教學用電子白板系統(tǒng)設(shè)計方案 - 全文

　　在教育信息化的浪潮中，學校的課堂教學迫切地需要一種能集黑板和多媒體投影之所長而又無其所短，既能方便地引入和呈現(xiàn)數(shù)字化信息資源、又能根據(jù)需要隨時增減調(diào)整內(nèi)容。

　　交互式電子白板的出現(xiàn)，為這一目標的實現(xiàn)帶來了希望。

　　1 交互式電子白板系統(tǒng)組成與功能指標

　　1.1 交互式電子白板系統(tǒng)

　　交互式電子白板系統(tǒng)是指包含了交互式電子白板、計算機系統(tǒng)和投影設(shè)備等基本組件，以計算機軟硬件為核心，以大尺寸交互顯示界面為特色的一種媒體組合。其中，硬件系統(tǒng)的核心組件由白板(Whiteboard) 、投影機(Projector) 、計算機(Computer)和感應(yīng)筆(E - Pen ,又稱白板筆、鼠標筆) 組成。

　　1.2 交互式電子白板的功能指標

　　交互式電子白板應(yīng)具有的功能：

　　(1)代替幕布的內(nèi)容展示功能

　　(2)具有普通白板功能

　　(3)交互控制功能

　　(4)記錄存儲功能

　　(5)資源庫功能

　　(6)網(wǎng)絡(luò)通傳、交流功能

　　(7)輔助教學功能

　　(8)多字體識別功能

　　2 交互式電子白板系統(tǒng)的主要硬件建設(shè)

　　2.1 交互式電子白板系統(tǒng)的設(shè)計

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　　圖1 交互式電子白板的系統(tǒng)組成

　　2.2 交互式電子白板的方案設(shè)計

　　2.2.1 電子白板

　　電子白板產(chǎn)生于90 年代后期，它一般指這樣一種電子設(shè)備：建立在大小接近黑板的普通白色書寫板的基礎(chǔ)上，操作者能在其界面上用鼠標筆和普通筆如粉筆在黑板上板書一樣自由書寫，但與普通白板或黑板不同的是通過該界面或附在界面上的感應(yīng)器，電子白板能將書寫筆的位置與運動信息送至計算機或獨立的處理器中，將書寫筆的軌跡轉(zhuǎn)化成圖形數(shù)據(jù)，把板書內(nèi)容存儲并打印出來，這是電子白板產(chǎn)品的基本功能，部分經(jīng)過改良的電子白板產(chǎn)品還可以實現(xiàn)計算機的交互操作，如將板書保存成特定格式計算機文件，并聯(lián)網(wǎng)用電子郵件發(fā)送等。電子白板可分為復寫式電子白板(Cype-boards)，外圍式電子白板(Peripheral-boards)和交互式電子白板(Interactive whiteboards)三類。為了實現(xiàn)課堂教學信息化，采用交互式電子白板。

　　2.2.2 交互式電子白板

　　交互式電子白板是一種教育的或會議輔助人機交互設(shè)備，它可以配合投影機、電腦等工具，實現(xiàn)無塵書寫、隨意書寫、遠程交流等功能，從硬件原理上，交互式電子白板融合了大屏幕顯示技術(shù)、精確定位測試技術(shù)等，有多種技術(shù)可以實現(xiàn)電子白板精確定位，具有代表性的是電磁感應(yīng)、紅外線、電阻、超聲波、CCD 等技術(shù)。為了更方便教學，采用紅外線交互電子白板。下面，對紅外技術(shù)的原理以及優(yōu)勢作以分析。

　　紅外技術(shù)的原理：由密布在顯示區(qū)四周的紅外線接收和發(fā)射管形成水平和垂直方向的掃描網(wǎng)格，形成一個掃描平面網(wǎng)，當有可以阻擋紅外光的物體阻擋住網(wǎng)絡(luò)中的某對水平和垂直紅外掃描線時，就可以通過被阻擋的水平和垂直方向的紅外線位置確定X、Y 坐標，實現(xiàn)坐標的定位。

　　采用紅外技術(shù)的優(yōu)勢：

　　(1)定位準確，精度高

　　(2)無需專用筆，可用手指教鞭等進行書寫或觸摸操作

　　(3)不怕劃傷，即便白板中有任何劃傷也不影響操作使用

　　(4)使用壽命較長

　　(5)反應(yīng)快

　　(6)造價低

　　2.2.3 交互式電子白板的功能分析

　　(1)代替投影幕布的內(nèi)容展示功能 交互白板的尺寸一般和黑板或普通投影機的屏幕差不多，板面采用高亮度、低反光率高檔材料，有的還具有橫向和縱向的滑動軌道，可以將其移動到合適的位置接收來自投影器的信息，因此完全可以用它代替投影機幕布來展示各種數(shù)字化教學信息。

　　(2)普通白板功能 如圖(2)，交互式電子白板可以單獨使用，此時它具有普通白板的所有屬性和功能，使用方法就和使用黑板一樣。教師可以用配套的幾種彩色感應(yīng)筆(如紅、藍、綠、黑等) 在白板上進行書寫、畫圖、作表格，而且不像寫粉筆字那樣費力。當需要修改時，只需用附帶的物理擦板擦除即可。

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　　圖2 電子白板的工作原理框圖

　　(3)交互控制功能 當交互式電子白板與計算機、投影機配合使用時，屏板和感應(yīng)筆便成為簡便易用的觸摸式屏幕、虛擬鍵盤和鼠標，可以與計算機進行實時交互控制操作，如使用虛擬鍵盤輸入文字和數(shù)字，感應(yīng)筆作為鼠標，可以進行單擊、雙擊、右擊、拖放、移動等控制。通過白板操作各項應(yīng)用軟件，可以讓教學更加生動高效，而且就像坐在計算機前控制計算機一樣方便快捷、輕松自在。

　　(4)記錄存儲功能 當交互白板與投影機、計算機配合使用時，當用感應(yīng)筆在白板上將教學的內(nèi)容直接書寫、繪畫、說明、修改、擦除、標注時，白板上的所有內(nèi)容可以同步顯示和存儲在計算機上以備后用，這樣教師就可以把注意力完全集中在重要內(nèi)容的講解上。一旦情況需要，還可以用附帶的電子擦板擦除筆記。課后，可以把計算機中保存下來的板書內(nèi)容復制到軟盤、刻成光盤或者直接用打印機打印出來分發(fā)給學生，減輕學生課上記筆記的負擔，以集中精力聽講和思考。另外，將課堂教學的實際進展情況詳細記錄下來，也有利于教師的課后總結(jié)與反思，方便教研組的研討，從而促進教師的專業(yè)成長。

　　(5)資源庫功能 交互式電子白板的應(yīng)用軟件一般具有強大的資源庫功能，包含四個模塊，分別是多媒體教學資料模塊、課堂教學模塊、教師模塊、學生模塊庫。內(nèi)容非常豐富，涉及領(lǐng)域也非常廣，而且其內(nèi)容可任意添加或刪除，不僅方便了教師授課過程中的隨時調(diào)用，增加了課堂信息量，而且克服了過去多媒體投影系統(tǒng)下使用課件和幻燈片講稿教學材料高度結(jié)構(gòu)化和固化的問題。資源庫總框架圖如圖(3)所示：

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　　圖3 交互式電子白板資源庫總框架圖

　　(6)網(wǎng)絡(luò)通信、交流功能 交互式電子白板一般都內(nèi)置了網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，師生在進行課堂教學時能隨時直接上網(wǎng)，而不必先退出白板工作界面，再進入計算機工作界面啟動其它網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。交互白板還可以通過網(wǎng)絡(luò)進行信息傳送(包括音頻和視頻信息) ,以實現(xiàn)資源共享和遠程交流。這樣一方面可以加強班級之間、學生之間的交流與合作，另一方面在遠程教學、在線培訓、遠程視頻會議中也特別有用。

　　(7)輔助教學功能 專門為教學開發(fā)的交互白板一般還配備了各種輔助教學的軟件，可以幫助教師搜集教學材料、制作課件和教案，在課堂上為師生提供交流、討論的平臺，使教學活動更豐富、有效。例如，通過虛擬物理實驗室、虛擬化學實驗室、幾何畫板、五線譜譜曲等輔助軟件，可以大大增強教師授課的多樣性，克服傳統(tǒng)授課的不足，從而保證授課質(zhì)量。

　　2.2.4 特殊功能的實現(xiàn)—多字體識別技術(shù)

　　在傳統(tǒng)的教學媒介—黑板中，由于教師手寫字體的隨意性和主觀性，使得這種媒介產(chǎn)生了許多難以克服的局限性。在有限的課堂時間中，學生常常由于黑板上的模糊的字跡而使思維停留在黑板上的一兩句話中，造成聽課效率大大降低，同時也會影響學生的視力健康。

　　從大量國內(nèi)外有關(guān)調(diào)查研究報告看，已公認環(huán)境因素是近視眼形成的主要原因之一，并指出環(huán)境條件是決定近視眼形成的客觀因素，這又不禁使我想到現(xiàn)在越來越多的學生戴上眼鏡的原因。積于這種情況的分析思考，設(shè)計了多字體識別技術(shù)。而在交互式電子白板中，安裝一種Com 口小金剛書寫板，就可以直接在白板的屏幕上實現(xiàn)手寫輸入。這樣無論教師在黑板上寫的是草書、行書還是其它從沒見過的字體，電子白板都能快速準確的識別，展現(xiàn)給學生工整的宋體字。這樣就避免了由于黑板上的字跡模糊而造成的課堂效率低和影響學生視力健康的問題。

　　3 交互式電子白板的最終實現(xiàn)

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　　圖4 交互式電子白板系統(tǒng)工作原理圖

　　在圖(4)中，交互白板是系統(tǒng)的主體，它既是感應(yīng)筆書寫與操作的界面，又是計算機的顯示器和投影器的幕布，感應(yīng)筆具有書寫筆和計算機鼠標的雙重功能。 筆尖可以在白板上書寫，同時筆尖相當于鼠標左鍵，可以單擊和雙擊，筆筒上的按鈕相當于鼠標右鍵。 計算機顯示屏上的內(nèi)容可以通過投影機投射到白板上。 當感應(yīng)筆在白板上書寫或操作時，通過紅外掃描以及白板與計算機之間的饋線將數(shù)字信息輸送到計算機中，并迅速通過投影機投射到白板上呈現(xiàn)出來。從而實現(xiàn)交互白板的各類基本操作。 此外，軟件系統(tǒng)是交互白板系統(tǒng)極重要的組成部分，除了具備支持以上基本的白板操作和功能之外，一般還配備了多種擴展組件以完成一些輔助功能。

　　4 結(jié)語

　　隨著多媒體計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，黑板和多媒體大屏幕投影在教學中已顯的格格不入，而交互式電子白板正順應(yīng)了時代的發(fā)展和教學的需要。我們有理由相信它會成為未來中國課堂教學的必選媒體。