CN102044173A - 软性电子白板系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供软性电子白板系统，包括有计算机，以及作为计算机的输出显示设备的投影仪；计算机中设置无线接收器，设置通过无线接收器与计算机建立无线通信连接的无线输入设备；计算机上装载有智能教育平台模块和数学教学资源知识浓缩模块。所述智能教育平台模块，用于提供支持动态几何技术的超级画板，根据用户通过无线键盘输入计算机的信息生成动态几何图形；所述数学教学资源知识浓缩模块，用于提供辅助生成动态几何图形的函数指令集合。本发明改进了电子白板产品，更智能地支持课堂教学应用；并且充分考虑到对现有教育资源的组合利用，从而大规模降低了投资成本，具有组合创新的特点。

Description

软性电子白板系统

技术领域

本发明涉及信息技术与计算机应用技术的交叉研究领域，尤其是一种软性电子白板系统。

背景技术

传统的“黑板+粉笔”的教学方式为人类的教育事业做出了卓越的贡献。但是随着科技的发展和教学内容的不断更新与扩充，原有的传统教学方式已经远远不能满足教师传递教学内容的要求。例如，新开设的计算机基础课，其课程内容的操作性及实践性非常强，利用传统的教学方式已不能满足学生对知识传递方式的要求。

随着科技的发展，一批新型的教学设备逐渐代替传统的粉笔和黑板，走进教室成为主要的教学工具，特别是由计算机和投影仪组成的多媒体教室已经成为各级学校普遍采用的课堂教学方式。但是，在使用“电脑+投影仪”多媒体教学系统时，教师通常是站在计算机控制台前操作计算机，这样的授课方式将教师的活动范围限制在计算机控制台前，减少了教师与学生之间的互动，有时教师走下讲台走到了学生中间，当其要切换课件内容的时候，不得不重新回到讲台上的计算机控制台前，这样就造成了对课堂教学时间的浪费，另外对于那些操作性和实践性较强的课程，学生不能很方便地参与到教学活动中，教师也不能方便地实地检查学生对课程内容的掌握情况。并且，在目前的“电脑+投影仪”多媒体教学系统中，大多数教师都是采用“播放”由Powerpoint、Flash或Authorware等软件预先制作好的课件的方式来开展教学活动的，这样在教学过程中就不易根据教学活动的开展情况和学生的反馈信息来方便地更改课件内容或创建新的教学内容，从而降低了教师灵活性的发挥，制约了教学效果。

电子白板产品在一定程度上解决了教学过程中不能修改预先准备的课件的问题，使教师在教学的过程中可以对课件的内容做出调整与修改。但是电子白板的价格普遍较高，报价通常在人民币6000～15000元，甚至更高，对于一般的学校来说，这样的价格难以接受，所以电子白板设备不利于大规模的推广。同“电脑+投影仪”多媒体教学系统相似，电子白板也限制了教师的活动范围，要求使用者在白板前进行操作。

如何彻底的将教师从讲台上的计算机控制台上解放出来，使其可以在教室的任何一个地方开展教学活动，并提供给学生更多的参与课堂教学活动的机会，以加强师生之间和学生之间的互动？能否设计一套功能强大、使用便捷的课件制作系统，使得教师能够方便快捷地制作教学课件，并且课件内容能够根据课堂情况方便地修改和更新？这些都是当前课堂教学和信息技术研究领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于为解决上述课堂教学中所存在的问题，提出了一种软性电子白板系统。

本发明的技术方案所提供软性电子白板系统，包括有计算机，以及作为计算机的输出显示设备的投影仪；计算机中设置无线接收器，设置通过无线接收器与计算机建立无线通信连接的无线输入设备；计算机上装载有智能教育平台模块和数学教学资源知识浓缩模块；所述智能教育平台模块，用于提供支持动态几何技术的超级画板，根据用户通过无线输入设备输入计算机的信息生成动态几何图形；

所述数学教学资源知识浓缩模块，用于提供辅助生成动态几何图形的函数指令集合；

智能教育平台模块和数学教学资源知识浓缩模块建立通信；当用户通过智能教育平台模块调用数学教学资源知识浓缩模块中的函数指令，并通过无线输入设备输入相应函数参数到智能教育平台模块时，智能教育平台模块根据函数指令和相应函数参数生成动态几何图形。

而且，所述无线输入设备为无线键盘，无线键盘上集成有用于代替鼠标的触控板。

或者，所述无线输入设备为无线键盘和无线鼠标。

而且，所述智能教育平台模块采用广州景中教育软件有限公司的“Z+Z智能教育平台——超级画板”实现。

本发明改进了电子白板产品，更智能地支持课堂教学应用；并且充分考虑到对现有教育资源的组合利用，从而大规模降低了投资成本，具有组合创新的特点。从本系统的组成部分来看，计算机和投影仪在学校的课堂教学中已经相当的普及，不再需要做额外的投入。本发明所述的无线输入设备、数学教学资源知识浓缩模块以及Z+Z智能教育平台一超级画板的总投入也不过1000元以下，这样的投入相对于目前一套电子白板的10000元左右的报价具有明显的价格优势，从而有利于本系统的大规模普及推广。尤其是无线输入设备可以在现有常用PS2接口的键盘鼠标基础上改装实现，能够进一步降低硬件成本投入。

附图说明

图1是本发明的系统组织结构图；

图2为本发明实施例无线输入设备和无线接收器结构图。

具体实施方式

下文将参照附图对本发明的具体实施方案进行更详细的举例说明：

参见图1，本系统在计算机基础上进行三部分设置，即软件、操作和显示。显示即由投影仪完成，本发明不予赘述。操作由安装在计算机上的无线接收器配合无线输入设备实现，支持用户与计算机交流从而进行操作。无线接收器根据具体实施所用无线输入设备的情况具体设置。无线输入设备可以采用集成有触控板的无线键盘，无线键盘用于代替鼠标，具体实施时可参考笔记本的键盘设计实现。无线输入设备也可以采用无线键盘和无线鼠标，这样操作比较方便。但是市面上售卖的无线键盘和无线鼠标价格较高，本发明实施例提供在现有常用PS2接口的键盘鼠标基础上改装实现无线键盘鼠标的技术方案。软件主要由两部分组成，智能教育平台模块和数学教学资源知识浓缩模块，具体实施时装载到计算机操作系统中即可。智能教育平台模块可以直接采用现有技术，如采用广州景中教育软件有限公司的“Z+Z智能教育平台——超级画板”实现。以下说明实施例实现方案时如无特别说明均将“Z+Z智能教育平台一超级画板”简称为超级画板。

所述超级画板，是我国自主研发的一款智能教育软件，其借鉴《几何画板》的长处，把动态几何作为最基本功能。此外，还根据教师教学和学生学习的实际需求，将动态几何和符号演算、自动推理、编程环境以及课件制作等进行了有机地集成，突破了动态几何的框架，发展成为集动态几何图形与动态计算于一体的智能教育平台。超级画板以其操作简单，易学易用，功能强大的特点深得一线教师的喜爱，且当前已经在中小学数学教学中得到逐步普及。

所述数学教学资源知识浓缩模块，用于提供辅助生成动态几何图形的函数指令集合，具体实施时可以利用超级画板所提供的编程环境，在超级画板的基础上进行二次开发得到。具体实施时，可以根据中小学数学教学常用知识的需求，对中小学数学教学知识进行了系统的归纳，将各知识点依据其特点分为点、直线、圆与圆弧、圆锥曲线、函数曲线、图形变换、文本、测量以及其他等九大类，从而可以针对每一具体类进行函数化的抽象。

下面以直线类函数化抽象为例进行说明。在中小学的数学教学中，所涉及到的直线主要分为以下几类：

(1)直线的函数表示

点斜式：给定斜率，并过已知点的直线。

截距式：已知两坐标轴的截距的直线。

一般式：已知方程的直线

(2)直线的种类

切线：其他曲线的切线。

准线：圆锥曲线的准线。

公切线：两圆的公切线。

渐近线：双曲线的渐近线。

圆锥切线：圆锥曲线的切线。

得到类的具体分类以后，就自定义函数来实现相应的功能操作。例如，要利用已知点和已知直线的斜率来得到一条直线，可以定义函数为dxs(点斜式)(A，Slope)；参数A代表已知点，参数Slop代表将画直线的斜率。函数命名时可以考虑中国人的习惯，将英文命令转化为容易记忆的中文拼音命令，使用户可以见明而知函数的功能，以此来提高用户的操作效率。具体函数操作过程如下：

(1)运行超级画板，在左侧点击“程序”项目卡，打开程序编辑区；

(2)点击菜单栏“作图/文本作图”，打开文本命令作图对话框，找到对话框左下方的直线下的英文命令函数原型；

(3)在程序编辑区输入如下程序代码

LineOfPointSlope(A，Slope)是超级画板已提供的内置函数接口，其功能是过已知点和确定的斜率，做出直线图形。

点击“Ctrl+Enter”组合键运行，并保存为dsx.zjz文件。

至此，可以得到自定义的点斜式函数。数学教学资源知识浓缩模块提供这种函数，用户调用时只需打开上述保存文件，在程序区调用点斜式函数即可。

当用户在制作教学课件的时候，往往需要进行多步的操作才可以制作出一个成熟的课件。根据上述制作过程，可以针对特定的操作通过定义自己的函数来封装多步的操作，这样使用者可以通过调用特定的函数来实现一组功能，从而简化用户的操作过程。

可见，本系统能将用户从复杂的英文命令中解放出来，以中国用户习惯的汉语拼音来命名函数，更加符合中小学教师的认知习惯，并且向广大的用户提供了涵盖中小学数学教学知识的封装函数操作，使用户通过简单的调用来实现复杂的功能。

利用本发明所提供的数学教学资源知识浓缩系统，教师可以方便的绘制各种函数直线和曲线。如要绘制点斜式直线，用户调用数学教学资源知识浓缩模块中的函数指令时只需双击打开我们保存的dxs.zjz文件，在超级画板所提供平台的程序操作区输入操作命令dxs(A，Slope)，其中函数参数A代表已知点，函数参数Slope代表将画直线的斜率，点击键盘上小键盘的“Enter”键，就可以方便的做出上述函数的曲线。其具体实现过程为通过dxs函数将用户输入的参数A，Slop传递给超级画板内置函数LineOfPointSlope，进而调用超级画板作图函数对直线进行绘制。如果教师想改变上述函数的参数，只需在圆括号中输入想改变的参数，然后再次点击小键盘的“Enter”键，就会显示改变后的函数曲线。这样教师就可以在教学的过程中根据实际的教学情况对教学课件做出灵活的改动，以增进教学的效果。本发明实施例实现了基于PS2接口标准的键盘及鼠标与计算机主机之间的无线通信，包括发射部分和接收部分。发射部分包括用于与键盘和鼠标连接的PS2接口、发射处理器和无线发射模块，键盘信息和鼠标信息经PS2接口传输到发射处理器，发射处理器对键盘信息和鼠标信息编码所形成的编码信息传输到无线发射模块，由无线发射模块进行无线发送；接收部分包括无线接收模块、接收处理器和用于与计算机主机连接的USB接口；无线接收模块与无线发射模块建立在2.4GHz频点上的双向串行通信，无线接收模块接收到无线发射模块发送的编码信息后送往接收处理器，接收处理器对编码信息解码所得键盘信息和鼠标信息转换为HID数据格式后经USB接口传输到计算机主机。发射部分实现了无线输入设备，接收部分即是实现了相应的无线接收器。

具体实施时，可以采用成熟的单片机技术实现发射处理器和接收处理器。单片机除了具有成本低廉的优点，通过单片机编程，还能够扩展功能，实现自动化。参见图2，实施例的发射处理器采用ATMEL公司的AT89C2051单片机实现，接收处理器采用Cypress Semiconductor公司EZ-USB FX2系列中的CY7C68013单片机实现。具体实施时，无线发射模块采用具有软件设地址功能的产品，无线接收模块采用具有响应地址校准功能的产品为佳。例如，所述无线接收模块和无线发射模块均采用杭州源中通信技术有限公司的NewMsg-RF2401数字无线通信模块实现。无线接收模块与无线发射模块之间的双向串行通信设定在2.4GHz频点上，可以支持进行长距离的有效操作，实现无线信道。

虑到目前的计算机技术，计算机主机上都会设有多个USB接口，实施例在接收部份设置USB接口以连接计算机主机。若采用其它串行接口接入计算机主机，应当属于本发明技术方案的等同替换方案。接收设备采用HID人机交互设备类协议实现键盘信息和鼠标信息到计算机主机的传输，键盘信息和鼠标信息转换为HID数据格式后可简称为HID码。HID码是计算机主机能够直接识别的数据，通过USB接口传输至计算机主机即可。本发明所支持的计算机主机，除个人PC的计算机主机外，也包括笔记本电脑等。

本发明针对手持端和计算机主机端分别设计，使用时将任意PS2接口的鼠标和键盘正确连接到发射部分的PS2接口上之后，再将接收部分的USB接口与计算机主机上的任意USB接口相连，则有线PS2键盘及鼠标即可以转变成无线键盘及鼠标，构成完整的计算机系统。经过无线通信连接，用户在键盘和鼠标的操作就能在计算机主机得到反应，整个系统按照以下步骤进行工作：

在手持端的发射部分，键盘及鼠标信息按照PS2串行通信协议传输至发射处理器，由发射处理器对其进行一定的格式转化形成编码信息并封装成数据帧，然后通过无线发射模块进行射频发送。编码信息的数据帧格式可以有多种形式，例如：帧的第一字节为标识位，用以区别为键盘或者鼠标信息；帧的第二字节为键盘或鼠标信息的字节长度；帧的第三字节开始记录键盘或鼠标信息。在计算机主机端的接收部分，与无线发射模块地址码相对应的无线接收模块将接收到的编码信息传输给接收处理器，接收处理器从编码信息中提取所得键盘信息和鼠标信息经USB接口与上位对应的计算机主机通信。键盘及鼠标即可以与计算机主机进行无线串行通信，实现远距离无线操作。

本发明实施例的无线接收模块和无线发射模块均采用NewMsg-RF2401数字无线通信模块实现，以下简称RF2401模块。RF2401模块工作在2.4GHz频点上，支持软件设地址功能和响应地址校准，因此可以通过地址码来区分设备。RF2401模块的单个数据包最大可以为32字节。数据包由地址位+数据位+校验位组成，校验位最大为2字节，地址位最大为5字节但不能全为0，因此最多可以设置128＾5-1个地址码来区分不同套设备。实施例中，地址位有效位取2字节，所以共可设128*128-1＝16383个不同的地址码，即可以区分16383套不同设备。具体实施时，由AT89C2051单片机根据RF2401模块的软件设地址方式将编码信息进一步编码成以下格式：地址位+数据位+校验位，其中数据位即是上述标识位+字节长度+键盘或鼠标信息形式的原编码信息。通过对AT89C2051单片机编程，可以自动收集键盘信息和鼠标信息并要求无线发射模块发送，实现发射过程自动化。在接收部份采集与之对应的无线发射模块所发送上述格式的编码信息可以进行地址位校准。从而可以区分开多套设备，即使在同一场所有多套设备同时工作时，互相也不会被干扰。

Claims (4)

1.一种软性电子白板系统，包括有计算机，以及作为计算机的输出显示设备的投影仪，其特征在于：计算机中设置无线接收器，设置通过无线接收器与计算机建立无线通信连接的无线输入设备；计算机上装载有智能教育平台模块和数学教学资源知识浓缩模块；

所述智能教育平台模块，用于提供支持动态几何技术的超级画板，根据用户通过无线输入设备输入计算机的信息生成动态几何图形；

所述数学教学资源知识浓缩模块，用于提供辅助生成动态几何图形的函数指令集合；

智能教育平台模块和数学教学资源知识浓缩模块建立通信；当用户通过智能教育平台模块调用数学教学资源知识浓缩模块中的函数指令，并通过无线输入设备输入相应函数参数到智能教育平台模块时，智能教育平台模块根据函数指令和相应函数参数生成动态几何图形。

2.如权利要求1所述软性电子白板系统，其特征在于：所述无线输入设备为无线键盘，无线键盘上集成有用于代替鼠标的触控板。

3.如权利要求1所述软性电子白板系统，其特征在于：所述无线输入设备为无线键盘和无线鼠标。

4.如权利要求1或2或3所述软性电子白板系统，其特征在于：所述智能教育平台模块采用广州景中教育软件有限公司的“Z+Z智能教育平台——超级画板”实现。

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