無線同屏技術(shù)在多媒體教學中的應用研究

陳彤

2014年11月，谷歌最新發(fā)布了一份名為The Consumer Barometer的報告，調(diào)查了全球46個國家地區(qū)的用戶。報告顯示，亞洲用戶更喜歡使用智能手機上網(wǎng)，而不是電腦。在中國智能手機普及率已達到66%，而在浙江，據(jù)不完全統(tǒng)計，教師這一特定群體，智能手機普及率已達到95%以上，它已經(jīng)成了教師的第2臺計算機。

另一方面，根據(jù)浙江省教育裝備統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，中小學校多媒體班套比已超過1∶1，多媒體的使用已經(jīng)深入到教師的日常教學中。根據(jù)筆者對縉云縣的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，教師使用多媒體最多的操作，一是利用電腦進行PPT（或視頻）演示，二是利用實物展示臺（或備課儀）進行作業(yè)反饋。同時，教師也提出，目前中小學教室的多媒體設(shè)備存在安裝集成復雜、設(shè)備故障點多、使用培訓的步伐跟不上設(shè)備更新的速度等問題。

基于上述背景，通過教師手中已有的手機、平板等手持設(shè)備，使用無線同屏技術(shù)，低投入，高效益，進一步發(fā)揮現(xiàn)有多媒體教學的優(yōu)勢，在中小學教學中進行了大膽的嘗試。

1無線同屏技術(shù)介紹

1.1無線同屏的概念及實現(xiàn)條件

所謂無線同屏，就是利用無線網(wǎng)絡(luò)連接，把一個屏幕上的內(nèi)容鏡像到另一個屏幕上，又稱無線鏡像。例如，把手機上演示的PPT、照片、視頻，乃至手機上的軟件等，同步顯示到多媒體教室的屏幕上，這里也包含聲音的傳輸。無線同屏的實現(xiàn)需要具備以下3個條件。

（1）傳送端（Source）：手機、平板電腦等手持設(shè)備（也可以是筆記本電腦）。

（2）接收端（Sink）：信息接收設(shè)備。

（3）無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境：要求傳送端與接收端在同一無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。

1.2使用與不使用無線同屏技術(shù)的多媒體教室設(shè)備連接示意圖對比

通過對比以下2張示意圖（圖1、圖2），可以發(fā)現(xiàn)，使用無線同屏技術(shù)后的多媒體教室設(shè)備比通用多媒體教室設(shè)備加裝了無線同屏接收器，而拆除了視頻展示臺（或是備課儀），甚至可以拆除多媒體中控、電腦以及多媒體講臺，這樣設(shè)備經(jīng)費投入大幅度降低。

1.3移動設(shè)備支持的主流無線同屏（鏡像）協(xié)議

目前這種通過傳送端將屏幕內(nèi)容經(jīng)由WiFi鏡像到接收端的技術(shù)有：蘋果公司-AirPlay Mirroring、WiFi 聯(lián)盟-Miracast、英特爾-WiDi、WiGig聯(lián)盟-WiGig、晶像-UltraGig。除WiGig及UltraGig使用的是60 GHz頻段，其他的技術(shù)都使用2.4 GHz或5 GHz頻段，與我們常見的無線路由器相同，因此可以使用一般無線局域網(wǎng)完成。本文只介紹前3種技術(shù)通過硬件實現(xiàn)的方法。

1.3.1Airplay Mirroring

2011年10月，蘋果公司發(fā)布的iOS5系統(tǒng)中針對AirPlay技術(shù)新增了Airplay Mirroring（AirPlay鏡像）功能，可以通過WiFi將iPhone、iPad等IOS移動設(shè)備的屏幕內(nèi)容完整地鏡像到顯示設(shè)備上，如圖3所示。

傳送端（Source）：蘋果設(shè)備iPhone、iPad。

接收端（Sink）：Apple TV，此外還有一些蘋果授權(quán)的合作伙伴的設(shè)備，市場上也有部分接收器支持通過AirPlay協(xié)議傳輸?shù)囊粢曨l，如：EZCast PRO同屏器、海備思無線HDMI同屏器等。

1.3.2Miracast與WiDi

Miracast是由WiFi聯(lián)盟于2012年所制定，以WiFi直連（WiFi Direct）為基礎(chǔ)的無線顯示標準。支持此標準的設(shè)備可通過無線方式分享屏幕。

WiDi是英特爾在2010年的CES大展上發(fā)布的“Wireless Display”（簡稱WiDi）無線高清技術(shù)，通過該技術(shù)可以將筆記本的屏幕顯示內(nèi)容無線傳輸?shù)诫娨暭按蟪叽顼@示器上。目前，該技術(shù)需要在搭載英特爾相關(guān)硬件的設(shè)備中使用。

其實WiDi與Miracast是兼容的兩套協(xié)議，WiDi、Miracast的底層都是通過Wi-Fi Direct技術(shù)來實現(xiàn)點對點的互聯(lián)。所以WiFi Direct是最底層的技術(shù)，它建立物理的鏈路，然后在這個基礎(chǔ)之上會有Miracast的協(xié)議。而WiDi則在Miracast之上，所以WiDi的核心技術(shù)其實也是來自于Miracast。

WiDi和Miracast標準的互相融合帶來的結(jié)果就是，兩者的傳送端和接收端完全兼容。如果有一個手機支持Miracast協(xié)議，而電視支持WiDi，則兩個完全可以互通。如果是一個WiDi的超極本，和一個支持Miracast的電視機，這兩個也可以互通。

傳送端（Source）：支持Miracast與WiDi的手機、平板設(shè)備或是筆記本電腦。

接收端（Sink）：小米盒子、Netgear的PTV3000，Actiontec的ScreenBeam Pro，其他還有如EZCast PRO同屏器、海備思無線HDMI同屏器等。

1.4主流手機操作系統(tǒng)無線同屏（鏡像）調(diào)用菜單

（1）蘋果（Apple）設(shè)備：iPad、iPhone。

無線同屏技術(shù)最成熟的當屬蘋果（Apple）設(shè)備，采用Airplay Mirroring傳輸。

（2）安卓（Android）設(shè)備：搭載Android系統(tǒng)的三星、華為、HTC、小米等手機、平板設(shè)備。

安卓（Android）系統(tǒng)中應用前景最好的是Miracast。谷歌在2012年10月宣布支持Miracast協(xié)議，所以在Android 4.2版本以后系統(tǒng)標配此功能（在設(shè)置或顯示菜單中可以找到，應用名稱諸如：多屏互動、屏幕共享、Miracast、媒體輸出、無線顯示等），但經(jīng)筆者實踐操作，Android 4.4以后的版本對Miracast的支持效果更佳，如圖4所示。

（3）Windows Phone設(shè)備：WP手機、WP平板。

微軟在2014年7月發(fā)布的Windows Phone 8.1為用戶帶來了很多新功能，當中就包括對Miracast的支持。不過受限于硬件，老款Windows Phone 8手機似乎很難用上這個功能，如圖5所示。

在Windows系列系統(tǒng)的筆記本電腦也可以實現(xiàn)與接收器同屏：

Windows 8.1與Windows RT8.1提供原生Miracast支持。

Windows 7與Windows 8系統(tǒng)，可以通過安裝第三方軟件，與接收器同屏。如安裝名為“AirParrot”的軟件，實現(xiàn)與蘋果的Apple TV接收器實現(xiàn)同屏，安裝“EZCast”可以與Miracast接收器實現(xiàn)同屏。當然，如果你的硬件支持安裝英特爾Wireless Display（WiDi）無線顯示軟件，則可以通過該軟件利用WiDi技術(shù)與Miracast或WiDi接收器實現(xiàn)同屏。

2無線同屏技術(shù)在教學中的應用策略

開展無線同屏技術(shù)在教學中的應用具有以下幾大優(yōu)勢：直接利用教師手中的手機、平板或手提電腦，投入少；應用培訓簡單，上手快；不用連接電腦，無需展示臺，直接展示方便快捷；無線數(shù)據(jù)線，實現(xiàn)電腦與手機同步；白板軟件，操作更順手；教學APP，優(yōu)化課堂；利用手機實時信息，引入課堂解疑答惑。

2.1無需打開多媒體教室的電腦，直接播放PPT

大多的手持設(shè)備在出廠時就已經(jīng)安裝了辦公軟件，如：WPS Office，將課前準備好的PPT通過電腦QQ的“發(fā)送到我的手機”功能，就可以在手持設(shè)備上打開文檔，直接演示，講課時可以深入學生，而無需一直在講臺上敲鼠標。

2.2利用手機攝像頭，實物展示更方便

手機攝像頭有比實物展示臺更高的像素，移動靈活方便，操作簡單，可以隨時到學生中間記錄學生的作業(yè)信息，或者記錄實驗過程，不受時間和空間的限制。傳統(tǒng)的實物展示臺由于受不能移動的缺點限制，一般只展示結(jié)果，如在科學課中，實物展示臺一般展示學生實驗完成后在記錄表中呈現(xiàn)的最終實驗數(shù)據(jù)，而手機可以隨著教師移動的腳步，通過教師拍攝的照片或視頻，不但能展示學生的實驗結(jié)果，還能展示學生是如何得到這一實驗結(jié)果的過程，進而可以讓學生評析實驗過程，學其正確之處，撇棄錯誤之處，尋找形成錯誤數(shù)據(jù)的原因。

此外，實物展示臺需要學生上臺展示，而利用手機無線同屏，教師走入學生中，時間更省，效率更高，可以快速地展示多位不同位置的學生的典型案例，效益更高，進一步體現(xiàn)了學生的主體地位。

2.3利用同步盤，電腦文檔與手機實時同步

可以通過在手機上安裝如微云等同步盤，實現(xiàn)手機、辦公室電腦、家庭電腦三者上的文檔實時同步，上課時隨時可以調(diào)用，而且QQ最新版本還支持手機QQ對電腦文件的實時訪問，只要是手機QQ與電腦是在同一網(wǎng)絡(luò)中，而且同時在線，就可以通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)用電腦上的文件。這樣就實現(xiàn)了手機、辦公室電腦、家庭電腦三者的資源共享，把三者的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

2.4手機版的白板軟件，操作更順手

如果能夠配合手機版的白板軟件，功能就更強大了。蘋果（Apple）系統(tǒng)有一款叫“Explain Everything”的白板軟件，可以很方便地導入多張圖片，并在上面進行批注，還可以像在白板上一樣書寫。更神奇的是，它還能記錄屏幕上的繪畫，注釋和筆尖移動的軌跡；通過iPad的麥克風可以捕捉到音頻文件，最終把錄制的結(jié)果導出成一個MP4文件，形成一個微課。只可惜在安卓（Android）平臺類似功能強大的APP還沒有出現(xiàn)，如“白板涂鴉”、“Skitch”等只能實現(xiàn)較簡單的功能。

2.5利用手機實時信息，引入課堂解疑答惑

教師平時通過手機微信、網(wǎng)絡(luò)等的瀏覽，將對教學有用的圖片、文章、新聞等各種信息用收藏、照片等方式存下來，然后在教學時通過無線同屏展現(xiàn)給學生，使課堂教學和信息發(fā)展實時同步，充分發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+”的優(yōu)勢。

在教學中，學生會提出各種各樣的教師答不出的問題，或者教師在上課中臨時想到需要展現(xiàn)課前沒有準備的資料，這時可以利用手機百度，迅速將搜索到的信息展現(xiàn)給學生。比如：在教學《春曉》這首詩時，如果有必要，只要通過手機百度搜索“春曉”兩字，關(guān)于“春曉”這首詩的全文，作者信息、全詩解釋、圖片、視頻、PPT等大量信息馬上就可以通過無線同屏展現(xiàn)給學生。這樣，教師就擁有了解答學生疑問的利器。

2.6發(fā)揮手機軟件優(yōu)勢，將最新科技引入課堂

充分發(fā)揮人手一智能手機，手機軟件發(fā)展迅速，與生活結(jié)合緊密，教師使用熟悉的優(yōu)勢，將最新科技引入課堂。比如，星空認識是教學難點，由于往往在白天教學，天空上的星星看不見，如果教師借助“天文3D+”星空軟件把天空中任意方位的星體分布狀況實時展現(xiàn)在屏幕上，讓學生認識星空，顯然對教學很有幫助。可以從手機上引入課堂的軟件很多，如“新華字典”、“百度地圖”、“水平儀”、“分貝測量儀”、“指南針”、“GPS坐標”、“海拔測量儀”、“英漢雙解詞典”等。

3目前存在的不足

（1）無線同屏對WiFi要求較高，在選用AP或無線路由器時，最好選擇支持IEEE 802.11ac的5G設(shè)備，以獲得更快的傳輸速率。如有必要，也可以把多媒體教室的WiFi與校園網(wǎng)的WiFi邏輯劃分，以避免在一個AP或無線路由器下接入很多設(shè)備的時候，影響傳送速度。

（2）不同移動操作系統(tǒng)間同屏不能跨協(xié)議傳輸，如安卓手機傳送的視頻無法使用“蘋果”接收。就目前技術(shù)而言，蘋果（Apple）的AirPlay技術(shù)作用的效果要高于安卓（Android）與Windows Phone的Miracast作用的效果。

（3）手機雖然可以實現(xiàn)同屏，但操作過程中，屏幕太小，無法進行一些細致的操作。假如要在PPT上作批注，就沒有在白板上那么容易。另外，如果教師的演示PPT在上課過程中要調(diào)整，也比較麻煩。

4結(jié)束語

智能終端、云計算、智能化軟件、硬件以及良好的人機交互使用的不斷發(fā)展，似乎預示著：將智能終端應用于教育教學將是一個不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。從這個角度看，我們所進行的基于普通多媒體教室的環(huán)境，利用無線同屏技術(shù)來優(yōu)化、改進多媒體輔助教學，以較低的成本撬開多媒體教室輔助教學發(fā)展的豁口的研究，有著較大實踐意義和應用價值。