QR Codes in Education

Ching-yin Law Simon So

Hong Kong Institute of Education

Abstract

QR codes, developed by a Japanese company, have been aroundfor over fifteen years. With the advent of smart and Web capable mobile devices, we witness a steady growth of interesting commercial applications using QR codes. As the movement of using QR codes in education is still in its infancy, this paper serves to be one of the first comprehensive papers in journal publication to fully delineate (a) the user characteristics of QR codes, (b) the processes of making and reading QR codes, (c) the survey of commercial applications using QR codes, (d) the literature review of educational applications using QR codes, and (e) offer suggestions and implementations of QR codes in school education.

Keywords: Quick Response (QR) Code, 2D Bar Code, Mobile Learning

1. Introduction

Quick Response (QR) codes are versatile. A piece of long multilingual text, a linked URL, an automated SMS message, a business card or just about any information can be embedded into the two-dimensional barcode. Coupled with moderate equipped mobile devices, QR Codes can connect the users to the information quickly and easily. In this paper, we explore how QR codes can be used in education. The low technical barrier of creating and reading QR codes allows innovative educators to incorporate them into their educational endeavors. The operations to retrieve or store QR codes are incredibly simple and quick, and with mobile devices, make them the ideal educational tools for teaching and learning. This paper is organized as follows. We will first introduce the user characteristics of QR codes in Section 2. This overview highlights the superiority of QR codes over other one dimensional or two dimensional barcodes. In Section 3, we provide examples of applying QR codes in commercial settings. Particularly in Japan, QR codes are everywhere and most people have mobile phones equipped with QR code readers. In Section 4, we conduct literature review on the existing educational applications with QR codes by searching the Internet and major research publication venues. Although QR codes existed for over fifteen years, there are not so many research applications in this area. However, we witness the interest to this technology is increasing in education. This is partly due to the fact that camera-equipped and software-downloadable mobile phones are surging in recent years. In Section 5, we introduce to the readers how to prepare and read a document with QR codes. Our suggestions and implementations of QR codes in school education are then provided

in Section 6. We carried out the experiment in two primary schools. Studentsrsquo; responses to the exercises described in Section 6 are captured in Section 7. In Section 8, we conclude the paper with some reflective remarks.

2. Understanding QR Codes

QR Code is a form of 2D bar codes. A sample is shown in Figure 1. It was developed by Denso-Wave, a Japanese automatic data capture equipment company (Denso, 2009), in 1994. “QR” stands for “Quick Response.” It is readable by moderately equipped mobile phones with cameras and QR scanners. Information such as URL, SMS, contact information and plain text can be embedded into the two dimensional matrix. With smart phones, we can visit the Website linked by the URL quickly, we can send the SMS message directly or we can save the contact information onto the address book easily. This format of 2D bar codes is so popular in Japan and emerges gradually around the world because (a) the patent right owned by Denso Wave is not exercised (Denso, 2010a), (b) its specification is disclosed to the public by the company so as the specifications, ISO/IEC 18004:2000amp;2006 (International Organization for Standardization) and JIS X 0510 (Japanese Industrial Standards), can be formed (ISO, 2010; JISC, 2010), and (c) it has a large data capacity in a small printout size and high speed scan utilities via mobile devices are readily available.

Figure 1: A QR code sample

A QR code is capable of holding 7,089 numeric characters, 4,296 alphanumeric characters, 2,953 binary bytes, 1,817 Kanji characters or a mixture of them. The data capacity is much higher than other 2D codes such as PDF417, DataMatrix and Maxi Code (Denso, 2010b). It stores information in both vertical and horizontal directions. A QR code can be read from any direction in 360° through position detection patterns located at the three corners as shown in Figure 1. A QR code can be read even it is somewhat distorted by either being tilted or on a curved surface by alignment patterns and timing patterns. The error correction capability against dirt and damage can be up to 30%. A linking functionality is possible for a QR code to be represented by up to 16 QR codes at maximum so that a small printing space is possible. The size of a QR code can vary from 21x21 cells to 177x177 cells by 4 cell-increments in both horizontal and vertical direction.

Data can be easily encrypted in a QR code to provide a confidentiality of information embedded in the code. It can also handle various languages. For examples, there are a number of standards adopted by Asian countries like GB/T18284 by Chinese National Standard in 2000, KS-X ISO/IEC 18004 by Korean National Standard in 2002, and TCVN7322 by Vietnam National Standard in 2003.

3. Using QR Codes in Business and Industry Applications

Many examples of applying QR codes in business and industry can be found in Australia, China, Hong Kong, Japan, Korea, Singapore and Taiwan (ITSC, 2008) as illustrated below (see also Figure 2):

Blood test process management in Australia

LPG cylinder bottle management in Australia

Tracing of livestock with ID numbers in Au

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QR码在教育中的应用

导言

二维码是一家日本公司开发的，并且有十五年的时间了。随着智能网络移动设备的出现，我们见证了二维码应用程序的稳步发展。由于二维码在教育方面的使用正处于起步阶段，所以本文是第一个提供充分描述二维码的全面论文刊物（一）用户特征，（二）制作的过程和读取二维码，（三）使用二维码，（四）使用二维码教育应用的文献综述，以及（五）提供建议和在学校教育中实现二维码应用。

关键词：快速响应QR码；二维条码；手机学习

1.简介

二维码是多种多样的。一个很长的语言文本、链接的URL、一个自动化的SMS消息、名片或几乎任何信息可以被嵌入到所述二维条形码中。再加上合适的配备移动设备，二维码就可以快速方便地连接到用户的信息。在本文中，我们将探讨QR码如何在教育中使用。创建和读取技术将创新教育纳入我们的教育事业中。操作检索和存储二维码是非常简单快捷的，快捷到让人难以置信，二维码再结合移动设备就成了教学中理想的教育工具，本文组织如下。首先，在第2节我们将介绍二维码的用户特性。本文突出了二维码相对于其它的一维或二维条形码的优越性。在第3节中，我们将提供二维码在商业实战中的例子。特别是在日本，QR码几乎无处不在，大多数人都配备了二维码阅读器的移动电话。在第4节，我们通过搜索互联网和主要科研出版物开展二维码教育文献综述。虽然二维码发展15年之久，但是在这一领域没有很多的研究应用。然而，在这几年中摄像头配备和软件下载的手机很流行。所以我们见到了这项技术在教育中越来越多的使用，在第5节，我们介绍读者如何准备和读取QR码的文档。然后提供我们的建议和二维码在学校教育中的实现，在第6节，我们在两所小学中进行了实验，学生的演习反映将在第7节和第8节文章中描述，并且我们还对一些言论进行总结。

2.理解QR码

QR码是二维条形码的一种形式。图1展示一个样品。它的开发来自于电装波，是日本自动数据捕获设备公司（电装，2009年）的产品，在1994年“QR”代表“快速反应”。它是通过配置带有相机的手机和二维码扫描仪来读取信息的。信息可以嵌入到两个二维矩阵，如网址，短信，联系人信息和纯文本。随着智能手机的发展，我们可以很快的通过URL链接到网站，我们就可以直接发送短信，或者我们可以很容易地保存联系人信息到地址簿中。二维条码形式很受欢迎，在日本和世界各地变得越来越流行，因为（a）由电装波所拥有的专利权未获行使（电装，2010年a），（b）该规范向公众披露该公司从而规范ISO / IEC18004：2000年和2006年（国际标准化组织）和JIS X0510（日本工业标准），可形成（ISO，2010; JISC，2010），和（c）它具有大的数据容量在通过移动设备的小尺寸的打印输出和高速扫描实用工具都一应俱全。

图1 QR码示例

一个二维码有7089数字字符，4296个字母数字字符，2953二进制字节，1,817汉字字符或几者结合。二维码数据容量比PDF417、DataMatrix二维和马克西代码要高得多，二维码信息存储在垂直和水平方向上。我们可以从图中1二维码的三个角任何方向读取到二维码信息，二维码稍微扭曲或者倾斜也可以读取二维码信息。防灰尘能力和纠错能力可高达30％。二维码的连接功能空间最大程度只需要大约16个二维码大小，所以一个小的印刷空间是足够的。二维码在水平和垂直方向的大小可以从21*21到177*177。

在二维码中数据可以很容易加密，提供嵌入信息的保密性。它也可以处理各种语言。举例来说，有许多标准在亚洲被接受，如2000年，GB / T 18284标准，2002年，KS-X的ISO / IEC 18004韩国国家标准，2003年，TCVN7322越南国家标准。

3.二维码在商业和工业应用

在澳大利亚、中国、香港、日本、韩国、新加坡和台湾（ITSC，2008年）的商业和工业中有许多应用二维码许多例子。如下图所示（参见图2）中：

澳大利亚血液测试过程管理

澳大利亚液化石油气钢瓶瓶管理

在澳大利亚ID号追踪牲畜

中国珠宝认证体系

日本公交乘客系统

日本寿司新鲜度控制系统

日本投注彩票管理

日本客运管理赌场巡洋舰

日本、香港和新加坡患者识别

台湾农业应用

台湾的电信公司作为电子商务基础

台湾付款单管理

图2 新加坡信息技术标准委员会。

4,二维码在教育方面应用

在教育方面二维码应用在手机学习上。手机学习是研究教育的主要领域（Kukulska - 赫尔姆，2005;奈史密斯等，2005; Pachler，2010;沙普，2007）。在我们提供二维码在教育方面的文献综述前，我们想强调手机学习的显着特征，并引导读者了解我们这项研究的背后意义。

“位置独立性”，“时间独立性”和“有意义的内容”三项是手机学习研究中最重要的方面。这三个特性是手机学习的显着特征，还可以与电子学习和Web的学习区别开来。 “位置独立性”，是指学习不局限于一个固定的位置，地点包括室内和室外设置。 “时间独立”意味着学习时间可以超出离散课堂学习时间，可以在适当的时间进入正式学习的环境。我们常用一个成语来描述“随时随地”非常适用于手机学习。这句话虽然简单但应用很广泛。 “有意义的内容”指的是不仅在语义层次上内容，而且我们需要考虑内容是否适合媒体、通信设备传递。

二维码在教育方面的例子

二维码在教育方面应用正处于起步阶段。我们可以从如下所述的文献中得出几个例子，巴斯大学是二维码在教育方面的先驱。使用二维码的一些教育应用程序报告如下所示：

1.在大学的图书馆检索每个目录，二维码会自动总结信息如图3：标题，作者，货架位置。

2.学生提交工程设计作业的封面都会印有相关的二维码，如图4。

图3 巴斯大学的图书馆编录样品

图4 巴斯大学的学生作业提交表

扫树上的二维码 连接到相关信息

图5 学生可以通过二维码探索生命科学学科

3.二维码会自动添加到Moodle打印输出的底部。二维码包含在特定的Moodle课程页面里的连接中。

4.在学校周围的海报上也可以发现二维码，甚至在网站和博客服务的书签中也可以通过扫二维码连接相关活动。

黄等人（2008）集成Pocket PC和QR码提供一个泛在学习环境，为小学学生探索生命科学的科目，如类似于图5的作者进行了预测试和后测试研究，作者进行了检测前和检测后研究两组学生(即。组)、控制和实验发现的有效性描述无所不在的学习环境。实现与QR码无处不在STS合作学习环境的类似的方法也报道了（2007）。

蒋介石等人。人。 （2007）开发了一个信息平台，提供学生和工作人员的渠道共享学习资源和信息。该系统的概要示于图6的Windows Mobile设备仿真由蒋所示的文件内。

刘谭楚（2007）构建了一个QR码和手持增强现实支持的学习系统，以提高学生的英语水平，如图7所示。

如图8（佐，2009）一个学生在意大利设计化学元素是QR码元素周期表。

陈等人（2008）报告说，他们综合QR码与开源开放式课程原型系统（OOPS）在台湾麻省理工学院OpenCourse-洁具（OCW）已正式与该组织合作，翻译MIT OCW课程纳入中国传统。移动电话应用系统与QR码的课堂管理，交流和评价报告Chaisatien和Akahori（2006）。一类形成利用评估问卷和接送卡叫“大福町”手机和QR码在日本（Susono amp; Shimomura, 2006）。

图6 信息共享的信息平台

图7 英语支持QR码学习

图8 周期表的与QR码的布局

5准备与读取QR码文档的过程

为了准备嵌入QR码的文件，最简单的方式是从互联网上使用一些有效的工具生成特定代码。这些图像可以被嵌入到在适当的位置的文档。如果移动设备不建立在任何的QR码读取器中，用户需要从因特网下载正确解码器和到设备安装。下面是说明过程的步骤。

第1步：为了编码所需的文本/ SMS/ URL/联系成一个QR码，我们可以利用一些可以为我们生成二维码的网站。这些包括：

bull;Kaywa: htt://qrcode.kaywa.com/

bull;Zxing Project:http://zxing.appspot.com/generator/

bull;NFC Games:http://nfggames.com/system/qrcodegen.php

bull;Delivr：http://delivr.com/qr-code-generator

关于Kaywa的一个例子，

文本（中文）：在教学上使用qr码

图9生成一个特定文本的QR码

保存这张图片文件

图10保存的二维码图像

第2步：网站将为您生成QR码如上图所示。

第3步：我们可以保存生成的图像文件，并嵌入到任何我们想要在的文档中。

第4步：我们需要加载有正确译码器的移动装置。你可以在应用程序提供的网站上找到很多针对不同手机设备的译码器。这些包括：

bull;I-nigma:http://www.i-nigma.com/ Downloadi-nigmaReader.html

bull;QuickMark:http://www.quickmark.com.tw/En/basic/download.asp

第5步：我们需要将应用程序安装到该设备。以Kaywa为例：

图11 在移动电话安装阅读器

步骤6：已嵌入文档的图像区域，用户只需要在该区域上滑动译码器，如下所示的文本将自动显示。如果文本是一个URL，你只需要点击这个链接，阅读器会跳转到该网址。如果文本是一个联系人记录，只需要点击一下，阅读器可以将记录保存到手机的通讯簿。

图12 在QR码上滑动装置消息将立即显示

6.我们的建议和QR码在学校教育中的实现

在第4节中，我们提供了一些例子从文献来说明QR码是如何被使用在教育中。创新教育工作者可以利用这个技术所提供的极大可能性。在本节中，我们将和教育工作者一起去探讨QR码可以潜在地提供巨大机遇的三大领域。它们是：（1）实地数学中的户外学习活动领域，（2）英语听力练习中的多媒体自主学习活动领域，和（3）自我评估锻炼中的自我评价任务领域。

实地数学

许多许多中学数学教师有使用和扩大对数学概念的踪迹（NMT，2010）。根据来自纽约的总统奖得主凯Toliver，这个概念最早是由澳大利亚教育家Dudley Blane开发。

有兴趣的读者建议去调查关于组织这样有意义的活动以及要知道为什么实地数学在许多国家是受欢迎的基本原理。在实地数学活动中，在实地数学活动中，学生发掘自己的社团和创建一个或者多个与他们发现相关的数学问题。活动通常是一群学生进行的。实地数学活动可以以扩展和组织学生之间的协作和竞争的方式。数学步道活动可以扩大和组织合作或学生之间的竞争形式。在我们的实验中借助QR码，我们使它成为一个单独的活动。我们进行的活动是单独地和来自当地小学的一些青年学生。在实地数学活动之前，我们安排每一个学生去学习装有QR码阅读器的手机的一些基本操作，练习的例子如图13（a）所示。对于每个位置，学生需要通过扫描代码回答问题，并写下了答案。学生必须把答案写到工作表上。图13（b）说明了QR码的第五问题。该学生的活动如图14所示与他的工作表如图15所示。

(a)例子：现有个苹果媽吃了2個，剩下多少个？另一个目的地—在XXX教室外

(b)问题5：列出3和5的首5个公倍数。下一个目的地—602室，所有物资交还给老师。

图13 (a)和(b)第五届实地数学问题中的一个例子

图14 一个学生的实地数学活动

图15 为图14中的学生准备的工作表

除上述数学步道活动中，我们还可以组织类似活动，如实地科学，寻宝游戏或其他户外活动(Osawa, et. al., 2007）。 QR码在这些皎月活动中非常的有用。

听力练习

听力练习是必要的语言学习。教师定期进行听力类课程。从发行商或商业制作公司在CD或DVD补充练习常用。在满足教师多样化的需求上，这些练习可能不具有足够的灵活性，此外，听力文本必须在正确的级别难度。为学生选择合适的听力理解教师是最好的人选。此外，一个完整的很长的一段听力文字是很难达到期望的，因此不推荐使用。带着这些问题，QR码链接到网站的工作表在语言学习中直接音频破防可以是一个低成本和灵活的解决方案。在这个实验中，我们展示了我们如何用QR码处理这些活动。首先，教师无论是从现有资源编辑或录制自己的材料准备音频材料。如果音频材料是一个漫长的，我们可以编辑成可替代地的碎片，我们可以根据适当的QR码的相应位置锚到音频材料。其次，我们准备类似于之前的练习中的工作表。有明确指示的相应QR码应放置在工作表中。QR码直接链接到为教师准备的网络音频存托。只需一个快速的

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