對新一代多媒體教學(xué)系統(tǒng)的研究基于PDA技術(shù)的手寫板以及遠(yuǎn)程桌面連接在多媒體教學(xué)中的應(yīng)用

1、動力機械學(xué)院機械系 對新一代多媒體教學(xué)系統(tǒng)的研究基于pda技術(shù)的手寫板以及遠(yuǎn)程桌面連接在多媒體教學(xué)中的應(yīng)用院（系）名 稱：武漢大學(xué)動力與機械學(xué)院專 業(yè) 名 稱 ：機械設(shè)計制造及其自動化作 者 姓 名 ： 二九年九月13摘 要 目前市場上存在的電子黑板技術(shù)已經(jīng)基本成熟，但基本很難在學(xué)校教室普及，分析其原因，主要是還不具備能與教學(xué)要求結(jié)合比較完善方便的功能，這大大制約了電子黑板的普及，本文章想法是將基于pda技術(shù)的手寫板以及遠(yuǎn)程桌面連接應(yīng)用于現(xiàn)有的多媒體教學(xué)，可以淘汰傳統(tǒng)的粉筆書寫方式，大大提高教學(xué)的靈活性。目 錄第1章 緒論31.1研究背景31.2本課題研究的內(nèi)容4第2章 電子黑板的硬件系統(tǒng)52

2、.1硬件構(gòu)成部分52.2相關(guān)技術(shù)和工作原理52.2.1pda技術(shù)52.2.2遠(yuǎn)程控制技術(shù)62.2.3工作原理7第3章 電子黑板的軟件系統(tǒng)83.1概述83.2c#語言簡介83.3畫板程序的功能103.4如何建立遠(yuǎn)程桌面連接12第4章 總結(jié)12參考文獻(xiàn)13 緒論1.1 研究背景在信息時代，信息是人類社會的主導(dǎo)。及時掌握有用的信息，意味著人們可以及時的掌握知識，把握機遇，促進(jìn)自身乃至社會的發(fā)展。而信息的傳播技術(shù)以及工具更是順應(yīng)時代的發(fā)展，不斷的更新進(jìn)步，可以讓人們更快更準(zhǔn)確地掌握有用的信息，極大方便了人們的生活。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，電腦，網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)的信息工具已經(jīng)深入滲透到社會的各個領(lǐng)域，全方位地

3、推進(jìn)著科學(xué)的發(fā)展。但是并非所有領(lǐng)域都充分享受到了這樣的便利條件，比如教室。黑板+粉筆+黑板刷三者構(gòu)成了傳統(tǒng)意義上的教學(xué)方式，并且沿襲至今，其最大的特點是，成本低廉，方便制造安裝，相對于如今流行的ppt課件教學(xué)，書寫靈活性相對大一些，但是，隨著如今社會的發(fā)展，其弊端已經(jīng)日漸顯現(xiàn)出來。第一，傳統(tǒng)的書寫方式會因為粉筆而產(chǎn)生大量粉筆灰，據(jù)了解，已經(jīng)有教師因為粉筆灰吸入過多而得塵肺病的先例，因此，粉筆灰無論對老師還是學(xué)生都已經(jīng)成為潛在的安全隱患。第二，現(xiàn)今課堂上需要學(xué)生掌握的知識量和多年以前不能同日而語，因此，教學(xué)信息量的大大增加和傳統(tǒng)的黑板粉筆書寫方式二者形成一對矛盾，也就是說，傳統(tǒng)的書寫方式大大限制

4、了教學(xué)信息的傳播，這使得傳統(tǒng)的教學(xué)方式被逐步淘汰成為必然。隨著電腦技術(shù)融入課堂，這些情況有了大大改觀，結(jié)合ppt的多媒體教學(xué)方式不僅在一定程度上代替了粉筆書寫展示的模式，而且在傳遞的信息量上大大增加，可以結(jié)合音頻，視頻，文字，圖像等全面地向?qū)W生傳授知識，為老師和學(xué)生提供了極大的便利條件，使得課堂教學(xué)質(zhì)量更好，效率更高。但是，這樣的教學(xué)方式同樣存在缺點，比如，書寫靈活性在某種程度上有所下降。教師只能按照事先準(zhǔn)備好的ppt或者word文檔進(jìn)行教學(xué)，這樣是無法對教學(xué)過程有周全考慮的，如果老師需要針對中途學(xué)生提出的問題進(jìn)行補充，就勢必會再用到粉筆書寫，大家應(yīng)該有這樣的經(jīng)驗，在教室放ppt的時候，一般需

5、要關(guān)燈才能看得清楚，但如果關(guān)燈，那么書寫在黑板上的粉筆字就必然會看不清楚，需要再次開燈，這樣造成了教學(xué)的不方便，而且，投影屏一般遮住了大半個黑板平面，使得能利用的黑板區(qū)域很小，能一次性表達(dá)的信息量大大受到了限制。這同樣是需要解決的問題。1.2 本課題研究的內(nèi)容針對之前教學(xué)方式中存在的問題，我們的想法是：必須徹底淘汰傳統(tǒng)的粉筆書寫這一方式，并開發(fā)相關(guān)的教學(xué)系統(tǒng)使得手寫這樣一種書寫方式同樣可以在投影屏上實現(xiàn)，這樣就徹底解決了之前教學(xué)方式中存在的問題，化解了新舊教學(xué)方式中存在的矛盾。我們的想法是建立在已有的硬件條件之上的。我們所研究的教學(xué)系統(tǒng)涉及的硬件包括了：pc機，投影儀，投影平面，以及基于pda

6、技術(shù)的手寫板。其中基于pda技術(shù)的手寫板是新加入的成員。首先介紹一下pda技術(shù)，英文全稱personal digital assistant，即個人數(shù)碼助理，一般指掌上電腦。相對于傳統(tǒng)電腦，pda優(yōu)點是輕便、小巧、可移動性強，同時功能強大。pda通常采用手寫筆作為輸入設(shè)備，而存儲卡作為外部存儲介質(zhì)。在無線傳輸方面，大多數(shù)pda具有紅外和藍(lán)牙接口，以保證無線傳輸?shù)谋憷浴da采用的操作系統(tǒng)有windows ce, windows pocket edition等。基于pda技術(shù)的手寫板就是實質(zhì)上也是掌上電腦，而且其手寫屏的面積更大，方便書寫。采用pda技術(shù)的手寫板，其最大的優(yōu)勢在于，可以方便的進(jìn)

7、行二次開發(fā)，即只需要利用c語言等高級語言編寫自己需要的程序就可以讓手寫板實現(xiàn)相應(yīng)功能，這是利用單片機制成的手寫板所不能實現(xiàn)的，這正好為我們的相應(yīng)的軟件系統(tǒng)的開發(fā)奠定了硬件基礎(chǔ)。目前市場上已經(jīng)有廠家能生產(chǎn)這種手寫板，我們只需要讓廠家按照我們的規(guī)格要求生產(chǎn)既可。既然基于pda技術(shù)的手寫板擁有以上特點，那么我們用到pda手寫板的目的就是：先開發(fā)出一個類似于畫板的程序，并將其裝在pc機上面，然后通過基于pda技術(shù)的手寫板利用遠(yuǎn)程控制技術(shù)，通過藍(lán)牙等無線裝置，無線控制講臺上的pc機(pc機必須先安裝有藍(lán)牙模塊)進(jìn)行相關(guān)操作，比如，打開office輔助教學(xué)，或者打開已經(jīng)編號的畫板程序針對教學(xué)中存在的疑問進(jìn)

8、行臨時書寫補充，并隨時保存，方便學(xué)生進(jìn)行筆記。這些操作都可以在屏幕上顯示出來，我們的目的也就達(dá)到了。 也許有人會有疑問：為什么不直接利用windows自帶的畫板程序呢？當(dāng)然，我們自己開發(fā)的畫板程序和windows自帶的畫板程序在功能上的確沒有太大的差別，但是我們自己開發(fā)的畫板程序擁有一些能更加方便教學(xué)的功能，具體的功能會在后面詳細(xì)說明。 電子黑板的硬件系統(tǒng)2.1 硬件構(gòu)成部分此電子黑板硬件部分主要包括手寫板、微型計算機、投影儀、顯示屏四個部分。具體如圖一所示：圖表 1 硬件組成部分2.2 相關(guān)技術(shù)和工作原理2.2.1 pda技術(shù)新一代的電子黑板引入了一種全新的硬件，就是pda技術(shù)的手寫板，那么

9、究竟什么是pda？pda是personal digital assistant的縮寫，字面意思是“個人數(shù)字助理”。 這種手持設(shè)備集中了計算，電話，傳真，和網(wǎng)絡(luò)等多種功能。它不僅可用來管理個人信息(如通訊錄，計劃等)，更重要的是可以上網(wǎng)瀏覽，收發(fā)email，可以發(fā)傳真，甚至還可以當(dāng)作手機來用。尤為重要的是，這些功能都可以通過無線方式實現(xiàn)。pda的分類：pda其實應(yīng)該細(xì)分為電子詞典、掌上電腦、手持電腦設(shè)備和個人通訊助理四大類。而后兩者由于技術(shù)和市場的發(fā)展，已經(jīng)慢慢融合在一起了。而我們應(yīng)用到的是第二種，掌上電腦。通常，數(shù)碼世界只會將這類的掌上電腦才會稱為是pda，也正代表了pda的真正含義。因為它幾

10、乎有一般家用電腦的所有功能。掌上電腦最大的特點就是他們有其自身的操作系統(tǒng)，一般都是固化在rom中的。其采用的存儲設(shè)備多是比較昂貴的ic閃存，容量一般在16 mb左右。掌上電腦一般沒有鍵盤，采用手寫和軟鍵盤輸入方式，同時配備有標(biāo)準(zhǔn)的串口、紅外線接入方式并內(nèi)置有modem，以便于個人電腦連接和上網(wǎng)，有的也配有藍(lán)牙，可以與擁有藍(lán)牙設(shè)備的pc機直接連接。掌上電腦和前面的產(chǎn)品最大的區(qū)別，就是它的應(yīng)用程序的擴展能力?；诟髯缘牟僮飨到y(tǒng)，任何人可以利用編程語言開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用程序。你也可以在你的掌上電腦上任意安裝和卸載，這讓我們后面的軟件的開發(fā)成為可能。2.2.2 遠(yuǎn)程控制技術(shù)遠(yuǎn)程控制是在網(wǎng)絡(luò)上由一臺電腦（主

11、控端 remote/客戶端）遠(yuǎn)距離去控制另一臺電腦（被控端host/服務(wù)器端）的技術(shù)，這里的遠(yuǎn)程不是字面意思的遠(yuǎn)距離，一般指通過網(wǎng)絡(luò)控制遠(yuǎn)端電腦，不過，大多數(shù)時候我們所說的遠(yuǎn)程控制往往指在局域網(wǎng)中的遠(yuǎn)程控制而言。當(dāng)操作者使用主控端電腦控制被控端電腦時，就如同坐在被控端電腦的屏幕前一樣，可以啟動被控端電腦的應(yīng)用程序，可以使用被控端電腦的文件資料，甚至可以利用被控端電腦的外部打印設(shè)備（打印機）和通信設(shè)備（調(diào)制解調(diào)器或者專線等）來進(jìn)行打印和訪問互聯(lián)網(wǎng)，就像你利用遙控器遙控電視的音量、變換頻道或者開關(guān)電視機一樣。不過，有一個概念需要明確，那就是主控端電腦只是將鍵盤和鼠標(biāo)的指令傳送給遠(yuǎn)程電腦，同時將被控

12、端電腦的屏幕畫面通過通信線路回傳過來。也就是說，我們控制被控端電腦進(jìn)行操作似乎是在眼前的電腦上進(jìn)行的，實質(zhì)是在遠(yuǎn)程的電腦中實現(xiàn)的，不論打開文件，還是上網(wǎng)瀏覽、下載等都是存儲在遠(yuǎn)程的被控端電腦中的。 2.2.3 工作原理我們用到的手寫板，實質(zhì)上就是一個對于講臺pc機的控制器，即通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制pc機，以達(dá)到教學(xué)目的。由于手寫板本身就是一臺小型電腦，并配有無線設(shè)備，因此可以通過無線路由器將其與pc機連接組成一個小型局域網(wǎng)，然后通過遠(yuǎn)程桌面連接，讓手寫板控制pc機。如果需要顯示的是word，excel，ppt等文檔，控制人員就可以直接通過手寫板遠(yuǎn)程控制講臺上的pc機，以打開存入電腦的教學(xué)文件，通過投

13、影儀顯示在顯示屏上，并且可以方便地直接在手寫板上對這些文檔進(jìn)行編輯。如果需要臨時補充教學(xué)內(nèi)容，可以直接在手寫板上書寫相關(guān)信息，然后無線傳輸至pc機在投影平面上顯示出來，這樣，也達(dá)到了目的，并且彌補了之前提及的不足之處。 電子黑板的軟件系統(tǒng)3.1 概述這里的軟件系統(tǒng)主要包括：用于手寫板字跡識別保存的畫板程序，手寫板與pc機之間的服務(wù)程序，以及pc機與電子屏之間的控制程序。軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：圖表 2 軟件工作原理書寫者書寫產(chǎn)生的字跡信號，由手寫板中的畫板程序識別存儲，然后無線傳輸至pc機，控制投影儀顯示在顯示屏上面。3.2 c#語言簡介20世紀(jì)70年代初，c語言的產(chǎn)生標(biāo)志著現(xiàn)代編程的開始，

14、c語言實在順應(yīng)結(jié)構(gòu)化編程的大趨勢之下誕生，使得大型程序的編寫成為可能。但是由于c語言是面向過程的語言，通常5000行以上的大程序就會出現(xiàn)問題。到了20世紀(jì)70年代末期，很多項目的代碼長度都接近或者達(dá)到結(jié)構(gòu)化編程方法和c語言能夠處理的極限。為了解決這個問題，一種全新的面向?qū)ο缶幊?簡稱oop)。1979年初，c+的誕生徹底解決了這一問題，并作為高級編程的主流延續(xù)至今。但是，英特網(wǎng)盛行之前，絕大多數(shù)程序只能在特定的cpu和操作系統(tǒng)環(huán)境下編寫和編譯，這樣導(dǎo)致代碼移植性成為問題，java的誕生又解決了這個問題，程序代碼的可移植性得到了大大提高。不過，java和windows之間不理想的配合直接導(dǎo)致了j

15、ava的應(yīng)用受到影響，于是微軟在20世紀(jì)90年代末開發(fā)了c#語言，這同樣是面向?qū)ο蟮母呒壘幊陶Z言，可移植性強，而與windows的兼容性更是毋庸置疑，c#將c+的靈活性和強大功能與basic語言的簡單性融于一體。學(xué)過c語言的同學(xué)應(yīng)該知道，c正是c#的祖先，因此我們學(xué)習(xí)起來會有一點基礎(chǔ)，更容易入門，而我們的畫板程序是屬于windows窗體程序，c#面向組件的特征使得窗體的開發(fā)變得更為便利。而我們選擇集成了c#的visual studio2005進(jìn)行程序的編寫，下圖所示為visual studio2005的主界面。圖表 3 visual studio 2005工作界面3.3 畫板程序的功能圖表 4

16、 畫板程序主界面我們先來看看畫板程序主界面：如圖所示，畫板程序的上面一欄為菜單欄?！按蜷_”下拉菜單欄中分別是：“打開”，“新建”，“保存”，“另存為”，“退出”。這里的打開僅僅是打開圖片文件，然后直接顯示在繪圖平面上，方便進(jìn)行圖片編輯，其他幾個都是常用功能，不多做介紹。“圖像”下拉菜單下是：“清除圖像”，“圖像屬性”。分別可以用來清空畫布，顯示畫布(圖中白色的繪圖區(qū)域)的大小。“工具”下拉菜單下是：“計算器”，“ie瀏覽器”，“遠(yuǎn)程桌面”。ie瀏覽器可以在聯(lián)網(wǎng)的情況下分別打開谷歌，百度，以及武漢大學(xué)首頁等網(wǎng)頁，計算器以及遠(yuǎn)程桌面分別完成計算和遠(yuǎn)程控制功能，如下圖所示： 圖表 5 計算器主界面圖

17、表 6 遠(yuǎn)程桌面連接對話框“粗細(xì)”下拉菜單用來調(diào)節(jié)畫筆的粗細(xì)程度，共有四種?！安檎摇庇脕頌g覽電腦中的文件，并選擇打開?！瓣P(guān)于”用來顯示我們的信息。畫圖程序的左邊為工具欄：工具欄上部分分別是“直線”，“鉛筆”，“虛線”，“橡皮”，“空心矩形”，“空心圓形或者橢圓”，“填充矩形”，“填充圓形或者橢圓”。分別完成對應(yīng)的功能。工具欄下部分是調(diào)色板，用來選擇畫筆或者填充顏色，“more”，按鈕打開更大的調(diào)色板，有更多顏色可供選擇，還可以選擇自定義顏色，如下圖所示：圖表 7 調(diào)色板工具欄下面顯示的左邊是光標(biāo)目前所在位置，這樣可以比較方便的看出所畫直線的長度。3.4 如何建立遠(yuǎn)程桌面連接單擊“遠(yuǎn)程桌面連接”

18、， 在“計算機”中，鍵入計算機名或 ip 地址。該計算機可以是終端服務(wù)器，或者是啟用了“遠(yuǎn)程桌面”的運行 windows professional 或 windows server 的計算機，并且您還具有使用“遠(yuǎn)程桌面”訪問它的權(quán)限。 單擊“連接”。 屏幕上出現(xiàn)“登錄到 windows”對話框。 在“登錄到 windows”對話框中，鍵入用戶名、密碼，然后單擊“確定”。 3.5 小結(jié)本文章主要有三大創(chuàng)新點，一是將pda技術(shù)手寫板的引入，二是遠(yuǎn)程桌面的應(yīng)用，三是畫板程序的開發(fā)。三者之間進(jìn)行很好的結(jié)合，缺一不可。不過，絕對不能說這套程序是完美的。眾所周知，任何程序不可能一面世就是十全十美，能完全滿足使用者的需求的，這套程序也是一樣，我只能說，在不斷地調(diào)試過程中，這套程序已經(jīng)基本達(dá)到了預(yù)期的目的，但是，有許多問題也是我們無法預(yù)見的，必須在投入應(yīng)用的過程中，遇到問題，然后解決問題，不斷地改進(jìn)，推陳出新，這樣，成果才會慢慢趨近于完善。參考文獻(xiàn)1李海.電工電子技術(shù).北京：中國電力出版社.20007.6.2中國科學(xué)院計算技術(shù)研究