩鼠標；相關問題。

1 研究目標

“計算機硬件教學平臺”以計算機硬件中的11個單元作為教學平臺的主要內容。教學對象：大一學生。課時數：八節課。

（1）教學目標：通過觀察，說出計算機硬件的名稱與型號；利用手機與二維碼移動學習網站，獲取計算機硬件的性能及組裝流程；區別計算機硬件各部件兼容性的不同；將收集的資料進行整理、篩選，并制作成小組報告發表；利用手機簡報、攝像功能與同學共同分享討論學習心得。

（2）教學準備工具：

a.具備三十萬畫素以上的相機，以及具有二維條形碼讀取功能的智能型手機；

b.計算機硬件數據的二維碼標示；

c.搜集計算機硬件數據，并整理制作成網頁材料；

d.學生交互、討論與分享網站；

e.手機操作教學簡報；

f.課程流程講解簡報。

2 教學流程的六個步驟：

（1）教師課堂講授來認識計算機各硬件基本功能與構造；

（2）學習使用移動設備和移動學習平臺，學生練習拍攝、譯碼、傳輸數據等；

（3）實際觀察計算機硬設備，根據提供的教材，使用手機拍攝設備上的二維碼，鏈接學習網站獲取計算機硬件的功能及組裝流程；

（4）學生將搜集到的計算機硬件及組裝的數據進行整理分類，將符合小組主題的數據儲存并制成標題文件放置于網頁上，方便今后的下載與分享，并由學生輪流向全部同學進行報告；

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

（6）教師補充講解各小組內容，并進行講評。

六 結論及未來研究

移動學習一直是學習領域所研究的一個方向，本研究主要是利用無線網絡環境結合QR Code二維碼技術來創設移動學習平臺，提供用戶操作的便捷性以及提高學習成效，并以問卷的方式來評價教學的效果與二維碼使用效能。本研究在教學內容方面仍有可擴展的空間，目前只針對計算機硬件方面組織教學，未來可以尋求形式更為多元化的教材加入補充。

參考文獻

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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項目“基于網絡的學習設計平臺和案例的研究與開發”（編號：072400420190）的資助。

收稿日期：2011年2月25日

編輯：紅葉