基于屏幕共享的電子白板軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

王韋帆

摘要：隨著信息化教學(xué)的廣泛應(yīng)用，特別是在計算機類的實訓(xùn)、實操課程講授中，教師通常在教師機端和學(xué)生進行屏幕共享，同時還需在多種小軟件間切換，方可實現(xiàn)在計算機上演示的同時，又在計算機上進行文字書寫、繪制圖形、屏幕錄制等工作。因此，文章意在設(shè)計實現(xiàn)一種將圖形繪制、文字標(biāo)注、錄屏、聚光燈等多種功能集于一身的，能顯示于當(dāng)前操作軟件窗口之上的軟件，命名為“電子白板”，輔助廣大教師機房授課，大大提升機房教學(xué)效率及效果。

關(guān)鍵詞：電子白板;圖元;C++ Builder

中圖分類號：TP311.1 ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）05-0107-04

1引言

隨著信息化教學(xué)的開展，多種輔助教學(xué)軟件廣泛應(yīng)用于課堂。在計算機類的實訓(xùn)、實操課程講授中，學(xué)生實時看到教師操作軟件、編寫程序，同時教師也能實時在計算機上進行文字書寫、繪制圖形等板書操作，對于知識點、操作點的教與學(xué)都很有好處。因此，教師在借助電子教室軟件實現(xiàn)屏幕共享的同時，還需在畫圖、Word、PPT、錄屏、截圖等多個軟件間切換，從而滿足教學(xué)需求，優(yōu)化教學(xué)效果。這種慢速切換不僅容易打斷教師教學(xué)思路，也容易導(dǎo)致學(xué)生注意力分散，而且公共教學(xué)機房裝有還原卡，每次上課都需重復(fù)安裝多個輔助教學(xué)的小軟件。因此，本文將設(shè)計一種將圖形繪制、文字輸入、錄屏、聚光燈等常用教學(xué)功能集于一身的基于屏幕共享的輔助教學(xué)軟件，便于廣大教師機房授課，提升機房授課的教學(xué)效率和效果。本文后續(xù)將該軟件稱為“電子白板”。

2軟件簡介

2.1軟件概述

電子白板作為教學(xué)演示工具，擁有簡潔的操作界面，便捷的操作體驗，改善了多種教學(xué)輔助軟件間切換的拖沓。軟件運行后，以當(dāng)前桌面為背景（白板），以為用戶提供最需要的功能為目的。用戶可以在背景頁面（白板頁）上繪制圖形，它支持畫筆、線條、文字、圓（橢圓）、矩形等操作，另外還有錄屏、放大鏡、圖章、遮屏、聚光燈、導(dǎo)入PPT等工具，并可在背景頁和當(dāng)前正在使用的顯示在底層的軟件間自由切換，使得教學(xué)活動直觀、形象。

2.2開發(fā)環(huán)境選擇

電子白板用于Windows平臺，采用Borland C++Builder 工具開發(fā)。Borland C++ Builder是由Borland公司發(fā)布的一種高性能的可視化集成開發(fā)工具，具有快速的可視化開發(fā)環(huán)境[1]。

利用該工具進行軟件開發(fā)時，首先通過將控件（Component）拖拽到窗體（Form）上，然后通過定義它的屬性，并設(shè)定它的外形，應(yīng)用程序界面就能夠簡單快捷地被創(chuàng)建。C++ Builder中包含了一百多種全部封裝了Windows公用特征，并具備了完全的可擴展性（包括全面支持ActiveX控件）的可重用控件，這些控件可用于設(shè)計界面和實現(xiàn)各種功能，降低編程工作量，簡化界面設(shè)計過程[2]。且C++ Builder具備一個專業(yè)C++開發(fā)環(huán)境所能實現(xiàn)的所有功能（迅速、有效、靈活的編譯器優(yōu)化，逐步連接，CPU透視，以及命令行開發(fā)工具等）。它將可視化的編程環(huán)境和功能強大的編程語言（C++）完美融合，是簡單易用的面向?qū)ο蟮拈_發(fā)工具[3]。

2.3電子白板軟件的特點

1）體積小，集成了多種教學(xué)輔助功能：軟件小巧（僅有5.98M），但集合了文字、圖形、聚光燈、放大鏡、遮屏、PPT插入等多種教學(xué)實用功能，是機房共享屏幕授課方式的好幫手。

2）集合PPT文檔：在授課過程中，可將教師PPT講義導(dǎo)入，并可在其中進行文字、繪圖注釋。

3）圖形矢量化處理：該軟件通過面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)實現(xiàn)了圖形處理，所有對象都是完全獨立的實體，同時具備顏色、形狀、大小、位置等屬性[3]。

4）可導(dǎo)出多種格式：電子白板完成編輯后，可導(dǎo)出為其他格式的文件（如PPT、DOC、PDF、BMP等），也可保存為自有格式文件，可作為課堂筆記和學(xué)生分享，也可方便下次重新打開編輯。

3軟件的設(shè)計思路

3.1軟件界面設(shè)計

電子白板的界面由兩部分組成，第一部分是白板區(qū)（繪圖區(qū)），第二部分是工具欄。白板區(qū)（繪圖區(qū)）可以由當(dāng)前桌面為背景，也可由導(dǎo)入的PPT文檔為背景，繪圖區(qū)基本占據(jù)整個屏幕，方便用戶使用;工具欄在屏幕最右側(cè)，其中包含切換、畫筆、圖形、文字、橡皮擦、錄屏、放大鏡等多種按鈕及工具。軟件界面布局如圖1。軟件運行界面如圖2。

3.2軟件功能實現(xiàn)

3.3技術(shù)實現(xiàn)

面向?qū)ο蟮木幊谭绞?，主要原則就是把所有有關(guān)數(shù)據(jù)和應(yīng)用該數(shù)據(jù)的函數(shù)都封裝為同一個類，用這些類能夠簡單地創(chuàng)建各類圖元對象。該軟件通過使用分類的方法把不同圖元對象分別定義成不同類，然后向類中添加屬性和方法，來響應(yīng)用戶的不同操作。圖元屬性則記錄了該圖元對象的所有數(shù)據(jù)信息，如縱橫坐標(biāo)、圖元類型、顏色等。而圖元方法則定義了該圖元的所有行為信息，如繪圖、移動等。同時通過定義通用類識別并管理以上定義的所有圖元類對象，使之協(xié)同工作，實際就是一個個對象集合，每個集合對象都有各自的屬性和方法。

開發(fā)電子白板，最基本的就是實現(xiàn)矢量圖元，其具有以下功能：具備直線、圓、多邊形、文字等圖形元素;具備圖形的縮放、移動、回溯等各種操作;具備顏色、線型等屬性的設(shè)置等[4]。

本軟件的實現(xiàn)，核心是先定義了一個圖元基類，在此基礎(chǔ)上再派生出一個個圖元子類，完成多種圖形的繪制，并對繪制后的圖元數(shù)據(jù)進行處理。同時通過放大鏡、錄屏、遮屏、聚光燈等工具的配合，方便教學(xué)過程中的一些特別操作。

1）圖元基類

通過對電子白板要實現(xiàn)的功能進行數(shù)據(jù)抽象，把各個組件的公有屬性，如顏色、線寬、線型和選擇等操作標(biāo)志封裝在一個基類TPicBase中，其余具體的圖元類都由這個基類派生產(chǎn)生。所有派生類的成員都可以訪問該基類中定義的屬性和函數(shù)。通過這種定義方式，可以提高代碼的重用性和安全性。

TComponent為所有組件的公共父類（該類由開發(fā)工具自帶），TPicBase是TComponent的派生類，為后續(xù)定義的圖元類的基類，并提供了在各個對象中進行操作的成員函數(shù)，也包含了在電子白板顯示區(qū)進行操作的成員函數(shù)。通過調(diào)用由TPicBase類以及派生類所提供的成員函數(shù)，就能夠?qū)崿F(xiàn)繪圖工具的應(yīng)用、圖形設(shè)備界面的選擇以及顏色和調(diào)色板等各種操作。成員函數(shù)定義如下：

2）圖元派生類

以矩形類TRectPic為例，該類除了具有其基類TPicBase中的共有屬性和方法外，還包含起點坐標(biāo)、終點坐標(biāo)、是否填充、繪制、移動等屬性和方法。矩形類的構(gòu)造函數(shù)負責(zé)對矩形的其他屬性進行初始化。

3）定義繪圖區(qū)

用戶在使用電子白板時，需要有一個固定區(qū)域進行文字或繪圖，為此本軟件定義了兩種模式的繪圖區(qū)：第一種是將當(dāng)前桌面的內(nèi)容作為繪圖背景區(qū)，用戶可在此隨意編寫文字、繪制圖形;第二種是通過導(dǎo)入PPT文檔，將其文檔內(nèi)容作為繪圖背景區(qū)，這樣可以針對某些固定內(nèi)容進行一邊講義一邊注釋。

本軟件支持增加多個繪圖區(qū)（如通過新建操作或?qū)攵囗揚PT文檔），可通過上/下翻頁進行繪圖區(qū)的切換，解決用戶在講解多頁PPT時來回切換的問題。

4）繪制圖元

繪制圖元前，首先要選定一個繪圖區(qū)，并選擇需要繪制的圖元類別。

繪制圖元的基本思路：根據(jù)鼠標(biāo)左鍵的不同事件分別進行編程。首先，將鼠標(biāo)左鍵按下時，通過設(shè)置參考點位置，觸發(fā)所選定的圖元類的相應(yīng)事件，在繪圖區(qū)上繪制出該圖元的基本形狀;其次，當(dāng)鼠標(biāo)移動時，先清除之前繪制的圖元，然后再以當(dāng)前鼠標(biāo)的坐標(biāo)點為參考位置重新繪制圖元，并更新參考點坐標(biāo)到當(dāng)前位置;當(dāng)鼠標(biāo)左鍵彈起時，完成圖元繪制，可以對其進行屬性設(shè)置，如顏色、填充等操作[5]。

5）圖元數(shù)據(jù)處理

圖元繪制完畢后，每個圖形元素都是圖元類創(chuàng)建的一個對象，在創(chuàng)建這個對象時得到了這個對象的指針，然后建立一個對象指針數(shù)組來管理這些指針，以達到管理各個圖元對象的目的，用TComponentList類創(chuàng)建一個管理類指針的對象：TComponentList* PicList[6]。

PicList會將已經(jīng)繪制的圖元對象進行添加，當(dāng)圖形重新加載時，可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)準(zhǔn)確重新恢復(fù)繪制的圖形。同時，圖形中各個圖元對象擁有自己的圖元信息，用戶可以對其進行分別選定及操作（也可將繪圖區(qū)與所繪制的所有圖元數(shù)據(jù)單獨存成自有格式，這樣下次打開時，還可以對該文件重新進行編輯）。

增加一個圖元對象時，需要進行兩個步驟的操作：首先需要創(chuàng)建一個圖元對象，并用圖元的實際參數(shù)初始化這個圖元對象;其次需要把指向新創(chuàng)建的圖元對象的指針，增加到PicList中。

6）其他工具的設(shè)計

針對其他工具，我將以聚光燈為例（聚光燈的功能：實現(xiàn)某一部分區(qū)域是看得見的，其他區(qū)域是被遮擋的，高亮區(qū)域的大小可變，位置可變），說明其設(shè)計方法：在繪圖區(qū)的頂層，增加一個窗體作為聚光燈窗體，將該窗體最大化，背景色設(shè)置為灰色（顏色可隨意），設(shè)置其透明度為半透明，在其中畫上圓形（可切換為正方形或三角形）作為高亮區(qū)域，并對其進行透明處理，這樣就可以看到繪圖區(qū)的圖像了，鼠標(biāo)左鍵選擇透明圓形，并對其進行移動，隨著移動，底部看到的區(qū)域也是變化的，鼠標(biāo)松開后，透明區(qū)域會在新的位置。事件主要就是處理鼠標(biāo)的事件，如下：

4軟件應(yīng)用

以該軟件在《3Ds Max技術(shù)基礎(chǔ)》機房實訓(xùn)課程中的應(yīng)用為例，教師在實時共享主機屏幕的同時，利用電子白板軟件實現(xiàn)了3Ds Max軟件操作界面（如圖3）與白板頁面間的切換。

學(xué)生可以一邊觀看屏幕上教師實時的3D建模操作，一邊看到教師以當(dāng)前電腦桌面或以PPT課件為白板頁，進行圈圈畫畫、文字注釋，如圖4。同時根據(jù)教學(xué)需求，還可使用放大鏡、聚光燈等工具，從而巧妙地將屏幕與傳統(tǒng)黑板在電腦屏幕上合二為一，實現(xiàn)了教師在電腦屏幕上進行板書操作，突出教學(xué)任務(wù)，提升了教學(xué)效率與效果。聚光燈工具使用，如圖5。放大鏡工具使用，如圖6。

5結(jié)束語

基于屏幕共享的電子白板軟件設(shè)計實現(xiàn)后，已經(jīng)在學(xué)院多名機房授課教師講課的過程中實際應(yīng)用。該軟件小巧、易操作，功能實用，不僅可以在白板區(qū)域進行多種方式的注解和標(biāo)識，且靈活在白板頁和軟件操作頁面間切換，方便課堂演示講解，使得授課過程的多環(huán)節(jié)貫通流暢。同時，極大節(jié)省了在公共機房課前及課中重啟計算機后安裝小軟件的時間，是實際教學(xué)的好助手。

參考文獻：

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[5] 邵筆貴，袁榮湘，張海梁，等.面向?qū)ο蟮膱D形化故障計算軟件的開發(fā)[J].廣西電力，2005，28（1）：13-17.

[6] 吳俊鋒，劉韻，蔡蓊蔚.基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本繪圖平臺的設(shè)計[J].指揮信息系統(tǒng)與技術(shù)，2010，1（2）：56-60.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】