电子教学白板的技术分析与研究

韦 薇

（镇江华锐科技信息有限公司，212000）

电子教学白板的技术分析与研究

韦 薇

（镇江华锐科技信息有限公司，212000）

本文通过对电子教学白板的分析与研究，搭建总体架构。其主要包括的功能模块是：图像绘制模块、教学回放模块、网络传输模块和定位模块。通过对关键模块的技术进行详细分析，提出恰当的技术方案，为电子教学白板的实现奠定基础，并且有效的提高电子教学白板的可靠性和实用性。

电子白板；远程教育；实时教学

信息化教学已经成为一种教学模式发展的重要趋势，通过电子技术与计算技术相融合，可以显著提高教学质量，这两种技术相融合的主要的产物就是电子教学白板。电子教学白板自从上世纪九十年代初被发明以来，通过在教学过程中的实际应用，展现出相比于传统教学的显著优势。

1 研究现状

电子白板起源于上世纪九十年代初，电子白板的原型最初是来源于施乐公司研制的具有信息数据传输功能的电子白板，这种电子白板的最初应用场景是在商业领域中。虽然电子白板的原型有多种不足，但是从其应用之后，由于其带来的前所未有的应用体验，电子白板得到了充分的重视，多个公司对电子白板投入了大量的人力和物力，促进了电子白板的迅猛发展。英国的教育系统意识到电子白板在教育方面的卓越优势，因此在二十一世纪初多次将电子白板加量投入到中小学的教育系统中，通过多次的投入，电子白板已经成为英国中学生最常用的电子产品的第三名，使用频率仅次于照相机和投影仪，被英国的教师和学生广泛认可。

国内对电子白板也进行了广泛的应用，例如从教学中的需求出发，将需求与电子白板的功能高度匹配契合，为教学提供了新的教学方式和教学策略，能够将电子白板相比于传统教学的优势在实际应用的过程中展现的淋漓尽致。也有国内的学者通过对传统教学的观察记录，与教师和学生的调研得出当前的电子白板所存在的问题，从而进行改进。通过多个研究学者对电子白板的研究，其框架也经过多次的改进，其中最被广泛采用的是浏览器与服务器相结合的方式，能够实现电子教学白板的便携使用与高度的兼容能力。

2 电子教学白板核心功能技术详解

根据电子白板在教学中的用途，本文对电子教学白板的功能模块进行了划分，主要包括图像绘制模块、教学回放模块、网络传输模块、定位模块。

图像绘制模块的主要功能是教师在教学过程中能够根据教学需求在电子教学白板上绘制图像，包括画布的新建，并在新建的画布中可以通过绘画工具画出直线、曲线、多边形等，并可在指定的图案中采用高亮处理，便于学生在学习的过程中了解学习重点和理解学习的难点。在各种编程语言中都有独有的绘图类，例如Java语言中的Graphics类、Graphics2D类、Color类等，在C语言中通过调用graphics.h 头文件实现绘图功能。为了便于后期图形的使用与传输，增设图像管理功能，并且以所使用的用途、时间、场景等信息作为图像标签，以便管理。

教学回放模块的主要功能是通过对教学过程中所产生的数据资源信息进行监控，课后学生通过教学回放模块对教学过程进行回放，从而达到解疑和巩固知识的目的。由于音频、视频、图像和文本等信息是由不同的器部件和程序生成，因为在录制的过程中采用多线程技术，对每个程序部件分配一个线程负责监控信息的生成，并且在多线程的程序中可提高代码的效率。在多线程的使用过程中为了实现多个线程同步的同步，增设数据监视模块，通过对数据的监控而决定线程是否具有访问数据的权限。在课程结束后，将各个线程所收集到的数据信息集成，生成授课的完整过程。通过对各项数据信息产生的时间点的计算，统计出空白时间并剔除，从而实现提高数据信息排版的密集程度。

网络传输模块的主要功能是在教学和课后的复习过程中，将数据资源在多个电子教学白板之间进行传输，数据资源主要包括音频、视频、图像和文本等。在网络传输模块中，通过Socket生成兼容性较高的应用模块。由于Socket可支持TCP协议，因此通过调用Socket包中的应用程序接口来实现以TCP协议传输信息。在数据发送端建立Socket对象，在数据接收端建立ServerSocket对象，Socket调用数据相匹配的功能函数将数据发送给指定的IP地址和端口，ServerSocket通过功能函数调用实现对指定端口的监听，从而接收到发送端所传输来的数据信息。在传输模块中，视频和音频的传输需要借鉴ATM技术，原因是视频和音频所需的存储空间较大，需要占用较多的带宽，为了降低网络开销而采用UDP技术，在UDP技术的基础之上采用RTP协议能够对视频和音频实现传输与播放同时进行，缩短下载时间，从而提高学生对课程的学习效率。

定位模块的主要功能是通过定位技术和测距算法将教师的动作与电子教学白板上的数据资源相匹配，从而实现对电子教学白板中的数据资源操作。由于定位技术是电子教学白板中的核心技术，因此对定位技术的研究被学者所重视，其技术在逐步的完善。典型的定位技术包括表面声波式、红外式、电磁感应式、CCD光扫描式以及激光定位式等等，然而每种定位技术不单单具有优点，也具有缺点。超声波定位方式是具有弹性的一种机械波，这种机械波能够在固体、气体和液体中实现传播信号。除此之外，超声波定位方式中所采用的面板材料具有选择高度的兼容性，能够适用于多种不同的环境条件。在本研究的设计中，将信号接收器布置为等腰三角形，将DSP应用为核处理器的芯片，采用连续波相干测距法实现定位，这种定位算法具有能够应用于远距离场景的功能特性，也能够高频率的刷新信号信息，因此超声波定位方式具有高度的准确性和稳定性，能够满足于教学过程中实现对数据对象的准确定位的需求。

3 电子教学白板辅助功能

为了提高电子教学白板的用户体验，根据应用场景的特性，对其辅助功能进行具有针对性的研究和探索具有一定的意义。

电子白板光笔是电子教学白板中必不可少的配件，它的使用主要是通过点击和双击实现对数据资源的不同操作。需要其具有高度的辨识性和易用性，因此电子白板的光笔技术被不断的完善与更新，例如无线技术的光笔易受到电磁场的干扰，因此研制出采用光电技术为核心的操作模式等。

作业管理模块在电子教学白板中也是不可或缺的一部分。由于电子教学白板应用于教学中，因此学生需在课后完成该模块中的作业检验学习效果，教师可在教师端设置客观题型的答案或主观题型答案的关键字，由系统实现对作业的自动批改，并可将题目的错误率反馈给教师，以便在下次授课的过程中重点讲解。

4 总结

本文以电子白板在教学中的应用为研究对象，分析其核心的功能模块的相关技术，对电子教学白板的实现提出具有针对性的技术措施。通过对电子教学白板的应用需求，提出增加其实用性的辅助功能提出建议，对今后的电子教学白板的实现具有一定的借鉴意义。在今后的研究中，应更加注重电子教学白板的拓展功能，例如增强教师与学生之间的互动功能，从而缩小远程教学与传统教学相比的不足。

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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