免屏交互式電子投影的教學(xué)作用及技術(shù)解析

胡玉娟

（合肥師范學(xué)院公共計(jì)算機(jī)教學(xué)部，安徽合肥 230061）

免屏交互式電子投影的教學(xué)作用及技術(shù)解析

胡玉娟

（合肥師范學(xué)院公共計(jì)算機(jī)教學(xué)部，安徽合肥 230061）

當(dāng)今，液晶投影機(jī)在大學(xué)、中小學(xué)，乃至一些培訓(xùn)場所和會議場所廣泛使用，但往往尚處傳統(tǒng)的使用方式。結(jié)合一些新技術(shù)，技巧地使用液晶投影機(jī)，可以使投影屏幕具有交互性，投影質(zhì)量亦提升，以使教學(xué)效果（包括協(xié)作會議效果）更生動、更科學(xué)。本文分析了幾種主要的電子白板的工作原理并對其性能加以比較，重點(diǎn)闡述了較為先進(jìn)的免屏光感控制數(shù)字電子白板對投影教學(xué)的支持作用。

液晶投影機(jī)；多媒體教學(xué)；電子白板；免屏式

1 引言

當(dāng)今，在大學(xué)、中小學(xué)，乃至一些培訓(xùn)場所和會議場所，都廣泛使用液晶投影機(jī)，然而，傳統(tǒng)的使用方式比較落后，僅僅是投影。傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)，教師只能在計(jì)算機(jī)前操作課件，缺乏靈活的手寫標(biāo)示、繪圖和擦除功能，投影屏幕缺乏交互性。其實(shí)，結(jié)合一些新技術(shù)，技巧地使用液晶投影儀，可使投影屏幕具有交互性，投影質(zhì)量亦有所提升，以使教學(xué)效果（包括協(xié)作會議效果）更生動、更科學(xué)。如使用交互式電子白板控制液晶投影機(jī)工作就可達(dá)到這種效果。

交互式電子白板是將電子白板連接到PC，代替普通的投影幕布。通過電子白板檢測電子筆的位置信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中與計(jì)算機(jī)的屏幕圖像結(jié)合在一起，并利用投影機(jī)將PC上的內(nèi)容投影到電子白板屏幕上?？梢岳锰囟ǖ亩ㄎ还P代替鼠標(biāo)在白板上對計(jì)算機(jī)的內(nèi)容進(jìn)行編輯、修改、標(biāo)注、保存等操作。在應(yīng)用程序的支持下，可以構(gòu)造一個大屏幕 、交互式的教學(xué)環(huán)境或協(xié)作會議。

2 幾種主要的電子白板的工作原理及性能比較

2.1 電磁波感應(yīng)式白板

技術(shù)原理：采用一支可以發(fā)射電磁波的筆，在白板水平和垂直兩個方向排列接收線圈。當(dāng)筆靠近接收線圈時(shí)，線圈上會感應(yīng)到筆發(fā)射出的電磁波，根據(jù)電磁波感應(yīng)所在的位置判斷X、Y的坐標(biāo)值。最終達(dá)到控制計(jì)算機(jī)的目的。優(yōu)點(diǎn)是定位準(zhǔn)確；書寫過程中有壓感。缺點(diǎn)是：反應(yīng)速度不夠快，即書寫的筆過去之后筆跡才出現(xiàn)；怕劃傷與損壞，一旦某部分出現(xiàn)劃傷整塊白板就完全報(bào)廢；難以實(shí)現(xiàn)超大面積的版面制作；成本較高。國內(nèi)采用此項(xiàng)技術(shù)的主要廠家有：巨龍、天士博等電磁波感應(yīng)式電子白板外觀如圖1所示。

2.2 紅外線掃描技術(shù)電子白板

技術(shù)原理：由密布在顯示區(qū)四周的紅外線接收和發(fā)射管構(gòu)成水平和垂直方向的掃描網(wǎng)格，當(dāng)有物體阻擋住網(wǎng)格中的某對水平和垂直掃描線時(shí)，可以通過被阻擋的水平和垂直方向的紅外線位置確定X、Y坐標(biāo)，達(dá)到控制計(jì)算機(jī)目的。

圖1 電磁波感應(yīng)式白板

優(yōu)點(diǎn)是定位準(zhǔn)確；無需專用筆；響應(yīng)速度較快。缺點(diǎn)是：使用時(shí)無壓感反應(yīng)；紅外線接收器受強(qiáng)光和灰塵的影響較大；成本較高。采用此項(xiàng)技術(shù)的主要廠家有：美國的3M；日本的HITACHI；中國鴻合；等等。紅外線掃描技術(shù)電子白板外觀如圖2所示。

圖2 紅外線掃描技術(shù)電子白板

2.3 壓感技術(shù)電子白板

技術(shù)原理：相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的一個觸摸屏，使用者用手指或筆觸及屏幕上所顯示的選項(xiàng)時(shí)，計(jì)算機(jī)會自動處理相當(dāng)?shù)牟僮鳌＿@種電子白板內(nèi)部有兩層壓感膜，當(dāng)白板表面某一點(diǎn)受到壓力時(shí)，兩層膜在這點(diǎn)上形成短路，根據(jù)短路的位置判斷操作的X、Y坐標(biāo)值，達(dá)到控制計(jì)算機(jī)目的。優(yōu)點(diǎn)是定位相對準(zhǔn)確；無需專用筆可做觸摸操作。缺點(diǎn)是：耐用性差，怕劃傷；無法實(shí)現(xiàn)超大面積；書寫較吃力，力度不夠字跡顯示不出來；成本較高。采用此項(xiàng)技術(shù)的主要廠家有：美國的Polyvison、Interactive Tech及越來越多的國內(nèi)廠家。壓感技術(shù)電子白板外觀如圖3所示。

圖3 壓感技術(shù)電子白板

2.4 超聲波電子白板

技術(shù)原理：在屏幕的兩邊部署兩個按固定距離分布的超聲波接收裝置，定位的筆是一個超聲波發(fā)射器，當(dāng)筆移動在屏幕的表面時(shí)，所發(fā)射的超聲波沿屏幕表面被接收器檢測到，計(jì)算機(jī)將接收到超聲波的時(shí)間來換算筆與兩個接收器的距離，再轉(zhuǎn)換為X、Y的坐標(biāo)值，達(dá)到控制計(jì)算機(jī)的目的。優(yōu)點(diǎn)：定位相對準(zhǔn)確；適應(yīng)性強(qiáng)，可在不同的成像媒介上使用（如投影幕、白墻等）。缺點(diǎn)：定位精度不均勻，受版面大小限制影響；溫度會影響超聲波的傳輸速度導(dǎo)致操作不舒適；一般可控制80寸以下的成像區(qū)域，過大的區(qū)域會導(dǎo)致定位不準(zhǔn)與不靈敏；成本適中。采用此項(xiàng)技術(shù)的主要廠家有：HITACHI、IBEAM等。超聲波電子白板主要組件如圖4所示。

圖4 超聲波電子白板主要組件

2.5 光感控制數(shù)字電子白板

技術(shù)原理：無需特殊屏幕作為操控媒介，可以在墻壁、紙張、投影幕以及白色玻璃上進(jìn)行操作。采用光感信號控制主機(jī)對投影區(qū)域進(jìn)行數(shù)字化建模，再通過手寫筆或電子教鞭進(jìn)行光源采集，通過光源點(diǎn)在數(shù)字化模型的成像位置判斷X，Y的坐標(biāo)值，達(dá)到控制計(jì)算機(jī)的目的。優(yōu)點(diǎn)是：定位準(zhǔn)確；不受面積尺寸的局限性；可在不同材質(zhì)媒介上使用，使用壽命長；由于操作區(qū)域無電路板，所以不易損壞，具有較低的市場價(jià)格與較低的維護(hù)成本。缺點(diǎn)是：強(qiáng)光直射在投影影像區(qū)域或采集主機(jī)上時(shí)，會造成設(shè)備誤認(rèn)為干擾光線時(shí)是教鞭筆的信號光源，從而導(dǎo)致使用干擾，但對投影幕和主機(jī)位置進(jìn)行對光遮擋可解決此問題；不能觸摸操作，需用專用的教鞭筆進(jìn)行操作和書寫，但可以解決區(qū)域較大的投影屏幕，高處手操控不到的的問題。采用此項(xiàng)技術(shù)的主要廠家有：中國的與時(shí)科技等。

表1 五種目前主流電子白板的技術(shù)優(yōu)勢對比表

值得注意的是：紅外線式電子白板、電磁波式電子白板以及壓感式電子白板雖然具備屏幕的交互性，但一般都是有屏式電子白板。而超聲波式電子白板、光感控制數(shù)字電子白板可以是免屏式的。

了解這些電子白板的性能，可以權(quán)衡性價(jià)比、使用環(huán)境及工作需要來選擇合適的投影方式。

3 光感免屏式電子白板的硬件組成

流行的傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)的設(shè)備組成是：計(jì)算機(jī)、投影機(jī)、玻珠屏幕、音響。光感免屏式電子白板的使用就是在傳統(tǒng)的四大件的基礎(chǔ)上再加上一個控制投影機(jī)工作的系統(tǒng)，并且可以舍去屏幕。

光感免屏式電子白板共有五大主要部件：光感信號控制主機(jī)、壓感式手寫筆、無線數(shù)據(jù)傳輸AP Key、電源線、可伸縮式電子教鞭。光感免屏式電子白板主要組件如圖5所示。

光感信號控制主機(jī)的功能是：數(shù)字建模采樣；壓感式手寫筆和可伸縮式電子教鞭的功能是：紅外感光信息回傳，可在影像上（幕墻上）直接操作；USB無線AP Key的功能是：2.4GHz無線通信數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)，以操作計(jì)算機(jī)。

光感免屏式電子白板的一般部署方式及安裝校驗(yàn)過程：組裝教鞭、安裝驅(qū)動程序、擺正設(shè)備并通電、將USB Key插入PC的USB接口、通過在屏幕上選擇9或16個點(diǎn)校正屏幕進(jìn)行數(shù)字建模采樣，部署完畢即可使用（見圖6）。

圖5 光感免屏式電子白板組件

圖6 光感免屏式

光感免屏式電子白板的光感信號控制主機(jī)的常用吊裝位置示意圖如圖6所示。吊裝使用時(shí)將吊裝開關(guān)調(diào)整至T型符號方向，將設(shè)備吊裝至投影機(jī)支架閑置支腳，將電源線連接至投影機(jī)的電源線中避免重復(fù)布線。

光感免屏式電子白板系統(tǒng)的整體使用示意圖如圖7所示：

圖7 光感免屏式電子白板系統(tǒng)整體使用示意圖

4 采用電子白板配套軟件可優(yōu)化多媒體教學(xué)的交互性

屏幕具有交互性，非常有利于教學(xué)。教師可以用教鞭指點(diǎn)投影幕布（或墻壁等）上的內(nèi)容講解或提問，這種師生面對面的交流效果，不僅利于情感交流，也利于學(xué)習(xí)者的知識感悟。

一般設(shè)計(jì)較好的電子白板配套軟件具有如下功能：

（1）能對PPT、Word等應(yīng)用程序進(jìn)行標(biāo)注與書寫，能改標(biāo)注顏色與粗細(xì)；

（2）可以擦除標(biāo)注過的痕跡，并可以選擇擦除范圍大小，具備撤銷擦除結(jié)果和恢復(fù)擦除結(jié)果功能；

（3）可以放大畫面，并可以對標(biāo)注過的筆跡進(jìn)行回放，可以改變背景顏色…

（4）可以隨時(shí)查看以前標(biāo)注過的歷史頁面，能保存為其他格式，如存為網(wǎng)頁等；

（5）能隨時(shí)加入一些圖形課件，便于支持教師臨場發(fā)揮以及支持上課時(shí)的互動性；

例如，某電子白板軟件部分?jǐn)U展面板功能如下面圖8所示：

圖8 電子白板軟件擴(kuò)展面板功能示例圖

由此可見，結(jié)合電子白板技術(shù)，控制液晶投影機(jī)工作，可以很好地改善教學(xué)環(huán)境乃至教學(xué)效果，包括協(xié)作會議效果。教師（主講人）可用教鞭指點(diǎn)幕布，如同操作電腦一樣操作屏幕，學(xué)生（學(xué)習(xí)者）如同觀看黑板一樣觀看電子白板。

［1］沈 寧.“互交式教學(xué)法”在普通高校女生健美操教學(xué)中的運(yùn)用［J］.華章，2008，（10）.

［2］陳 芳，王改煥.互交式教學(xué)法在高校女生體育教學(xué)中的運(yùn)用［J］.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2008，（31）.

［3］李遠(yuǎn)華.“互交式教學(xué)法”在武術(shù)普修教學(xué)中的運(yùn)用［J］.玉林師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，（05）.

［4］馬永紅.“互交式”教學(xué)對提高學(xué)生素質(zhì)的作用［J］.體育文化導(dǎo)刊，2002，（06）.

［5］蔡連順，肖景瑩，王國志，等.臨床基礎(chǔ)課互交式教學(xué)模式的探索［J］.山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)（基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育版），2002，（04）.

Technique Analyses of Screen－free Interactive Projectors and Their Application in Teaching

Hu Yujuan
（Hefei Normal University，Hefei 230061，China）

Nowadays，although liquid crystal projectors are widely equipped at universities and high and primary schools，they are often used in traditional ways.Combined with new techniques and used in smart ways，the projectors screen can be interactive and the quality of projection can also be improved.Thus，the users can make their presentation in a class or meeting more vivid and reasonable.The article analyzes the operational principles of several major electronic whiteboards and compares their performances，highlighting the supportive effects on teaching caused by the advanced photo－control digital electronic whiteboards.

liquid crystal projector；multimedia teaching；electronic whiteboard；screen－free

G642

A

1673－1794（2011）05－0100－03

胡玉娟（1962－），女，副教授，在讀博士，從事教育信息技術(shù)和微波通訊研究。

2011－08－02