电子白板文献综述

R降+、fTONGJIUNIVERSITY电子白板文献综述课题名称：学院（系）：姓名：指导老师：2012年10月目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"目录1\o"CurrentDocument"引言2\o"CurrentDocument"概述2\o"CurrentDocument"2.1CSCW理论2\o"CurrentDocument"2.2电子白板2\o"CurrentDocument"设计与实现6\o"CurrentDocument"3.1设计框架33.2应用技术4\o"CurrentDocument"3.3电子白板系统的具体实现6\o"CurrentDocument"3.4应用推广7\o"CurrentDocument"发展前景8\o"CurrentDocument"4.1电子白板被广泛应用的趋势8\o"CurrentDocument"4.2阻碍电子白板发展的问题及解决策略9\o"CurrentDocument"参考文献10摘要：电子白板在教育、办公中得到了广泛应用，是新近崛起的电子交流设备。特别是在教育信息系统中，得到了极大的重视，并在实行的过程中得到了一致的好评。如何能将电子白板推广到更广泛的群体中间，是本文将要探讨的问题。关键词：电子白板；信息化；教育；应用引言电子白板(ElectronicWhiteboard)是计算机支持的协同工作(ComputerSupportedCooperativeWork,CSCW)系统中的一个重要同步交流工具。深受远程教育、协同编辑等领域研究者的重视，是CSCW中要求较高的一种协作技术。它强调的是应用进程间的通信和协同。目前，共享电子白板的发展经历了白板、电子白板、交互式电子白板3个阶段。在教育信息化的理念与需求深入到高校学习领域的今天，受到了广泛的应用与认可。由王陆担任主编、金蹄山和诸健担任副主编联合撰写的《交互式电子白板与教学创新》已经由高等教育出版社于2009年12月正式出版发行。这是中国第一本交互式电子白板专著。概述2.1CSCW理论计算机支持的协同工作CSCW,即一个群体中的多个成员，同时使用分布式网络系统中的多台计算机系统工作，共同完成某一项任务，它体现了信息时代人们工作方式的群体性、交互性、分布性和协同性的客观要求，可以充分发挥计算机网络作为通信媒体的潜在能力和优越性，因而正受到日益广泛的重视。计算机支持协同工作主要涉及计算机网络技术、多媒体技术、人工智能、面向对象的数据库和分布式系统技术，并与心理学、系统工程、社会学等多门学科紧密结合。CSCW的应用是虚拟学习过程中的协商讨论、相互交流和信息共享，形成一种新型的群体协作教学模式，强调协同工作、交互讨论、分工合作、共同完成某项教学任务。CSCW应用可按照时间与空间进行分类，从时间上分为同步与异步两种，从空间上分为同地与异地两种。CSCW的典型应用主要包括：消息系统，系统编辑系统和同步会议系统【1】。2.2电子白板共享白板工具允许多个远程参与者共享一块工作空间，每个参与者都可以使用简单绘图工具来标注白板或输入文字。这是一种国际上新近崛起的替代传统黑板、粉笔的数字化教学演示设备。它集尖端电子技术、软件技术与互联网技术等多种高科技手段为一身，完美诠释教育多媒体化，对沿袭几百年的黑板、粉笔、板擦“三位一体”的陈旧教学模式进行一场突破性革命。也正因为这样，它一出现就被给予厚望，并得到许多教育工作者的青睐。设计与实现3.1设计框架3.1.1电子白板原理电子白板是一种以计算机技术为核心，半深度整合信息通讯技术、电子技术、感应技术等媒体技术，集软件系统、硬件系统、资源系统为一体的集成化平台。电子白板工作原理分为压感原理和激光跟踪原理两种。使用压感原理的电子白板，是一种用手指或笔，触及屏幕上所显示的选项来完成指定的工作的人机互动式输入设备；使用激光跟踪原理的白板上端两侧，各设一激光发射器。白板启动后，激光发射器发出激光扫射白板表面，特制笔具有感应激光功能，从而反馈笔的位置。3.1.2体系结构整个共享电子白板系统分为三层，依次为客户端（Client）、中间层（MiddleTier）和数据库（DataBase），如图1所示。在设计中，中间层以Java实现：首先定义若干服务代理对象，通过CommonObjectRequestBrokerArchitecture（CORBA），这些对象可以被远程客户端调用并执行相应功能。服务代理对象与数据库的连接构建在JDBC-ODBC桥上，以保证对JDBC的调用无缝转换到ODBC，达到使用任何ODBC兼容数据库的目的。数据库内包含了系统存放和使用的各种元数据，其中包含当前白板状态的即时数据和以往的历史数据，同时还有成员使用的私用数据。客户端分两部分，图形用户界面（GUI）和XML脚本层。GUI提供成员本地操作界面，可显示和输入各种状态数据信息。这些信息并不直接和中间层关联，而是经由XML脚本层分析。XML脚本层内定义了系统使用的置标集合：在GUI发出请求后脚本层将请求的数据及结构转换成XML数据流形式，再封装成ObjectRequestBroker（ORB）提交给CORBA对象实现通信；当得到服务代理对象反馈的XML数据流时则使用Parser（解析器）还原为数据格式提供给GUI。

［白顼客产界宜1CORBA1［白顼客产界宜1CORBA1L服务代理-律象IIXMLJDBC•ODBC桥-客户端中区层图1：共享电子白板三层体系ODBC数据库白板系统的实质是数据通信，要求有可靠的传输机制和通信模型，需要为系统定义通信协议集。按功能分，该协议集中的协议可分为两大类：数据传输协议和控制信息协议。数据传输协议包括文字传输和图形传输，主要用于传输用户输入的文字和绘图数据。控制信息协议主要处理控制、管理任务，包括用户登录、创建交谈室、用户退出、暂停/恢复交谈、刷新交谈室或成员列表等。系统在具体实现时，目前有2种组成方式：对等方式(Peer-to-Peer)和客户机/服务器方式。根据工作模式，现有的白板系统大致可分为2类：一类是C/S(Client/Server)模式的，另一类是B/S(Browser/Server)模式。2类系统各有特点。C/S模式的白板可以很好地解决交互性的问题，提供强大的功能，协作的用户可以在异地同时操作白板，交流信息，并可给白板中的对象加锁，防止操作冲突等。这样的系统存在的缺点是由于系统采用的是C/S模式，不仅服务器端需安装系统软件，客户端也需要安装专用软件，这就极大地限制了系统的应用范围。B/S模式可用在Internet上，系统的客户端不必安装专门的软件，仅需有浏览器即可使用系统，十分方便。但它同样存在缺点，那就是系统的交互性较差，白板功能相对较弱。一方面是由于浏览器对安全性的限制，使系统有很多功能无法实现。另一方面是由于对网络的传输能力要求较高，在还没有应用宽带网络的地方大多只传输文本、图形、图像等信息，而不支持音视频信息的传输和再现。3.2应用技术3.2.1系统应用技术应用共享技术应用共享(SharingApplication)是支持群组通信活动的一个重要机制，当被共享的应用程序执行任一用户的输入时，它的执行结果在分布于网络中的所有参与者的屏幕上都要体现，应用共享遵循的原则是“What-You-See-Is-What-I-See”。应用共享按运行应用程序的站点来分一般有两种实现模式：集中式(Centralized)和复制式(replicated)⑵。集中式也称为单拷贝应用共享，被共享的应用程序在一个站点运行，所有参与者对该程序的输入都要传输到这个站点，而程序的输出通过网络传送到其它站点，其它站点相应的软件负责在屏幕上产生相同的输出界面，在任一时刻，只能有一个参与者对这个程序拥有控制权，即输入权。复制式也称为多拷贝应用共享，被共享的应用程序在每个站点都同时运行，每个站点对应用程序的输入事件都要发送给所有其它站点上运行的应用程序拷贝，这样所有应用程序拷贝都可得到相同的输入，因此它们具有相同的输出界面。并发控制技术在实时协同工作中，正在协作的地理上分散的多个站点可能产生相互独立的操作，同时作用于同一共享应用，它们通过交互事件达到共享应用的一致性。当多个用户在同一时刻对同一共享对象进行操作时，为确保一个操作在远端与在本地的执行效果一致，必须使用并发控制策略对来自多方的事件进行协调。在并发控制方面，现有的各种群件应用使用了不同方法，大致包括：集中控制法：全部状态信息位于一处，保持一致，所以易于同步，事件通常按照先到先服务的次序进行处理，不会产生失序；令牌传递法：系统中流动着一张令牌，在同一时刻只允许一个用户拥有令牌，令牌拥有者处于活动状态，有权操作协作对象；封锁法：封锁法是保持数据一致性的常用手段，它提供对共享数据的封锁和解锁，用以控制用户的并发操作，此方法涉及加锁和解锁的时机，截获和释放锁的方法，以及锁的粒度等3个问题；事务机制法：所谓“事务”是指一个操作集，它被提交到所有站点，这个方法采用Floor控制机制，即在同一时刻只允许一个用户处于活动状态⑶。3.2.2操作应用技术电磁感应技术其特点：⑴定位相对准确；⑵书写过程中有压感。即根据书写的轻重不同，笔迹的粗细会不同；(3)显示区域的均匀度较好。此类电子白板需要一个特制的手写笔，定位准确，但是对电子白板的要求比较高，维修不方便，易坏。市场占有率20%—30%左右，正呈现下降趋势。红外技术其特点是：无需特制的手写笔。用笔和手指都可以操作。白板不易坏，易操作。市场占有率20%左右，正呈现上升趋势，属于价格低、质量高，效果好。并且该技术在液晶电视机基础上可方便实现白板功能。这是一种新兴的电子白板技术，是目前国内外发展的趋势。CCD光扫描技术(俗称光电感应技术)此技术为较新的技术。未完全成熟，其最大的优点是可做多点同时触摸，成本较高。还有电阻技术，超声波技术等，由于它们的缺乏技术和性价比优势。因此目前市场份额呈下降趋势，不再赘述。⑷3.3电子白板系统的具体实现建立连接。当用户需要使用电子白板与他人进行交流时，双方(或者多方)可以连接到同一个服务器上。在建立连接的过程当中，每位用户都会拥有一个系统随机分配的唯一的电子白板用户名；各用户端创建一个Session类的对象，进而创建Channel以便与服务器进行通信。交流。建立连接以后，每位用户便可以在自己的电子白板进行操作。每当用户进行一项操作的同时，都会向服务器发送一条写着当前全部操作信息的记录，再由服务器向各个用户端发送当前记录；各个用户端接收到当前记录后，对此记录进行处理、分析，确定发送源及所进行的操作，之后在各自的用户白板上进行指定的操作。比如图形信息打包包括两个步骤：绘图和打包。绘图即用户根据需要来选择工具栏，在白板上用鼠标操作即可完成，每一个图元都是自定义类的对象，直线、矩形、圆矩形、椭圆的；数据结构包括：时间戳、报文序号、画图类型、线的类型、线的宽度、线的颜色、是否有填充、填充颜色、填充样式、起点和终点；曲线和多边形的数据结构包括：时间戳、报文序号、画图类型、线的类型、线的宽度、线的颜色、是否有填充、填充颜色、填充样式、点的个数、点的数组；文本的数据结构包括：时间戳、报文序号、画图类型、LOGFONT结构体、字体颜色、文本框的起点和终点、文本行数、文本内容字符串；调背景图和调图标的数据结构包括：时间戳、报文序号、画图类型、调图类型、起点、终点、图片像素大小、图片相对路径。系统采用动态链表，将每一个图元的绘图数据包存在链表中，每一个链表节点放一个图元，当本机绘制一个图元或接受到一个图元报文，就会在链尾添加一个节点，Add（）即可，若要删除一个图形，只需找到相应节点，RemoveAt（）即可。打包就是将图形信息转换为数据流，在响应鼠标移动、左键按下、左键弹起消息时，用发送报文的函数将图形特征写入字符数组中。3.4应用推广3.4.1电子白板功能电子自板作为典型的CSCW系统，其主要功能涉及以下方面：（1）信息共享。信息共享是电子白板系统的基本任务，它要求电子白板应用系统为各协作成员提供方便可靠的信息收发、修改和删除机制，提供运行在不同操作平台上的不同应用程序对数据的访问和交换。具体地说就是提供信息共享的不同访问方式，根据用户的身份，提供对数据的不同的访问权限等。（2）多媒体群组通信。电子白板系统提供了支持在协作成员之间互换多媒体信息的通信机制，这些媒体包括文本、图形、图像等。其次，提供群组通信支持，包括晃步组通信和同步组通信，它使通信服务具备多种数据交换方式。即点到点、点到多点、多点到一点和多点到多点等。这意味着，协作的用户可作为数据的发方或收方，又可以同时具备收，发的功能。（3）个体活动管理。电子白板系统为各协作用户提供宽松的WYSIWIS（What-YouSee-Is-What-l-See，你见即我见）机制，允许参加者对同一事务的不同部分以不同形式进行观看和修改；同时提供安全机制，对公用操作/数据和私有操作/数据进行区分，为参加协调工作的用户保留一部分私有数据不为群体共享。（4）群体协作管理。电子白板系统支持多个用户参与同一工作，它提供给各协作用户一个公共平台，每一个协作用户在它的协调下完成一项共同的工作，它负责对活动的步骤加以协调，其中包括工作流支持系统、群组方法支持工具、群组工作程序协调系统和群组决策支持系统，也包括群体活动中成员间任务和责任的划分；同时在协调中采用协调控制策略，如令牌控制方式、并发控制和协商控制等，以避免个体之间的冲突。3.4.2电子白板在教学中的影响交互式电子白板独特的交互功能和特点使其具备教学方式上的灵活自如性、教学内容上的活泼生动性，以及教与学的即时交互性等，所以课常上使用这一技术手段深刻地影响和改变了传统课堂上教师的教学质量和学生的学习效果。（1）呈现动态教学信息，生成高质量的教学课件。对于教师而言，传统的多媒体课件更多的是演示功能，在讲授过程中师生双向交流少，课件在演示过程中学生无法参与，因为课件的内容无法更改。而用白板技术制作的“课件”，在应用软件或操作界面中开启标注功能，对原来的文档进行批注，展开详细的讲解。根据讲解的需要，教师随时可以拿起电子感应笔直接在白板上书写，并可以像一般黑板那样擦掉白板不需要的内容，不用饱受粉尘对健康的损害。（2）无缝地使用数字化信息化资源。交互式电子白板可以无缝地使用一些数字化信息化资源，这些资源包括网址、视频和音频剪辑、教学交互性程序、数字翻转图类的交互性软件、电子显微镜或数码相机、扫描仪等，使得数字化资源的呈现更灵活，也解决了过去多媒体投影系统环境下，使用课件和幻灯讲稿教学材料结构高度固化的问题。交互式电子白板在课堂教学中有诸多优势，正因为它并没有抛弃传统的黑板加粉笔的教学模式，更没有抛弃信息技术时代的多媒体计算机教学模式。恰恰相反，它把这两者所具有的优势很好地结合起来，使黑板具有颜色，使教师能够在课堂，随心所欲地应用各种教学资源为教学服务，调动学生的学习积极性，从而显著地提高课堂教学效率，促进课堂教学信息化。发展前景4.1电子白板被广泛应用的趋势4.1.1电子白板操作简单交互式电子白板在外观和操作上接近黑板和触摸屏，易于上手、使用方便，即使是对计算机操作陌生甚至有恐惧感的年长教师，稍加尝试也可以渐学渐用，克服畏难心理，建立起信心。同样，直接在白板上进行书写和操作有利于吸引学生兴趣，可以使其更积极地参与到教学中来。目前，交互式电子白板进入教室，凭借其巨大的潜力与功能优势，必将逐步在学校常态课堂教学中进一步推广普及，成为教师教学的必备工具，应用前景非常广泛。“相信交互式电子白板必将成为课堂教学信息化、信息技术与学科课程教学整合的有效且可行的主流技术”，极大地推动教育教学的信息化。4.1.2电子白板提高课堂质量交互式电子白板呈现的是多情境、多维度、多形式的数字化互动平台，教学交互是这一新的教学系统下教与学相联系的重要纽带，师生通过电子白板对多媒体计算机等教学设备进行操作;借助交互式电子白板强大的功能，通过情境创设，师生对话，探索发现，请学生上台实际操作等等，来调动学生的主动性，为教师与学生、学生与学生、师生与资源之间提供了多种多样的交互形式，这也是其应用于课堂教学上与其它媒体相比较时的突出优势和核心竞争力所在。交互式电子白板具有适应教学需要的强大功能，能有效地进行师生之间和学生之间的多方面互动，能及时保存课堂上的教学过程，记录学生学习情况，为学生课后查看回放及教师教学反思提供第一手的资料。对于很多教师来说，他们已经逐渐用交互式电子白板代替了黑板，开创了“传道、授业、解惑”的新舞台，这说明交互式电子白板的使用已经逐渐深入人心，一大部分教师已经将利用交互式电子白板作为一种常规手段进行上课。这有利于交互式电子白板未来的广泛推广和普及应用，具有很高的示范价值。4.2阻碍电子白板发展的问题及解决策略4.2.1问题（1）设备昂贵目前交互式电子白板的价格较高，学校投资大，对于许多学校来说，只能在会议室或公共教室配备一块，无力给所有教室配备交互式电子白板，教师无法随时使用，因此设备短缺就成了交互式电子白板广泛推广的首要瓶颈。（2）使用范围受限交互式电子白板受到尺寸的限制，不适用大教室的演示性教学，不利于后排学生观看白板上呈现的教学内容，也无法满足众多学生亲自操作白板的要求。研究表明，“交互式电子白板的应用适合小班化教学，在班额小的情况下，师生、生生互动比较方便，可以充分发挥白板的互动功能”，这对白板在课堂教学中的应