基于智能手机移动授课平台的构建与应用

薛胜兰

摘要：智能手机是集多种功能于一体的移动多媒体平台，随着软硬件性能和人机交互功能的不断提升，应用于教育教学是必然的趋势，该文应用同屏显示技术和教师个人智能手机，以简单、便捷的方式融入教室多媒体系统，构建移动授课平台，解决多媒体系统自身的不足，发挥智能手机功能多、交互性强、移动方便、资源丰富、普及率高的优势；通过比较研究和实际应用的方法，从系统结构、硬件选型、具体实施、问题解决、教学APP软件选择、课堂教学应用方式等方面进行论述，结果表明在同屏技术的支持下，利用教师个人智能手机构建移动授课平台，具有简单快捷、稳定可靠、实用性高的特点。智能手机融入课堂教学，充分利用师生个人设备，以较低的资金投入，优化多媒体辅助教学，实现教学方式的创新，对课堂教学有较大的帮助和促进作用。

关键词：智能手机；同屏技术；教学应用

一、引言

目前，大屏幕多媒体演示已成为课堂教学的常态，支持设施主要由电脑、音响、投影机、银幕或电子白板组成，为广大教师的多媒体教学提供便利，但是也存在一些固有的局限性，教师为操作电脑不能随意离开讲台，限制了与学生的近距离交流；多媒体讲台置于教室的一侧，使传统意义上教师中心地位被投影幕取代；展示台的操作调整比较复杂，其强大的功能无法充分发挥；音响话筒由于使用维护不当，常出现音质不佳的现象；当使用电子白板时，教师会置身于较强的光电环境中。因此，针对多媒体设施自身的不足，提出应用智能手机构建移动授课平台。

随着智能手机的日益普及，智能手机媒体全方位、多层次地进入人们的生活，智能手机已突破传统手机和电脑的范畴，成为除打电话以外承载着更多信息传播的多媒体平台。在硬件性能方面，智能手机数据处理能力越来越强，并配置独立的图形处理芯片，能够运行各种应用程序，其性能与个人计算机不相上下；智能手机配备多点触控屏幕、摄像头、麦克风、重力感应器、GPS等装置，有很多辅助应用功能是普通计算机所不能达到的。在软件资源方面，个人智能手机存储大量的照片、视频、博文、微信收藏等精彩内容；与此同时，优秀的教学APP应用层出不穷，针对性与易用性不断增强，能够成为课堂教学中有益的补充；在方便性能方面，智能手机随身携带，把教案、教学提纲、教学PPT等资源储存于手机中，教师可以随时查阅、完善和展示。但是，在课堂教学中智能手机屏幕小、音量小，需要借助投影和音响等播放终端，才能取得良好的展示效果。根据文献研究和现实考查，现有教室多媒体系统，普遍没有考虑教师个人智能手机作为教学媒体，个人智能手机不能方便快捷地融入教室多媒体系统，其强大的功能和丰富的教学资源不能很好地应用于课堂教学。因此，构建基于智能手机的移动授课平台，能有效解决多媒体教学系统自身的局限和发挥智能手机强大的教学功能。

二、智能手机移动授课平台的构建

智能手机融人多媒体教学系统，构成移动授课平台，有三种方式：一是传统的“有线”方案；二是“手机+软件”方案；三是“手机+同屏技术”方案。对于最早的“有线”方案，因具备视频输出端口的手机少，且有线操作不便，此方案可行性低，不适合课堂教学应用。

（一）基于软件的平台构建

智能手机和教室电脑在同一个无线网络内，通过手机上安装发送软件发送屏幕信号，计算机安装接收软件作为接收端，通过与电脑连接的投影机显示手机画面，常用的同屏软件系统有MirrorOp、BBQScreen、Andriod Screen Capture等。软件方案在不增加硬件设备的情况下，利用教室原有的多媒体系统，简单方便地实现手机与大屏幕的镜像同屏显示。经过应用测试，此方案也存在一些不足，软件操作专业性强，设置较复杂；受教室内电脑性能的影响，可靠性较低；因此，软件方案，对技术熟练的教师有一定的应用价值。

（二）基于同屏技术的平台构建

智能手机融入教室多媒体系统，通过增加硬件，即同屏传输器，其作用是接收智能手机播放的视音频信息，以无线方式传输信号，同步显示到大屏幕上，突破手机屏幕小、音质差的劣势。

1.系统结构原理

智能手机通过“同屏模块”发射屏幕内容数据流，同屏器接收到信号后，编码成视音频信号，以VGA或HDMI形式输出信号，此时同屏器成为手机画面、声音输出的信号源，将视音频信号输人教室多媒体系统的中控器进行选择、分配到投影机和音响系统播放，手机屏幕内容镜像显示在多媒体系统中，系统结构如下图所示。

在实际应用中，教室多媒体系统的中控器普遍不具备HDMI输入，但是，具备多路VGA输入，可以在同屏器之间增加VGA转换器（需带音频输出），接人教室多媒体系统。对于没有中控器进行媒体切换的多媒体播放系统，只需要把同屏器接入投影机或大屏幕电视机等显示终端，音频信号根据实际情况，输入功放，播放声音。

本方案具有如下优势：教师手机不需要进行线路连接和设定，也不需要额外安装其它软件，就可以在教室的任何位置，将各种智能手机与显示设备相连接，随意播放手机上的内容，在大屏幕上镜像显示。与利用软件实现手机接人多媒体系统的方案相比，除不必安装、设置软件等环节外，同屏器不受教室电脑的影响，可直接与大屏幕电视机或投影机连接，课堂教学使用简单方便、稳定性好，是高性价比的移动授课平台方案。

2.教学用同屏器的选用

构建基于智能手机移动授课平台，关键是同屏器的选择，其性能影响在教学中的应用效果，而同屏器最初是面向家庭娱乐设计，而非教育应用，因此，产品众多，性能各异、各厂商所采用的无线同屏协议互不相同，主要有支持Android系統的Miracast协议、支持iOS系统的Airplay协议、支持Win8系统的WiDi协议和家用电器的DLNA协议。同屏传输的设计原则是实现设备之间简化对接和设置，体现“让科技静默，以教学实践”的理念，用户可以简便、快速在各设备间实现通信联系，即时实现高清视音频的传输、文件共享、信息互动等功能；Miracast协议还进一步发展一对多、界面延伸等方面的应用，在课堂教学或会议展示中可以采用一对多的方式，把主讲人智能手机的画面直接推送到听众手机上，或者通过界面延伸功能，实现教师或特定学生的手机界面同步延伸到电子白板或投影上，智能手机应用于课堂教学将更加灵活、便捷。

教学用同屏器的性能主要体现在兼容性、标识名（SSID）、数据处理能力和传输频段方面。在兼容性方面，主流智能手机操作系统是谷哥的Android和苹果的iOS，同屏器应同时支持Mircacast和Airplay协议；标识名是同屏器各自的ID标识，由于无线信号的穿透性，也可能检测到邻近教室同屏信号，如果品牌相同，默认标识名相似，教师容易混淆而错用，应选用标识名称可更改的设备，并按“教学楼+教室编号”的形式命名，方便教师选择使用；在传输频段方面，应选用频段宽，数据吞吐量大、抗干扰能力强的5G产品。经测试比较，选用主流品牌的同屏器，兼容Android和iOS操作系统，可更改SSID标识，四核以上处理器，具备VGA和HDMI双输出，满足教学中数据处理能力强、稳定性高的要求。

3.手机端关键配置

智能手机与同屏器建立通信联系，根据同屏协的设计理念，只需要进行简单的配置就能实现，以主流的Android和iOS操作系统为例。

（1）Android系统

Android系统手机，在“设置”菜单，进入“显示”页面，选择“多屏互动”项目，Android4.2以上版本系统标配此功能，但是不同手机品牌命名方式不同，如屏幕投射、屏幕共享、无线显示或WiFi Display、Miracast等；将“多屏互动”功能开启，手机即搜索同屏设备，并显示在列表中，点选本教室的同屏器名称，即可进行同屏通信，连接成功后，手机内容镜像显示到多媒体系统中。

（2）iOS系统

苹果iOS系统手机，进入“无线局域网”菜单，搜索以同屏器为WiFi的无线网络连接，调出控制中心，即可看到AirPlay选项，选择本教室同屏器，开启“Airplay镜像”，投影机即镜像显示手机内容。

4.常见问题及解决

在教学应用过程中，常见的问题是投影画面出现花屏、马赛克或卡顿，主要原因及解决方法如下：

（1）在进行同屏传输中，智能手机消耗较多的系统资源，因此应尽量减少后台程序运行，以免影响同屏传输的质量，在开启同屏接入操作之前，手机进行清空或重启，以释放更多的内存空间；

（2）手机的CPU运算速度、编码能力、WiFi天线设计、编码模块优化等，都会影响同屏传输效果；个别教师的手机，虽然支持同屏功能，但CPU速度跟不上，也容易出现花屏情况，这是手机本身问题：

（3）当智能手机推送高清视频时，因数据量大，容易出现花屏、声画不同步等问题，这是无线信道的数据传输速率所致，尽量保持手机与讲台之间适当的距离。另外，高清视频对同屏器、手机的数据处理能力要求高；

（4）同屏器不要放置在铁制讲台内，以免引起信号的屏蔽，一般通过延长线安置于讲台面或外置天线，当推送数据量大的视频时，尽量保持手机直接面向同屏器。

三、课堂教学应用

教师利用同屏技术将智能手机无线融人教室多媒体系统，构成移动授课平台，可以脱离讲台，在教室内自由走动，在手机上的操作同步镜像显示在大屏幕上，可以展示手机上的教学PPT、各类文档、照片等，可以直接在手机屏幕上书写展示例题、演示推导过程，可以随时拍照展示学生的学习过程；学生端手机同样可以随时融人多媒体系统，展示自己的学习成果。

（一）课堂教学应用方式

1.作为电子白板

智能手机屏幕是高清多点触控屏，在APP应用软件的支持下，配合同屏镜像投影，可以成为功能强大的手持电子白板，直接在屏幕上板书、画画等，并且具备笔迹优化、图文混排等优势，如表1所示。

具备电子白板功能的免费APP应用很多，如白板涂鸦、小黑板、画图板、随手写、好写笔记等，它们功能各异。经应用比较，Android系统的“随手写”APP应用，具备绘图、文字输入、图文混排及媒体支持功能，适合于课堂教学应用；而苹果iOS系统的“Explain Every-thing”APP应用软件，除了方便导入、批注图片和视频外，还能记录屏幕上的书写、绘画的笔尖移动轨迹，通过手机的麦克风录制讲解音频，最终把录制的结果导出成MP4格式的视频文件，适合用于制作微课。

利用智能手机随身携带的优势，充当随身小黑板，可以在课前列提纲、要点，并随时随地熟悉完善教学内容，在课中补充完善、引导学生认知；课后总结回放，还可以把教学过程分享给学生，再现教学过程，有利于复习提高。

在传统的课堂教学中，“粉笔+黑板”言传身教的教学模式在形成学生逻辑思维，培养分析问题、解决问题的能力方面具有一定的优势。智能手机融人多媒体系统，实现传统黑板与电子白板的有机结合，将板书、推导、演算、标注等传统课堂教学活动回归现代课堂，实现“随处可写，随时可写”的效果，而且课堂板书自动分页保存，可以随时查阅与分享。

2.作为视频展示台

在多媒体教学中，视频展示台在课堂中的应用丰富教学方法、提高课堂效益、给学生更为直观生动的感知。但是，展示台也存在操作复杂、使用局限等问题，当智能手机融入教室多媒体系统，成为可移动的视频展示台，节约经费投入，减小系统管理维护的难度。

摄像头是智能手机重要的组成部分，像素普遍达到500万以上，具有拍照和錄像功能，在手机APP应用软件的支持下，可以实现智能、3D全景、补光、特效等优化拍摄功能。手机实时图像同步显示于大屏幕上，可以直接分析讲解，也可以拍成手机上的图片，进行局部放大分析。

手机高清摄像和位置角度可以灵活移动、调整，使银幕上显示的画面效果更清晰，操作更方便；相对于传统视频展示台，利用手机无线同屏技术，教师可以走入学生中，可以快速展示不同位置的学生典型案例，学生也可以在自己的座位操作示范，并即时同步镜像到大屏幕上，节约时间，提高效率；为了方便教师的展示操作，在教室配置“手机三脚架”固定手机，达到更好的应用效果。

3.作为无线话筒

教学中话筒扩音对减轻教师的工作强度有重要作用，但是教室配备的有线话筒不便教师移动和师生互动，而无线话筒存在电池消耗、维护比较麻烦的问题。因此，当智能手机融入教室多媒体系统后，配合手机的带麦耳机作为拾音器，在拾音APP程序的支持下，便可以形成性能良好的无线话筒系统。具备拾音功能的APP应用程序很丰富，有MegaPhone、LoudSpeaker、VoiceSpeaker等。经对比测试，MegaPhone的音质好、延时少、操作简单，并且支持后台、锁屏方式下运行，配合同屏器能组成性能良好的无线扩音系统。使用时，把话筒佩戴在合适位置，教学扩音就好比佩戴耳机打电话一样方便，智能手机是教师熟悉的装备，可靠性高，应用效果好。

4.作为教学多媒体平台

智能手机是功能强大的多媒体平台，能直接编辑播放常用的教学PPT、文档、图像、视频、动画等教学资源；同时，智能手机的普及催生了应用商店的出现，具备大量通用性和学科性工具，使智能手机能够有效地应用于各门课程的教学中。通用的教学应用APP有笔记类、作品创作类、办公套件类等；而各门学科的教学应用也非常丰富，如小学语文的“笔顺”这一知识点有“汉字笔顺、写汉字、笔顺大全、笔顺规则等”，与化学相关的有“元素周期表、神奇的化學实验、化学方程式等”，丰富的学科APP软件能够帮助教师进行有效的教学，提升课堂效率，还原教学过程，摒弃单向讲授式的弊端，让学生高效、快速领会学习要点。

在课堂教学中，充分发挥教师都拥有智能手机、APP应用软件发展迅速、与生活结合紧密、教师使用熟练等优势，将最新信息引入课堂，教师平时通过微信、网络浏览，对于教学有用的视频、文章、新闻等各种信息通过收藏、拷屏等方式保存下来，在教学中直接展现，能够实现课堂教学和信息发展实时同步，发挥“互联网+”的优势。

5.学生端的应用

在课堂教学中，学生的智能手机同样可以融人多媒体系统，分享相关的学习成果，在手写软件的支持下，同学们的课堂练习、推导演练等，不仅能够直接展示结果，还能再现推导过程，便于分析问题，找出原因。智能手机相当于手持电脑，在普通教室学生可以充分利用丰富的网络资源开展探究学习、情景学习、合作学习等，特别是在高校的课堂教学中，大学生几乎人人拥有智能手机，具备作为个性化学习工具的条件。

（二）课堂活动中的具体应用

在课堂讲授活动中，智能手机发挥富媒体资源的优势，创设教学情景，除了投影教学PPT、各类文档、网络资源以外，还能直接投影展示微信收藏、手机上的照片和视频。在随手写、绘图板等白板APP应用软件的支持下，进行逻辑推导、重点提示、例题解答、公式运算等教学活动，实现传统黑板的功能。

在课堂提问活动中，可以应用手机“随机抽号器”，通过程序随机抽选某个学号或某一小组进行回答，大屏幕直接投影抽号过程，在课堂中应用发现，抽号过程就像抽奖一样，学生兴奋度高，有利于保持学生注意力、活跃课堂气氛，随机选出的同学自觉起身回答，效果比教师直接点名更好。另外，对于一些比较有争议的问题，利用手机对同学的回答进行即时录音或录像，并随时播放进行精细化分析评价。

在课堂演示活动中，教师在讲台上进行操作演示，后排同学不能看清操作细节，演示效果受到影响，应用智能手机对演示过程进行直播投影，距离较远的同学，也可以在大屏幕上看清操作细节和实验结果；手机方便对整个操作过程进行录像，关键步骤或瞬间即逝的实验现象，可以通过特写、全景录像，以慢速播放方式，清晰再现实验过程。

在课堂练习活动中，各学科、知识点都有大量的练习测评类APP应用，如“拼音大挑战、速算盒子、物理课堂练习”等，能够实现快速出题，即时呈现，学生能够在教师的手机上，以交互游戏的形式完成练习，增加课堂练习的趣味性和效率；同时智能手机课堂练习中还可以充当记时器、记录仪的作用，进行作品展示和结果分析；可以对学生的练习拍照，在“Pic Say”等应用的支持下，进行放大、批注、划线等点评操作。

智能手机贯穿于课堂教学的全过程，有效应用于课堂教学的各个环节，需要相应APP软件的支持，主要有学科通用和学科专用两类，如表2所示。

四、结束语

在“互联网+”时代，设计建设多媒体教学系统时，应考虑教师个人智能手机方便融入系统；同时，有效利用现有资源，在教室原有的多媒体系统上增加同屏器，方便智能手机应用于课堂教学。在应用方面，教育信息技术部门通过校园网、微信群等多种途径，提供常用教学APP软件下载；鼓励教师注重学科APP资源的积累与优化；定期举行教师使用培训，从同屏设备操作、注意事项、可能出现的偶发事件的解决方法、常用智能手机终端APP软件的下载安装、应用以及教学应用模式等方面的培训；经实际应用发现，具有硬件熟悉、操作简易、实用等优点，受到教师们的普遍欢迎。

智能手机和智能APP软硬件性能的不断提升以及良好的人机交互持续发展，智能手机应用于课堂教学将越来越普遍，基于现有的多媒体教学系统，应用智能手机和无线同屏技术构建移动授课平台，充分利用师生个人设备，以较低的资金投入，优化多媒体辅助教学，实现教学方式的创新，具有较大实践意义和应用价值。