方梓丞

（华南师范大学计算机学院，广州　510631）

基于二维码的课室管理服务系统的设计与实现

方梓丞

（华南师范大学计算机学院，广州510631）

0　引言

二维码作为一种全新的信息存储、传递和识别技术，自20世纪八十年代诞生后就受到了人们的关注，已广泛应用在商业信息化（物流管理、质量监控、产品防伪、身份验证）、移动营销（广告互动、广告监测、数据库营销）、移动商务（移动安全、移动支付、电子票务、移动社交、打折优惠）、教育信息化［1-4］（教学应用、课室管理、数学化图书馆、校园安全管理、档案信息管理、仪器设备管理）等各个领域，发展前景十分广阔。

华南师范大学（以下简称“华师”）第一课室大楼的信息管理系统已经运行十几年，为教育信息化做出了很大贡献。但是，该系统在使用过程中存在以下问题：除了教务处排课系统中的正规上课课室安排外，临时借用课室的手续麻烦而且借用数据没有电子化；查询课室得到的数据不准确；学委上课前排队借到IC卡后才能启动课室的多媒体系统。由笔者主持的省级大学生创业创新项目 “基于二维码应用的课室管理服务系统”，实现了课室查询、课室智能借用、临时借用课室网上预约和审批等功能，有效地解决了以上问题。

1　二维码技术

条码技术已广泛应用于各行各业，极大地提高了数据采集和信息处理的速度，提高了工作效率，并为管理的科学化和现代化做出了重大贡献。

二维码（two-dimension codes），又称二维条码，是在一维条码的基础上扩展出的一种具有可读性的条码。二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面 （二维）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的，其中黑色表示二进制的 “1”，白色表示二进制的“0”。QR码全称为快速响应矩阵码 （Quick Response Code），是被广泛使用的一种二维码，解码速度快。QR码的基本结构如图1所示，其中位置探测图形、位置探测图形分隔符、定位图形用于对二维码的定位。对每个QR码来说，位置都是固定存在的，只是大小规格会有所差异。对于校正图形，只要规格确定，校正图形的数量和位置也就确定了。格式信息表示该二维码的纠错级别，分为L、M、Q、H四种级别。版本信息即二维码的规格，QR码符号共有40种规格的矩阵，从21×21（版本1），到177×177（版本40），每一版本符号比前一版本每边增加4个模块。数据和纠错码字是实际保存的二维码信息和纠错码字 （用于修正二维码损坏带来的错误）。

图1　QR码的基本结构

二维码以矩阵形式表达，可以在纵横两个方向存储信息，存储的信息量是一维条码的几十倍，可以表示英文、数字、汉字、图片、网络链接、位置信息、电子名片、Wi-Fi账号、电子邮件等。二维码具有以下优点：①高密度编码，信息容量大；②编码范围广；③容错能力强，具有纠错功能；④译码可靠性高；⑤可引入加密措施，保密性、防伪性好；⑥成本低，易制作，持久耐用。可以通过互联网上的二维码生成工具生成二维码，保存或打印后即可使用。用户只需把普通智能手机的摄像头作为扫描器，安装相应的解码软件，就可以扫描二维码并获取其中的信息。通过扫描二维码获取信息的速度是键盘输入速度的5倍，且出错率低。微信、UC浏览器等手机应用程序都内置了二维码扫描模块。虽然二维码不是专门针对手机进行设计的，但是二维码与手机结合的应用前景非常广阔。随着智能手机的不断普及，针对二维码的应用也越来越多，用户可通过扫描二维码进入移动互联网，二维码已经成为移动互联网的重要入口。

2　基于二维码的课室管理服务系统

华南师范大学第一课室大楼的信息管理系统在使用过程中存在多媒体课室的借用手续麻烦、课室临时借用数据没有完全数字化带来的课室管理上的不便以及用户无法准确及时获取课室信息等问题。由笔者主持的省级大学生创业创新项目 “基于二维码应用的课室管理服务系统”尝试解决以上问题。

（1）利用二维码实现多媒体课室的智能借用

目前上课使用多媒体设备需要学委到课室大楼一楼排队借到IC卡后才能启动课室的多媒体系统。由于借课室的人数较多，学委往往需要花很长的时间排队，教师到了课室后也往往不能立刻使用相关设备。在本项目中，后台数据库系统中存储了该时段该课室的上课老师和学委的信息，用手机客户端扫描二维码后，如果系统检测到该用户的信息与该时段该课室的任课老师或者学委的信息相匹配，将发一个信号到多媒体教学大楼中央控制系统开启该课室的设备。

（2）实现多媒体课室数据的全面数字化

华南师范大学除了教务处排课系统中的正规上课课室安排外，其他临时借用课室的数据一直都是手写的，不利于对课室使用情况的管理，而且会导致自习的学生查询空课室时难以得到准确的信息，自习期间因为课室被借用而被迫更换自习地点的情况时有发生。若将临时借用课室的信息录入系统中，不但方便对有关信息进行管理，还能方便同学们查询课室使用情况，自习不受打扰。

目前班级或社团借用课室举行活动，需要填写表格，请相关教师签字，到学院盖章，然后到教务处登记和申请，最后再到第一课室大楼办理课室借用手续，流程十分繁琐。本项目采用网上申请的方式借用课室，学生登录账号，填写相关借用课室信息，学院领导和教务处在管理端进行审批后即可借用，简化了借用流程（见图2），实现了多媒体课室数据的全面数字化，解决了查询结果不准确的问题。

（3）实现手机客户端和二维码查看课室的使用情况和活动预告

①扫描课室大楼门口的二维码，可以一览全部课室的使用情况，方便同学们查找空闲的课室进行自习。

②学生可通过扫描二维码获得各种讲座和活动的举行时间和地点，与以往只能通过QQ群、邮件等被动方式获取讲座和活动信息相比更为简便快捷。

③每间课室都有唯一的二维码，学生能将该课室多媒体设备故障的情况上传到服务器，方便课室管理员进行设备维护。

网站系统实现以下功能：

（1）网站登录

本系统的登录账号绑定华师教务系统账号，采用华师教务处SDK，登录账号直接和教务系统账号挂钩，不需要另外注册和验证个人信息，确保使用者是华师师生。

（2）查询课室功能

①空课室查询

学生选择所要查询的时间，包括第几周、星期几和第几节课，系统自动显示该时段的空课室，即该时段课表中没有安排上课而且又没被临时预约的课室。查询到的空课室可以用于自习或预约。

②课室使用情况查询

选择课室编号，可查看所选课室的课表、预约情况等信息，方便用户了解当前课室的使用情况和进行课室预约。

（3）预约课室功能

①需要临时借用课室的用户输入借用时间、课室座位数等条件，查询符合条件的空课室。

②根据显示的空课室，勾选所需课室，单击“预约选定课室”按钮，在弹出界面中，如实填写借用单位、用途、联系人姓名、联系人电话等信息，然后单击“提交”即可完成网上课室预约申请。

③先由学院（部门）主管领导网上审批，审批通过的再由教务处网上审批，已经审批通过的预约课室数据自动保存到后台数据库。

④查询预约审批结果

用户可以查询预约课室的审批结果。若预约已审批通过，用户可直接使用课室，无需另外提交纸质申请表，实现了无纸化办公，提高了工作效率。

⑤取消预约

由于课室资源有限，为保证课室有效使用，如果在课室审批前临时取消活动不需要借用课室的，请单击“取消预约”，以释放该课室；如果该课室已经审批通过，则需借用人本人到教务处办理取消预约手续。

（4）课室智能借用功能

本系统通过API接口连接到课室大楼中央控制系统，可以为有权限的用户远程开启相应课室的多媒体系统，实现课室的智能借用。

后台数据库系统中存储了课表中该时段该课室的上课老师和学委的信息，以及临时预约该课室的信息，用手机客户端扫描该课室的二维码后，如果系统检测到该用户的手机号码与该时段该课室的任课老师、学委或者临时预约该课室的联系人的手机号码相匹配，则该用户有启动课室多媒体设备的权限，系统将发信号到课室大楼中央控制系统，以启动该课室的多媒体设备。

（5）后台维护功能

①本系统的用户为华师的教师和学生，登录账号由华师教务系统获得。

②在每学期学生选课结束后，把教务系统中的课表信息导入到本系统的数据库中，保证课表信息的完整性和正确性。

③课表中每门课程的教师和学委上网登记自己的信息，包括姓名、编号、手机号码等，自动保存到后台数据库，方便上课的课室智能借用。

网站系统基于ThinkPHP开源框架进行开发，网站运行在Apache服务器上。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，后台采用PHP语言编写，数据库使用MySQL。

MVC是软件工程中的一种软件架构模式，把软件系统分为三个基本部分：模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）。Model（模型）是应用程序中用于处理应用程序数据逻辑的部分，模型对象负责在数据库中存取数据。View（视图）是应用程序中处理数据显示的部分，是依据模型数据创建的。Controller（控制器）是应用程序中处理用户交互的部分，负责从视图读取数据，控制用户输入，并向模型发送数据。MVC模式的目的是实现一种动态的程序设计，使后续对程序的修改和扩展简化，并且使程序某一部分的重复利用成为可能。

（1）数据库实现

本系统的数据库采用开源的MySQL数据库，包括用户、课室、课程和借用等几个数据表，数据表E-R图如图3至图7所示。

图3　用户E-R图

图4　课室E-R图

图5　课程E-R图

图6　借用E-R图

图7　数据表用户、课室、课程和借用之间的E-R图

后台连接数据库核心代码：

（2）二维码应用的实现

二维码的自动生成是调用Google 的API 在线生成的，以下是核心生成代码：

二维码在线生成并打印出来后就可以张贴供用户使用了。

①查询空课室的二维码

查询空课室的二维码主要张贴在课室大楼各个入口处和每层楼的楼梯口处。用户扫描二维码可查询某时段的所有空课室，方便选择自习的课室，同时也可以选择课室进行预约。查询空课室并不需要登录账号，预约借用课室功能只有华师的师生登录账号后才能使用。

②查询课室使用情况的二维码

查询课室使用情况的二维码一般张贴在每间课室的门口和讲台处。每间课室都有自己的二维码，扫描二维码可查看该课室的使用情况。根据查询结果用户可决定是否在该课室自习，是否对该课室进行预约（需要登录账号）。另外还可以对该课室进行智能借用，用户登录账号后，如果系统检测到该用户是该课室该时段的任课老师、学委或者临时预约该课室的联系人，则该用户有开启课室大门并启动多媒体设备的权限。

3　结语

本项目的立项和系统开发得到了华师教务处和负责教学大楼课室管理的教育信息技术中心的大力支持。本系统目前已进入试运行阶段。用户可利用本系统实现课室查询、课室智能借用、临时借用课室网上预约和审批等功能。解决了以往存在的一系列问题：临时借用课室手续麻烦而且借用数据没有保存到后台数据库；查询空课室得到的数据不准确；要学委上课前排队借到IC卡后才能启动课室的多媒体系统。

为方便用户使用，本项目的下一步工作是开发一个App客户端，客户端的功能实现主要依托在网站的功能实现上，而不是另外再实现一套完整的功能，这样可以加快项目开发速度，增加代码重用率和减小应用的规模。

［1］唐燕.手机二维码在校园信息化中的应用［J］.数字技术与应用，2011（6）：168-170.

［2］汪琪.浅议二维码技术在高校信息化建设中的应用［J］.湖北经济学院学报（人文社会科学版），2012（7）：173-174.

［3］朱天元.智能手机二维码技术如何推动校园信息化发展探讨［J］.无线互联科技，2014（1）：43-44.

［4］林超.手机二维码在多媒体教室设备管理中的应用［J］.计算机与现代化，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，广东汕头人，本科，研究方向为数据库应用、数据挖掘、大数据管理

2015-07-23

2015-07-31

随着移动互联网技术的蓬勃发展，二维码技术的应用逐渐渗透到人们生活中的方方面面。针对华南师范大学多媒体课室管理中存在的问题，设计并开发一个基于二维码的课室管理服务系统，实现课室查询、课室智能借用、课室预约等功能，极大地提高课室管理效率。

二维码；课室管理；课室智能借用；课室预约

广东省大学生创业创新项目“基于二维码应用的课室管理服务系统”（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.