基于Android的簡易黑板設(shè)計與實現(xiàn)

宋國柱,王會霞/Song Guozhu,Wang Huixia

（黃岡師范學院教育科學與技術(shù)學院 黃岡438000）

1 引言

目前，移動學習這種新型的學習形式具有教學個性化、學習便捷性、情境相關(guān)性、跨時空性、交互性、移動性、及時性、超媒體性以及泛在性等特點，可以為學習者提供因時、因地、隨需要而發(fā)生的數(shù)字化學習，從而決定了它在未來教育中將創(chuàng)造一個全新的學習和教學模式，并將達到一些現(xiàn)在教學模式無法達到的效果[1]。在研究探索中發(fā)現(xiàn)，目前移動學習側(cè)重于教與學的關(guān)系、教學模式和課程資源開發(fā)與建設(shè)等[2]。但如何將傳統(tǒng)的“黑板”教學方式與移動技術(shù)相結(jié)合，以實現(xiàn)教學界面和語音實時同步的交互學習有待進一步加強。

移動技術(shù)的迅速發(fā)展、移動運營平臺和移動服務(wù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用為移動學習奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前在移動技術(shù)中，Android平臺成為全球最受歡迎的移動智能終端平臺之一。本文針對當前流行的Android 圖形/圖像技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)一個具有交互功能的簡易黑板。首先對黑板的功能模塊、類、界面進行設(shè)計，然后對黑板的相關(guān)技術(shù)及實現(xiàn)進行詳細闡述，最后搭建開發(fā)平臺測試了該系統(tǒng)。這對一對多實時交互式移動學習的探索有一定的啟發(fā)意義。

2 黑板設(shè)計

2.1 功能模塊設(shè)計

通過對實際需求進行調(diào)查分析可以發(fā)現(xiàn)，黑板的功能模塊主要包括3 個部分，如圖1所示。

圖1 黑板功能模塊

①粉筆：選擇粉筆的顏色和寬度。

②黑板擦：擦除黑板中所寫的內(nèi)容。

③保存：保存版面的內(nèi)容。

2.2 類的設(shè)計

根據(jù)黑板的功能模塊需求共設(shè)計了兩個類：DrawActivity 和DrawView。類的設(shè)計如圖2所示。

①DrawActivity 類：主要實現(xiàn)加載黑板視圖、創(chuàng)建選項菜單以及響應(yīng)菜單項事件等功能。

②DrawView 類：主要實現(xiàn)畫筆的創(chuàng)建、（顏色、寬度、填充方式等）初始化、畫布的創(chuàng)建、路徑的繪制、黑板版面保存和黑板擦等功能。

DrawView 類中，onTouchEvent()方法為黑板添加觸摸事件監(jiān)聽器。該方法的詳細設(shè)計如圖3所示。

該方法對黑板觸摸事件做出處理，觸摸的動作包括按下、移動和放開。按下時，將繪圖的起始點移到該坐標點的位置；移動時，當移動位置(x,y)大于5 個像素時，使用路徑繪制軌跡；放開時，在緩存畫布上繪制路徑，并重置路徑對象。最后更新視圖。

2.3 界面設(shè)計

黑板的界面設(shè)計采用幀布局中添加畫布作為整個黑板版面，在整個版面中使用菜單加載黑板的功能模塊，如粉筆、黑板擦、保存均作為菜單項。

3 關(guān)鍵技術(shù)與黑板實現(xiàn)

3.1 Android 圖形/圖像處理技術(shù)

在Android中，繪制圖像時最常用的就是Paint類、Canvas 類、BitmapFactory 類和Path 類。

圖2 類的設(shè)計

圖3 onTouchEvent( )方法詳細設(shè)計

（1）Paint 類

代表畫筆，用來描述圖形的顏色和風格，如線寬、顏色、透明度和填充效果等信息。使用Paint 類時，首先需要創(chuàng)建該類對象，可以通過該類提供的構(gòu)造方法來實現(xiàn)。通常情況下，創(chuàng)建該類對象后，可以通過該對象提供的方法對畫筆的默認設(shè)置進行改變，如改變畫筆的顏色、筆觸寬度等[3]。

（2）Canvas 類

代表畫布，通過該類提供的方法，可以繪制各種圖形（如矩形、圓形和線條等）。通常情況下，要在Android中繪圖，首先需要創(chuàng)建一個繼承自View類的視圖，并且在該類中重寫onDraw（Canvas canvas）方法，然后在顯示繪圖的Activity中添加該視圖。

（3）BitmapFactory 類

代表位圖，是Android 系統(tǒng)中圖像處理的一個重要類。該類不僅可以獲得圖像文件信息，進行圖像剪切、旋轉(zhuǎn)、縮放等操作，還可以指定保存圖像文件的格式。

（4）Path 類

代表路徑，該類中包含一組矢量繪圖，如畫圓、矩形、弧、線條等。其中drawPath()方法，可以將定義好的路徑繪制在畫布上[4]。

3.2 黑板界面的實現(xiàn)

黑板的界面設(shè)計主要包括黑板版面和功能菜單的實現(xiàn)。黑板版面的實現(xiàn)是在mail.xml 文件中添加幀布局管理器，然后加載DrawView 類；功能菜單的實現(xiàn)是在默認創(chuàng)建的DrawActivity中，為實例添加選項菜單。菜單資源toolsmenu.xml 在XML中定義后，可以通過MenuInflator Service的inflate 方法把菜單填充（inflate）到應(yīng)用程序中，然后重寫onOptionsItemSelected()方法，再分別對各個菜單項選擇做相應(yīng)的處理。創(chuàng)建選項菜單方法onCreateOptionsMenu(Menu menu)如下。

3.3 功能模塊的實現(xiàn)

創(chuàng)建一個名稱為DrawView的類，該類繼承自android.view.View 類。在DrawView 類中，首先定義程序中所需的屬性，然后添加構(gòu)造方法，并重寫onDraw（Canvas canvas）方法用于設(shè)置背景顏色、繪制cacheBitmap、繪制路徑以及保存當前繪制狀態(tài)到棧中，最后調(diào)用restore 方法恢復(fù)所保存的狀態(tài)。在DrawView 類的構(gòu)造方法中，首先獲取屏幕的寬度和高度，并創(chuàng)建一個與該View 類大小相同的緩沖區(qū)，然后創(chuàng)建一個新的畫面，并實例化一個路徑，再將內(nèi)存中的位圖繪制到cacheCanvas中，最后實例化一個畫筆，并設(shè)置畫筆的相關(guān)屬性。

在DrawView 類中，重寫onTouchEvent()方法，為該視圖添加觸摸屏事件監(jiān)聽器，在該方法中，首先獲取觸摸事件發(fā)生的位置，然后應(yīng)用switch 語句對事件的不同狀態(tài)添加響應(yīng)代碼，最后調(diào)用invalidate()方法更新視圖。onTouchEvent()方法的實現(xiàn)如下。

橡皮擦的功能是通過clear()方法實現(xiàn)。在該方法中，setXfermode（Xfermode xfermode）方法用于設(shè)置圖形重疊時的處理方式，如合并、交集和并集等。

保存當前版面的是save()方法，在該方法中，調(diào)用saveBitmap()方法將當前繪圖保存為PNG 格式的圖片。在saveBitmap()方法中，首先在SD 卡上創(chuàng)建一個文件，然后創(chuàng)建一個文件輸出流對象，通過調(diào)用Bitmap 類的compress()方法將繪圖內(nèi)容壓縮為PNG 格式并輸出到文件輸出流對象中，最后將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)全部寫到輸出流中，并關(guān)閉輸出流對象。SaveBitmap()方法的實現(xiàn)如下。

4 測試

本系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試采用Android SDK[5]自帶的模擬器作為實驗平臺，開發(fā)平臺的搭建在此不予詳述。該平臺生成的.apk 文件可以發(fā)布和安裝到實體智能手機中運行，運行效果如圖4所示。

圖4 簡易黑板界面

5 結(jié)束語

基于Android的簡易黑板具有操作簡便、功能明確的特點，為移動學習、辦公提供了良好的人機界面交互環(huán)境。但該系統(tǒng)在工具欄的設(shè)計以及基于移動網(wǎng)絡(luò)的界面同步等方面的功能還有待改進。

[1]郭紹青,黃建軍,袁慶飛.國外移動學習應(yīng)用發(fā)展綜述[J].外國電教,2011,(5):105-109.

[2]方海光,王紅云,黃榮懷.移動學習的系統(tǒng)環(huán)境路線圖[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2011,(21):14-20.

[3]明日科技.Android 從入門到精通[M].北京： 清華大學出版社,2012.

[4]BILL P,BRIAN H.Android Programming[M].北京：人民郵電出版社,2014.

[5]Android NDK (April 2015)[EB/OL].http://developer.android.com/sdk/ndk/,2015.