電子教學(xué)白板的技術(shù)分析與研究

韋 薇

（鎮(zhèn)江華銳科技信息有限公司，212000）

電子教學(xué)白板的技術(shù)分析與研究

韋 薇

（鎮(zhèn)江華銳科技信息有限公司，212000）

本文通過對電子教學(xué)白板的分析與研究，搭建總體架構(gòu)。其主要包括的功能模塊是：圖像繪制模塊、教學(xué)回放模塊、網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊和定位模塊。通過對關(guān)鍵模塊的技術(shù)進行詳細分析，提出恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)方案，為電子教學(xué)白板的實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)，并且有效的提高電子教學(xué)白板的可靠性和實用性。

電子白板；遠程教育；實時教學(xué)

信息化教學(xué)已經(jīng)成為一種教學(xué)模式發(fā)展的重要趨勢，通過電子技術(shù)與計算技術(shù)相融合，可以顯著提高教學(xué)質(zhì)量，這兩種技術(shù)相融合的主要的產(chǎn)物就是電子教學(xué)白板。電子教學(xué)白板自從上世紀九十年代初被發(fā)明以來，通過在教學(xué)過程中的實際應(yīng)用，展現(xiàn)出相比于傳統(tǒng)教學(xué)的顯著優(yōu)勢。

1 研究現(xiàn)狀

電子白板起源于上世紀九十年代初，電子白板的原型最初是來源于施樂公司研制的具有信息數(shù)據(jù)傳輸功能的電子白板，這種電子白板的最初應(yīng)用場景是在商業(yè)領(lǐng)域中。雖然電子白板的原型有多種不足，但是從其應(yīng)用之后，由于其帶來的前所未有的應(yīng)用體驗，電子白板得到了充分的重視，多個公司對電子白板投入了大量的人力和物力，促進了電子白板的迅猛發(fā)展。英國的教育系統(tǒng)意識到電子白板在教育方面的卓越優(yōu)勢，因此在二十一世紀初多次將電子白板加量投入到中小學(xué)的教育系統(tǒng)中，通過多次的投入，電子白板已經(jīng)成為英國中學(xué)生最常用的電子產(chǎn)品的第三名，使用頻率僅次于照相機和投影儀，被英國的教師和學(xué)生廣泛認可。

國內(nèi)對電子白板也進行了廣泛的應(yīng)用，例如從教學(xué)中的需求出發(fā)，將需求與電子白板的功能高度匹配契合，為教學(xué)提供了新的教學(xué)方式和教學(xué)策略，能夠?qū)㈦娮影装逑啾扔趥鹘y(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢在實際應(yīng)用的過程中展現(xiàn)的淋漓盡致。也有國內(nèi)的學(xué)者通過對傳統(tǒng)教學(xué)的觀察記錄，與教師和學(xué)生的調(diào)研得出當(dāng)前的電子白板所存在的問題，從而進行改進。通過多個研究學(xué)者對電子白板的研究，其框架也經(jīng)過多次的改進，其中最被廣泛采用的是瀏覽器與服務(wù)器相結(jié)合的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)電子教學(xué)白板的便攜使用與高度的兼容能力。

2 電子教學(xué)白板核心功能技術(shù)詳解

根據(jù)電子白板在教學(xué)中的用途，本文對電子教學(xué)白板的功能模塊進行了劃分，主要包括圖像繪制模塊、教學(xué)回放模塊、網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、定位模塊。

圖像繪制模塊的主要功能是教師在教學(xué)過程中能夠根據(jù)教學(xué)需求在電子教學(xué)白板上繪制圖像，包括畫布的新建，并在新建的畫布中可以通過繪畫工具畫出直線、曲線、多邊形等，并可在指定的圖案中采用高亮處理，便于學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中了解學(xué)習(xí)重點和理解學(xué)習(xí)的難點。在各種編程語言中都有獨有的繪圖類，例如Java語言中的Graphics類、Graphics2D類、Color類等，在C語言中通過調(diào)用graphics.h 頭文件實現(xiàn)繪圖功能。為了便于后期圖形的使用與傳輸，增設(shè)圖像管理功能，并且以所使用的用途、時間、場景等信息作為圖像標簽，以便管理。

教學(xué)回放模塊的主要功能是通過對教學(xué)過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源信息進行監(jiān)控，課后學(xué)生通過教學(xué)回放模塊對教學(xué)過程進行回放，從而達到解疑和鞏固知識的目的。由于音頻、視頻、圖像和文本等信息是由不同的器部件和程序生成，因為在錄制的過程中采用多線程技術(shù)，對每個程序部件分配一個線程負責(zé)監(jiān)控信息的生成，并且在多線程的程序中可提高代碼的效率。在多線程的使用過程中為了實現(xiàn)多個線程同步的同步，增設(shè)數(shù)據(jù)監(jiān)視模塊，通過對數(shù)據(jù)的監(jiān)控而決定線程是否具有訪問數(shù)據(jù)的權(quán)限。在課程結(jié)束后，將各個線程所收集到的數(shù)據(jù)信息集成，生成授課的完整過程。通過對各項數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生的時間點的計算，統(tǒng)計出空白時間并剔除，從而實現(xiàn)提高數(shù)據(jù)信息排版的密集程度。

網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的主要功能是在教學(xué)和課后的復(fù)習(xí)過程中，將數(shù)據(jù)資源在多個電子教學(xué)白板之間進行傳輸，數(shù)據(jù)資源主要包括音頻、視頻、圖像和文本等。在網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊中，通過Socket生成兼容性較高的應(yīng)用模塊。由于Socket可支持TCP協(xié)議，因此通過調(diào)用Socket包中的應(yīng)用程序接口來實現(xiàn)以TCP協(xié)議傳輸信息。在數(shù)據(jù)發(fā)送端建立Socket對象，在數(shù)據(jù)接收端建立ServerSocket對象，Socket調(diào)用數(shù)據(jù)相匹配的功能函數(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)送給指定的IP地址和端口，ServerSocket通過功能函數(shù)調(diào)用實現(xiàn)對指定端口的監(jiān)聽，從而接收到發(fā)送端所傳輸來的數(shù)據(jù)信息。在傳輸模塊中，視頻和音頻的傳輸需要借鑒ATM技術(shù)，原因是視頻和音頻所需的存儲空間較大，需要占用較多的帶寬，為了降低網(wǎng)絡(luò)開銷而采用UDP技術(shù)，在UDP技術(shù)的基礎(chǔ)之上采用RTP協(xié)議能夠?qū)σ曨l和音頻實現(xiàn)傳輸與播放同時進行，縮短下載時間，從而提高學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)效率。

定位模塊的主要功能是通過定位技術(shù)和測距算法將教師的動作與電子教學(xué)白板上的數(shù)據(jù)資源相匹配，從而實現(xiàn)對電子教學(xué)白板中的數(shù)據(jù)資源操作。由于定位技術(shù)是電子教學(xué)白板中的核心技術(shù)，因此對定位技術(shù)的研究被學(xué)者所重視，其技術(shù)在逐步的完善。典型的定位技術(shù)包括表面聲波式、紅外式、電磁感應(yīng)式、CCD光掃描式以及激光定位式等等，然而每種定位技術(shù)不單單具有優(yōu)點，也具有缺點。超聲波定位方式是具有彈性的一種機械波，這種機械波能夠在固體、氣體和液體中實現(xiàn)傳播信號。除此之外，超聲波定位方式中所采用的面板材料具有選擇高度的兼容性，能夠適用于多種不同的環(huán)境條件。在本研究的設(shè)計中，將信號接收器布置為等腰三角形，將DSP應(yīng)用為核處理器的芯片，采用連續(xù)波相干測距法實現(xiàn)定位，這種定位算法具有能夠應(yīng)用于遠距離場景的功能特性，也能夠高頻率的刷新信號信息，因此超聲波定位方式具有高度的準確性和穩(wěn)定性，能夠滿足于教學(xué)過程中實現(xiàn)對數(shù)據(jù)對象的準確定位的需求。

3 電子教學(xué)白板輔助功能

為了提高電子教學(xué)白板的用戶體驗，根據(jù)應(yīng)用場景的特性，對其輔助功能進行具有針對性的研究和探索具有一定的意義。

電子白板光筆是電子教學(xué)白板中必不可少的配件，它的使用主要是通過點擊和雙擊實現(xiàn)對數(shù)據(jù)資源的不同操作。需要其具有高度的辨識性和易用性，因此電子白板的光筆技術(shù)被不斷的完善與更新，例如無線技術(shù)的光筆易受到電磁場的干擾，因此研制出采用光電技術(shù)為核心的操作模式等。

作業(yè)管理模塊在電子教學(xué)白板中也是不可或缺的一部分。由于電子教學(xué)白板應(yīng)用于教學(xué)中，因此學(xué)生需在課后完成該模塊中的作業(yè)檢驗學(xué)習(xí)效果，教師可在教師端設(shè)置客觀題型的答案或主觀題型答案的關(guān)鍵字，由系統(tǒng)實現(xiàn)對作業(yè)的自動批改，并可將題目的錯誤率反饋給教師，以便在下次授課的過程中重點講解。

4 總結(jié)

本文以電子白板在教學(xué)中的應(yīng)用為研究對象，分析其核心的功能模塊的相關(guān)技術(shù)，對電子教學(xué)白板的實現(xiàn)提出具有針對性的技術(shù)措施。通過對電子教學(xué)白板的應(yīng)用需求，提出增加其實用性的輔助功能提出建議，對今后的電子教學(xué)白板的實現(xiàn)具有一定的借鑒意義。在今后的研究中，應(yīng)更加注重電子教學(xué)白板的拓展功能，例如增強教師與學(xué)生之間的互動功能，從而縮小遠程教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相比的不足。

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Technology analysis and research of Whiteboard in electronic teaching

Wei Wei
（Zhenjiang Hua Rui science and Technology Information Co., Ltd.，212000）

In this paper,according to the analysis and research of electronic teaching whiteboard,the architecture of it is built.The function modules of it is mainly includes:drawing of images module, teaching playback module,network transmission module and positioning module.Through the detailed analysis of key module technologies,the appropriate technical solutions are proposed,these researches have laid a foundation for the realization of electronic teaching whiteboard,and the reliability and practicality of electronic teaching whiteboard have been improved effectively.

electronic whiteboard;distance education;real-time teaching