基于扩展电子白板的远程课堂

基于扩展电子白板的远程课堂
摘要：本文介绍了如何利用扩展的电子白板技术，通过视频、音频、课件、白板、文字等多种信息交流渠道，实现仿真的课堂环境，使得地理位置分离的师生可实现集中授课的效果。

关键词：电子白板；音视频；远程课堂
随着网络技术的快速发展，远程教育已成为教育界最具活力的领域之一。

随着远程教育的发展，教学观念的逐步完善，课堂教学的价值已被重新得到重视。

本文主要研究网络环境下，如何能最大限度地体现课堂的教学效果。

1远程课堂概念及其特点
远程课堂教学是远程教育的一种有效的教学方式，起源于早期的电视、电话远程教育。

电视、电话技术的结合，为在虚拟教室的远程面授教学提供了可能性，并带来了一系列的新的教育前景。

随后，随着计算机及网络技术的迅猛发展，远程教育以及远程课堂的研究都更注重互联网的使用。

远程课堂是指教学者在虚拟的教学环境中有目的、有计划、有组织地利用多媒体技术对学习者进行地实时教学过程。

课堂教学离不开课堂，而课堂是指由教学设施、设备、物理空间组成的教学环境。

与远程课堂相对应的课堂形式主要包括传统课堂和网上虚拟课堂。

传统课堂是教师有目的、有计划、有组织地对学生实施教学地真实地、封闭的教学环境。

其教学效果好、实时交互性强，最大的缺点在于受空间的严格限制。

网上虚拟课堂一般是指教师通过有目的的组织网上资源，搭建教学平台，提供教学课件，为学生提供学习条件和环境，学生可以登录到虚拟课堂，浏览、下载、学习。

虚拟课堂通常没有或很少进行实时互动教学，师生之间的互动多通过留言板、邮件等异步方式完成。

虚拟课堂解决了传统课堂的空间约束问题，但由于其缺乏实时交流、互动手段，使得学生学习的积极性不高，失去了课堂的凝聚力。

而本文关注的远程课堂正是为了解决传统课堂和虚拟课堂的局限性而产生的，其目的是提供不受空间约束的，能通过音、视频进行实时交互的课堂。

远程课堂的主要特点包括：
同步性——发生在远程课堂教学中的交互行为，是以同步交互为条件的。

首先是多向交互，师生、生生之间要有良好的沟通方式，以便产生最佳的互动效果。

其次是即时交互，要保证能够形成类似平时近距离接触时的情景式言语环境。

虚拟性——因为远程课堂教学是建立在师生物理位置分离的前提下，其所创造的课堂环境必然具有虚拟的特点。

这种虚拟性，就使得远程课堂摆脱了空间的
约束。

在远程课堂的研究中，如何能在空间分离的前提下，尽量达到传统课堂的效果是其追求的目标。

目前常见的方法是借助视频会议系统建立远程课堂，视频会议系统满足了远程课堂的基本需求，但其仍然存在以下几个问题：
 学生无法自主选择教师视频或板书，使得教学信息有很大损失；
 由于视频会议系统通常比较复杂，代价较高，很难实现每个学生一个终端，因此通常做法是多个学生使用一个终端，教师使用另一终端，这样就限制了远程课堂的虚拟性。

本文针对以上问题，提出了基于电子白板的远程课堂系统，通过该系统，学生可自主选择教师视频，还是板书信息(白板)，同时，由于不需要复杂的视频会议系统，使得系统代价小，可实现学生的分布性，实现完全分布的远程课堂。

2基于扩展电子白板的远程课堂
电子白板是十分重要的协同工作工具。

通过使用鼠标、键盘、手写笔和触摸屏等硬件I/O设备，各协作用户可以在电子白板上面绘制图形、键入文本、注释、剪切、复制图片，并同步显示在其他用户的白板界面上，从而达到资源共享、实时交流的目的。

由于电子白板交流具有灵活、方便、及时的应用特点，因此被广泛地集成在视频会议、远程教学、自动化办公等系统中，具有很高的实用价值。

本文所指的扩展电子白板主要是指电子白板具有音视频以及课件的播放功能，使得师生之间可通过音视频的直接接触，建立更好的课堂环境。

2.1基于扩展电子白板的远程课堂的总体框架
本文所述远程课堂系统以扩展的电子白板为中心，远程课堂通过视频、音频、课件、白板、文字等多种信息渠道，实现仿真的课堂环境，使得地理位置分离的师生可实现集中授课的效果。

系统总体框架如图1所示，可分为服务器端、高级用户端以及普通用户端。

通常，高级用户端由教师使用，普通用户端由学生使用。

其中，
 服务器端负责用户登录，后台信息维护与处理等；
 高级用户端(教师终端)负责开始和终止课堂；控制学生接入和退出；在用户间切换音视频信号；课件播放管理等；
 普通用户端(学生终端)负责课件播放；视频播放；白板显示及使用；各界面间切换；在教师终端授权的情况下，能通过音视频与教师及其他学生交流。

2.2扩展电子白板的设计与实现
扩展的电子白板使得师生之间可通过音视频的直接接触，建立更好的课堂环境。

基于扩展电子白板的远程课堂系统体系结构图2所示，各部分功能如下：
 界面管理模块负责根据不同用户显示不同的界面信息。

 用户管理模块负责管理用户信息，实现对不同用户的访问控制。

 音视频管理模块、课件管理模块以及白板管理模块是扩展电子白板的主要组成部分，实现远程课堂的主要交流渠道。

其中音视频管理模块负责开启、关闭实时音视频信息，并负责管理数据库中存储的媒体信息；课件管理模块负责开启、浏览、关闭课件；白板管理模块负责在多个用户间同步显示白板的更新状态，保持多个用户的白板信息同步。

 文本交流平台提供快捷的文本交流渠道，其实现类似于目前网络常见的聊天室，但为了维护课堂秩序，教师可选择是否允许学生自由交谈。

 抢答控制模块负责在学生提问或回答教师问题时，选择发言的学生。

 管理控制台负责维护各模块的正常运行。

 数据库用于存放用户信息、媒体信息、课件信息等内容；操作系统作为整个系统的支撑。

2.3基于扩展电子白板的远程课堂的主要场景
基于扩展电子白板的远程课堂的主要使用场景可按照传统课堂的场景分为：上课、教师提问、学生提问、下课等。

1) 上课：
教师：登录系统；打开摄像头；播放课件；备好白板用于板书；
学生：登录系统；听课，根据需要在视频、课件以及白板间切换以成分获取信息。

2) 教师提问：
教师：打开抢答控制器，等待学生抢答，选定学生后，把发言权交给学生；
学生：按抢答按钮，若成功，则可利用音、视频发言。

若没有麦克、摄像头等多媒体设备，则可利用白板或文字发言。

3) 学生提问：过程与教师提问类似，只是没有教师等待学生抢答的环节，但老师允许提前打开抢答控制器，以允许学生随时提问。

4) 下课：教师、学生关闭已打开资源，退出系统即可。

在课堂上，文本交流方式与白板的使用无关，师生可通过文本自由交流。

2.4基于扩展电子白板的远程课堂的特点
基于扩展电子白板的远程课堂的特点主要包括：信息交流渠道的多样性；师生信息的同步性；课堂的虚拟性等等。

 信息交流渠道的多样性：远程课堂中，扩展电子白板包括三个主要界面：视频播放界面、课件播放界面以及白板界面。

音频信息与视频播放同步，但即使用户不选择视频播放界面时，仍会播放音频信息，以便于学生边听课，边看课件显示及教师的板书；同时学生可选择教师视频界面观看教师授课，以尽可能实现传统课堂教学的效果。

 师生信息的同步性：师生之间通过音视频及白板进行交流，其共享的信息是同步的。

教师可通过音视频信号的控制切换，使得学生直接进行提问，教师及时做出解答，或者教师提问，学生回答，实现课堂效果；
 课堂的虚拟性：远程课堂的一大特点即远程，师生之间、学生之间的地理位置是不受限制，可跨地区实现。

3总结
随着远程教育的发展，人们关注的重点已从最初主要关注如何能在“远程”环境下进行教育发展到如何能在远程环境下达到更好的教学效果。

另一方面，传统课堂教学有着不可比拟的优势，其主要优势在于师生间多渠道信息的交流。

目前，如何能在远程环境下，实现传统课堂教学的效果已成为远程教育的重要研究内容。

本文基于扩展的电子白板技术，通过视频、音频、课件、白板、文字等多种信息渠道，实现仿真的课堂环境，使得地理位置分离的师生可实现集中授课的效果，可大大提高远程教育的教学效果。

参考文献
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