QUÉT MÃ QR TRÊN ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG ỨNG DỤNG VÀO VIỆC ĐIỂM DANH SINH VIÊN. THỰC NGHIỆM TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 12(97).2015, QUYỂN QUÉT MÃ QR TRÊN ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG ỨNG DỤNG VÀO VIỆC ĐIỂM DANH SINH VIÊN THỰC NGHIỆM TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN SCANNING QR CODE ON MOBILE PHONES FOR CLASSROOM ROLL CALL - EXPERIMENTS AT COLLEGE OF INFORMATION TECHNOLOGY Võ Hùng Cường Trường Cao đẳng Công nghệ thơng tin, Đại học Đà Nẵng; vhcuongdn@gmail.com Tóm tắt - Điện thoại thông minh trở thành bạn đồng hành ưa chuộng cho người dùng máy tính xách tay máy tính bảng Biết điện thoại thơng minh phổ biến người dùng độ tuổi sinh viên, sử dụng điện thoại thông minh để tăng tốc độ trình điểm danh sinh viên giảng viên tiết kiệm thời gian giảng dạy tăng cường chất lượng giáo dục Bài viết đề xuất hệ thống dựa mã quét QR, mã trưng bày cho sinh viên suốt trình vào đầu buổi học Các sinh viên cần phải quét mã để xác nhận trình điểm danh họ Bài viết giải thích chi tiết thực hệ thống đề xuất thảo luận cách thức hệ thống xác minh danh tính sinh viên để loại bỏ trường hợp điểm danh giả Abstract - Smartphones are becoming preferred companions to users of laptops or tablets Since it is known that smart phones are most popular among student-age users, the use of smart phones to speed up classroom roll call can save teaching time, thereby enhancing educational quality This paper proposes a system based on a QR code to be shown to students when classes begin or are in progress Students will have to scan the code to affirm their attendance This paper also explains the implementation details of the proposed system and discusses how the system can verify students’ identities in order to remove spurious cases Từ khóa - Điện thoại thơng minh; Hệ thống điểm danh; Hệ thống giáo dục; Hệ thống định vị toàn cầu; Quét mã đáp ứng nhanh Key words - smart phones; roll call system; educational system; gps; qr-code scanning Giới thiệu Việc giảng viên trường Cao đẳng Công nghệ Thông tin điểm danh sinh viên lớp học trình tốn khơng thời gian, đặc biệt số lượng sinh viên lớp học nhiều: 80 sinh viên/lớp lý thuyết, 40 sinh viên/lớp thực hành Với yêu cầu chương trình học, giảng viên phải thực việc điểm danh buổi học để đảm bảo tính điểm chuyên cần sinh viên Nói cách khác, buổi học giảng viên phải tốn từ đến 10 phút để thực trình điểm danh cho lần buổi học không đủ để đảm bảo kiểm tra sinh viên có đến lớp hay khơng, sinh viên có bỏ học sớm hay khơng Theo tài liệu tham khảo [1] cho thấy 58% người sử dụng điện thoại thơng minh có độ tuổi trung bình từ 1624 tuổi Như vậy, với phổ biến điện thoại thông minh sinh viên, viết đề cập đến vấn đề lãng phí thời gian giảng đề xuất cung cấp hệ thống để giảm gần 90% vấn đề Các giải pháp đề xuất cung cấp mã QR sinh viên quét mã thông qua ứng dụng điện thoại thông minh cụ thể Các mã với nhận dạng sinh viên thực phần mềm ứng dụng xác nhận việc điểm danh sinh viên Bằng cách này, hệ thống tiết kiệm không thời gian mà sức lực giảng viên buổi học Nó tăng tốc độ giảm cơng việc cho q trình điểm danh dành nhiều thời gian để nâng cao chất lượng giảng Mục tiêu hệ thống đề xuất giúp đảm bảo ngăn chặn việc đăng kí điểm danh khơng phép sử dụng nhiều nhân tố xác thực Nghĩa là, cân nhắc với nhân tố như: “bạn biết đó”, “bạn có đó”, “bạn đó” để xác nhận việc nhận dạng sinh viên.[2] Các phương pháp có liên quan Có nhiều đề xuất cho hệ thống điểm danh tự động tài liệu thị trường Hầu hết số họ tập trung vào ứng dụng cài đặt thiết bị giảng viên, điện thoại thông minh máy tính xách tay Trong phần này, tơi đề cập tóm tắt vài số đề xuất Trong tài liệu tham khảo [3] đề xuất phần mềm cài đặt điện thoại di động giảng viên Nó cho phép để truy vấn điện thoại di động thông qua kết nối Bluetooth thông qua giao tiếp với quản lí truy cập đa phương tiện MAC (Media Access Control) điện thoại di động sinh viên gửi đến cho điện thoại di động giảng viên; diện sinh viên xác nhận Trong tài liệu tham khảo [4] ví dụ khác đề xuất có sử dụng thời gian thực với thuật tốn nhận diện khn mặt tích hợp hệ thống quản lí học tập LMS (Learning Management System) Nó tự động dị tìm đăng kí điểm danh cho sinh viên lớp học Hệ thống miêu tả cho công cụ bổ sung cho giảng viên, kết hợp thuật toán sử dụng máy học tập với phương pháp thích ứng sử dụng để theo dõi thay đổi khuôn mặt thời gian dài Mặt khác, tài liệu tham khảo [5], đề xuất sử dụng kỹ thuật xác minh dấu vân tay Họ đề xuất hệ thống xác nhận vân tay thực nhận dạng sinh trắc học, chìa khóa dựa trùng khớp từ đến nhiều điểm, loại bỏ ranh giới chi tiết vụn vặt Hầu hết đề xuất liên quan đến ứng dụng sử dụng giảng viên suốt buổi học Do đó, hệ thống yêu cầu thao tác từ giảng viên thời gian học bị quấy rầy giảng viên cho phép số sinh viên trễ vào lớp Mặt khác, đề nghị báo Võ Hùng Cường khơng địi hỏi giảng viên khơng phải làm thêm ngồi việc tập trung giảng cho sinh viên Do đó, sinh viên đăng kí điểm danh lúc họ muốn suốt buổi học, thời gian đăng kí điểm danh họ lưu lại Mã đáp ứng nhanh (QR code) QR code (Quick Response Code) thương hiệu cho loại ma trận mã vạch (bar code hai chiều) thiết kế cho ngành công nghiệp ô tô Nhật Bản Mã vạch nhãn máy đọc quang học gắn liền với mục thông tin hồ sơ liên quan đến mặt hàng Gần đây, hệ thống Mã Mã Đáp ứng Nhanh trở nên phổ biến bên ngồi ngành cơng nghiệp tơ khả đọc nhanh khả lưu trữ lớn so với mã vạch UPC (Universal Product Code) chuẩn Mã bao gồm module đen (chấm vuông) xếp lưới vuông trắng Các thông tin mã hóa tạo thành từ bốn loại tiêu chuẩn ("chế độ") liệu (số, chữ số, byte / binary, Kanji) thông qua phần mở rộng hỗ trợ.[6] Một mã QR, thể hình đọc thiết bị hình ảnh, chẳng hạn máy ảnh, định dạng thuật toán phần mềm sử dụng ReedSolomon sửa lỗi hình ảnh giải thích cách thích hợp Sau liệu chiết xuất từ mơ hình hai thành phần ngang dọc hình ảnh Các tính QR liệt kê bảng Thể lực, tiêu chuẩn cần thiết cho hệ thống đề xuất mã hóa mã QR Hình 1: Mã đáp ứng nhanh (QR code) Đề xuất xây dựng hệ thống Hệ thống cầu nối việc học tập trực tuyến học tập truyền thống, điều kiện thuận lợi cho tiến trình lưu trữ hồ sơ điểm danh sinh viên Ngồi ra, cịn giúp cân bằng, đảm bảo thời gian giảng dạy giảng viên tốt so với việc dành nhiều thời gian cho việc điểm danh Hệ thống địi hỏi q trình đăng nhập đơn giản lớp học thông qua module máy chủ để tạo mã QR mã hóa với thơng tin cụ thể Điều thực thời gian trước buổi học Trong suốt buổi học từ lúc bắt đầu, giảng viên hiển thị mã QR cho sinh viên Sau đó, sinh viên quét mã QR hiển thị cách sử dụng hệ thống module điện thoại mà nhà trường cung cấp Cùng với hình ảnh khn mặt sinh viên chụp ứng dụng điện thoại thời điểm quét, sau module điện thoại truyền thông tin thu thập để module máy chủ xác nhận việc điểm danh Tồn q trình phút cho sinh viên cho lớp để hoàn thành xác nhận việc điểm danh họ Điện thoại thơng minh giao tiếp với máy chủ thông qua mạng wifi trường hệ thống internet, 3G Bảng Năng lực, tính tiêu chuẩn cho mã QR Như đề cập trước đó, hệ thống bao gồm hai phần: Module máy chủ module điện thoại module máy chủ tích hợp với tảng học tập trực tuyến sử dụng trường Cao đẳng Cơng nghệ Thơng tin ứng dụng riêng biệt tùy thuộc vào lựa chọn nhà phát triển Phần mô tả nhiệm vụ cho module 4.1 Module máy chủ Module máy chủ thực nhiệm vụ sau đây:  Trung gian yêu cầu tham gia sinh viên với hệ thống học tập trực tuyến  Tạo mã QR cho giảng viên  Chạy kiểm tra nhận dạng  Chạy kiểm tra vị trí địa điểm Một ví dụ tảng học tập trực tuyến,[7] Moodle (Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment) ứng dụng mã nguồn mở trở nên phổ biến năm gần Moodle sử dụng nhiều tổ chức toàn giới, số tính điểm danh Nó cho phép giảng viên thực việc điểm danh trực tuyến cách gọi tên kiểm tra trực tuyến, cách chọn vào hộp đánh dấu tích hợp gắn theo tên sinh viên Các hộp đánh dấu cung cấp nút đánh dấu C nghĩa có mặt, T nghĩa vào trễ, V nghĩa vắng mặt Một công việc Module máy chủ để tự động đánh dấu vào hộp đánh dấu danh sách điểm danh Hình 2: Các sở hạ tầng hệ thống đề xuất Module phát triển chương trình bổ trợ vào Moodle Khi sinh viên gửi thông tin họ qua module di động đến máy chủ, thể hình 2, máy chủ gửi ID sinh viên, ngày thời gian ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 12(97).2015, QUYỂN lớp học, trạng thái tham dự lớp học, hình ảnh có kích thước nhỏ khn mặt sinh viên chụp module di động cho tảng học tập trực tuyến Bằng cách này, phần bổ trợ Moodle lưu giao dịch đăng ký điểm danh trạng thái thích hợp Để tạo mã QR, ghi hướng dẫn module máy chủ hệ thống học tập trực tuyến (nếu module máy chủ phát triển phần hệ thống học tập trực tuyến), cách nhập thông tin cần thiết hệ thống vào mã QR Các giảng viên chọn để mã hóa mã tùy thuộc vào mức độ bảo vệ cần thiết Các mã QR, có khơng có mã hóa, bao gồm thơng tin sau:  Khóa học mã học phần  Ngày thời gian bắt đầu giảng  Tên giảng viên  Một mật mã ngẫu nhiên Các thơng tin hình giải thích thể Bảng 2: sinh viên Một số điểm phù hợp bổ sung vào bảng điểm danh nên giảng viên thực kiểm tra lại lúc nào, sau giảng Việc kiểm tra danh tính so sánh hình ảnh, hoàn thành thực lần điểm danh thông tin điểm danh chấp nhận, thời điểm xác định trễ buổi học Cuối cùng, việc kiểm tra địa điểm thực Nhiệm vụ thảo luận sau 4.2 Module điện thoại di động Module điện thoại di động phần mềm mà sinh viên thường cài đặt điện thoại họ Và dĩ nhiên tích hợp với phần di động tảng học tập trực tuyến, ứng dụng độc lập để giao tiếp với module máy chủ Như đề cập trước đó, thơng tin liên lạc thơng qua mạng Wi-Fi nội bộ, thông qua Internet truy cập qua dịch vụ 3g Bảng Thông tin xuất từ mã QR Các giảng viên chép mã QR dán vào slide hiển thị giảng Nếu giảng viên muốn cho phép sinh viên vào lớp trễ tiếp tục điểm danh mã QR nên chép vào bốn góc vị trí mà khơng ảnh hưởng đến slide giảng giảng viên Khi sinh viên đến lớp học, việc cần phải làm lấy điện thoại thông minh họ ra, mở module chương trình điện thoại sau qt mã QR Hình cho thấy mã QR slide giảng đồ họa máy tính trường Cao đẳng Cơng nghệ Thơng tin Hình 4: Biểu đồ dịng chảy module điện thoại Hình 3: Hình chụp từ slide giảng Nhiệm vụ thứ ba module máy chủ để chạy chương trình kiểm tra nhận dạng sinh viên đăng ký điểm danh Việc thực cách so sánh hình ảnh khn mặt gửi lần trao đổi liệu điểm danh, hình ảnh lưu trữ tập tin cho Như mô tả hình 3, sinh viên nhìn thấy mã QR hình slide, họ mở ứng dụng điện thoại thông minh Nếu lần sau khởi động lại điện thoại, hệ thống yêu cầu sinh viên phải nhập tên người dùng mật Sau đăng nhập, hệ thống nhắc sinh viên nhấp vào nút bắt đầu Sau hệ thống chụp lại khn mặt sinh viên Các hình ảnh khn mặt kiểm tra điều kiện mặt chuẩn, chẳng hạn định vị mắt, mũi, miệng,… Một hình ảnh chấp nhận, hệ thống yêu cầu người sử dụng để quét mã QR vòng thời gian ngắn Một mã quét, hệ thống gửi thông tin đến máy chủ trở lại làm việc hình Cùng với đó, q trình coi hồn thành Các máy chủ gửi lại thông báo q trình hồn tất Như nói phần trước, máy chủ xác minh danh tính sinh viên cách chạy chương trình nhận dạng khn mặt Những điểm phù hợp với hình ảnh khn mặt lưu trữ so sánh với tình trạng lên lớp sinh viên Các giảng viên kiểm tra lại diện sinh viên giảng mà danh sách điểm danh cập nhật sau học Kết thảo luận Với tiêu chuẩn bảo vệ an toàn yêu cầu tên người dùng mật đơn giản Những thơng tin gọi "Bạn biết đó" hay "Bạn biết gì" Vì vậy, dễ dàng cho người khác truy cập trái phép để vào liệu cá nhân người dùng thông tin cá nhân tài chính, sau sử dụng thơng tin để thực hành vi gian lận Sử dụng tên người dùng mật với phần cứng thiết bị mà có người sử dụng có làm cho khó khăn cho kẻ xâm nhập truy cập đánh cắp liệu cá nhân người nhận dạng Hệ thống đề xuất cần ba bước mà sinh viên yêu cầu phải thực Các bước là: mở ứng dụng, chụp hình khn mặt, qt mã QR Hệ thống sử dụng xác thực đa yếu tố để xác thực danh tính sinh viên Đây thơng tin như: "Bạn biết gì" đại diện tên đăng nhập mật “Bạn có gì" đại diện điện thoại thông minh thuộc sở hữu sinh viên, cuối “Bạn đó" đại diện cách kết hợp hình ảnh khn mặt sinh viên Vì vậy, người sử dụng trái phép khó để có quyền truy cập để thay đổi tình trạng lên lớp sinh viên Tuy nhiên, để thực điểm danh, thách thức thực tế hệ thống phải đảm bảo trình thực diễn lớp học khơng phải bên ngồi Các hành động gian lận xảy sinh viên ngồi bên lớp học nhận hình ảnh mã QR hiển thị từ sinh viên ngồi bên lớp học, thông qua số phương tiện thông tin liên lạc email, tin nhắn,… Nó đủ để mơ q trình diễn bên lớp học Để ngăn chặn điều này, vị trí thông tin điện thoại di động kèm với thông tin gửi đến máy chủ Hiện nay, hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu, (GNSS) ngày trở nên nhạy cảm tiến không ngừng công nghệ chip sức mạnh xử lý Độ nhạy cao GNSS (Global Navigation Satellite System) nhận tín hiệu vệ tinh hầu hết môi trường nhà cố gắng xác định vị trí 3D nhà thực thành cơng Bên cạnh việc tăng độ nhạy máy thu kỹ thuật A-GPS sử dụng, nơi định vị thông tin khác chuyển qua điện thoại di động Hơn nữa, điện thoại thông minh luôn bật chức định vị, vị trí định vị khắp nơi, định vị địa điểm cảm biến Võ Hùng Cường nhiệt hạch trở thành tính tiêu chuẩn.[8] Một thơng tin vị trí gửi đến máy chủ, trung tâm lớp học tính cho tất điện thoại thông minh địa điểm nhận thời điểm kiểm tra Khoảng cách từ trung tâm điện thoại thông minh lưu lại với điểm phù hợp với khuôn mặt Điều cho phép giảng viên để làm kiểm tra vị trí điện thoại Nói cách khác, thông tin sau thông báo tới máy chủ cho lần điểm danh:  ID sinh viên từ tài khoản ứng dụng  Lớp thời gian chi tiết từ mã QR  Vị trí từ thiết bị điện thoại di động Danh sách tham dự cho thấy tình trạng sinh viên so với điểm phù hợp với khuôn mặt khoảng cách trình diễn cho giảng viên họ có u cầu Hình cho thấy danh sách điểm danh cập nhật sau hai phần: khn mặt q trình tính tốn khoảng cách thực Và khoảng cách tối thiểu để sinh viên quét mã vạch từ slide 20cm, khoảng cách tối đa 10m.[9] Hình 5: Bảng cập nhật danh sách điểm danh Hình 6: Module chương trình điện thoại Kết luận Xây dựng hệ thống cần thiết để theo kịp với công nghệ nhất, đặc biệt lĩnh vực giáo dục Với tình hình tại, tơi nghĩ đến việc sử dụng công nghệ di động để hưởng lợi từ hiệu thời gian làm tăng thêm thời gian cho giảng Thời gian thực giảng viên để điểm danh đơi xem lãng phí thời gian giảng dạy, đặc biệt lớp học với số lượng sinh viên nhiều Thiết nghĩ, đề xuất cách để tự động hóa q trình cách sử dụng thiết bị sinh viên ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 12(97).2015, QUYỂN thiết bị giảng viên Nói cách khác, giảng viên khơng cần phải làm bất thêm điều lớp ngồi việc tập trung vào q trình giảng cho sinh viên Hệ thống đề xuất cho phép phát gian lận điểm danh dựa vị trí GPS hình ảnh gương mặt chụp từ sinh viên [4] [5] [6] TÀI LIỆU THAM KHẢO [7] [1] http://nhipsongso.tuoitre.vn/tin/20140911/hon-1-3-nguoi-vietdung-smartphone/644458.html [2] Cs.cornell.edu, (2015) CS 513 System Security Something You Know, Have, or Are [online] Available at: https://www.cs.cornell edu/courses/cs513/2005fa/nnlauthpeople.html [Accessed 10 Oct 2015] [3] Anon, (2015) [online] Available at: http://www.vnmpublication [8] [9] com/IJIRES /November%202012/6.pdf [Accessed 15 Oct 2015] Anon, (2015) [online] Available at: http://www.ijmse.org/Volume5 /Issue4/paper2.pdf [Accessed 15 Oct 2015] Anon, (2015) [online] Available at: http://ethesis.nitrkl.ac.in/2214/ 1/thesis.pdf [Accessed 15 Oct 2015] doanh, G (2015) Giai phap ma vach cho quan ly va kinh doanh [online] Barcodevtn.com Available at: http://barcodevtn.com/qrcode-ma-vach-qr-la-gi-ma-vach-qr-ra-doi-nhu-the-nao.html Antonenko, Pavlo, Serkan Toy, and Dale Niederhauser "Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment: What Open Source Has to Offer."Association for Educational communications and Technology (2004) http://gps.about.com/od/glossary/g/A-GPS.htm qrd.by, (2014) Minimum Size of a QR Code – qrd.by [online] Available at: https://blog.qrd.by/2014/07/15/minimum-size-qrcode/ [Accessed 15 Oct 2015] (BBT nhận bài: 29/07/2015, phản biện xong: 14/10/2015)