低成本设备替代电子白板的相关研究

严慧深 卜平 熊彦

摘 要：文章利用现有多媒体教学硬件设备或者手持设备，结合相应软件，替代电子白板中的部分功能，为经济落后地区的交互式教学提供另一种解决方案。作者首先确立替代系统硬件，主要从手写板、绘图板、大屏智能手机、平板电脑、无线笔形鼠标当中进行选取。然后确立替代系统软件，选用合适的软件来模拟电子白板的多项功能，包括板书手写、标注、页面回放、照相机、放大镜、幕布、探照灯、板擦、录像教学过程、教师互动等，并实践其设置参数和使用方法。结果表明，在硬件中用笔形鼠标替代性价比最高，平板电脑性能最好，结合现有的多媒体投影仪，它们能够在一定程度上完成电子白板的相关功能。此外，电子白板的各软件功能都找到了合适的替代软件。

关键词：电子白板；替代系统；教学

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2015）14-0078-04

一、引言

电子白板可以有效提升课堂教学的交互性，因而在经济发达地区，越来越多的学校引入了电子白板进行教学，虽然电子白板的价格近年来有所下降，但是很多经济落后地区以及农村地区都尚未配备。在电子白板推广的成本问题掣肘下，寻找廉价的替代品就成了当务之急。大家都知道80/20法则[1]，是指在任何大系统中，约80%的结果是由该系统中约20%的变量产生的。它给我们的启示是：大智有所不虑，大巧有所不为。交互式电子白板虽好，但是用得最多的80%的功能或许通过成本仅为它20%的设备即可实现，剩下用得很少的20%的功能的实现则需要大量的成本。我们要构建的替代系统就是用较低成本的硬件和软件来达到或接近电子白板80%以上的功能。替代品绝不仅仅是某一样设备，而是一整套能够相互协调工作、相互配合的硬件和软件系统，还包括交互式教学下教师教学模式和教学方法的革新。本课题主要就构建电子白板的替代系统提出一个低成本解决方案，包括选择合适的硬件和软件，达到利用现有、新增的电教设备模拟电子白板的功能，并且横向对比这些硬件和软件的优缺点，找出最佳方案。

二、研究现状

1.国内现状

近几年，国内对于电子白板的研究非常丰富，2009-2013年中国知网数据库关于电子白板的文献数大约是2009年之前十年的总和。主要包括不同原理电子白板的设计与实现、不同课程中的电子白板应用研究、基于电子白板的教学模式研究、网络环境下电子白板的应用等方面。但是对于降低电子白板成本、寻找其替代品的研究为数极少，只有2010年上海师范大学王威做过《利用Wiimote制作低成本电子白板实践互动教学》的研究[2]，该研究采用红外线LED作为白板上的书写媒介，但仍然具有精度不够以及不符合书写习惯的缺点。

2.国外现状

电子白板最早出现在国外，华盛顿大学早在1995年就开始采用电子白板给医学生进行教学，并且收到了不错的效果[3]。交互式电子白板已在多个行业得到了应用，如2005年范德堡医学中心的研究人员就证实，医院急诊室当中应用电子白板可以促进医患信息的沟通，促进医生之间的交流和减轻他们的工作负担[4]。也有研究证实，在远程的网络教学中，电子白板能够提升教师的授课兴趣，提升学生的参与感[5]。但是这些研究都是集中于电子白板本身的，由于国外学校对于价格因素不如国内敏感，所以近些年电子白板在国外的普及程度要高于国内。因此，国外对于如何解决电子白板推广中成本问题的研究并不多见。

三、硬件替代系统构建

1.手写板替代电子白板研究结果

最普通的手写板只能完成汉字的手写输入，并且需要人工选择识别的汉字，虽然能够实现手写体的汉字，但并不能将其作为图像长久地呈现在投影仪上作为板书。而且书写面积较小，为12×7.5cm2，不适合作为电子白板替代系统中的硬件组成部分。

2.绘图板替代电子白板研究结果

绘图板在正确安装完驱动程序后，能够在Photoshop CS4软件中完成书写和绘画功能，这在一定程度上能够使教师在现有的多媒体投影机幕布上进行任意的书写和擦写，只要利用好Photoshop CS4中的各个画图工具即可。这样教师可以在Photoshop CS4软件“文件”菜单中“新建”，宽度和高度选择目前有投影机的正常分辨率，比如分辨率是1024*768，那么这里宽度就设置为1024像素，高度设置为768像素。确定后，在“视图”菜单选择“实际像素”放大画布，然后“视图”菜单中选择“屏幕模式”中的全屏模式，使白色面板扩展至投影仪的全屏。至此，在该白色区域教师可以随心所欲的采用绘图板进行板书书写和教学，投影仪上呈现的完全是手写体的汉字，教师所要注意的就是设置和调整好画笔的粗细和颜色即可。画笔直径可设置为1-5像素，硬度设置为3%左右显示效果比较好。

该法有两个缺点：①不能利用已经制作好的PowerPoint（以下简称PPT）课件，因此只能作为手写黑板板书的替代。除非将PPT课件转换成多张图片格式，图片的分辨率要和投影机的分辨率一致，在Photoshop CS4中打开并一张张的切换，授课时在图片上修改并标注，不过由于这种转换与打开的过程太过繁琐，实际应用价值不大。②教师书写板书时，目光要对着投影仪，协调书写的位置。仅仅对着绘图板也能书写，但是可能出现书写文字位置的不协调。这个缺点通过训练教师长期使用该系统可以得到克服。

3.大屏手机替代电子白板研究结果

目前的智能手机一般都可以安装手机版的PPT软件，如Document to GO、Quick Office、WPS Office之类软件进行PPT课件的播放。但是如果要使之能替代电子白板的部分功能，必须具备两个前提，一是能和外接投影仪相连接，即手机需要具备HDMI或者MHL接口，二是屏幕足够大，从而便于手写操作。与投影仪相连接的方式可以包括有线连接和无线连接方式。有线连接要求手机具备MHL或者mini HDMI接口，买一根手机端是MHL或者mini HDMI接口、投影仪端是正常HDMI接口的高清线即可。如果投影仪没有HDMI高清接口，那么还需要一根HDMI转VGA接口的线，投影仪都有VGA接口。以上耗材加起来，最多不超过50元。通过以上措施，能够在手机上播放PPT课件以及视频等教学材料，但缺点是，无论是Android还是iOS操作系统的手机，目前均没有应用可以在现有PPT课件播放页面上随意地手写标注。退一步讲，即使出现了这样的应用软件，由于手机屏幕大小的限制，书写的舒适度也可想而知。

4.平板电脑替代电子白板研究结果

平板电脑替代电子白板从某种程度上和大屏手机替代有类似之处，因为现在主流的平板电脑和智能手机的操作系统要么是苹果的iOS，要么是谷歌的Android，微软的Windows phone系统尚未普及。但是平板电脑相比较智能手机最大的好处是屏幕较大，能够较为舒适地完成手写板书的功能。在平板电脑上，我们欣喜地发现，微软2014年新出的针对iPad定制的Office for iPad系列中的Microsoft PowerPoint for iPad，可以实现在播放PPT时随意地使用软件自带的激光指针、笔或荧光笔。安卓系统中能在播放幻灯时进行标注的软件尚未发现。这样一来，就可以在iPad平板电脑上对PPT课件随意做标注或注解，极大地加强了教学的交互性。虽然可以实现手写，但是如果直接用手在上面书写文字，仍然不够美观，因此，可以选配一支电容笔，根据硬件参数的不同，价格一般在100元以内。该法最大的优点是，既可以随意输入手写体文字，同时又可以充分利用现有的PPT课件。而且教师无需观看投影仪即可直接在平板电脑上协调书写的位置，非常方便。

5.无线笔形鼠标替代电子白板研究结果

微软PC版的Office 2003系列中就已经包含了PPT的笔形标注工具，也就是说，教室里面只要有一台PC，并且安装了Office 2003，就可以部分实现电子白板的效果。PPT播放模式下点击右键—指针选项，下面即可选择圆珠笔、毡尖笔、荧光笔以及橡皮擦等工具。如果不可用，说明安装的时候没有安装手写组件。解决方法如下：控制面板—“添加/删除程序”— Microsoft Office 2003—运行（点击更改）—点击添加或删除—选中“应用程序的高级自定义”复选框—展开“Office共享功能”—点击“Microsoft手写组件”旁边的下拉菜单—“从本机运行”，这样即可安装手写组件。但是这样只能达到用鼠标书写汉字的效果，不符合人们的书写习惯，写出的字也不够美观。因此，可以购买一只2.4G无线笔形鼠标（见图1），即可实现符合书写习惯的手写体板书。缺点是，教师需要看电脑屏幕或投影协调书写位置，鼠标的书写界面和投影界面的对应关系需要练习方能掌握使用技能。

6.各种替代硬件对比总结

不管何种类型的电子白板，目前普遍售价在3000元以上，表1中各种替代设备的成本均以能满足上述功能的最低硬件配置为标准。比如平板电脑，iPad1能做到的，绝对不选择iPad2，因为我们研究的目的就是降低交互式教学成本。在替代系统中性能最好的，也就是功能最全、最符合人体输入习惯的替代硬件应该为平板电脑。但其购买成本较高，而且也会造成现有多媒体电脑的闲置。因此，笔形鼠标这样一种替代方案就成为了性价比最高的一种，虽然其在书写时需要关注电脑屏幕或者投影机。绘图板的替代系统虽然利用现有课件不方便，但是如果教师希望完全用手写板书进行教学的话，还是有其优势的，其配套的电容笔可以带有压感，书写出的文字、图像的粗细轻重会随之变化，更为生动。

四、软件替代系统构建

本部分中提到的所有软件，均可自行上网搜索下载，大部分为免费软件。在教学过程中，可以在安装后，给该软件创建一个快捷方式，并右击，指定其快捷键，这样在教学过程中通过键盘即可随时调用这些软件。

1.板书手写、标注、页面回放功能替代

可以采用Photoshop CS4来替代，或者采用Office2003 PPT中的手写组件进行替代。标注功能也可以通过一款名为“屏幕画笔”的软件来实现。鼠标滚轮也可以随意翻滚到PPT指定页面。

2.照相机功能替代

完全可以采用系统自带的截屏功能，快捷键是Alt+Print Screen键，不过只能存一张图。如果需要多次截图并保存，可以在Win7系统开始菜单—所有程序—附件下，右击截图工具，定义一个快捷键，以后用自己定义的这个快捷键随时截图。也可以用“HyperSnap”等第三方截图软件。

3.放大镜功能替代

为了达到吸引眼球的目的，电子白板中自带放大镜功能，可以对屏幕中某个区域中的内容放大演示，虽然Win7系统在开始菜单—所有程序—附件—轻松访问中有放大镜工具，但功能十分有限，因此我们采用第三方软件“ZoomIt”来取代。软件运行后，将鼠标移至需要放大的区域，按下Ctrl+1键，则该区域即被放大显示，此时转动滚轮可改变放大倍数；在放大状态，单击鼠标使指针变为“+”字状，还可以进行手写标注等操作，Esc键可以退出放大状态。

4.幕布、探照灯功能替代

所谓探照灯功能，就是让屏幕上某个圆形区域高亮显示，周围区域做暗化处理，以提升观众对屏幕某个区域的注意度，如同用探照灯照射指定区域一般，可以采用第三方软件“鼠标探照灯”达到这样的效果。软件为单文件的绿色版，双击运行即可，会出现以鼠标为中心的一个圆型区域，该区域呈高亮显示，周围暗化处理，这样学生自然而然就会关注高亮区域了。如果需要改变该区域的形状，可以右击操作系统右下角托盘中的图标，在“形状”中改为正方形或弧角矩形。

5.板擦功能替代

Photoshop的画板工具中和PowerPoint手写组件中均自带橡皮擦功能，通过调节橡皮擦的像素，可以调节移动一次鼠标擦拭区域的大小。

6.录像教学功能替代

所谓录像教学功能，是指电子白板可以在开始就将教师在屏幕上的教学过程录制下来，保存为视频格式，便于其他学生观看。在Win7系统下，大家可以采用“屏幕录像专家”这款软件来替代该功能，在iOS操作系统中，可以采用App Store中“Display Recorder”这款软件达到屏幕录像的效果。当然如果要求不高，不需要标注、手写板书这些过程的录像，可以直接利用软件将PPT的播放过程转换成视频即可，软件采用的是Presentation To Video Converter，网上有汉化补丁。该软件必须要先安装PPT viewer 2010，60M的版本方可正常使用。只要设置好了切换的时间间隔和转换视频的格式等参数即可转换。

7.教师互动功能替代

电子白板提升教学的交互性不仅体现在学生和教师的交互上，还体现在教师和教师的交互上。即一个教师在一个教室的电子白板上进行教学，其他教室的教师通过其他教室的电子白板可以直接观看到该教师在白板上的教学过程。这有一个前提条件，就是网络连接需要畅通。该功能可以通过一个远程控制软件“Teamviewer”替代（见图2），两个教室的电脑上都需要运行该软件，在教学端的电脑上点击“会议”，然后点击“召开即时会议”即可生成一个会议id，在观看端电脑上，运行该软件后只要加入该id的会议即可观看到该教师在电子白板上的教学过程，如果有麦克风等设备，还能够听到该教师的教学音频。

五、构建电子白板替代系统的意义

1.推进教育均衡，实现教育公平

电子白板的普及率与经济密切相关[6]。本课题研究的电子白板替代系统能够以较低成本实现接近电子白板的功能，在农村和西部地区有着广泛的应用前景，有助于推进教育均衡，实现教育公平。

2.降低交互式教学成本，利于推广

这样一种低成本的解决方案，如果被证实确实有效，可以由相关企业生产更符合需求的配套软硬件，构建低成本的互动性教学平台。

3.提升现有电教设备的使用率

虽然很多经济发达地区的学校受电子白板采购成本影响较小，但采购电子白板之后，多媒体教室原先配备的多媒体电脑、投影仪等设备可能陷入闲置不用的状态，从而造成资源浪费。本课题中的替代系统可以提高现有这些设备的利用率。

4.提升课堂交互性，利于情境教学

通过提高教学的交互性，创设情境[7]，深入贯彻基于工作过程的教改理念，培养学生良好的职业素质。

参考文献：

[1]理查德·科克（著），王师（译）.8020法则（个人版）[M].北京：中信出版社，2009.

[2]王威.利用Wiimote制作低成本电子白板实践互动教学[D].上海：上海师范大学，2010.

[3]John F. Murphy， Nilesh L. Jain， S. Andrew Spooner， et al. Use of an Interactive Electronic Whiteboard to Teach Clinical Cardiology Decision Analysis to Medical Students[J]. Journal of the American College of Cardiology， 1995，25（2）：238.

[4]Daniel J. Francea， Scott Levin， Robin Hemphill， et al. Emergency physicians’ behaviors and workload in the presence of an electronicwhiteboard[J]. International Journal of Medical Informatics，2005，74（10）：827-837.

[5]Yaojun Zhang， Wei Fu， Zhixu Shu. Research on the Application of Interactive Electronic Whiteboard in Network Teaching[J].Procedia Environmental Sciences， 2012，12（part B）：1151-1156.

[6]中国现代教育装备杂志社.本刊关于交互式电子白板的调查报告[J].中国现代教育装备，2010，94（6）：4-5.

[7]姜大源.职业教育：情景与情境辨[J].中国职业技术教育，2008，317（25）：1-8.

（编辑：鲁利瑞）