对新一代多媒体教学系统的研究-基于PDA技术的手写板以及远程桌面连接在多媒体教学中的应用.doc

动力机械学院机械系 对新一代多媒体教学系统的研究基于pda技术的手写板以及远程桌面连接在多媒体教学中的应用院（系）名 称：武汉大学动力与机械学院专 业 名 称 ：机械设计制造及其自动化作 者 姓 名 ： 二九年九月13摘 要 目前市场上存在的电子黑板技术已经基本成熟，但基本很难在学校教室普及，分析其原因，主要是还不具备能与教学要求结合比较完善方便的功能，这大大制约了电子黑板的普及，本文章想法是将基于pda技术的手写板以及远程桌面连接应用于现有的多媒体教学，可以淘汰传统的粉笔书写方式，大大提高教学的灵活性。目 录第1章 绪论31.1研究背景31.2本课题研究的内容4第2章 电子黑板的硬件系统52.1硬件构成部分52.2相关技术和工作原理52.2.1pda技术52.2.2远程控制技术62.2.3工作原理7第3章 电子黑板的软件系统83.1概述83.2c#语言简介83.3画板程序的功能103.4如何建立远程桌面连接12第4章 总结12参考文献13 绪论1.1 研究背景在信息时代，信息是人类社会的主导。及时掌握有用的信息，意味着人们可以及时的掌握知识，把握机遇，促进自身乃至社会的发展。而信息的传播技术以及工具更是顺应时代的发展，不断的更新进步，可以让人们更快更准确地掌握有用的信息，极大方便了人们的生活。随着信息技术的不断发展，电脑，网络等先进的信息工具已经深入渗透到社会的各个领域，全方位地推进着科学的发展。但是并非所有领域都充分享受到了这样的便利条件，比如教室。黑板+粉笔+黑板刷三者构成了传统意义上的教学方式，并且沿袭至今，其最大的特点是，成本低廉，方便制造安装，相对于如今流行的ppt课件教学，书写灵活性相对大一些，但是，随着如今社会的发展，其弊端已经日渐显现出来。第一，传统的书写方式会因为粉笔而产生大量粉笔灰，据了解，已经有教师因为粉笔灰吸入过多而得尘肺病的先例，因此，粉笔灰无论对老师还是学生都已经成为潜在的安全隐患。第二，现今课堂上需要学生掌握的知识量和多年以前不能同日而语，因此，教学信息量的大大增加和传统的黑板粉笔书写方式二者形成一对矛盾，也就是说，传统的书写方式大大限制了教学信息的传播，这使得传统的教学方式被逐步淘汰成为必然。随着电脑技术融入课堂，这些情况有了大大改观，结合ppt的多媒体教学方式不仅在一定程度上代替了粉笔书写展示的模式，而且在传递的信息量上大大增加，可以结合音频，视频，文字，图像等全面地向学生传授知识，为老师和学生提供了极大的便利条件，使得课堂教学质量更好，效率更高。但是，这样的教学方式同样存在缺点，比如，书写灵活性在某种程度上有所下降。教师只能按照事先准备好的ppt或者word文档进行教学，这样是无法对教学过程有周全考虑的，如果老师需要针对中途学生提出的问题进行补充，就势必会再用到粉笔书写，大家应该有这样的经验，在教室放ppt的时候，一般需要关灯才能看得清楚，但如果关灯，那么书写在黑板上的粉笔字就必然会看不清楚，需要再次开灯，这样造成了教学的不方便，而且，投影屏一般遮住了大半个黑板平面，使得能利用的黑板区域很小，能一次性表达的信息量大大受到了限制。这同样是需要解决的问题。1.2 本课题研究的内容针对之前教学方式中存在的问题，我们的想法是：必须彻底淘汰传统的粉笔书写这一方式，并开发相关的教学系统使得手写这样一种书写方式同样可以在投影屏上实现，这样就彻底解决了之前教学方式中存在的问题，化解了新旧教学方式中存在的矛盾。我们的想法是建立在已有的硬件条件之上的。我们所研究的教学系统涉及的硬件包括了：pc机，投影仪，投影平面，以及基于pda技术的手写板。其中基于pda技术的手写板是新加入的成员。首先介绍一下pda技术，英文全称personal digital assistant，即个人数码助理，一般指掌上电脑。相对于传统电脑，pda优点是轻便、小巧、可移动性强，同时功能强大。pda通常采用手写笔作为输入设备，而存储卡作为外部存储介质。在无线传输方面，大多数pda具有红外和蓝牙接口，以保证无线传输的便利性。pda采用的操作系统有windows ce, windows pocket edition等。基于pda技术的手写板就是实质上也是掌上电脑，而且其手写屏的面积更大，方便书写。采用pda技术的手写板，其最大的优势在于，可以方便的进行二次开发，即只需要利用c语言等高级语言编写自己需要的程序就可以让手写板实现相应功能，这是利用单片机制成的手写板所不能实现的，这正好为我们的相应的软件系统的开发奠定了硬件基础。目前市场上已经有厂家能生产这种手写板，我们只需要让厂家按照我们的规格要求生产既可。既然基于pda技术的手写板拥有以上特点，那么我们用到pda手写板的目的就是：先开发出一个类似于画板的程序，并将其装在pc机上面，然后通过基于pda技术的手写板利用远程控制技术，通过蓝牙等无线装置，无线控制讲台上的pc机(pc机必须先安装有蓝牙模块)进行相关操作，比如，打开office辅助教学，或者打开已经编号的画板程序针对教学中存在的疑问进行临时书写补充，并随时保存，方便学生进行笔记。这些操作都可以在屏幕上显示出来，我们的目的也就达到了。 也许有人会有疑问：为什么不直接利用windows自带的画板程序呢？当然，我们自己开发的画板程序和windows自带的画板程序在功能上的确没有太大的差别，但是我们自己开发的画板程序拥有一些能更加方便教学的功能，具体的功能会在后面详细说明。 电子黑板的硬件系统2.1 硬件构成部分此电子黑板硬件部分主要包括手写板、微型计算机、投影仪、显示屏四个部分。具体如图一所示：图表 1 硬件组成部分2.2 相关技术和工作原理2.2.1 pda技术新一代的电子黑板引入了一种全新的硬件，就是pda技术的手写板，那么究竟什么是pda？pda是personal digital assistant的缩写，字面意思是“个人数字助理”。 这种手持设备集中了计算，电话，传真，和网络等多种功能。它不仅可用来管理个人信息(如通讯录，计划等)，更重要的是可以上网浏览，收发email，可以发传真，甚至还可以当作手机来用。尤为重要的是，这些功能都可以通过无线方式实现。pda的分类：pda其实应该细分为电子词典、掌上电脑、手持电脑设备和个人通讯助理四大类。而后两者由于技术和市场的发展，已经慢慢融合在一起了。而我们应用到的是第二种，掌上电脑。通常，数码世界只会将这类的掌上电脑才会称为是pda，也正代表了pda的真正含义。因为它几乎有一般家用电脑的所有功能。掌上电脑最大的特点就是他们有其自身的操作系统，一般都是固化在rom中的。其采用的存储设备多是比较昂贵的ic闪存，容量一般在16 mb左右。掌上电脑一般没有键盘，采用手写和软键盘输入方式，同时配备有标准的串口、红外线接入方式并内置有modem，以便于个人电脑连接和上网，有的也配有蓝牙，可以与拥有蓝牙设备的pc机直接连接。掌上电脑和前面的产品最大的区别，就是它的应用程序的扩展能力。基于各自的操作系统，任何人可以利用编程语言开发相应的应用程序。你也可以在你的掌上电脑上任意安装和卸载，这让我们后面的软件的开发成为可能。2.2.2 远程控制技术远程控制是在网络上由一台电脑（主控端 remote/客户端）远距离去控制另一台电脑（被控端host/服务器端）的技术，这里的远程不是字面意思的远距离，一般指通过网络控制远端电脑，不过，大多数时候我们所说的远程控制往往指在局域网中的远程控制而言。当操作者使用主控端电脑控制被控端电脑时，就如同坐在被控端电脑的屏幕前一样，可以启动被控端电脑的应用程序，可以使用被控端电脑的文件资料，甚至可以利用被控端电脑的外部打印设备（打印机）和通信设备（调制解调器或者专线等）来进行打印和访问互联网，就像你利用遥控器遥控电视的音量、变换频道或者开关电视机一样。不过，有一个概念需要明确，那就是主控端电脑只是将键盘和鼠标的指令传送给远程电脑，同时将被控端电脑的屏幕画面通过通信线路回传过来。也就是说，我们控制被控端电脑进行操作似乎是在眼前的电脑上进行的，实质是在远程的电脑中实现的，不论打开文件，还是上网浏览、下载等都是存储在远程的被控端电脑中的。 2.2.3 工作原理我们用到的手写板，实质上就是一个对于讲台pc机的控制器，即通过网络远程控制pc机，以达到教学目的。由于手写板本身就是一台小型电脑，并配有无线设备，因此可以通过无线路由器将其与pc机连接组成一个小型局域网，然后通过远程桌面连接，让手写板控制pc机。如果需要显示的是word，excel，ppt等文档，控制人员就可以直接通过手写板远程控制讲台上的pc机，以打开存入电脑的教学文件，通过投影仪显示在显示屏上，并且可以方便地直接在手写板上对这些文档进行编辑。如果需要临时补充教学内容，可以直接在手写板上书写相关信息，然后无线传输至pc机在投影平面上显示出来，这样，也达到了目的，并且弥补了之前提及的不足之处。 电子黑板的软件系统3.1 概述这里的软件系统主要包括：用于手写板字迹识别保存的画板程序，手写板与pc机之间的服务程序，以及pc机与电子屏之间的控制程序。软件系统结构图如下图所示：图表 2 软件工作原理书写者书写产生的字迹信号，由手写板中的画板程序识别存储，然后无线传输至pc机，控制投影仪显示在显示屏上面。3.2 c#语言简介20世纪70年代初，c语言的产生标志着现代编程的开始，c语言实在顺应结构化编程的大趋势之下诞生，使得大型程序的编写成为可能。但是由于c语言是面向过程的语言，通常5000行以上的大程序就会出现问题。到了20世纪70年代末期，很多项目的代码长度都接近或者达到结构化编程方法和c语言能够处理的极限。为了解决这个问题，一种全新的面向对象编程(简称oop)。1979年初，c+的诞生彻底解决了这一问题，并作为高级编程的主流延续至今。但是，英特网盛行之前，绝大多数程序只能在特定的cpu和操作系统环境下编写和编译，这样导致代码移植性成为问题，java的诞生又解决了这个问题，程序代码的可移植性得到了大大提高。不过，java和windows之间不理想的配合直接导致了java的应用受到影响，于是微软在20世纪90年代末开发了c#语言，这同样是面向对象的高级编程语言，可移植性强，而与windows的兼容性更是毋庸置疑，c#将c+的灵活性和强大功能与basic语言的简单性融于一体。学过c语言的同学应该知道，c正是c#的祖先，因此我们学习起来会有一点基础，更容易入门，而我们的画板程序是属于windows窗体程序，c#面向组件的特征使得窗体的开发变得更为便利。而我们选择集成了c#的visual studio2005进行程序的编写，下图所示为visual studio2005的主界面。图表 3 visual studio 2005工作界面3.3 画板程序的功能图表 4 画板程序主界面我们先来看看画板程序主界面：如图所示，画板程序的上面一栏为菜单栏。“打开”下拉菜单栏中分别是：“打开”，“新建”，“保存”，“另存为”，“退出”。这里的打开仅仅是打开图片文件，然后直接显示在绘图平面上，方便进行图片编辑，其他几个都是常用功能，不多做介绍。“图像”下拉菜单下是：“清除图像”，“图像属性”。分别可以用来清空画布，显示画布(图中白色的绘图区域)的大小。“工具”下拉菜单下是：“计算器”，“ie浏览器”，“远程桌面”。ie浏览器可以在联网的情况下分别打开谷歌，百度，以及武汉大学首页等网页，计算器以及远程桌面分别完成计算和远程控制功能，如下图所示： 图表 5 计算器主界面图表 6 远程桌面连接对话框“粗细”下拉菜单用来调节画笔的粗细程度，共有四种。“查找”用来浏览电脑中的文件，并选择打开。“关于”用来显示我们的信息。画图程序的左边为工具栏：工具栏上部分分别是“直线”，“铅笔”，“虚线”，“橡皮”，“空心矩形”，“空心圆形或者椭圆”，“填充矩形”，“填充圆形或者椭圆”。分别完成对应的功能。工具栏下部分是调色板，用来选择画笔或者填充颜色，“more”，按钮打开更大的调色板，有更多颜色可供选择，还可以选择自定义颜色，如下图所示：图表 7 调色板工具栏下面显示的左边是光标目前所在位置，这样可以比较方便的看出所画直线的长度。3.4 如何建立远程桌面连接单击“远程桌面连接”， 在“计算机”中，键入计算机名或 ip 地址。该计算机可以是终端服务器，或者是启用了“远程桌面”的运行 windows professional 或 windows server 的计算机，并且您还具有使用“远程桌面”访问它的权限。 单击“连接”。 屏幕上出现“登录到 windows”对话框。 在“登录到 windows”对话框中，键入用户名、密码，然后单击“确定”。 3.5 小结本文章主要有三大创新点，一是将pda技术手写板的引入，二是远程桌面的应用，三是画板程序的开发。三者之间进行很好的结合，缺一不可。不过，绝对不能说这套程序是完美的。众所周知，任何程序不可能一面世就是十全十美，能完全满足使用者的需求的，这套程序也是一样，我只能说，在不断地调试过程中，这套程序已经基本达到了预期的目的，但是，有许多问题也是我们无法预见的，必须在投入应用的过程中，遇到问题，然后解决问题，不断地改进，推陈出新，这样，成果才会慢慢趋近于完善。参考文献1李海.电工电子技术.北京：中国电力出版社.20007.6.2中国科学院计算技术研究