低成本設(shè)備替代電子白板的相關(guān)研究

嚴(yán)慧深 卜平 熊彥

摘 要：文章利用現(xiàn)有多媒體教學(xué)硬件設(shè)備或者手持設(shè)備，結(jié)合相應(yīng)軟件，替代電子白板中的部分功能，為經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)的交互式教學(xué)提供另一種解決方案。作者首先確立替代系統(tǒng)硬件，主要從手寫板、繪圖板、大屏智能手機(jī)、平板電腦、無線筆形鼠標(biāo)當(dāng)中進(jìn)行選取。然后確立替代系統(tǒng)軟件，選用合適的軟件來模擬電子白板的多項(xiàng)功能，包括板書手寫、標(biāo)注、頁面回放、照相機(jī)、放大鏡、幕布、探照燈、板擦、錄像教學(xué)過程、教師互動(dòng)等，并實(shí)踐其設(shè)置參數(shù)和使用方法。結(jié)果表明，在硬件中用筆形鼠標(biāo)替代性價(jià)比最高，平板電腦性能最好，結(jié)合現(xiàn)有的多媒體投影儀，它們能夠在一定程度上完成電子白板的相關(guān)功能。此外，電子白板的各軟件功能都找到了合適的替代軟件。

關(guān)鍵詞：電子白板；替代系統(tǒng)；教學(xué)

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2015）14-0078-04

一、引言

電子白板可以有效提升課堂教學(xué)的交互性，因而在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，越來越多的學(xué)校引入了電子白板進(jìn)行教學(xué)，雖然電子白板的價(jià)格近年來有所下降，但是很多經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)以及農(nóng)村地區(qū)都尚未配備。在電子白板推廣的成本問題掣肘下，尋找廉價(jià)的替代品就成了當(dāng)務(wù)之急。大家都知道80/20法則[1]，是指在任何大系統(tǒng)中，約80%的結(jié)果是由該系統(tǒng)中約20%的變量產(chǎn)生的。它給我們的啟示是：大智有所不慮，大巧有所不為。交互式電子白板雖好，但是用得最多的80%的功能或許通過成本僅為它20%的設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)，剩下用得很少的20%的功能的實(shí)現(xiàn)則需要大量的成本。我們要構(gòu)建的替代系統(tǒng)就是用較低成本的硬件和軟件來達(dá)到或接近電子白板80%以上的功能。替代品絕不僅僅是某一樣設(shè)備，而是一整套能夠相互協(xié)調(diào)工作、相互配合的硬件和軟件系統(tǒng)，還包括交互式教學(xué)下教師教學(xué)模式和教學(xué)方法的革新。本課題主要就構(gòu)建電子白板的替代系統(tǒng)提出一個(gè)低成本解決方案，包括選擇合適的硬件和軟件，達(dá)到利用現(xiàn)有、新增的電教設(shè)備模擬電子白板的功能，并且橫向?qū)Ρ冗@些硬件和軟件的優(yōu)缺點(diǎn)，找出最佳方案。

二、研究現(xiàn)狀

1.國內(nèi)現(xiàn)狀

近幾年，國內(nèi)對(duì)于電子白板的研究非常豐富，2009-2013年中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫關(guān)于電子白板的文獻(xiàn)數(shù)大約是2009年之前十年的總和。主要包括不同原理電子白板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、不同課程中的電子白板應(yīng)用研究、基于電子白板的教學(xué)模式研究、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下電子白板的應(yīng)用等方面。但是對(duì)于降低電子白板成本、尋找其替代品的研究為數(shù)極少，只有2010年上海師范大學(xué)王威做過《利用Wiimote制作低成本電子白板實(shí)踐互動(dòng)教學(xué)》的研究[2]，該研究采用紅外線LED作為白板上的書寫媒介，但仍然具有精度不夠以及不符合書寫習(xí)慣的缺點(diǎn)。

2.國外現(xiàn)狀

電子白板最早出現(xiàn)在國外，華盛頓大學(xué)早在1995年就開始采用電子白板給醫(yī)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，并且收到了不錯(cuò)的效果[3]。交互式電子白板已在多個(gè)行業(yè)得到了應(yīng)用，如2005年范德堡醫(yī)學(xué)中心的研究人員就證實(shí)，醫(yī)院急診室當(dāng)中應(yīng)用電子白板可以促進(jìn)醫(yī)患信息的溝通，促進(jìn)醫(yī)生之間的交流和減輕他們的工作負(fù)擔(dān)[4]。也有研究證實(shí)，在遠(yuǎn)程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，電子白板能夠提升教師的授課興趣，提升學(xué)生的參與感[5]。但是這些研究都是集中于電子白板本身的，由于國外學(xué)校對(duì)于價(jià)格因素不如國內(nèi)敏感，所以近些年電子白板在國外的普及程度要高于國內(nèi)。因此，國外對(duì)于如何解決電子白板推廣中成本問題的研究并不多見。

三、硬件替代系統(tǒng)構(gòu)建

1.手寫板替代電子白板研究結(jié)果

最普通的手寫板只能完成漢字的手寫輸入，并且需要人工選擇識(shí)別的漢字，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)手寫體的漢字，但并不能將其作為圖像長久地呈現(xiàn)在投影儀上作為板書。而且書寫面積較小，為12×7.5cm2，不適合作為電子白板替代系統(tǒng)中的硬件組成部分。

2.繪圖板替代電子白板研究結(jié)果

繪圖板在正確安裝完驅(qū)動(dòng)程序后，能夠在Photoshop CS4軟件中完成書寫和繪畫功能，這在一定程度上能夠使教師在現(xiàn)有的多媒體投影機(jī)幕布上進(jìn)行任意的書寫和擦寫，只要利用好Photoshop CS4中的各個(gè)畫圖工具即可。這樣教師可以在Photoshop CS4軟件“文件”菜單中“新建”，寬度和高度選擇目前有投影機(jī)的正常分辨率，比如分辨率是1024*768，那么這里寬度就設(shè)置為1024像素，高度設(shè)置為768像素。確定后，在“視圖”菜單選擇“實(shí)際像素”放大畫布，然后“視圖”菜單中選擇“屏幕模式”中的全屏模式，使白色面板擴(kuò)展至投影儀的全屏。至此，在該白色區(qū)域教師可以隨心所欲的采用繪圖板進(jìn)行板書書寫和教學(xué)，投影儀上呈現(xiàn)的完全是手寫體的漢字，教師所要注意的就是設(shè)置和調(diào)整好畫筆的粗細(xì)和顏色即可。畫筆直徑可設(shè)置為1-5像素，硬度設(shè)置為3%左右顯示效果比較好。

該法有兩個(gè)缺點(diǎn)：①不能利用已經(jīng)制作好的PowerPoint（以下簡稱PPT）課件，因此只能作為手寫黑板板書的替代。除非將PPT課件轉(zhuǎn)換成多張圖片格式，圖片的分辨率要和投影機(jī)的分辨率一致，在Photoshop CS4中打開并一張張的切換，授課時(shí)在圖片上修改并標(biāo)注，不過由于這種轉(zhuǎn)換與打開的過程太過繁瑣，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值不大。②教師書寫板書時(shí)，目光要對(duì)著投影儀，協(xié)調(diào)書寫的位置。僅僅對(duì)著繪圖板也能書寫，但是可能出現(xiàn)書寫文字位置的不協(xié)調(diào)。這個(gè)缺點(diǎn)通過訓(xùn)練教師長期使用該系統(tǒng)可以得到克服。

3.大屏手機(jī)替代電子白板研究結(jié)果

目前的智能手機(jī)一般都可以安裝手機(jī)版的PPT軟件，如Document to GO、Quick Office、WPS Office之類軟件進(jìn)行PPT課件的播放。但是如果要使之能替代電子白板的部分功能，必須具備兩個(gè)前提，一是能和外接投影儀相連接，即手機(jī)需要具備HDMI或者M(jìn)HL接口，二是屏幕足夠大，從而便于手寫操作。與投影儀相連接的方式可以包括有線連接和無線連接方式。有線連接要求手機(jī)具備MHL或者mini HDMI接口，買一根手機(jī)端是MHL或者mini HDMI接口、投影儀端是正常HDMI接口的高清線即可。如果投影儀沒有HDMI高清接口，那么還需要一根HDMI轉(zhuǎn)VGA接口的線，投影儀都有VGA接口。以上耗材加起來，最多不超過50元。通過以上措施，能夠在手機(jī)上播放PPT課件以及視頻等教學(xué)材料，但缺點(diǎn)是，無論是Android還是iOS操作系統(tǒng)的手機(jī)，目前均沒有應(yīng)用可以在現(xiàn)有PPT課件播放頁面上隨意地手寫標(biāo)注。退一步講，即使出現(xiàn)了這樣的應(yīng)用軟件，由于手機(jī)屏幕大小的限制，書寫的舒適度也可想而知。

4.平板電腦替代電子白板研究結(jié)果

平板電腦替代電子白板從某種程度上和大屏手機(jī)替代有類似之處，因?yàn)楝F(xiàn)在主流的平板電腦和智能手機(jī)的操作系統(tǒng)要么是蘋果的iOS，要么是谷歌的Android，微軟的Windows phone系統(tǒng)尚未普及。但是平板電腦相比較智能手機(jī)最大的好處是屏幕較大，能夠較為舒適地完成手寫板書的功能。在平板電腦上，我們欣喜地發(fā)現(xiàn)，微軟2014年新出的針對(duì)iPad定制的Office for iPad系列中的Microsoft PowerPoint for iPad，可以實(shí)現(xiàn)在播放PPT時(shí)隨意地使用軟件自帶的激光指針、筆或熒光筆。安卓系統(tǒng)中能在播放幻燈時(shí)進(jìn)行標(biāo)注的軟件尚未發(fā)現(xiàn)。這樣一來，就可以在iPad平板電腦上對(duì)PPT課件隨意做標(biāo)注或注解，極大地加強(qiáng)了教學(xué)的交互性。雖然可以實(shí)現(xiàn)手寫，但是如果直接用手在上面書寫文字，仍然不夠美觀，因此，可以選配一支電容筆，根據(jù)硬件參數(shù)的不同，價(jià)格一般在100元以內(nèi)。該法最大的優(yōu)點(diǎn)是，既可以隨意輸入手寫體文字，同時(shí)又可以充分利用現(xiàn)有的PPT課件。而且教師無需觀看投影儀即可直接在平板電腦上協(xié)調(diào)書寫的位置，非常方便。

5.無線筆形鼠標(biāo)替代電子白板研究結(jié)果

微軟PC版的Office 2003系列中就已經(jīng)包含了PPT的筆形標(biāo)注工具，也就是說，教室里面只要有一臺(tái)PC，并且安裝了Office 2003，就可以部分實(shí)現(xiàn)電子白板的效果。PPT播放模式下點(diǎn)擊右鍵—指針選項(xiàng)，下面即可選擇圓珠筆、氈尖筆、熒光筆以及橡皮擦等工具。如果不可用，說明安裝的時(shí)候沒有安裝手寫組件。解決方法如下：控制面板—“添加/刪除程序”— Microsoft Office 2003—運(yùn)行（點(diǎn)擊更改）—點(diǎn)擊添加或刪除—選中“應(yīng)用程序的高級(jí)自定義”復(fù)選框—展開“Office共享功能”—點(diǎn)擊“Microsoft手寫組件”旁邊的下拉菜單—“從本機(jī)運(yùn)行”，這樣即可安裝手寫組件。但是這樣只能達(dá)到用鼠標(biāo)書寫漢字的效果，不符合人們的書寫習(xí)慣，寫出的字也不夠美觀。因此，可以購買一只2.4G無線筆形鼠標(biāo)（見圖1），即可實(shí)現(xiàn)符合書寫習(xí)慣的手寫體板書。缺點(diǎn)是，教師需要看電腦屏幕或投影協(xié)調(diào)書寫位置，鼠標(biāo)的書寫界面和投影界面的對(duì)應(yīng)關(guān)系需要練習(xí)方能掌握使用技能。

6.各種替代硬件對(duì)比總結(jié)

不管何種類型的電子白板，目前普遍售價(jià)在3000元以上，表1中各種替代設(shè)備的成本均以能滿足上述功能的最低硬件配置為標(biāo)準(zhǔn)。比如平板電腦，iPad1能做到的，絕對(duì)不選擇iPad2，因?yàn)槲覀冄芯康哪康木褪墙档徒换ナ浇虒W(xué)成本。在替代系統(tǒng)中性能最好的，也就是功能最全、最符合人體輸入習(xí)慣的替代硬件應(yīng)該為平板電腦。但其購買成本較高，而且也會(huì)造成現(xiàn)有多媒體電腦的閑置。因此，筆形鼠標(biāo)這樣一種替代方案就成為了性價(jià)比最高的一種，雖然其在書寫時(shí)需要關(guān)注電腦屏幕或者投影機(jī)。繪圖板的替代系統(tǒng)雖然利用現(xiàn)有課件不方便，但是如果教師希望完全用手寫板書進(jìn)行教學(xué)的話，還是有其優(yōu)勢(shì)的，其配套的電容筆可以帶有壓感，書寫出的文字、圖像的粗細(xì)輕重會(huì)隨之變化，更為生動(dòng)。

四、軟件替代系統(tǒng)構(gòu)建

本部分中提到的所有軟件，均可自行上網(wǎng)搜索下載，大部分為免費(fèi)軟件。在教學(xué)過程中，可以在安裝后，給該軟件創(chuàng)建一個(gè)快捷方式，并右擊，指定其快捷鍵，這樣在教學(xué)過程中通過鍵盤即可隨時(shí)調(diào)用這些軟件。

1.板書手寫、標(biāo)注、頁面回放功能替代

可以采用Photoshop CS4來替代，或者采用Office2003 PPT中的手寫組件進(jìn)行替代。標(biāo)注功能也可以通過一款名為“屏幕畫筆”的軟件來實(shí)現(xiàn)。鼠標(biāo)滾輪也可以隨意翻滾到PPT指定頁面。

2.照相機(jī)功能替代

完全可以采用系統(tǒng)自帶的截屏功能，快捷鍵是Alt+Print Screen鍵，不過只能存一張圖。如果需要多次截圖并保存，可以在Win7系統(tǒng)開始菜單—所有程序—附件下，右擊截圖工具，定義一個(gè)快捷鍵，以后用自己定義的這個(gè)快捷鍵隨時(shí)截圖。也可以用“HyperSnap”等第三方截圖軟件。

3.放大鏡功能替代

為了達(dá)到吸引眼球的目的，電子白板中自帶放大鏡功能，可以對(duì)屏幕中某個(gè)區(qū)域中的內(nèi)容放大演示，雖然Win7系統(tǒng)在開始菜單—所有程序—附件—輕松訪問中有放大鏡工具，但功能十分有限，因此我們采用第三方軟件“ZoomIt”來取代。軟件運(yùn)行后，將鼠標(biāo)移至需要放大的區(qū)域，按下Ctrl+1鍵，則該區(qū)域即被放大顯示，此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)滾輪可改變放大倍數(shù)；在放大狀態(tài)，單擊鼠標(biāo)使指針變?yōu)椤?”字狀，還可以進(jìn)行手寫標(biāo)注等操作，Esc鍵可以退出放大狀態(tài)。

4.幕布、探照燈功能替代

所謂探照燈功能，就是讓屏幕上某個(gè)圓形區(qū)域高亮顯示，周圍區(qū)域做暗化處理，以提升觀眾對(duì)屏幕某個(gè)區(qū)域的注意度，如同用探照燈照射指定區(qū)域一般，可以采用第三方軟件“鼠標(biāo)探照燈”達(dá)到這樣的效果。軟件為單文件的綠色版，雙擊運(yùn)行即可，會(huì)出現(xiàn)以鼠標(biāo)為中心的一個(gè)圓型區(qū)域，該區(qū)域呈高亮顯示，周圍暗化處理，這樣學(xué)生自然而然就會(huì)關(guān)注高亮區(qū)域了。如果需要改變?cè)搮^(qū)域的形狀，可以右擊操作系統(tǒng)右下角托盤中的圖標(biāo)，在“形狀”中改為正方形或弧角矩形。

5.板擦功能替代

Photoshop的畫板工具中和PowerPoint手寫組件中均自帶橡皮擦功能，通過調(diào)節(jié)橡皮擦的像素，可以調(diào)節(jié)移動(dòng)一次鼠標(biāo)擦拭區(qū)域的大小。

6.錄像教學(xué)功能替代

所謂錄像教學(xué)功能，是指電子白板可以在開始就將教師在屏幕上的教學(xué)過程錄制下來，保存為視頻格式，便于其他學(xué)生觀看。在Win7系統(tǒng)下，大家可以采用“屏幕錄像專家”這款軟件來替代該功能，在iOS操作系統(tǒng)中，可以采用App Store中“Display Recorder”這款軟件達(dá)到屏幕錄像的效果。當(dāng)然如果要求不高，不需要標(biāo)注、手寫板書這些過程的錄像，可以直接利用軟件將PPT的播放過程轉(zhuǎn)換成視頻即可，軟件采用的是Presentation To Video Converter，網(wǎng)上有漢化補(bǔ)丁。該軟件必須要先安裝PPT viewer 2010，60M的版本方可正常使用。只要設(shè)置好了切換的時(shí)間間隔和轉(zhuǎn)換視頻的格式等參數(shù)即可轉(zhuǎn)換。

7.教師互動(dòng)功能替代

電子白板提升教學(xué)的交互性不僅體現(xiàn)在學(xué)生和教師的交互上，還體現(xiàn)在教師和教師的交互上。即一個(gè)教師在一個(gè)教室的電子白板上進(jìn)行教學(xué)，其他教室的教師通過其他教室的電子白板可以直接觀看到該教師在白板上的教學(xué)過程。這有一個(gè)前提條件，就是網(wǎng)絡(luò)連接需要暢通。該功能可以通過一個(gè)遠(yuǎn)程控制軟件“Teamviewer”替代（見圖2），兩個(gè)教室的電腦上都需要運(yùn)行該軟件，在教學(xué)端的電腦上點(diǎn)擊“會(huì)議”，然后點(diǎn)擊“召開即時(shí)會(huì)議”即可生成一個(gè)會(huì)議id，在觀看端電腦上，運(yùn)行該軟件后只要加入該id的會(huì)議即可觀看到該教師在電子白板上的教學(xué)過程，如果有麥克風(fēng)等設(shè)備，還能夠聽到該教師的教學(xué)音頻。

五、構(gòu)建電子白板替代系統(tǒng)的意義

1.推進(jìn)教育均衡，實(shí)現(xiàn)教育公平

電子白板的普及率與經(jīng)濟(jì)密切相關(guān)[6]。本課題研究的電子白板替代系統(tǒng)能夠以較低成本實(shí)現(xiàn)接近電子白板的功能，在農(nóng)村和西部地區(qū)有著廣泛的應(yīng)用前景，有助于推進(jìn)教育均衡，實(shí)現(xiàn)教育公平。

2.降低交互式教學(xué)成本，利于推廣

這樣一種低成本的解決方案，如果被證實(shí)確實(shí)有效，可以由相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)更符合需求的配套軟硬件，構(gòu)建低成本的互動(dòng)性教學(xué)平臺(tái)。

3.提升現(xiàn)有電教設(shè)備的使用率

雖然很多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)校受電子白板采購成本影響較小，但采購電子白板之后，多媒體教室原先配備的多媒體電腦、投影儀等設(shè)備可能陷入閑置不用的狀態(tài)，從而造成資源浪費(fèi)。本課題中的替代系統(tǒng)可以提高現(xiàn)有這些設(shè)備的利用率。

4.提升課堂交互性，利于情境教學(xué)

通過提高教學(xué)的交互性，創(chuàng)設(shè)情境[7]，深入貫徹基于工作過程的教改理念，培養(yǎng)學(xué)生良好的職業(yè)素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

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[4]Daniel J. Francea， Scott Levin， Robin Hemphill， et al. Emergency physicians’ behaviors and workload in the presence of an electronicwhiteboard[J]. International Journal of Medical Informatics，2005，74（10）：827-837.

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[7]姜大源.職業(yè)教育：情景與情境辨[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2008，317（25）：1-8.

（編輯：魯利瑞）