基于屏幕共享的電子白板軟件的設計與實現

王韋帆

摘要：隨著信息化教學的廣泛應用，特別是在計算機類的實訓、實操課程講授中，教師通常在教師機端和學生進行屏幕共享，同時還需在多種小軟件間切換，方可實現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，文章意在設計實現一種將圖形繪制、文字標注、錄屏、聚光燈等多種功能集于一身的，能顯示于當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，大大提升機房教學效率及效果。

關鍵詞：電子白板;圖元;C++ Builder

中圖分類號：TP311.1 ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）05-0107-04

1引言

隨著信息化教學的開展，多種輔助教學軟件廣泛應用于課堂。在計算機類的實訓、實操課程講授中，學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、操作點的教與學都很有好處。因此，教師在借助電子教室軟件實現屏幕共享的同時，還需在畫圖、Word、PPT、錄屏、截圖等多個軟件間切換，從而滿足教學需求，優化教學效果。這種慢速切換不僅容易打斷教師教學思路，也容易導致學生注意力分散，而且公共教學機房裝有還原卡，每次上課都需重復安裝多個輔助教學的小軟件。因此，本文將設計一種將圖形繪制、文字輸入、錄屏、聚光燈等常用教學功能集于一身的基于屏幕共享的輔助教學軟件，便于廣大教師機房授課，提升機房授課的教學效率和效果。本文后續將該軟件稱為“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，改善了多種教學輔助軟件間切換的拖沓。軟件運行后，以當前桌面為背景（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、導入PPT等工具，并可在背景頁和當前正在使用的顯示在底層的軟件間自由切換，使得教學活動直觀、形象。

2.2開發環境選擇

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

利用該工具進行軟件開發時，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，并設定它的外形，應用程序界面就能夠簡單快捷地被創建。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，這些控件可用于設計界面和實現各種功能，降低編程工作量，簡化界面設計過程[2]。且C++ Builder具備一個專業C++開發環境所能實現的所有功能（迅速、有效、靈活的編譯器優化，逐步連接，CPU透視，以及命令行開發工具等）。它將可視化的編程環境和功能強大的編程語言（C++）完美融合，是簡單易用的面向對象的開發工具[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：該軟件通過面向對象的編程技術實現了圖形處理，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）可導出多種格式：電子白板完成編輯后，可導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生分享，也可方便下次重新打開編輯。

3軟件的設計思路

3.1軟件界面設計

電子白板的界面由兩部分組成，第一部分是白板區（繪圖區），第二部分是工具欄。白板區（繪圖區）可以由當前桌面為背景，也可由導入的PPT文檔為背景，繪圖區基本占據整個屏幕，方便用戶使用;工具欄在屏幕最右側，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

3.3技術實現

面向對象的編程方式，主要原則就是把所有有關數據和應用該數據的函數都封裝為同一個類，用這些類能夠簡單地創建各類圖元對象。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，來響應用戶的不同操作。圖元屬性則記錄了該圖元對象的所有數據信息，如縱橫坐標、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。

開發電子白板，最基本的就是實現矢量圖元，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、線型等屬性的設置等[4]。

本軟件的實現，核心是先定義了一個圖元基類，在此基礎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據進行處理。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的功能進行數據抽象，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。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（該類由開發工具自帶），TPicBase是TComponent的派生類，為后續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，也包含了在電子白板顯示區進行操作的成員函數。通過調用由TPicBase類以及派生類所提供的成員函數，就能夠實現繪圖工具的應用、圖形設備界面的選擇以及顏色和調色板等各種操作。成員函數定義如下：

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、終點坐標、是否填充、繪制、移動等屬性和方法。矩形類的構造函數負責對矩形的其他屬性進行初始化。

3）定義繪圖區

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

本軟件支持增加多個繪圖區（如通過新建操作或導入多頁PPT文檔），可通過上/下翻頁進行繪圖區的切換，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，并選擇需要繪制的圖元類別。

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

5）圖元數據處理

圖元繪制完畢后，每個圖形元素都是圖元類創建的一個對象，在創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類創建一個管理類指針的對象：TComponentList* PicList[6]。

PicList會將已經繪制的圖元對象進行添加，當圖形重新加載時，可以根據這些數據準確重新恢復繪制的圖形。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（也可將繪圖區與所繪制的所有圖元數據單獨存成自有格式，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：首先需要創建一個圖元對象，并用圖元的實際參數初始化這個圖元對象;其次需要把指向新創建的圖元對象的指針，增加到PicList中。

6）其他工具的設計

針對其他工具，我將以聚光燈為例（聚光燈的功能：實現某一部分區域是看得見的，其他區域是被遮擋的，高亮區域的大小可變，位置可變），說明其設計方法：在繪圖區的頂層，增加一個窗體作為聚光燈窗體，將該窗體最大化，背景色設置為灰色（顏色可隨意），設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）作為高亮區域，并對其進行透明處理，這樣就可以看到繪圖區的圖像了，鼠標左鍵選擇透明圓形，并對其進行移動，隨著移動，底部看到的區域也是變化的，鼠標松開后，透明區域會在新的位置。事件主要就是處理鼠標的事件，如下：

4軟件應用

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

學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。同時根據教學需求，還可使用放大鏡、聚光燈等工具，從而巧妙地將屏幕與傳統黑板在電腦屏幕上合二為一，實現了教師在電腦屏幕上進行板書操作，突出教學任務，提升了教學效率與效果。聚光燈工具使用，如圖5。放大鏡工具使用，如圖6。

5結束語

基于屏幕共享的電子白板軟件設計實現后，已經在學院多名機房授課教師講課的過程中實際應用。該軟件小巧、易操作，功能實用，不僅可以在白板區域進行多種方式的注解和標識，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節貫通流暢。同時，極大節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，是實際教學的好助手。

參考文獻：

[1] 劉光.C++ Builder程序設計導學[M].北京：清華大學出版社，2002.

[2] 梁忠，吉偉明.計算機信息系統開發在學籍管理系統中的應用[J].福建電腦，2010，26（3）：149-150.

[3] 閔輝.基于C++ Builder6.0的《C++程序設計》教學知識點演示系統研究與運用[J].家教世界，2013（2）：233-234.

[4] 錢偉.Photoshop平面圖像處理實例教程[M].北京：北京理工大學出版社，2013.

[5] 邵筆貴，袁榮湘，張海梁，等.面向對象的圖形化故障計算軟件的開發[J].廣西電力，2005，28（1）：13-17.

[6] 吳俊鋒，劉韻，蔡蓊蔚.基于面向對象技術的基本繪圖平臺的設計[J].指揮信息系統與技術，2010，1（2）：56-60.

【通聯編輯：謝媛媛】