一种新型数字白板系统的开发和应用

　　电子白板由于其市场价格偏高、维护困难等问题，在中小学进行大规模推广和应用存在一定难度。本文介绍了一种利用液晶投影仪、多媒体计算机、手写板和MST软件开发的数字白板系统。该系统不仅具备电子白板的一般功能，还能够作为高效的教育资源开发工具来使用。它的开发成本低，实用性较强，对于提高中小学课堂教学信息化进程具有十分重要的现实意义。
　　
　　一、数字白板系统的开发
　　
　　我们通常所说的电子白板系统是指由感应白板、感应笔、多媒体计算机、投影仪、麦克风等硬件和电子白板软件组成的电子白板教学系统。多媒体教室已经配备投影仪和多媒体计算机，只需要再加入具有电子白板功能的硬件和软件就可以构建数字白板系统。
　　在本系统中，笔者采用手写板来代替感应白板作为系统的输入设备，实现板书和绘图的功能。手写板技术是近几年发展起来的计算机输入技术，从硬件构成来看，手写输入产品主要包括手写板和手写笔两部分，其中手写板是进行输入操作时的主要感应设备，尺寸约为感应白板的1/20。手写板和手写笔大多是配套使用的。经历了数年的发展，手写板技术目前已经成为一种非常成熟的技术，其文字录入功能、绘图功能、鼠标功能完全可以与电子白板的触摸屏技术相媲美，而尺寸较小、携带方便、价格便宜则是手写板的优势所在。
　　电子白板软件一般是基于Windows的演示型教学软件，它是整个系统的核心和灵魂，其功能的优劣直接影响着实际教学效果。利用Microsoft公司的PowerPoint软件能够满足部分课堂演示和课件开发的需要，价格也相对较低，但是PowerPoint并不能对演示型教学进行实时录制，也不方便远程发布。因此，在数字白板软件的选择上，笔者认为MST(Multimedia Smart Teacher)软件比较适合作为本数字白板系统的软件部分。MST软件是韩国Liztech公司开发的多媒体课件开发工具，目前最高版本是2.0。该软件可以利用计算机的手写板和麦克风作为输入设备，将教师“粉笔+黑板”的授课过程记录下来并原貌重现。而教师则完全以自然的授课方式进行授课，没有特殊的要求，教师正常的授课过程就是课件的录制过程，录制的学习资源还可以发布到互联网支持远程教学。因此，MST软件在课堂教学和远程教学中有很强的实用性和可操作性。
　　基于MST软件的数字白板系统组成如图1所示，手写板和麦克风为系统的输入设备，液晶投影仪为系统的输出设备（投影银幕作为大尺寸白板板面），虚线框内为数字白板系统的软件部分（系统的核心）。
　　
　　　图1 数字白板系统的组成
　　
　　二、数字白板系统的功能和优缺点
　　
　　本系统既能替代电子白板为课堂教学、远程教学提供学习资源，也能为教师之间的教学交流和学生回顾、复习学习内容提供方便。
　　
　　（一）自然的笔式书写方式
　　MST软件能够提供贴近教师日常习惯的、自然的授课方式，让教师通过手写板继续以“笔”的方式在“白板”上书写和绘画，做屏幕注释。所有的书写、绘画、擦除全部通过手写板进行，可以真正实现无纸化教学，不产生任何粉尘，没有任何辐射，绿色环保。利用该软件进行书写时，笔迹的颜色、粗细都可以通过工具栏上的按钮来选择，便于教师在屏幕上做各种标记，突出教学重点，吸引学生的注意力。
　　
　　（二）即时记录、声画同步
　　MST软件可以以声画同步的方式将屏幕上的板书和教师的语音讲解记录下来，教师的授课过程就是课件的录制过程，支持存储、回放、打印等功能。该功能使教师的授课过程得到有效记录和再现，最终课件由动态的声音、板书、插入的各种多媒体素材和预先制作的静态背景教案构成。一般教师只需要10分钟的培训就可以开始制作授课文件了。
　　
　　（三）丰富的外部媒体支持
　　MST软件不仅能够提供基本图形（如：各种几何图形）的绘制(如图2所示)，也支持专业图形、图像、文档、视频的导入（如物理电路图、化学的实验图等）。
　　
　　图2 MST软件的绘图工具
　　
　　如图3所示，该软件能够提供外部图像、文件（如BMP，DIB，JPG，PCX，TGA，META，HTM）和教师的电子教案文件（如PowerPoint、Word等）的导入，并且可以直接在其上做标记、注释、画图等，不改变原始文档的内容，使整个演示毫无阻碍，同时充分利用了教师已有的电子教案。另外该软件还支持MPEG-1、MPEG-2、SWF等视频动画文件的插入来丰富学习内容。MST软件还提供了制作电子讲义功能。通过导入BMP，DIB，JPG，PCX，TGA，META，HTM等文件，可以使课件的画面更精致，内容更丰富。该功能可以将屏幕转变为书写白板，任由教师在其上进行书写和批注，极大地提高了教学的互动性、灵活性和趣味性。
　　
　　　　图3 MST软件插入外部光路图
　　
　　总体来说，该系统具有以下几个优点：1)该系统基于多媒体教室现有的硬件资源组建，组建成本和维护费用低，可维护性好。2)该系统完全模拟教师自然习惯的授课过程，容易被学生和教师接受。3)MST软件能够对图片、文本、视频、音频等多种媒体资源进行有效整合，丰富教学内容和信息呈现方式。4)中小学生特别是小学生的有意注意维持时间短，课堂上总会有部分学习内容由于注意力不集中而遗漏，课件保存下来可供学生反复学习。5)存储的课件可以以流媒体的方式通过互联网在线播放，无论在学校或家里，学生都可以利用课件随心所欲地反复学习，从而提高学习效果。
　　没有任何一个完美的教学系统可以解决所有的教学问题，本系统的缺点如下：1)由于手写板的尺寸比较小，教师进行讲解和板书比较方便，而中小学生利用手写板进行书写操作时会遇到一定的难度。2)由于手写板的位置相对固定，导致教师的位置也相对固定，因而，本系统更为适合演示型课堂教学，对于师生互动较多的课堂则对教师的教学技巧提出了更高的要求。
　　
　　三、数字白板系统的应用
　　
　　该系统是基于MST软件的数字白板系统，其核心技术是MST软件技术，对于手写板和液晶投影仪的使用这里就不做论述了。下面着重介绍一下MST软件的使用。
　　
　　（一）课件的录像和控制
　　在课件录像之前，先准备好课件需要的文本、图像、视频素材，对教学的步骤做精心的安排。使用MST新建一个文件，通过“绘图工具”和“打开教案”等方法来制作MST电子讲义，这个过程相当于传统课堂上教师课前准备教学内容和安排教学步骤的过程。授课时打开相应的电子讲义，点击工具栏上的“录像”按钮，MST软件将通过麦克风把输入的音频数据和书写动画数据实时地储存在电脑里。教师可以通过点击“暂停”按钮来暂停录像，也可以通过点击“停止”按钮来结束录像。
　　
　　（二）课件的编辑
　　MST软件为我们提供了很好的课件编辑功能。在课件录像完毕后，可以利用编辑工具对课件内容进行删除、修改、重新录制等，打开视图菜单下的编辑工具（如图4所示）。
　　
　　　图4 编辑工具窗口
　　
　　通过上端两个划块选择“入点”和“出点”，精确设定编辑区域的大小。设定编辑区域后，点击“区域删除”按钮即可删除被选定的区域。在被选定的区域上选择“插入录制”按钮即可从“入点”插入新录像（插入录像时，已经被选定的区域自动消失，从“入点”开始插入新录像）。如要重新录制课件，选择“重新录制”按钮就可以在设定的编辑区域重新录制课件了。选择“插入录像”或“重新录制”后，录制课件的方法与首次录制课件的方法相同。录像结束后选择工具栏上的“停止”按钮，即可自动结束编辑过程。
　　
　　（三）课件的保存和发布
　　按照以上方法，录像结束后，点击工具栏上的“保存”按钮将已经录制好的内容存储成“＊．Ｌｅｃ”格式的文件。存储后的课件可以通过ＭＳＴ软件打开、修改、保存。当然Ｌｉｚｔｅｃｈ公司也专门开发了“＊．Ｌｅｃ”文件的播放器ＭＳＴ－Ｐｌａｙｅｒ　２．０，我们可以通过它来控制课件的播放、暂停和停止。该存储格式的视频画面清晰，音质较好，一节４０分钟的课程存储大小仅为１０ＭＢ左右，非常适合网络传输。录制好的课件可以应用ＡｃｔｉｖｅＸ插件嵌入网页中实现在线播放。代码如下：
　　＜ＯＢＪＥＣＴ　ＣＬＡＳＳＩＤ＝＂ｃｌｓｉｄ：ＦＡＦ９３ＥＢ２－Ｆ８３１－４ＥＤ１－９Ｂ６Ｃ－４２５７Ａ３６Ａ７７３７＂　ＷＩＤＴＨ＝＂７５０＂　ＨＥＩＧＨＴ＝＂４５０＂　ＩＤ＝＂ＳｍａｒｔＸＣｌａ＂　ＢＯＲＤＥＲ＝＂０＂　ｃｏｄｅｂａｓｅ＝＂．．／ＭＳＴＰｌａｙｅｒ／ＭＳＴＣｌａＣＤ．ｏｃｘ＃ｖｅｒｓｉｏｎ＝１，０，０，１＂＞
　　＜ＰＡＲＡＭ　ＮＡＭＥ＝＂ｆｉｌｅＰａｔｈ＂　ｖａｌｕｅ＝＂课件．ｌｅｃ＂＞
　　／／标明文件的路径
　　＜ＰＡＲＡＭ　ＮＡＭＥ＝＂ｆｉｌｅｕｒｌ＂ｖａｌｕｅ＝＂＂＞
　　＜ＰＡＲＡＭ　ＮＡＭＥ＝＂ＳｃｒＷｉｄｔｈ＂　ＶＡＬＵＥ＝＂７５０＂＞
　　＜ＰＡＲＡＭ　ＮＡＭＥ＝＂ＳｃｒＨｅｉｇｈｔ＂　ＶＡＬＵＥ＝＂４５０＂＞
　　＜ＰＡＲＡＭ　ＮＡＭＥ＝＂＿ＥｘｔｅｎｔＸ＂　ＶＡＬＵＥ＝＂７４０３＂＞
　　＜ＰＡＲＡＭ　ＮＡＭＥ＝＂＿ＥｘｔｅｎｔＹ＂　ＶＡＬＵＥ＝＂８５６７＂＞
　　＜ＰＡＲＡＭ　ＮＡＭＥ＝＂＿ＳｔｏｃｋＰｒｏｐｓ＂　ＶＡＬＵＥ＝＂１７３＂＞
　　＜ＰＡＲＡＭ　ＮＡＭＥ＝＂ｓｅｒｖｅｒＩＰ＂　ＶＡＬＵＥ＝＂１２７．０．０．１＂＞
　　＜ＰＡＲＡＭ　ＮＡＭＥ＝＂ＰｏｒｔＮｕｍ＂　ＶＡＬＵＥ＝３０００＞
　　＜ＰＡＲＡＭ　ＮＡＭＥ＝＂ＴｉｍｅｒＶａｌｕｅ＂　ＶＡＬＵＥ＝１０００＞
　　＜ＰＡＲＡＭ　ＮＡＭＥ＝＂ｃｈｅｃｋＴｉｍｅ＂　ＶＡＬＵＥ＝０＞
　　＜／ＯＢＪＥＣＴ＞
　　该系统开发后，笔者在徐州市两所中学和一所小学进行了语文、数学、信息技术课的教学试用。从课堂教学情况看，这种基于手写板和ＭＳＴ软件的新型数字白板系统能够从实际教学需要出发，将计算机技术及教师课堂教学进行有机结合，融于教师的实际授课过程，最大程度地发挥教师的教学潜能。它既可以代替电子白板满足课堂教学的要求，也可以用来开发网络课件。因此，ＭＳＴ软件是一款功能强大的课件开发工具，基于ＭＳＴ软件的数字白板系统则是一个极为实用的数字白板系统。对现阶段大多数中小学来说，它的开发和应用不仅硬件资金投入少，更重要的是它操作简便、实用性强，维护方便。我们相信，该系统的应用不但能为学习资源建设提供一条很好的思路，也能为中小学教育信息化和信息技术与学科教学的进一步整合提供一定的借鉴意义。
　　
　　参考文献
　　［１］丁兴富，蒋国珍．白板终将替代黑板成为课堂教学的主流技术［Ｊ］．中国电化教育，２００５年，第５期：２１－２６．
　　［２］张幸，殷继彬等．基于手写笔的电子白板系统的研究与实现［Ｊ］．北京石油化工学院学报，２００５年，第２期：９－１２．
　　［３］蒋国珍．　寻求信息技术进入课堂的根本性突破［Ｊ］．中国电化教育，２００５年，第３期：４７－５０．