基于二維碼的課室管理服務系統的設計與實現

方梓丞

（華南師范大學計算機學院，廣州　510631）

基于二維碼的課室管理服務系統的設計與實現

方梓丞

（華南師范大學計算機學院，廣州510631）

0　引言

二維碼作為一種全新的信息存儲、傳遞和識別技術，自20世紀八十年代誕生后就受到了人們的關注，已廣泛應用在商業信息化（物流管理、質量監控、產品防偽、身份驗證）、移動營銷（廣告互動、廣告監測、數據庫營銷）、移動商務（移動安全、移動支付、電子票務、移動社交、打折優惠）、教育信息化［1-4］（教學應用、課室管理、數學化圖書館、校園安全管理、檔案信息管理、儀器設備管理）等各個領域，發展前景十分廣闊。

華南師范大學（以下簡稱“華師”）第一課室大樓的信息管理系統已經運行十幾年，為教育信息化做出了很大貢獻。但是，該系統在使用過程中存在以下問題：除了教務處排課系統中的正規上課課室安排外，臨時借用課室的手續麻煩而且借用數據沒有電子化；查詢課室得到的數據不準確；學委上課前排隊借到IC卡后才能啟動課室的多媒體系統。由筆者主持的省級大學生創業創新項目 “基于二維碼應用的課室管理服務系統”，實現了課室查詢、課室智能借用、臨時借用課室網上預約和審批等功能，有效地解決了以上問題。

1　二維碼技術

條碼技術已廣泛應用于各行各業，極大地提高了數據采集和信息處理的速度，提高了工作效率，并為管理的科學化和現代化做出了重大貢獻。

二維碼（two-dimension codes），又稱二維條碼，是在一維條碼的基礎上擴展出的一種具有可讀性的條碼。二維碼是用某種特定的幾何圖形按一定規律在平面 （二維）分布的黑白相間的圖形記錄數據符號信息的，其中黑色表示二進制的 “1”，白色表示二進制的“0”。QR碼全稱為快速響應矩陣碼 （Quick Response Code），是被廣泛使用的一種二維碼，解碼速度快。QR碼的基本結構如圖1所示，其中位置探測圖形、位置探測圖形分隔符、定位圖形用于對二維碼的定位。對每個QR碼來說，位置都是固定存在的，只是大小規格會有所差異。對于校正圖形，只要規格確定，校正圖形的數量和位置也就確定了。格式信息表示該二維碼的糾錯級別，分為L、M、Q、H四種級別。版本信息即二維碼的規格，QR碼符號共有40種規格的矩陣，從21×21（版本1），到177×177（版本40），每一版本符號比前一版本每邊增加4個模塊。數據和糾錯碼字是實際保存的二維碼信息和糾錯碼字 （用于修正二維碼損壞帶來的錯誤）。

圖1　QR碼的基本結構

二維碼以矩陣形式表達，可以在縱橫兩個方向存儲信息，存儲的信息量是一維條碼的幾十倍，可以表示英文、數字、漢字、圖片、網絡鏈接、位置信息、電子名片、Wi-Fi賬號、電子郵件等。二維碼具有以下優點：①高密度編碼，信息容量大；②編碼范圍廣；③容錯能力強，具有糾錯功能；④譯碼可靠性高；⑤可引入加密措施，保密性、防偽性好；⑥成本低，易制作，持久耐用。可以通過互聯網上的二維碼生成工具生成二維碼，保存或打印后即可使用。用戶只需把普通智能手機的攝像頭作為掃描器，安裝相應的解碼軟件，就可以掃描二維碼并獲取其中的信息。通過掃描二維碼獲取信息的速度是鍵盤輸入速度的5倍，且出錯率低。微信、UC瀏覽器等手機應用程序都內置了二維碼掃描模塊。雖然二維碼不是專門針對手機進行設計的，但是二維碼與手機結合的應用前景非常廣闊。隨著智能手機的不斷普及，針對二維碼的應用也越來越多，用戶可通過掃描二維碼進入移動互聯網，二維碼已經成為移動互聯網的重要入口。

2　基于二維碼的課室管理服務系統

華南師范大學第一課室大樓的信息管理系統在使用過程中存在多媒體課室的借用手續麻煩、課室臨時借用數據沒有完全數字化帶來的課室管理上的不便以及用戶無法準確及時獲取課室信息等問題。由筆者主持的省級大學生創業創新項目 “基于二維碼應用的課室管理服務系統”嘗試解決以上問題。

（1）利用二維碼實現多媒體課室的智能借用

目前上課使用多媒體設備需要學委到課室大樓一樓排隊借到IC卡后才能啟動課室的多媒體系統。由于借課室的人數較多，學委往往需要花很長的時間排隊，教師到了課室后也往往不能立刻使用相關設備。在本項目中，后臺數據庫系統中存儲了該時段該課室的上課老師和學委的信息，用手機客戶端掃描二維碼后，如果系統檢測到該用戶的信息與該時段該課室的任課老師或者學委的信息相匹配，將發一個信號到多媒體教學大樓中央控制系統開啟該課室的設備。

（2）實現多媒體課室數據的全面數字化

華南師范大學除了教務處排課系統中的正規上課課室安排外，其他臨時借用課室的數據一直都是手寫的，不利于對課室使用情況的管理，而且會導致自習的學生查詢空課室時難以得到準確的信息，自習期間因為課室被借用而被迫更換自習地點的情況時有發生。若將臨時借用課室的信息錄入系統中，不但方便對有關信息進行管理，還能方便同學們查詢課室使用情況，自習不受打擾。

目前班級或社團借用課室舉行活動，需要填寫表格，請相關教師簽字，到學院蓋章，然后到教務處登記和申請，最后再到第一課室大樓辦理課室借用手續，流程十分繁瑣。本項目采用網上申請的方式借用課室，學生登錄賬號，填寫相關借用課室信息，學院領導和教務處在管理端進行審批后即可借用，簡化了借用流程（見圖2），實現了多媒體課室數據的全面數字化，解決了查詢結果不準確的問題。

（3）實現手機客戶端和二維碼查看課室的使用情況和活動預告

①掃描課室大樓門口的二維碼，可以一覽全部課室的使用情況，方便同學們查找空閑的課室進行自習。

②學生可通過掃描二維碼獲得各種講座和活動的舉行時間和地點，與以往只能通過QQ群、郵件等被動方式獲取講座和活動信息相比更為簡便快捷。

③每間課室都有唯一的二維碼，學生能將該課室多媒體設備故障的情況上傳到服務器，方便課室管理員進行設備維護。

網站系統實現以下功能：

（1）網站登錄

本系統的登錄賬號綁定華師教務系統賬號，采用華師教務處SDK，登錄賬號直接和教務系統賬號掛鉤，不需要另外注冊和驗證個人信息，確保使用者是華師師生。

（2）查詢課室功能

①空課室查詢

學生選擇所要查詢的時間，包括第幾周、星期幾和第幾節課，系統自動顯示該時段的空課室，即該時段課表中沒有安排上課而且又沒被臨時預約的課室。查詢到的空課室可以用于自習或預約。

②課室使用情況查詢

選擇課室編號，可查看所選課室的課表、預約情況等信息，方便用戶了解當前課室的使用情況和進行課室預約。

（3）預約課室功能

①需要臨時借用課室的用戶輸入借用時間、課室座位數等條件，查詢符合條件的空課室。

②根據顯示的空課室，勾選所需課室，單擊“預約選定課室”按鈕，在彈出界面中，如實填寫借用單位、用途、聯系人姓名、聯系人電話等信息，然后單擊“提交”即可完成網上課室預約申請。

③先由學院（部門）主管領導網上審批，審批通過的再由教務處網上審批，已經審批通過的預約課室數據自動保存到后臺數據庫。

④查詢預約審批結果

用戶可以查詢預約課室的審批結果。若預約已審批通過，用戶可直接使用課室，無需另外提交紙質申請表，實現了無紙化辦公，提高了工作效率。

⑤取消預約

由于課室資源有限，為保證課室有效使用，如果在課室審批前臨時取消活動不需要借用課室的，請單擊“取消預約”，以釋放該課室；如果該課室已經審批通過，則需借用人本人到教務處辦理取消預約手續。

（4）課室智能借用功能

本系統通過API接口連接到課室大樓中央控制系統，可以為有權限的用戶遠程開啟相應課室的多媒體系統，實現課室的智能借用。

后臺數據庫系統中存儲了課表中該時段該課室的上課老師和學委的信息，以及臨時預約該課室的信息，用手機客戶端掃描該課室的二維碼后，如果系統檢測到該用戶的手機號碼與該時段該課室的任課老師、學委或者臨時預約該課室的聯系人的手機號碼相匹配，則該用戶有啟動課室多媒體設備的權限，系統將發信號到課室大樓中央控制系統，以啟動該課室的多媒體設備。

（5）后臺維護功能

①本系統的用戶為華師的教師和學生，登錄賬號由華師教務系統獲得。

②在每學期學生選課結束后，把教務系統中的課表信息導入到本系統的數據庫中，保證課表信息的完整性和正確性。

③課表中每門課程的教師和學委上網登記自己的信息，包括姓名、編號、手機號碼等，自動保存到后臺數據庫，方便上課的課室智能借用。

網站系統基于ThinkPHP開源框架進行開發，網站運行在Apache服務器上。使用PHP搭建自己的MVC框架。前端框架采用HTML+CSS+JavaScript的方法搭建，后臺采用PHP語言編寫，數據庫使用MySQL。

MVC是軟件工程中的一種軟件架構模式，把軟件系統分為三個基本部分：模型（Model）、視圖（View）和控制器（Controller）。Model（模型）是應用程序中用于處理應用程序數據邏輯的部分，模型對象負責在數據庫中存取數據。View（視圖）是應用程序中處理數據顯示的部分，是依據模型數據創建的。Controller（控制器）是應用程序中處理用戶交互的部分，負責從視圖讀取數據，控制用戶輸入，并向模型發送數據。MVC模式的目的是實現一種動態的程序設計，使后續對程序的修改和擴展簡化，并且使程序某一部分的重復利用成為可能。

（1）數據庫實現

本系統的數據庫采用開源的MySQL數據庫，包括用戶、課室、課程和借用等幾個數據表，數據表E-R圖如圖3至圖7所示。

圖3　用戶E-R圖

圖4　課室E-R圖

圖5　課程E-R圖

圖6　借用E-R圖

圖7　數據表用戶、課室、課程和借用之間的E-R圖

后臺連接數據庫核心代碼：

（2）二維碼應用的實現

二維碼的自動生成是調用Google 的API 在線生成的，以下是核心生成代碼：

二維碼在線生成并打印出來后就可以張貼供用戶使用了。

①查詢空課室的二維碼

查詢空課室的二維碼主要張貼在課室大樓各個入口處和每層樓的樓梯口處。用戶掃描二維碼可查詢某時段的所有空課室，方便選擇自習的課室，同時也可以選擇課室進行預約。查詢空課室并不需要登錄賬號，預約借用課室功能只有華師的師生登錄賬號后才能使用。

②查詢課室使用情況的二維碼

查詢課室使用情況的二維碼一般張貼在每間課室的門口和講臺處。每間課室都有自己的二維碼，掃描二維碼可查看該課室的使用情況。根據查詢結果用戶可決定是否在該課室自習，是否對該課室進行預約（需要登錄賬號）。另外還可以對該課室進行智能借用，用戶登錄賬號后，如果系統檢測到該用戶是該課室該時段的任課老師、學委或者臨時預約該課室的聯系人，則該用戶有開啟課室大門并啟動多媒體設備的權限。

3　結語

本項目的立項和系統開發得到了華師教務處和負責教學大樓課室管理的教育信息技術中心的大力支持。本系統目前已進入試運行階段。用戶可利用本系統實現課室查詢、課室智能借用、臨時借用課室網上預約和審批等功能。解決了以往存在的一系列問題：臨時借用課室手續麻煩而且借用數據沒有保存到后臺數據庫；查詢空課室得到的數據不準確；要學委上課前排隊借到IC卡后才能啟動課室的多媒體系統。

為方便用戶使用，本項目的下一步工作是開發一個App客戶端，客戶端的功能實現主要依托在網站的功能實現上，而不是另外再實現一套完整的功能，這樣可以加快項目開發速度，增加代碼重用率和減小應用的規模。

［1］唐燕.手機二維碼在校園信息化中的應用［J］.數字技術與應用，2011（6）：168-170.

［2］汪琪.淺議二維碼技術在高校信息化建設中的應用［J］.湖北經濟學院學報（人文社會科學版），2012（7）：173-174.

［3］朱天元.智能手機二維碼技術如何推動校園信息化發展探討［J］.無線互聯科技，2014（1）：43-44.

［4］林超.手機二維碼在多媒體教室設備管理中的應用［J］.計算機與現代化，2014（10）：55-57.

Two-Dimension Codes；Management of Classroom；Classroom Borrowing；Classroom Reservation

A Classroom-Management Service System Based on Two-Dimension Codes

FANG Zi-cheng
（School of Computer Science，South China Normal University，Guangzhou 510631）

1007-1423（2015）22-0077-05

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.22.019

方梓丞（1993-），男，廣東汕頭人，本科，研究方向為數據庫應用、數據挖掘、大數據管理

2015-07-23

2015-07-31

隨著移動互聯網技術的蓬勃發展，二維碼技術的應用逐漸滲透到人們生活中的方方面面。針對華南師范大學多媒體課室管理中存在的問題，設計并開發一個基于二維碼的課室管理服務系統，實現課室查詢、課室智能借用、課室預約等功能，極大地提高課室管理效率。

二維碼；課室管理；課室智能借用；課室預約

廣東省大學生創業創新項目“基于二維碼應用的課室管理服務系統”（No.2014119）

The application of two-dimension codes is becoming more and more common with the flourish of the internet.This design is aimed at solving various problems in the management of multi-media classroom in SCNU，which includes a two-dimension-code based management system and can greatly improve the efficiency in classroom queries，borrowing and reservations.