胡玉娟

（合肥师范学院公共计算机教学部，安徽合肥 230061）

免屏交互式电子投影的教学作用及技术解析

胡玉娟

（合肥师范学院公共计算机教学部，安徽合肥 230061）

当今，液晶投影机在大学、中小学，乃至一些培训场所和会议场所广泛使用，但往往尚处传统的使用方式。结合一些新技术，技巧地使用液晶投影机，可以使投影屏幕具有交互性，投影质量亦提升，以使教学效果（包括协作会议效果）更生动、更科学。本文分析了几种主要的电子白板的工作原理并对其性能加以比较，重点阐述了较为先进的免屏光感控制数字电子白板对投影教学的支持作用。

液晶投影机；多媒体教学；电子白板；免屏式

1 引言

当今，在大学、中小学，乃至一些培训场所和会议场所，都广泛使用液晶投影机，然而，传统的使用方式比较落后，仅仅是投影。传统的多媒体教学，教师只能在计算机前操作课件，缺乏灵活的手写标示、绘图和擦除功能，投影屏幕缺乏交互性。其实，结合一些新技术，技巧地使用液晶投影仪，可使投影屏幕具有交互性，投影质量亦有所提升，以使教学效果（包括协作会议效果）更生动、更科学。如使用交互式电子白板控制液晶投影机工作就可达到这种效果。

交互式电子白板是将电子白板连接到PC，代替普通的投影幕布。通过电子白板检测电子笔的位置信息传输到计算机中与计算机的屏幕图像结合在一起，并利用投影机将PC上的内容投影到电子白板屏幕上。可以利用特定的定位笔代替鼠标在白板上对计算机的内容进行编辑、修改、标注、保存等操作。在应用程序的支持下，可以构造一个大屏幕 、交互式的教学环境或协作会议。

2 几种主要的电子白板的工作原理及性能比较

2.1 电磁波感应式白板

技术原理：采用一支可以发射电磁波的笔，在白板水平和垂直两个方向排列接收线圈。当笔靠近接收线圈时，线圈上会感应到笔发射出的电磁波，根据电磁波感应所在的位置判断X、Y的坐标值。最终达到控制计算机的目的。优点是定位准确；书写过程中有压感。缺点是：反应速度不够快，即书写的笔过去之后笔迹才出现；怕划伤与损坏，一旦某部分出现划伤整块白板就完全报废；难以实现超大面积的版面制作；成本较高。国内采用此项技术的主要厂家有：巨龙、天士博等电磁波感应式电子白板外观如图1所示。

2.2 红外线扫描技术电子白板

技术原理：由密布在显示区四周的红外线接收和发射管构成水平和垂直方向的扫描网格，当有物体阻挡住网格中的某对水平和垂直扫描线时，可以通过被阻挡的水平和垂直方向的红外线位置确定X、Y坐标，达到控制计算机目的。

图1 电磁波感应式白板

优点是定位准确；无需专用笔；响应速度较快。缺点是：使用时无压感反应；红外线接收器受强光和灰尘的影响较大；成本较高。采用此项技术的主要厂家有：美国的3M；日本的HITACHI；中国鸿合；等等。红外线扫描技术电子白板外观如图2所示。

图2 红外线扫描技术电子白板

2.3 压感技术电子白板

技术原理：相当于计算机的一个触摸屏，使用者用手指或笔触及屏幕上所显示的选项时，计算机会自动处理相当的操作。这种电子白板内部有两层压感膜，当白板表面某一点受到压力时，两层膜在这点上形成短路，根据短路的位置判断操作的X、Y坐标值，达到控制计算机目的。优点是定位相对准确；无需专用笔可做触摸操作。缺点是：耐用性差，怕划伤；无法实现超大面积；书写较吃力，力度不够字迹显示不出来；成本较高。采用此项技术的主要厂家有：美国的Polyvison、Interactive Tech及越来越多的国内厂家。压感技术电子白板外观如图3所示。

图3 压感技术电子白板

2.4 超声波电子白板

技术原理：在屏幕的两边部署两个按固定距离分布的超声波接收装置，定位的笔是一个超声波发射器，当笔移动在屏幕的表面时，所发射的超声波沿屏幕表面被接收器检测到，计算机将接收到超声波的时间来换算笔与两个接收器的距离，再转换为X、Y的坐标值，达到控制计算机的目的。优点：定位相对准确；适应性强，可在不同的成像媒介上使用（如投影幕、白墙等）。缺点：定位精度不均匀，受版面大小限制影响；温度会影响超声波的传输速度导致操作不舒适；一般可控制80寸以下的成像区域，过大的区域会导致定位不准与不灵敏；成本适中。采用此项技术的主要厂家有：HITACHI、IBEAM等。超声波电子白板主要组件如图4所示。

图4 超声波电子白板主要组件

2.5 光感控制数字电子白板

技术原理：无需特殊屏幕作为操控媒介，可以在墙壁、纸张、投影幕以及白色玻璃上进行操作。采用光感信号控制主机对投影区域进行数字化建模，再通过手写笔或电子教鞭进行光源采集，通过光源点在数字化模型的成像位置判断X，Y的坐标值，达到控制计算机的目的。优点是：定位准确；不受面积尺寸的局限性；可在不同材质媒介上使用，使用寿命长；由于操作区域无电路板，所以不易损坏，具有较低的市场价格与较低的维护成本。缺点是：强光直射在投影影像区域或采集主机上时，会造成设备误认为干扰光线时是教鞭笔的信号光源，从而导致使用干扰，但对投影幕和主机位置进行对光遮挡可解决此问题；不能触摸操作，需用专用的教鞭笔进行操作和书写，但可以解决区域较大的投影屏幕，高处手操控不到的的问题。采用此项技术的主要厂家有：中国的与时科技等。

表1 五种目前主流电子白板的技术优势对比表

值得注意的是：红外线式电子白板、电磁波式电子白板以及压感式电子白板虽然具备屏幕的交互性，但一般都是有屏式电子白板。而超声波式电子白板、光感控制数字电子白板可以是免屏式的。

了解这些电子白板的性能，可以权衡性价比、使用环境及工作需要来选择合适的投影方式。

3 光感免屏式电子白板的硬件组成

流行的传统的多媒体教学的设备组成是：计算机、投影机、玻珠屏幕、音响。光感免屏式电子白板的使用就是在传统的四大件的基础上再加上一个控制投影机工作的系统，并且可以舍去屏幕。

光感免屏式电子白板共有五大主要部件：光感信号控制主机、压感式手写笔、无线数据传输AP Key、电源线、可伸缩式电子教鞭。光感免屏式电子白板主要组件如图5所示。

光感信号控制主机的功能是：数字建模采样；压感式手写笔和可伸缩式电子教鞭的功能是：红外感光信息回传，可在影像上（幕墙上）直接操作；USB无线AP Key的功能是：2.4GHz无线通信数据传输至计算机，以操作计算机。

光感免屏式电子白板的一般部署方式及安装校验过程：组装教鞭、安装驱动程序、摆正设备并通电、将USB Key插入PC的USB接口、通过在屏幕上选择9或16个点校正屏幕进行数字建模采样，部署完毕即可使用（见图6）。

图5 光感免屏式电子白板组件

图6 光感免屏式

光感免屏式电子白板的光感信号控制主机的常用吊装位置示意图如图6所示。吊装使用时将吊装开关调整至T型符号方向，将设备吊装至投影机支架闲置支脚，将电源线连接至投影机的电源线中避免重复布线。

光感免屏式电子白板系统的整体使用示意图如图7所示：

图7 光感免屏式电子白板系统整体使用示意图

4 采用电子白板配套软件可优化多媒体教学的交互性

屏幕具有交互性，非常有利于教学。教师可以用教鞭指点投影幕布（或墙壁等）上的内容讲解或提问，这种师生面对面的交流效果，不仅利于情感交流，也利于学习者的知识感悟。

一般设计较好的电子白板配套软件具有如下功能：

（1）能对PPT、Word等应用程序进行标注与书写，能改标注颜色与粗细；

（2）可以擦除标注过的痕迹，并可以选择擦除范围大小，具备撤销擦除结果和恢复擦除结果功能；

（3）可以放大画面，并可以对标注过的笔迹进行回放，可以改变背景颜色…

（4）可以随时查看以前标注过的历史页面，能保存为其他格式，如存为网页等；

（5）能随时加入一些图形课件，便于支持教师临场发挥以及支持上课时的互动性；

例如，某电子白板软件部分扩展面板功能如下面图8所示：

图8 电子白板软件扩展面板功能示例图

由此可见，结合电子白板技术，控制液晶投影机工作，可以很好地改善教学环境乃至教学效果，包括协作会议效果。教师（主讲人）可用教鞭指点幕布，如同操作电脑一样操作屏幕，学生（学习者）如同观看黑板一样观看电子白板。

［1］沈 宁.“互交式教学法”在普通高校女生健美操教学中的运用［J］.华章，2008，（10）.

［2］陈 芳，王改焕.互交式教学法在高校女生体育教学中的运用［J］.科技情报开发与经济，2008，（31）.

［3］李远华.“互交式教学法”在武术普修教学中的运用［J］.玉林师范学院学报，2004，（05）.

［4］马永红.“互交式”教学对提高学生素质的作用［J］.体育文化导刊，2002，（06）.

［5］蔡连顺，肖景莹，王国志，等.临床基础课互交式教学模式的探索［J］.山西医科大学学报（基础医学教育版），2002，（04）.

Technique Analyses of Screen－free Interactive Projectors and Their Application in Teaching

Hu Yujuan
（Hefei Normal University，Hefei 230061，China）

Nowadays，although liquid crystal projectors are widely equipped at universities and high and primary schools，they are often used in traditional ways.Combined with new techniques and used in smart ways，the projectors screen can be interactive and the quality of projection can also be improved.Thus，the users can make their presentation in a class or meeting more vivid and reasonable.The article analyzes the operational principles of several major electronic whiteboards and compares their performances，highlighting the supportive effects on teaching caused by the advanced photo－control digital electronic whiteboards.

liquid crystal projector；multimedia teaching；electronic whiteboard；screen－free

G642

A

1673－1794（2011）05－0100－03

胡玉娟（1962－），女，副教授，在读博士，从事教育信息技术和微波通讯研究。

2011－08－02