» E-mentor nr 1 (48) / 2013

Swoistą próbę naśladowania kultury pisma w technologii komputerowej stanowią kody kreskowe i ich coraz bardziej popularne odmiany dwuwymiarowe. Są to symbole czytelne jedynie dla maszyny, jednak cechuje je wiele podobieństw do zwykłego pisma, ponieważ możliwe jest ich utrwalanie przy użyciu takich samych materialnych nośników, dzięki czemu człowiek może swobodnie dysponować kodem, tak samo jak materialnym przedmiotem. Ta właśnie specyficzna konsekwencja optycznej natury kodów matrycowych, a w szczególności kodów QR, jest tematem niniejszego artykułu, który skupia się na nietypowych możliwościach wykorzystania tego rodzaju kodów nie tylko jako maszynowo odczytywalnej reprezentacji danych, lecz także jako materialnych artefaktów, których namacalność i niezależność od obecności jakichkolwiek urządzeń może zostać twórczo wykorzystana w kontekście dydaktycznej interakcji między nauczycielem i uczniem. W opracowaniu podano przykłady użycia kodów i opisano dwa eksperymentalne zastosowania testowane przez autora w praktyce dydaktycznej wyższej uczelni.

Kody matrycowe i ich typowe zastosowania

Obecnie funkcjonuje kilkadziesiąt różnych standardów kodów dwuwymiarowych, różniących się wyglądem, odpornością na błędy, pojemnością, specyfiką zastosowań i dostępnością licencyjną. Wśród najbardziej rozpowszechnionych standardów można wymienić Aztec Code¹, Data Matrix², MaxiCode³ (UPS code) czy QR Code⁴ - wszystkie są swobodnie dostępne bez żadnych zobowiązań licencyjnych⁵. Kody QR wykorzystują symbolikę kwadratowych czarnych i białych punktów rozmieszczonych w formie również kwadratowej matrycy (rysunek 1). Obecność koncentrycznych wzorów, umożliwiających czytnikom rozpoznanie kodu, jest na tyle specyficzna, że pozwala człowiekowi bez trudu odróżnić kod QR od innych symbolik, jeżeli raz pozna jego charakterystyczne wizualne cechy⁶.

Kody QR weszły do powszechnego użytku, zwłaszcza w Azji i częściowo w Europie. Ponieważ do ich odczytania potrzebna jest kamera cyfrowa, naturalnym środowiskiem funkcjonowania tej technologii stały się urządzenia mobilne, a zwłaszcza smartfony⁷. Specyficzną potrzebą, która zdecydowała o rozpowszechnieniu się kodów matrycowych, jest potrzeba korzystania z wszechobecnych adresów URL stron internetowych. Trudność ich zapamiętania przez człowieka może stanowić barierę dla komunikacji zachodzącej w przestrzeni publicznej. Tymczasem połączenie mobilnego internetu z funkcjonalnością czytnika kodów w tym samym urządzeniu otwiera możliwość wygodnej nawigacji do zasobów, których adresy zostały umieszczone na ulicznych plakatach napotykanych przez nas w czasie podróży lub zauważanych obok eksponatów w muzeum.

Jednym z głównych zastosowań kodów QR, wciąż słabo eksplorowanym w Polsce, jest mobilny marketing wykorzystujący je do kierowania potencjalnych klientów na strony poświęcone produktom lub usługom. Bardziej wyrafinowane zastosowania obejmują różne formy programów lojalnościowych lub gier miejskich wykorzystujących symbolikę QR. Pozamarketingowe aplikacje to z kolei kampanie społeczne, projekty artystyczne czy działania edukacyjne - wśród tych ostatnich warto wymienić np. projekt QRpedia⁸, pozwalający użytkownikom różnych narodowości, skanującym ten sam kod, odczytać właściwe wersje językowe określonego artykułu w Wikipedii.

Pomost między światem realnym i wirtualnym

Technologie informatyczne służą przede wszystkim przetwarzaniu abstrakcyjnej informacji, ale świat, w którym funkcjonują ludzie, jest złożony z rzeczy materialnych. Rozwój urządzeń mobilnych wyposażonych w bogaty zasób sensorów sprawił, że stacjonarna dotąd maszyna zyskała bogatsze możliwości kontaktu ze światem rzeczywistym. Komputery mobilne, towarzysząc człowiekowi na każdym kroku, uczestniczą coraz częściej w interakcjach z materialnymi przedmiotami z jego otoczenia⁹. Z tego zjawiska czerpią inspirację takie idee, jak Internet of Things¹⁰. Obiekty materialne mogą same w sobie dostarczać powiązań z czysto wirtualnymi artefaktami - kody QR są doskonałym przykładem podejścia umożliwiającego połączenie świata materialnego z cyfrowym, tzw. object hyperlinking.

Świat wirtualny zaczyna coraz częściej towarzyszyć aktywności dydaktycznej, nawet w czasie tradycyjnych zajęć, przybierając postać elektronicznych dzienników ocen, wirtualnych dziekanatów czy platform e-learningowych wykorzystywanych jako elastyczne narzędzie blended learningu. Nasila się więc potrzeba łączenia obu rzeczywistości: materialnej i wirtualnej. Jednak nie zawsze istnieje wygodny pomost między rzeczywistością fizyczną zajęć dydaktycznych a jej odzwierciedleniem w systemie elektronicznym.

Można prześledzić to na przykładzie sytuacji, w której nauczyciel chce nagrodzić studenta za błyskotliwą wypowiedź podczas konwersatorium. Jeżeli oceny studentów przechowywane są w środowisku elektronicznym, to nauczyciel musi zalogować się do tego systemu, odszukać właściwy kurs i studenta oraz przypisać mu należny bonus. Nawet wprawnemu użytkownikowi może zająć to zauważalną chwilę, skutecznie zrywając ciągłość dyskusji i odwracając uwagę od istoty zajęć. Przypadki takie, świadczące o wciąż wysokiej separacji rzeczywistości realnej od wirtualnej, domagają się stworzenia pewnego pomostu, dzięki któremu możliwe będzie łatwe zsynchronizowanie środowiska wirtualnego z rzeczywistą sytuacją.

Kody QR można wykorzystać jako ów pomost. Kod umieszczony na ruchomym nośniku pełni rolę kuponu, który może zostać wręczony podczas zajęć zasługującym na to studentom. Akt przyznania kuponu ma wówczas naturę czysto materialną, polega na podaniu namacalnej rzeczy, nie przerywa narracji zajęć i nie obciąża żadnej ze stron koniecznością pamiętania jakichkolwiek informacji. Samo odnotowanie tego faktu w systemie elektronicznym może nastąpić później, gdy w dogodnym momencie obdarowany słuchacz zeskanuje kod i wykorzysta swój kupon - podobnie jak kod promocyjny w sklepie.

Podejście object hyperlinking zastosowane przy tworzeniu materialnych pomocy naukowych także oferuje znakomitą łączność między światem rzeczy a domeną informatycznych abstraktów. Wręczając przedmiot lub demonstrując eksponat zaopatrzony w kod optyczny, nauczyciel może skłonić ucznia do równoczesnej eksploracji obu światów¹¹. Warto w tym miejscu zwrócić uwagę, iż kody QR są nieczytelne dla człowieka, a więc nie stanowią obiektu zainteresowania same w sobie, nie odwracają uwagi od ich zasadniczego przeznaczenia - innymi słowy są raczej środkiem niż celem.

Aby pomost był w pełni funkcjonalny, potrzebna jest także możliwość przechodzenia w drugą stronę, od informacji do jej materialnej reprezentacji. Technologia QR jest i pod tym względem bardzo wygodna. Tworzenie kodów nie wymaga żadnego specjalnego oprogramowania dzięki dostępności licznych darmowych generatorów online. Powstały kod można reprodukować dowolną techniką - od zwykłego wydruku na papierze, poprzez grawerunek czy mozaikę, aż po zupełnie egzotyczne metody, jak np. drukowanie wzoru jadalnymi barwnikami na wyrobach cukierniczych.

Możliwości kreatywnych zastosowań

Zależnie od grupy słuchaczy, z jakimi pracuje nauczyciel, oraz dostępności mobilnych urządzeń z funkcją rozpoznawania kodów QR możliwe jest wykreowanie wielu interesujących scenariuszy użycia kodów w praktyce dydaktycznej. Kluczem do odkrycia dodatkowego potencjału jest dostrzeżenie właśnie owego materialnego charakteru kodów. Dzięki niemu kody matrycowe przestają być zaledwie łączami internetowymi, a zyskują zupełnie nową rolę namacalnych artefaktów.

Taką rolę pełnią kody QR w autorskim eksperymencie prowadzonym w semestrze zimowym roku akademickiego 2012/2013. Doświadczenie to dotyczy wspomnianego wcześniej problemu nagradzania aktywnych studentów w trakcie zajęć. Do tego celu używane są papierowe kupony - „punkty reputacji” - zawierające kody QR kierujące do specjalnie w tym celu przygotowanej aplikacji internetowej. Każdy kod prowadzi do unikalnego, losowego i praktycznie niemożliwego do odgadnięcia adresu. Wygenerowane zawczasu w odpowiedniej liczbie kupony są wręczane osobom zasługującym na wyróżnienie, przy czym nie jest istotne, czy dzieje się to w warunkach dostępu do internetu lub skanera QR ani czy nauczyciel pamięta, komu wręczył kupon.

Aby wykorzystać kupon, student musi odczytać jego kod - posiadanie własnego smartfonu wcale nie jest konieczne, można użyć zwykłego komputera z kamerą internetową, a nawet urządzenia udostępnionego na chwilę przez inną osobę. Strona WWW, do której prowadzi kod, zawiera formularz pozwalający trwale i nieodwracalnie związać kupon z danymi studenta. Taka rejestracja zajmuje kilka sekund i może odbyć się w dowolnym czasie. Sam kupon nie traci jednak przydatności, bowiem po zarejestrowaniu ten sam kod QR powoduje wyświetlenie zbiorczej listy wszystkich kuponów przypisanych do tej samej osoby. Dzięki temu zebrane w ciągu semestru kupony funkcjonują równocześnie w obu domenach - materialnej i wirtualnej: ich kolekcja stanowi namacalny dowód reputacji studenta (przydatny zwłaszcza w razie awarii systemu), a każdy z osobna dostarcza takiego samego dowodu w postaci elektronicznej (co z kolei jest przydatne w razie zagubienia części kuponów).

Wstępne obserwacje wskazują, że zaproponowany system spotyka się z zainteresowaniem ze strony studentów, wzbudzając ciekawość i w pewien sposób uatrakcyjniając typowe mechanizmy oceniania. Autor planuje również dalszą rozbudowę aplikacji o osobny rodzaj kuponów, które studenci mogliby sami wręczać tym osobom z grupy, które cieszą się wysoką reputacją.

Warto dodać, że kupony reputacji nie muszą mieć charakteru technicznego wydruku - mogą posiadać atrakcyjną formę, dostosowaną do grupy słuchaczy, przybierając na przykład postać kolekcji żetonów, figurek czy elementów układanki, zgodną z zainteresowaniami młodszych uczniów. Jedynym ograniczeniem jest wyobraźnia i budżet nauczyciela.

Innym zastosowaniem kodów QR, łączącym materialny nośnik treści z systemem elektronicznym, jest podpisywanie prac egzaminacyjnych i opracowań powstających w trakcie ewaluacji efektów kształcenia (autor testuje aktualnie w praktyce również ten scenariusz użycia). Każdy student może łatwo wydrukować arkusz papieru ze spersonalizowanym kodem i zabrać go na egzamin, by następnie napisać na nim treść swojej pracy. Dzięki temu zbędne stają się podpisy i ograniczone zostaje ryzyko sugerowania się przez oceniającego tożsamością ucznia. Odkodowanie podpisu równocześnie transformuje go do postaci cyfrowej i umożliwia dalsze przetwarzanie już w tej domenie. Ciążące dotąd na nauczycielu zadanie sortowania i wyszukiwania danych czy przenoszenia ich do wersji elektronicznej przejmuje na siebie mobilny komputer.

Powyższy przykład wykorzystuje fakt, iż kod QR nie musi być wcale łączem WWW. Zdaniem autora błędne przekonanie, że kody matrycowe są tylko adresami witryn internetowych, stanowi barierę ich wdrażania w praktyce dydaktycznej. Kody te mogą zawierać dane kontaktowe, gotowe wiadomości SMS, współrzędne geolokalizacyjne, terminy kalendarza bądź zwykły tekst. Daje to szerokie możliwości ich użycia, od prostego uzupełnienia przekazywanych treści po stymulowanie aktywności zespołowych. Przykłady interesujących zastosowań to:

• kod QR umieszczony na eksponacie zoologicznym, prowadzący do filmu obrazującego żywego osobnika w jego środowisku;
• kod QR dołączony do mapki historycznej, zawierający współrzędne tego samego miejsca na współczesnej mapie satelitarnej;
• kod QR załączony do informacji o planowanym sprawdzianie, pozwalający błyskawicznie dodać przypomnienie w kalendarzu smartfonu;
• umieszczony na przeznaczonej do pomiaru próbce laboratoryjnej kod QR z oczekiwanym wynikiem;
• kod QR dołączony do treści zadania, zawierający dodatkowe objaśnienia, wskazówki lub rozwiązanie;
• kod QR z łączem do internetowego generatora liczb losowych jako metoda rzetelnego i jawnego losowania pytań lub zadań;
• quiz ułożony tak, by zaczernienie pól na arkuszu odpowiedzi utworzyło prawidłowy kod QR potwierdzający poprawność rozwiązania;
• kod QR z łączem do audiodeskrypcji dla osób niewidomych lub słabowidzących umieszczony przy eksponacie muzeum;
• językowa gra dydaktyczna wykorzystująca kody QR jako tłumaczenia wybranych słów i fraz;
• zespołowa gra miejska obejmująca odnalezienie i połączenie kilku fragmentów kodu QR zawierającego dalsze instrukcje.

Oczywiście niektóre z tych przypadków użycia są skomplikowane logistycznie lub nieodporne na próby manipulacji - oprogramowanie smartfonu może z jednakowym skutkiem zeskanować zdjęcie z kodem QR otrzymane od innej osoby, jak i wykonane samodzielnie przez ucznia. Niekiedy potrzebna jest ponadto umiejętność dojrzałej samokontroli ucznia, również niezwiązana z samą naturą kodów i jednakowo niezbędna w przypadku tradycyjnych zbiorów zadań z zamieszczonymi odpowiedziami. Kody optyczne pod tym względem nie różnią się od zwykłego tekstu zapisanego znakami drukarskimi.

Podsumowanie

Nawet jeśli kody QR stracą znaczenie i zostaną zastąpione w przyszłości inną technologią, to istota przedstawionych tutaj możliwości ich zastosowania pozostanie niezmieniona. Wydaje się, że dla kierunków dalszego rozwoju technologii mobilnych wciąż istotna będzie potrzeba przekazywania informacji przy użyciu materialnych nośników w formie czytelnej jedynie dla maszyny - to tutaj bowiem tkwi ogromny i wciąż słabo w Polsce wykorzystany potencjał zastosowań kodów optycznych.

Bibliografia

• L. Atzori, A. Iera, G. Morabito, The Internet of Things: A survey, „Computer Networks” 2010, nr 54 (15).
• O. de Pietro, G. Frontera, Mobile Tutoring for Situated Learning and Collaborative Learning in AIML Application Using QR-Code, Sixth International Conference on Complex, Intelligent and Software Intensive Systems, 04.07.2012, Palermo, Włochy.
• M. Rohs, B. Gfeller, Using Camera-Equipped Mobile Phones for Interacting with Real-World Objects, [w:] A. Ferscha, H. Hoertner, G. Kotsis (red.), Advances in Pervasive Computing, Austrian Computer Society, Wiedeń 2004.
• J. Rouillard, Contextual QR Codes, The Third International Multi-Conference on Computing in the Global Information Technology, 27.07.2008, Ateny, Grecja.
• A. Walsh, QR Codes - using mobile phones to deliver library instruction and help at the point of need, „Journal of Information Literacy” 2010, nr 4 (1).

Netografia

• Aztec Code bar code symbology specification, ISO/IEC 24778:2008, http://www.iso.org/i....
• Data Matrix bar code symbology specification, ISO/IEC 16022:2006, http://www.iso.org/i....
• International symbology specification - MaxiCode, ISO/IEC 16023:2000, http://www.iso.org/i....
• QR Code 2005 bar code symbology specification, ISO/IEC 18004:2006, http://www.iso.org/i....
• QR Code Patent FAQ, www.qrcode.com/faqpa....
• QRpedia - Language-detecting & mobile-friendly Wikipedia QR codes, http://qrpedia.org.