本科毕业论文

本科毕业论文多点触控电子白板在中学物理教学中的优势分析摘要随着新课改的不断推进，以电子白板为核心的当代教学媒体在中学物理教学中得到越来越广泛的应用，探究和挖掘新型多点触控电子白板在教学中的优势就变得特别必要。本文在分析传统白板在老师备课、课堂教学、课后总结等教学环节中存在众多问题的基础上，阐述了多点触控电子白板引入物理课堂的必要性，并就多点触控技术原理、多点触控电子白板的功能及系统架构进行了阐述；最后，在相关理论的指导下，分析了多点触控电子白板应用于教学的详细环节以及在“主导-主体〞新型教学构造中的优势。关键词电子白板；多点触控；物理教学；触控手势；教学构造Analysisoftheadvantagesofmulti-touchElectronicwhiteboardinMiddleSchoolPhysicsTeachingAbstractWiththecurriculumreformofnewcurriculumcontinuestoadvance,toelectronicwhiteboardisthecoreofmodernteachingmediaismoreandmorewidelyusedinPhysicsTeachinginthemiddleschool,itisnecessarytoexploreandfindnewmulti-touchelectronicwhiteboardinteaching.Thispaperhasmanyproblemsintheanalysisoftraditionalwhiteboardinteacherpreparation,classroomteaching,after-schoolsummaryofteaching,discussesthenecessityofmulti-touchInteractiveWhiteboardintophysicsteaching,andalsodiscussesthefunctionandarchitectureofmulti-touchtechnologyprinciple,multi-touchelectronicwhiteboard;finally,inundertheguidanceoftherelatedtheories,analyzesthespecificlinkmulti-touchwhiteboardapplicationinteachingaswellasinteacher-student-centerednewteachingstructureadvantages.KeywordsElectronicwhiteboard;Multi-touch;PhysicsTeaching;Touchgestures;TeachingofStructure目录摘要......................................................................IAbstract...................................................................II前言.(1)1中学物理多媒体教学的问题(2)1.1重课件制作，轻教学设计(2)1.2重课件演示，轻师生互动(2)1.3重课件预设，轻主动生产(2)2多点触控电子白板的系统架构(4)2.1多点触控技术简介(4)2.2多点触控电子白板(4)2.3触控白板系统架构(4)3多点触控电子白板在中学物理教学中的优势(6)3.1庞大的资源库利于物理课堂演示和课外拓展(6)3.2强大的动作手势识别利于创设物理教学情境(6)3.3灵敏的交互性利于物理课堂互动与气氛活跃(7)3.4分享开放符合新课改利于物理课堂难点突破(7)3.5实时性批注实物视频展台优化物理实验教学(8)3.6老师主导学生主体的建构利于物理教学发展(9)4总结(10)参考文献(11)致谢(12)前言电子白板应用市场的逐步发展，也进一步推动了电子白板应用技术的发展。包括一些新型的便携式产品、与投影机结合的光电式产品、与平板结合的触摸电视产品等新技术新产品不断涌现。在诸多崭新的交互式电子白板技术中，最引人瞩目的还是“多点触控〞技术。多点触控由于解决了一块触摸屏，多点输入的难题，成功开拓出更多的崭新的交互产品应用形式[1]。随着全球各个行业对于信息技术水平的不断提高，以多点触控为技术基础的触摸屏已经广泛应用于金融、电信、公共传媒、娱乐、新闻展示、会议系统、交通监控、宾馆、医院等领域[2]。也已经成为固定式设备人机交互科技的主流方向，但是在教育领域中这种以多点触控技术为技术基础的交互式电子白板应用尚有缺乏，多点触控电子白板在教育领域的优势远远没有被挖掘出来，在注重演示物体以及系统运动经过的中学物理课堂中这种新型的智能的电子白板愈加能够发挥它的不可替代的作用。多点触控电子白板使用的是触控中的电容式压感技术,已在业界推出多年,获得了全球用户的认可。其“多点触控〞和“手势识别〞功能非常具有震撼力。它就像一个超大的iPad,用户能够在白板上实现双人同时操作、同时写作、同时注解,好像iPad或iPhone一样的旋转、缩放图片或项目等功能[3]。随着教育改革的不断推进和信息技术与课程整合的逐步深化，融合了当代多媒体教学优势的多点触控电子白板，作为一种新的教学媒体，必然能够在教育领域中发挥它的不可替代的作用，多点触控电子白板是兼具传统黑板与多媒体设备的特长，多点触控电子白板方便、灵敏，易于操作；而且工作界面漂亮、简洁，吸引学生；更是集声、光、电于一体，具有强大的媒体功能和交互功能。多点触控电子白板技术还为课堂互动、师生互动、生生互动提供了技术可能和方便[4]。进而也就为建立以学生为中心的教学构造提供了技术支持。在中学物理教学中，能够利用多点触控电子白板完成呈现、展示、沟通、互动、合作，拓展教学资源，优化教学经过，激发学生学习兴趣，提高课堂教学效率。本文分为四部分。第一部分简单阐述了传统多媒体电子白板的缺乏，主要分析老师上课前的备课、上课中的课件演示以及课后老师的经历总结经过传统电子白板存在的问题。第二部分主要介绍多点触控技术；多点触控电子白板以及多点触控电子白板的总体的系统架构。第三部分对多点触控电子白板在中学物理课堂教学的优势进行了分析，并结合中学物理教学设计的实例进行了简单的交互电子白板的教学模拟。第四部分总结全文。1中学物理多媒体教学的问题传统电子白板的诞生以及在物理课堂中的应用优化了老师的教学经过、拓展了学生的学习资源，在一定程度上改变了传统教学和学习的方式。但是，随着教育信息化的不断推进、教育改革的不断深化以及传统电子白板的技术和功能的缺陷，其在教育领域的弊端也不断凸显。1.1重课件制作，轻教学设计传统的中学物理多媒体教学课堂以PPT等课件为主，课件是课前预制好的，简单的交互性也只能是提早空想的选择分支，进而在制作课件的时候教师只能凭教学经历也就导致了老师在上课的时候忽视学生。多媒体课件的制作对中学物理老师来讲可能有一定的技术门槛，然而传统的多媒体教学系统由于没有自带的资源系统平台或是自带资源和匮乏等缺陷，所以课前物理老师要花大量时间和精神在网上搜索资料。这样就给多媒体教学带来了众多的壁垒，不利于多媒体物理课堂优势的体现，愈加的不利于教育信息化的推进。而且PPT等提早制作的课件承当信息和教学资源的能力有限，最后老师也就只能把上课一定要用的资料放在课件里，有可能要用、又不一定会用的文本、图片、视频等教学资源就白白舍弃了[22]，效率极低。熟不知课件作为一个多媒体的教学工具，它仅仅是为整节课的教学设计服务的，只是教学设计中的一个很小的部分。老师把备课的大部分精神用在课件制作上，没有时间进行整体有效的教学设计，使得老师、学生、教学经过只能去适应教学课件，本末倒置，对教学效果具有消极的影响，把多媒体变成了阻碍物理教学的的障碍。1.2重课件演示，轻师生互动中学物理老师在上课的时候一般在电脑前操作PPT控制投影的进程，进而导致老师不能灵敏地根据学生的行为和反响来改变教学策略以到达优化教学效果的目的，物理老师在上课的时候很难做到即兴发挥，也就体现不出老师的课堂驾驭能力和个人魅力，大大的影响了物理课堂的教学效果。而且，传统的多媒体电子白板很难在所投影的材料上进行书写，更不能保存板书的内容，这样一来也就阻断了师生间课堂上的书写沟通。老师课堂上面向电脑操作的时间越多，与学生在信息沟通和传递方面的共鸣作用越弱化[6]。体现不到老师主导学生主体的教学形式，把多媒体教学变成了“电灌〞！1.3重课件预设，轻主动生产传统的多媒体课堂大多使用PPT、Authorware、Flash等来设计多媒体课件进而辅助老师的教学经过，固然这些软件能够实现一定的师生交互活动，但这种交互活动多由老师备课时预设的问题而设定，与其讲是人机互动，倒不如讲是预设的演示[5]，纸上谈兵罢了。实际的中学物理课堂教学中所遇情况老师不可能全部考虑周到〔学生之间性格、经历、年纪、家庭等等的差异〕。一旦出现学生在学习、听课经过中所出现的问题超出老师预设或是料想的范围时，因课件无法及时有效的修改，老师经常选择忽略或是回避学生出现的问题；假如老师不回避，那么就只能回到原始的教学方式来到黑板上补充这些问题，势必让学生的注意力从电脑转移到黑板前，再从黑板转移到电脑前，来来回回，也就导致了学生的无意注意的增加，介入教学活动的积极性被中断。电子白板急需技术上的突破也就变的越来越迫切，功能愈加完善的新型电子白板已经成为今后教育领域的真正所需！2多点触控电子白板的系统架构2.1多点触控技术简介多点触控〔Multi-Touch〕又称多点触摸、多重触控、多点感应、多重感应等，是指借助光学和材料学等技术，构建能同时检测多个触点的触控平台，使得用户能够运用多个手指同时操作实现基于手势的交互，甚至能够让多个用户同时操作实现基于协同手势的交互[7]。意即一些让电脑使用者透过数只手指达至图像应用控制的输入技术。要使用多点触控技术，装置必需配备触屏或触摸板，同时需装载可识别多于一点同时触碰的软件，相较之下，标准的触控技术只能识别一点，是其之间最大的分别。多点触控技术的工作经过主要分为两步，一是同时收集多路多点触控信号，二是对每路信号的意义进行断定，也就是所谓的手势识别，进而实现屏幕识别人的五个手指或多人同时做的触控动作[5]。2.2多点触控电子白板以前的单控式电子白板的人机交互还只是机械式的输入输出，仅仅停留于静态的演示阶段，像简单的放大、缩小这样的动作，也需要通过缩放工具逐步完成。而多点触控电子白板的人机交互则是智能化、手势化的，可很自然地通过手势的开合进行图像色彩的缩放、旋转，无需专用书写笔，无论使用手指、教鞭或是任何不透明的物品都能够进行各种演示操控，操作愈加简单自若，让老师和学生在使用经过中充分体验人机交互的乐趣[8]。能够讲多点触控电子白板的出现，克制了目前其他几种技术的种种缺点，实现了完美的触控，真正做到了手随心动的最高境界，让“交互〞变为“互动〞，让呆板的人机交互变得愈加灵动起来，更富表现力和感染力，在“动〞“静〞之间增添无限精彩。2.3触控白板系统架构多点触控交互式电子白板由红外笔、Wii手柄、个人电脑、投影机、幕布等组成。将Wii手柄放在能够监看到整个屏幕的位置后固定不动，移动红外笔，Wii手柄里的红外摄像机可追踪红外笔发出的光点，然后Wii手柄以鼠标的身份跟电脑连线，定位方式是将4个角落光点的位置传送给电脑上的座标软件作为参考点，这样就可实现一个虚拟的互动白板。系统总体架构[9]，见图1。3多点触控电子白板在中学物理教学中的优势3.1庞大的资源库利于物理课堂演示和课外拓展老师不需要将所有教学工具和学习资源工具事先准备好，由于多点触控电子白板资源库里各科目都配备了相应的操作工具等丰富的教学资源，例如物理科目中有电磁学、电学、光学、力学等等[10]。老师在上课时只要按需要合理有效的使用这些资源即可，方便灵敏的在课堂中引入多种类型的数字化信息资源，省去了课前备课时候在互联网寻找教学资源的大量时间，并可实现对多媒体材料进行编辑、组织、展示的控制，这样一来就使得传统教学中无法即时展示的内容变得愈加形象、生动和灵敏。同时降低了老师制作课件的门槛，对老师的计算机专业素质要求不高，进而老师能够把大量时间用在课前的教学设计上面，做到真正的考虑教学，真正的去提高老师的教学技能，真正的去提高本人的教育技术能力，而不是一味的去玩课件的花哨儿、技术的花哨。再者多点触控电子白板与互联网连接，能够使得学生在解答物理题目的时候直接连接到网络获取更多的练习形式和更多的练习资源，愈加的能够获取大量的与教学相关的信息资源，丰富课外，拓展课外。也给学生带来了更多相关的知识及解题思维以及考虑问题的方式，有利于学生思维的拓展。3.2强大的动作手势识别利于创设物理教学情境多点触控是在同一显示界面上的多点或多用户的交互操作形式，摒弃了键盘、鼠标的单点操作方式。用户可通过双手进行单点触控，可以以以单击、双击、平移、按压、滚动以及旋转等不同手势触控屏幕，实现随心所欲地操控，进而更好更全面地了解对象的相关特征〔文字、录像、图片、卫片、三维模拟等信息〕[11]。在中学物理课堂中手势是一种非语言的高效的沟通方式，十分是在电子产品的应用中，能够实现诸多键盘和鼠标无法实现的功能[8]。传统的交互式电子白板只能识别和支持每次一个“手指〞的触控、点击操作，而多点触控电子白板中则在成功引入多点触控技术的基础上，实现了对多种手势动作的识别。多点触控电子白板具有静态手势识别和动态手势识别系统以及RBF神经网络的构造[12]能够实现对手势的智能识别，智能学习，这样也就使得老师触控手势愈加的多样化、个性化、灵敏化，触控的灵敏度也有质的提高，多点触控系统通过对触摸点的位置及其运动变化进行统计分析和智能化的学习，能够准确地判定出老师在操作经过中使用的手势及其意义，完成复杂的系统智能动作。在中学物理教学课件中，物理情景和运动变化的模型都是经过化的，老师为提高学生兴趣制作一些简单的gif动画图片或是简单的flash动画，动作单一重复，不能激起学生的兴趣，而多点触控电子白板动作手势识别功能很好地解决了这个问题。例如在教授（平抛运动）这一课时，利用多点触控和动画特效的功能，随着老师的手势操作，小球会在水安然平静竖直方向上运动，甚至能够将物理模型进行动画编辑，丰富了课堂演示手段和互动效果，让老师的课堂教学更富感染力。老师还能够在课堂上通过手势任意旋转3D物理模型，模拟出真实教学道具的情境，让课堂愈加生动、逼真，极大地吸引了学生的注意力，使学生进入身临其境的状态，激发了学生学习的兴趣，而兴趣是学生学习的动力，是学习活动顺利进行的重要条件。交互电子白板实现了高度互动，能在第一时间使学生体会到学习的乐趣，激发他们的好奇心和求知欲，使学生感遭到本人是学习活动的主人[12]。3.3灵敏的交互性利于物理课堂互动与气氛活跃弗兰德斯的交互分析系统主要针对课堂教学中师生通过言语进行交互的行为进行分析。弗兰德斯研究结果发现，课堂教学活动主要以言语方式进行，言语行为是课堂中最主要的教学行为，占所有教学行为的80%左右。