電子教學白板的技術分析與研究

韋 薇

（鎮江華銳科技信息有限公司，212000）

電子教學白板的技術分析與研究

韋 薇

（鎮江華銳科技信息有限公司，212000）

本文通過對電子教學白板的分析與研究，搭建總體架構。其主要包括的功能模塊是：圖像繪制模塊、教學回放模塊、網絡傳輸模塊和定位模塊。通過對關鍵模塊的技術進行詳細分析，提出恰當的技術方案，為電子教學白板的實現奠定基礎，并且有效的提高電子教學白板的可靠性和實用性。

電子白板；遠程教育；實時教學

信息化教學已經成為一種教學模式發展的重要趨勢，通過電子技術與計算技術相融合，可以顯著提高教學質量，這兩種技術相融合的主要的產物就是電子教學白板。電子教學白板自從上世紀九十年代初被發明以來，通過在教學過程中的實際應用，展現出相比于傳統教學的顯著優勢。

1 研究現狀

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據傳輸功能的電子白板，這種電子白板的最初應用場景是在商業領域中。雖然電子白板的原型有多種不足，但是從其應用之后，由于其帶來的前所未有的應用體驗，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展。英國的教育系統意識到電子白板在教育方面的卓越優勢，因此在二十一世紀初多次將電子白板加量投入到中小學的教育系統中，通過多次的投入，電子白板已經成為英國中學生最常用的電子產品的第三名，使用頻率僅次于照相機和投影儀，被英國的教師和學生廣泛認可。

國內對電子白板也進行了廣泛的應用，例如從教學中的需求出發，將需求與電子白板的功能高度匹配契合，為教學提供了新的教學方式和教學策略，能夠將電子白板相比于傳統教學的優勢在實際應用的過程中展現的淋漓盡致。也有國內的學者通過對傳統教學的觀察記錄，與教師和學生的調研得出當前的電子白板所存在的問題，從而進行改進。通過多個研究學者對電子白板的研究，其框架也經過多次的改進，其中最被廣泛采用的是瀏覽器與服務器相結合的方式，能夠實現電子教學白板的便攜使用與高度的兼容能力。

2 電子教學白板核心功能技術詳解

根據電子白板在教學中的用途，本文對電子教學白板的功能模塊進行了劃分，主要包括圖像繪制模塊、教學回放模塊、網絡傳輸模塊、定位模塊。

圖像繪制模塊的主要功能是教師在教學過程中能夠根據教學需求在電子教學白板上繪制圖像，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，便于學生在學習的過程中了解學習重點和理解學習的難點。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語言中通過調用graphics.h 頭文件實現繪圖功能。為了便于后期圖形的使用與傳輸，增設圖像管理功能，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。

教學回放模塊的主要功能是通過對教學過程中所產生的數據資源信息進行監控，課后學生通過教學回放模塊對教學過程進行回放，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，對每個程序部件分配一個線程負責監控信息的生成，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多個線程同步的同步，增設數據監視模塊，通過對數據的監控而決定線程是否具有訪問數據的權限。在課程結束后，將各個線程所收集到的數據信息集成，生成授課的完整過程。通過對各項數據信息產生的時間點的計算，統計出空白時間并剔除，從而實現提高數據信息排版的密集程度。

網絡傳輸模塊的主要功能是在教學和課后的復習過程中，將數據資源在多個電子教學白板之間進行傳輸，數據資源主要包括音頻、視頻、圖像和文本等。在網絡傳輸模塊中，通過Socket生成兼容性較高的應用模塊。由于Socket可支持TCP協議，因此通過調用Socket包中的應用程序接口來實現以TCP協議傳輸信息。在數據發送端建立Socket對象，在數據接收端建立ServerSocket對象，Socket調用數據相匹配的功能函數將數據發送給指定的IP地址和端口，ServerSocket通過功能函數調用實現對指定端口的監聽，從而接收到發送端所傳輸來的數據信息。在傳輸模塊中，視頻和音頻的傳輸需要借鑒ATM技術，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，為了降低網絡開銷而采用UDP技術，在UDP技術的基礎之上采用RTP協議能夠對視頻和音頻實現傳輸與播放同時進行，縮短下載時間，從而提高學生對課程的學習效率。

定位模塊的主要功能是通過定位技術和測距算法將教師的動作與電子教學白板上的數據資源相匹配，從而實現對電子教學白板中的數據資源操作。由于定位技術是電子教學白板中的核心技術，因此對定位技術的研究被學者所重視，其技術在逐步的完善。典型的定位技術包括表面聲波式、紅外式、電磁感應式、CCD光掃描式以及激光定位式等等，然而每種定位技術不單單具有優點，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境條件。在本研究的設計中，將信號接收器布置為等腰三角形，將DSP應用為核處理器的芯片，采用連續波相干測距法實現定位，這種定位算法具有能夠應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定性，能夠滿足于教學過程中實現對數據對象的準確定位的需求。

3 電子教學白板輔助功能

為了提高電子教學白板的用戶體驗，根據應用場景的特性，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對數據資源的不同操作。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被不斷的完善與更新，例如無線技術的光筆易受到電磁場的干擾，因此研制出采用光電技術為核心的操作模式等。

作業管理模塊在電子教學白板中也是不可或缺的一部分。由于電子教學白板應用于教學中，因此學生需在課后完成該模塊中的作業檢驗學習效果，教師可在教師端設置客觀題型的答案或主觀題型答案的關鍵字，由系統實現對作業的自動批改，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

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

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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