无线同屏技术在多媒体教学中的应用研究

陈彤

2014年11月，谷歌最新发布了一份名为The Consumer Barometer的报告，调查了全球46个国家地区的用户。报告显示，亚洲用户更喜欢使用智能手机上网，而不是电脑。在中国智能手机普及率已达到66%，而在浙江，据不完全统计，教师这一特定群体，智能手机普及率已达到95%以上，它已经成了教师的第2台计算机。

另一方面，根据浙江省教育装备统计数据显示，中小学校多媒体班套比已超过1∶1，多媒体的使用已经深入到教师的日常教学中。根据笔者对缙云县的调查发现，教师使用多媒体最多的操作，一是利用电脑进行PPT（或视频）演示，二是利用实物展示台（或备课仪）进行作业反馈。同时，教师也提出，目前中小学教室的多媒体设备存在安装集成复杂、设备故障点多、使用培训的步伐跟不上设备更新的速度等问题。

基于上述背景，通过教师手中已有的手机、平板等手持设备，使用无线同屏技术，低投入，高效益，进一步发挥现有多媒体教学的优势，在中小学教学中进行了大胆的尝试。

1无线同屏技术介绍

1.1无线同屏的概念及实现条件

所谓无线同屏，就是利用无线网络连接，把一个屏幕上的内容镜像到另一个屏幕上，又称无线镜像。例如，把手机上演示的PPT、照片、视频，乃至手机上的软件等，同步显示到多媒体教室的屏幕上，这里也包含声音的传输。无线同屏的实现需要具备以下3个条件。

（1）传送端（Source）：手机、平板电脑等手持设备（也可以是笔记本电脑）。

（2）接收端（Sink）：信息接收设备。

（3）无线网络环境：要求传送端与接收端在同一无线网络内。

1.2使用与不使用无线同屏技术的多媒体教室设备连接示意图对比

通过对比以下2张示意图（图1、图2），可以发现，使用无线同屏技术后的多媒体教室设备比通用多媒体教室设备加装了无线同屏接收器，而拆除了视频展示台（或是备课仪），甚至可以拆除多媒体中控、电脑以及多媒体讲台，这样设备经费投入大幅度降低。

1.3移动设备支持的主流无线同屏（镜像）协议

目前这种通过传送端将屏幕内容经由WiFi镜像到接收端的技术有：苹果公司-AirPlay Mirroring、WiFi 联盟-Miracast、英特尔-WiDi、WiGig联盟-WiGig、晶像-UltraGig。除WiGig及UltraGig使用的是60 GHz频段，其他的技术都使用2.4 GHz或5 GHz频段，与我们常见的无线路由器相同，因此可以使用一般无线局域网完成。本文只介绍前3种技术通过硬件实现的方法。

1.3.1Airplay Mirroring

2011年10月，苹果公司发布的iOS5系统中针对AirPlay技术新增了Airplay Mirroring（AirPlay镜像）功能，可以通过WiFi将iPhone、iPad等IOS移动设备的屏幕内容完整地镜像到显示设备上，如图3所示。

传送端（Source）：苹果设备iPhone、iPad。

接收端（Sink）：Apple TV，此外还有一些苹果授权的合作伙伴的设备，市场上也有部分接收器支持通过AirPlay协议传输的音视频，如：EZCast PRO同屏器、海备思无线HDMI同屏器等。

1.3.2Miracast与WiDi

Miracast是由WiFi联盟于2012年所制定，以WiFi直连（WiFi Direct）为基础的无线显示标准。支持此标准的设备可通过无线方式分享屏幕。

WiDi是英特尔在2010年的CES大展上发布的“Wireless Display”（简称WiDi）无线高清技术，通过该技术可以将笔记本的屏幕显示内容无线传输到电视及大尺寸显示器上。目前，该技术需要在搭载英特尔相关硬件的设备中使用。

其实WiDi与Miracast是兼容的两套协议，WiDi、Miracast的底层都是通过Wi-Fi Direct技术来实现点对点的互联。所以WiFi Direct是最底层的技术，它建立物理的链路，然后在这个基础之上会有Miracast的协议。而WiDi则在Miracast之上，所以WiDi的核心技术其实也是来自于Miracast。

WiDi和Miracast标准的互相融合带来的结果就是，两者的传送端和接收端完全兼容。如果有一个手机支持Miracast协议，而电视支持WiDi，则两个完全可以互通。如果是一个WiDi的超极本，和一个支持Miracast的电视机，这两个也可以互通。

传送端（Source）：支持Miracast与WiDi的手机、平板设备或是笔记本电脑。

接收端（Sink）：小米盒子、Netgear的PTV3000，Actiontec的ScreenBeam Pro，其他还有如EZCast PRO同屏器、海备思无线HDMI同屏器等。

1.4主流手机操作系统无线同屏（镜像）调用菜单

（1）苹果（Apple）设备：iPad、iPhone。

无线同屏技术最成熟的当属苹果（Apple）设备，采用Airplay Mirroring传输。

（2）安卓（Android）设备：搭载Android系统的三星、华为、HTC、小米等手机、平板设备。

安卓（Android）系统中应用前景最好的是Miracast。谷歌在2012年10月宣布支持Miracast协议，所以在Android 4.2版本以后系统标配此功能（在设置或显示菜单中可以找到，应用名称诸如：多屏互动、屏幕共享、Miracast、媒体输出、无线显示等），但经笔者实践操作，Android 4.4以后的版本对Miracast的支持效果更佳，如图4所示。

（3）Windows Phone设备：WP手机、WP平板。

微软在2014年7月发布的Windows Phone 8.1为用户带来了很多新功能，当中就包括对Miracast的支持。不过受限于硬件，老款Windows Phone 8手机似乎很难用上这个功能，如图5所示。

在Windows系列系统的笔记本电脑也可以实现与接收器同屏：

Windows 8.1与Windows RT8.1提供原生Miracast支持。

Windows 7与Windows 8系统，可以通过安装第三方软件，与接收器同屏。如安装名为“AirParrot”的软件，实现与苹果的Apple TV接收器实现同屏，安装“EZCast”可以与Miracast接收器实现同屏。当然，如果你的硬件支持安装英特尔Wireless Display（WiDi）无线显示软件，则可以通过该软件利用WiDi技术与Miracast或WiDi接收器实现同屏。

2无线同屏技术在教学中的应用策略

开展无线同屏技术在教学中的应用具有以下几大优势：直接利用教师手中的手机、平板或手提电脑，投入少；应用培训简单，上手快；不用连接电脑，无需展示台，直接展示方便快捷；无线数据线，实现电脑与手机同步；白板软件，操作更顺手；教学APP，优化课堂；利用手机实时信息，引入课堂解疑答惑。

2.1无需打开多媒体教室的电脑，直接播放PPT

大多的手持设备在出厂时就已经安装了办公软件，如：WPS Office，将课前准备好的PPT通过电脑QQ的“发送到我的手机”功能，就可以在手持设备上打开文档，直接演示，讲课时可以深入学生，而无需一直在讲台上敲鼠标。

2.2利用手机摄像头，实物展示更方便

手机摄像头有比实物展示台更高的像素，移动灵活方便，操作简单，可以随时到学生中间记录学生的作业信息，或者记录实验过程，不受时间和空间的限制。传统的实物展示台由于受不能移动的缺点限制，一般只展示结果，如在科学课中，实物展示台一般展示学生实验完成后在记录表中呈现的最终实验数据，而手机可以随着教师移动的脚步，通过教师拍摄的照片或视频，不但能展示学生的实验结果，还能展示学生是如何得到这一实验结果的过程，进而可以让学生评析实验过程，学其正确之处，撇弃错误之处，寻找形成错误数据的原因。

此外，实物展示台需要学生上台展示，而利用手机无线同屏，教师走入学生中，时间更省，效率更高，可以快速地展示多位不同位置的学生的典型案例，效益更高，进一步体现了学生的主体地位。

2.3利用同步盘，电脑文档与手机实时同步

可以通过在手机上安装如微云等同步盘，实现手机、办公室电脑、家庭电脑三者上的文档实时同步，上课时随时可以调用，而且QQ最新版本还支持手机QQ对电脑文件的实时访问，只要是手机QQ与电脑是在同一网络中，而且同时在线，就可以通过网络调用电脑上的文件。这样就实现了手机、办公室电脑、家庭电脑三者的资源共享，把三者的优势充分发挥出来。

2.4手机版的白板软件，操作更顺手

如果能够配合手机版的白板软件，功能就更强大了。苹果（Apple）系统有一款叫“Explain Everything”的白板软件，可以很方便地导入多张图片，并在上面进行批注，还可以像在白板上一样书写。更神奇的是，它还能记录屏幕上的绘画，注释和笔尖移动的轨迹；通过iPad的麦克风可以捕捉到音频文件，最终把录制的结果导出成一个MP4文件，形成一个微课。只可惜在安卓（Android）平台类似功能强大的APP还没有出现，如“白板涂鸦”、“Skitch”等只能实现较简单的功能。

2.5利用手机实时信息，引入课堂解疑答惑

教师平时通过手机微信、网络等的浏览，将对教学有用的图片、文章、新闻等各种信息用收藏、照片等方式存下来，然后在教学时通过无线同屏展现给学生，使课堂教学和信息发展实时同步，充分发挥“互联网+”的优势。

在教学中，学生会提出各种各样的教师答不出的问题，或者教师在上课中临时想到需要展现课前没有准备的资料，这时可以利用手机百度，迅速将搜索到的信息展现给学生。比如：在教学《春晓》这首诗时，如果有必要，只要通过手机百度搜索“春晓”两字，关于“春晓”这首诗的全文，作者信息、全诗解释、图片、视频、PPT等大量信息马上就可以通过无线同屏展现给学生。这样，教师就拥有了解答学生疑问的利器。

2.6发挥手机软件优势，将最新科技引入课堂

充分发挥人手一智能手机，手机软件发展迅速，与生活结合紧密，教师使用熟悉的优势，将最新科技引入课堂。比如，星空认识是教学难点，由于往往在白天教学，天空上的星星看不见，如果教师借助“天文3D+”星空软件把天空中任意方位的星体分布状况实时展现在屏幕上，让学生认识星空，显然对教学很有帮助。可以从手机上引入课堂的软件很多，如“新华字典”、“百度地图”、“水平仪”、“分贝测量仪”、“指南针”、“GPS坐标”、“海拔测量仪”、“英汉双解词典”等。

3目前存在的不足

（1）无线同屏对WiFi要求较高，在选用AP或无线路由器时，最好选择支持IEEE 802.11ac的5G设备，以获得更快的传输速率。如有必要，也可以把多媒体教室的WiFi与校园网的WiFi逻辑划分，以避免在一个AP或无线路由器下接入很多设备的时候，影响传送速度。

（2）不同移动操作系统间同屏不能跨协议传输，如安卓手机传送的视频无法使用“苹果”接收。就目前技术而言，苹果（Apple）的AirPlay技术作用的效果要高于安卓（Android）与Windows Phone的Miracast作用的效果。

（3）手机虽然可以实现同屏，但操作过程中，屏幕太小，无法进行一些细致的操作。假如要在PPT上作批注，就没有在白板上那么容易。另外，如果教师的演示PPT在上课过程中要调整，也比较麻烦。

4结束语

智能终端、云计算、智能化软件、硬件以及良好的人机交互使用的不断发展，似乎预示着：将智能终端应用于教育教学将是一个不可逆转的趋势。从这个角度看，我们所进行的基于普通多媒体教室的环境，利用无线同屏技术来优化、改进多媒体辅助教学，以较低的成本撬开多媒体教室辅助教学发展的豁口的研究，有着较大实践意义和应用价值。