教学用电子白板系统设计方案

　　在教育信息化的浪潮中，学校的课堂教学迫切地需要一种能集黑板和多媒体投影之所长而又无其所短，既能方便地引入和呈现数字化信息资源、又能根据需要随时增减调整内容。

　　交互式电子白板的出现，为这一目标的实现带来了希望。

　　1 交互式电子白板系统组成与功能指标

　　1.1 交互式电子白板系统

　　交互式电子白板系统是指包含了交互式电子白板、计算机系统和投影设备等基本组件，以计算机软硬件为核心，以大尺寸交互显示界面为特色的一种媒体组合。其中，硬件系统的核心组件由白板(Whiteboard) 、投影机(Projector) 、计算机(Computer)和感应笔(E - Pen ,又称白板笔、鼠标笔) 组成。

　　1.2 交互式电子白板的功能指标

　　交互式电子白板应具有的功能：

　　(1)代替幕布的内容展示功能

　　(2)具有普通白板功能

　　(3)交互控制功能

　　(4)记录存储功能

　　(5)资源库功能

　　(6)网络通传、交流功能

　　(7)辅助教学功能

　　(8)多字体识别功能

　　2 交互式电子白板系统的主要硬件建设

　　2.1 交互式电子白板系统的设计

　　

 

　　图1 交互式电子白板的系统组成

　　2.2 交互式电子白板的方案设计

　　2.2.1 电子白板

　　电子白板产生于90 年代后期，它一般指这样一种电子设备：建立在大小接近黑板的普通白色书写板的基础上，操作者能在其界面上用鼠标笔和普通笔如粉笔在黑板上板书一样自由书写，但与普通白板或黑板不同的是通过该界面或附在界面上的感应器，电子白板能将书写笔的位置与运动信息送至计算机或独立的处理器中，将书写笔的轨迹转化成图形数据，把板书内容存储并打印出来，这是电子白板产品的基本功能，部分经过改良的电子白板产品还可以实现计算机的交互操作，如将板书保存成特定格式计算机文件，并联网用电子邮件发送等。电子白板可分为复写式电子白板(Cype-boards)，外围式电子白板(Peripheral-boards)和交互式电子白板(Interactive whiteboards)三类。为了实现课堂教学信息化，采用交互式电子白板。

　　2.2.2 交互式电子白板

　　交互式电子白板是一种教育的或会议辅助人机交互设备，它可以配合投影机、电脑等工具，实现无尘书写、随意书写、远程交流等功能，从硬件原理上，交互式电子白板融合了大屏幕显示技术、精确定位测试技术等，有多种技术可以实现电子白板精确定位，具有代表性的是电磁感应、红外线、电阻、超声波、CCD 等技术。为了更方便教学，采用红外线交互电子白板。下面，对红外技术的原理以及优势作以分析。

　　红外技术的原理：由密布在显示区四周的红外线接收和发射管形成水平和垂直方向的扫描网格，形成一个扫描平面网，当有可以阻挡红外光的物体阻挡住网络中的某对水平和垂直红外扫描线时，就可以通过被阻挡的水平和垂直方向的红外线位置确定X、Y 坐标，实现坐标的定位。

　　采用红外技术的优势：

　　(1)定位准确，精度高

　　(2)无需专用笔，可用手指教鞭等进行书写或触摸操作

　　(3)不怕划伤，即便白板中有任何划伤也不影响操作使用

　　(4)使用寿命较长

　　(5)反应快

　　(6)造价低

　　2.2.3 交互式电子白板的功能分析

　　(1)代替投影幕布的内容展示功能 交互白板的尺寸一般和黑板或普通投影机的屏幕差不多，板面采用高亮度、低反光率高档材料，有的还具有横向和纵向的滑动轨道，可以将其移动到合适的位置接收来自投影器的信息，因此完全可以用它代替投影机幕布来展示各种数字化教学信息。

　　(2)普通白板功能 如图(2)，交互式电子白板可以单独使用，此时它具有普通白板的所有属性和功能，使用方法就和使用黑板一样。教师可以用配套的几种彩色感应笔(如红、蓝、绿、黑等) 在白板上进行书写、画图、作表格，而且不像写粉笔字那样费力。当需要修改时，只需用附带的物理擦板擦除即可。

　　

 

　　图2 电子白板的工作原理框图

　　(3)交互控制功能 当交互式电子白板与计算机、投影机配合使用时，屏板和感应笔便成为简便易用的触摸式屏幕、虚拟键盘和鼠标，可以与计算机进行实时交互控制操作，如使用虚拟键盘输入文字和数字，感应笔作为鼠标，可以进行单击、双击、右击、拖放、移动等控制。通过白板操作各项应用软件，可以让教学更加生动高效，而且就像坐在计算机前控制计算机一样方便快捷、轻松自在。

　　(4)记录存储功能 当交互白板与投影机、计算机配合使用时，当用感应笔在白板上将教学的内容直接书写、绘画、说明、修改、擦除、标注时，白板上的所有内容可以同步显示和存储在计算机上以备后用，这样教师就可以把注意力完全集中在重要内容的讲解上。一旦情况需要，还可以用附带的电子擦板擦除笔记。课后，可以把计算机中保存下来的板书内容复制到软盘、刻成光盘或者直接用打印机打印出来分发给学生，减轻学生课上记笔记的负担，以集中精力听讲和思考。另外，将课堂教学的实际进展情况详细记录下来，也有利于教师的课后总结与反思，方便教研组的研讨，从而促进教师的专业成长。

　　(5)资源库功能 交互式电子白板的应用软件一般具有强大的资源库功能，包含四个模块，分别是多媒体教学资料模块、课堂教学模块、教师模块、学生模块库。内容非常丰富，涉及领域也非常广，而且其内容可任意添加或删除，不仅方便了教师授课过程中的随时调用，增加了课堂信息量，而且克服了过去多媒体投影系统下使用课件和幻灯片讲稿教学材料高度结构化和固化的问题。资源库总框架图如图(3)所示：

　　

 

　　图3 交互式电子白板资源库总框架图

　　(6)网络通信、交流功能 交互式电子白板一般都内置了网络浏览器，师生在进行课堂教学时能随时直接上网，而不必先退出白板工作界面，再进入计算机工作界面启动其它网络浏览器。交互白板还可以通过网络进行信息传送(包括音频和视频信息) ,以实现资源共享和远程交流。这样一方面可以加强班级之间、学生之间的交流与合作，另一方面在远程教学、在线培训、远程视频会议中也特别有用。

　　(7)辅助教学功能 专门为教学开发的交互白板一般还配备了各种辅助教学的软件，可以帮助教师搜集教学材料、制作课件和教案，在课堂上为师生提供交流、讨论的平台，使教学活动更丰富、有效。例如，通过虚拟物理实验室、虚拟化学实验室、几何画板、五线谱谱曲等辅助软件，可以大大增强教师授课的多样性，克服传统授课的不足，从而保证授课质量。

　　2.2.4 特殊功能的实现—多字体识别技术

　　在传统的教学媒介—黑板中，由于教师手写字体的随意性和主观性，使得这种媒介产生了许多难以克服的局限性。在有限的课堂时间中，学生常常由于黑板上的模糊的字迹而使思维停留在黑板上的一两句话中，造成听课效率大大降低，同时也会影响学生的视力健康。

　　从大量国内外有关调查研究报告看，已公认环境因素是近视眼形成的主要原因之一，并指出环境条件是决定近视眼形成的客观因素，这又不禁使我想到现在越来越多的学生戴上眼镜的原因。积于这种情况的分析思考，设计了多字体识别技术。而在交互式电子白板中，安装一种Com 口小金刚书写板，就可以直接在白板的屏幕上实现手写输入。这样无论教师在黑板上写的是草书、行书还是其它从没见过的字体，电子白板都能快速准确的识别，展现给学生工整的宋体字。这样就避免了由于黑板上的字迹模糊而造成的课堂效率低和影响学生视力健康的问题。

　　3 交互式电子白板的最终实现

　　

 

　　图4 交互式电子白板系统工作原理图

　　在图(4)中，交互白板是系统的主体，它既是感应笔书写与操作的界面，又是计算机的显示器和投影器的幕布，感应笔具有书写笔和计算机鼠标的双重功能。 笔尖可以在白板上书写，同时笔尖相当于鼠标左键，可以单击和双击，笔筒上的按钮相当于鼠标右键。 计算机显示屏上的内容可以通过投影机投射到白板上。 当感应笔在白板上书写或操作时，通过红外扫描以及白板与计算机之间的馈线将数字信息输送到计算机中，并迅速通过投影机投射到白板上呈现出来。从而实现交互白板的各类基本操作。 此外，软件系统是交互白板系统极重要的组成部分，除了具备支持以上基本的白板操作和功能之外，一般还配备了多种扩展组件以完成一些辅助功能。

　　4 结语

　　随着多媒体计算机技术的不断发展，黑板和多媒体大屏幕投影在教学中已显的格格不入，而交互式电子白板正顺应了时代的发展和教学的需要。我们有理由相信它会成为未来中国课堂教学的必选媒体。