專利名稱：軟性電子白板系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息技術(shù)與計算機應(yīng)用技術(shù)的交叉研究領(lǐng)域，尤其是一種軟性電子白 板系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”的教學方式為人類的教育事業(yè)做出了卓越的貢獻。但是隨著 科技的發(fā)展和教學內(nèi)容的不斷更新與擴充，原有的傳統(tǒng)教學方式已經(jīng)遠遠不能滿足教師傳 遞教學內(nèi)容的要求。例如，新開設(shè)的計算機基礎(chǔ)課，其課程內(nèi)容的操作性及實踐性非常強， 利用傳統(tǒng)的教學方式已不能滿足學生對知識傳遞方式的要求。隨著科技的發(fā)展，一批新型的教學設(shè)備逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的粉筆和黑板，走進教室成 為主要的教學工具，特別是由計算機和投影儀組成的多媒體教室已經(jīng)成為各級學校普遍采 用的課堂教學方式。但是，在使用“電腦+投影儀”多媒體教學系統(tǒng)時，教師通常是站在計 算機控制臺前操作計算機，這樣的授課方式將教師的活動范圍限制在計算機控制臺前，減 少了教師與學生之間的互動，有時教師走下講臺走到了學生中間，當其要切換課件內(nèi)容的 時候，不得不重新回到講臺上的計算機控制臺前，這樣就造成了對課堂教學時間的浪費，另 外對于那些操作性和實踐性較強的課程，學生不能很方便地參與到教學活動中，教師也不 能方便地實地檢查學生對課程內(nèi)容的掌握情況。并且，在目前的“電腦+投影儀”多媒體教 學系統(tǒng)中，大多數(shù)教師都是采用“播放”由Powerpointjiash或Authorware等軟件預(yù)先制 作好的課件的方式來開展教學活動的，這樣在教學過程中就不易根據(jù)教學活動的開展情況 和學生的反饋信息來方便地更改課件內(nèi)容或創(chuàng)建新的教學內(nèi)容，從而降低了教師靈活性的 發(fā)揮，制約了教學效果。電子白板產(chǎn)品在一定程度上解決了教學過程中不能修改預(yù)先準備的課件的問題， 使教師在教學的過程中可以對課件的內(nèi)容做出調(diào)整與修改。但是電子白板的價格普遍較 高，報價通常在人民幣6000 15000元，甚至更高，對于一般的學校來說，這樣的價格難以 接受，所以電子白板設(shè)備不利于大規(guī)模的推廣。同“電腦+投影儀”多媒體教學系統(tǒng)相似， 電子白板也限制了教師的活動范圍，要求使用者在白板前進行操作。如何徹底的將教師從講臺上的計算機控制臺上解放出來，使其可以在教室的任何 一個地方開展教學活動，并提供給學生更多的參與課堂教學活動的機會，以加強師生之間 和學生之間的互動？能否設(shè)計一套功能強大、使用便捷的課件制作系統(tǒng)，使得教師能夠方 便快捷地制作教學課件，并且課件內(nèi)容能夠根據(jù)課堂情況方便地修改和更新？這些都是當 前課堂教學和信息技術(shù)研究領(lǐng)域亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為解決上述課堂教學中所存在的問題，提出了一種軟性電子白 板系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案所提供軟性電子白板系統(tǒng)，包括有計算機，以及作為計算機的輸出顯示設(shè)備的投影儀；計算機中設(shè)置無線接收器，設(shè)置通過無線接收器與計算機建立無 線通信連接的無線輸入設(shè)備；計算機上裝載有智能教育平臺模塊和數(shù)學教學資源知識濃縮 模塊；所述智能教育平臺模塊，用于提供支持動態(tài)幾何技術(shù)的超級畫板，根據(jù)用戶通過無線 輸入設(shè)備輸入計算機的信息生成動態(tài)幾何圖形；所述數(shù)學教學資源知識濃縮模塊，用于提供輔助生成動態(tài)幾何圖形的函數(shù)指令集 合；智能教育平臺模塊和數(shù)學教學資源知識濃縮模塊建立通信；當用戶通過智能教育 平臺模塊調(diào)用數(shù)學教學資源知識濃縮模塊中的函數(shù)指令，并通過無線輸入設(shè)備輸入相應(yīng)函 數(shù)參數(shù)到智能教育平臺模塊時，智能教育平臺模塊根據(jù)函數(shù)指令和相應(yīng)函數(shù)參數(shù)生成動態(tài) 幾何圖形。而且，所述無線輸入設(shè)備為無線鍵盤，無線鍵盤上集成有用于代替鼠標的觸控板。或者，所述無線輸入設(shè)備為無線鍵盤和無線鼠標。而且，所述智能教育平臺模塊采用廣州景中教育軟件有限公司的“Z+Z智能教育 平臺一超級畫板”實現(xiàn)。本發(fā)明改進了電子白板產(chǎn)品，更智能地支持課堂教學應(yīng)用；并且充分考慮到對現(xiàn) 有教育資源的組合利用，從而大規(guī)模降低了投資成本，具有組合創(chuàng)新的特點。從本系統(tǒng)的組 成部分來看，計算機和投影儀在學校的課堂教學中已經(jīng)相當?shù)钠占?，不再需要做額外的投 入。本發(fā)明所述的無線輸入設(shè)備、數(shù)學教學資源知識濃縮模塊以及Z+Z智能教育平臺一超 級畫板的總投入也不過1000元以下，這樣的投入相對于目前一套電子白板的10000元左右 的報價具有明顯的價格優(yōu)勢，從而有利于本系統(tǒng)的大規(guī)模普及推廣。尤其是無線輸入設(shè)備 可以在現(xiàn)有常用PS2接口的鍵盤鼠標基礎(chǔ)上改裝實現(xiàn)，能夠進一步降低硬件成本投入。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明實施例無線輸入設(shè)備和無線接收器結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下文將參照附圖對本發(fā)明的具體實施方案進行更詳細的舉例說明參見圖1，本系統(tǒng)在計算機基礎(chǔ)上進行三部分設(shè)置，即軟件、操作和顯示。顯示即 由投影儀完成，本發(fā)明不予贅述。操作由安裝在計算機上的無線接收器配合無線輸入設(shè)備 實現(xiàn)，支持用戶與計算機交流從而進行操作。無線接收器根據(jù)具體實施所用無線輸入設(shè)備 的情況具體設(shè)置。無線輸入設(shè)備可以采用集成有觸控板的無線鍵盤，無線鍵盤用于代替鼠 標，具體實施時可參考筆記本的鍵盤設(shè)計實現(xiàn)。無線輸入設(shè)備也可以采用無線鍵盤和無線 鼠標，這樣操作比較方便。但是市面上售賣的無線鍵盤和無線鼠標價格較高，本發(fā)明實施例 提供在現(xiàn)有常用PS2接口的鍵盤鼠標基礎(chǔ)上改裝實現(xiàn)無線鍵盤鼠標的技術(shù)方案。軟件主要 由兩部分組成，智能教育平臺模塊和數(shù)學教學資源知識濃縮模塊，具體實施時裝載到計算 機操作系統(tǒng)中即可。智能教育平臺模塊可以直接采用現(xiàn)有技術(shù)，如采用廣州景中教育軟件 有限公司的“Z+Z智能教育平臺——超級畫板”實現(xiàn)。以下說明實施例實現(xiàn)方案時如無特別 說明均將“Z+Z智能教育平臺一超級畫板”簡稱為超級畫板。
所述超級畫板，是我國自主研發(fā)的一款智能教育軟件，其借鑒《幾何畫板》的長處， 把動態(tài)幾何作為最基本功能。此外，還根據(jù)教師教學和學生學習的實際需求，將動態(tài)幾何 和符號演算、自動推理、編程環(huán)境以及課件制作等進行了有機地集成，突破了動態(tài)幾何的框 架，發(fā)展成為集動態(tài)幾何圖形與動態(tài)計算于一體的智能教育平臺。超級畫板以其操作簡單， 易學易用，功能強大的特點深得一線教師的喜愛，且當前已經(jīng)在中小學數(shù)學教學中得到逐 步普及。所述數(shù)學教學資源知識濃縮模塊，用于提供輔助生成動態(tài)幾何圖形的函數(shù)指令集 合，具體實施時可以利用超級畫板所提供的編程環(huán)境，在超級畫板的基礎(chǔ)上進行二次開發(fā) 得到。具體實施時，可以根據(jù)中小學數(shù)學教學常用知識的需求，對中小學數(shù)學教學知識進行 了系統(tǒng)的歸納，將各知識點依據(jù)其特點分為點、直線、圓與圓弧、圓錐曲線、函數(shù)曲線、圖形 變換、文本、測量以及其他等九大類，從而可以針對每一具體類進行函數(shù)化的抽象。下面以直線類函數(shù)化抽象為例進行說明。在中小學的數(shù)學教學中，所涉及到的直 線主要分為以下幾類(1)直線的函數(shù)表示點斜式給定斜率，并過已知點的直線。截距式已知兩坐標軸的截距的直線。一般式已知方程的直線(2)直線的種類切線其他曲線的切線。準線圓錐曲線的準線。公切線兩圓的公切線。漸近線雙曲線的漸近線。圓錐切線圓錐曲線的切線。得到類的具體分類以后，就自定義函數(shù)來實現(xiàn)相應(yīng)的功能操作。例如，要利用已知 點和已知直線的斜率來得到一條直線，可以定義函數(shù)為dxs(點斜式)(A，Slope)；參數(shù)A代 表已知點，參數(shù)Slop代表將畫直線的斜率。函數(shù)命名時可以考慮中國人的習慣，將英文命 令轉(zhuǎn)化為容易記憶的中文拼音命令，使用戶可以見明而知函數(shù)的功能，以此來提高用戶的 操作效率。具體函數(shù)操作過程如下(1)運行超級畫板，在左側(cè)點擊“程序”項目卡，打開程序編輯區(qū)；(2)點擊菜單欄“作圖/文本作圖”，打開文本命令作圖對話框，找到對話框左下方 的直線下的英文命令函數(shù)原型；(3)在程序編輯區(qū)輸入如下程序代碼dxs (A, Slope) {LineOfPointSlope(A, Slope)； }；
LineOfPointSlope(A, Slope)是超級畫板已提供的內(nèi)置函數(shù)接口，其功能是過已 知點和確定的斜率，做出直線圖形。點擊“Ctrl+Enter”組合鍵運行，并保存為dsx. zjz文件。至此，可以得到自定義的點斜式函數(shù)。數(shù)學教學資源知識濃縮模塊提供這種函數(shù)， 用戶調(diào)用時只需打開上述保存文件，在程序區(qū)調(diào)用點斜式函數(shù)即可。當用戶在制作教學課件的時候，往往需要進行多步的操作才可以制作出一個成熟 的課件。根據(jù)上述制作過程，可以針對特定的操作通過定義自己的函數(shù)來封裝多步的操作， 這樣使用者可以通過調(diào)用特定的函數(shù)來實現(xiàn)一組功能，從而簡化用戶的操作過程?？梢?，本系統(tǒng)能將用戶從復雜的英文命令中解放出來，以中國用戶習慣的漢語拼 音來命名函數(shù)，更加符合中小學教師的認知習慣，并且向廣大的用戶提供了涵蓋中小學數(shù) 學教學知識的封裝函數(shù)操作，使用戶通過簡單的調(diào)用來實現(xiàn)復雜的功能。利用本發(fā)明所提供的數(shù)學教學資源知識濃縮系統(tǒng)，教師可以方便的繪制各種函數(shù) 直線和曲線。如要繪制點斜式直線，用戶調(diào)用數(shù)學教學資源知識濃縮模塊中的函數(shù)指令時 只需雙擊打開我們保存的dxs. ZjZ文件，在超級畫板所提供平臺的程序操作區(qū)輸入操作命 令dxs (A，Slope)，其中函數(shù)參數(shù)A代表已知點，函數(shù)參數(shù)Slope代表將畫直線的斜率，點擊 鍵盤上小鍵盤的“Enter”鍵，就可以方便的做出上述函數(shù)的曲線。其具體實現(xiàn)過程為通過 dxs函數(shù)將用戶輸入的參數(shù)A，Slop傳遞給超級畫板內(nèi)置函數(shù)LineOfPointSlope，進而調(diào) 用超級畫板作圖函數(shù)對直線進行繪制。如果教師想改變上述函數(shù)的參數(shù)，只需在圓括號中 輸入想改變的參數(shù)，然后再次點擊小鍵盤的“Enter”鍵，就會顯示改變后的函數(shù)曲線。這樣 教師就可以在教學的過程中根據(jù)實際的教學情況對教學課件做出靈活的改動，以增進教學 的效果。本發(fā)明實施例實現(xiàn)了基于PS2接口標準的鍵盤及鼠標與計算機主機之間的無線通 信，包括發(fā)射部分和接收部分。發(fā)射部分包括用于與鍵盤和鼠標連接的PS2接口、發(fā)射處理 器和無線發(fā)射模塊，鍵盤信息和鼠標信息經(jīng)PS2接口傳輸?shù)桨l(fā)射處理器，發(fā)射處理器對鍵 盤信息和鼠標信息編碼所形成的編碼信息傳輸?shù)綗o線發(fā)射模塊，由無線發(fā)射模塊進行無線 發(fā)送；接收部分包括無線接收模塊、接收處理器和用于與計算機主機連接的USB接口 ；無線 接收模塊與無線發(fā)射模塊建立在2. 4GHz頻點上的雙向串行通信，無線接收模塊接收到無 線發(fā)射模塊發(fā)送的編碼信息后送往接收處理器，接收處理器對編碼信息解碼所得鍵盤信息 和鼠標信息轉(zhuǎn)換為HID數(shù)據(jù)格式后經(jīng)USB接口傳輸?shù)接嬎銠C主機。發(fā)射部分實現(xiàn)了無線輸 入設(shè)備，接收部分即是實現(xiàn)了相應(yīng)的無線接收器。具體實施時，可以采用成熟的單片機技術(shù)實現(xiàn)發(fā)射處理器和接收處理器。單片 機除了具有成本低廉的優(yōu)點，通過單片機編程，還能夠擴展功能，實現(xiàn)自動化。參見圖2， 實施例的發(fā)射處理器采用ATMEL公司的AT89C2051單片機實現(xiàn)，接收處理器采用Cypress Semiconductor公司EZ-USB FX2系列中的CY7C68013單片機實現(xiàn)。具體實施時，無線發(fā) 射模塊采用具有軟件設(shè)地址功能的產(chǎn)品，無線接收模塊采用具有響應(yīng)地址校準功能的產(chǎn) 品為佳。例如，所述無線接收模塊和無線發(fā)射模塊均采用杭州源中通信技術(shù)有限公司的 NewMsg-RF2401數(shù)字無線通信模塊實現(xiàn)。無線接收模塊與無線發(fā)射模塊之間的雙向串行通 信設(shè)定在2. 4GHz頻點上，可以支持進行長距離的有效操作，實現(xiàn)無線信道。慮到目前的計算機技術(shù)，計算機主機上都會設(shè)有多個USB接口，實施例在接收部 份設(shè)置USB接口以連接計算機主機。若采用其它串行接口接入計算機主機，應(yīng)當屬于本發(fā)明技術(shù)方案的等同替換方案。接收設(shè)備采用HID人機交互設(shè)備類協(xié)議實現(xiàn)鍵盤信息和鼠標 信息到計算機主機的傳輸，鍵盤信息和鼠標信息轉(zhuǎn)換為HID數(shù)據(jù)格式后可簡稱為HID碼。 HID碼是計算機主機能夠直接識別的數(shù)據(jù)，通過USB接口傳輸至計算機主機即可。本發(fā)明所 支持的計算機主機，除個人PC的計算機主機外，也包括筆記本電腦等。本發(fā)明針對手持端和計算機主機端分別設(shè)計，使用時將任意PS2接口的鼠標和鍵 盤正確連接到發(fā)射部分的PS2接口上之后，再將接收部分的USB接口與計算機主機上的任 意USB接口相連，則有線PS2鍵盤及鼠標即可以轉(zhuǎn)變成無線鍵盤及鼠標，構(gòu)成完整的計算機 系統(tǒng)。經(jīng)過無線通信連接，用戶在鍵盤和鼠標的操作就能在計算機主機得到反應(yīng)，整個系統(tǒng) 按照以下步驟進行工作在手持端的發(fā)射部分，鍵盤及鼠標信息按照PS2串行通信協(xié)議傳輸至發(fā)射處理 器，由發(fā)射處理器對其進行一定的格式轉(zhuǎn)化形成編碼信息并封裝成數(shù)據(jù)幀，然后通過無線 發(fā)射模塊進行射頻發(fā)送。編碼信息的數(shù)據(jù)幀格式可以有多種形式，例如幀的第一字節(jié)為標 識位，用以區(qū)別為鍵盤或者鼠標信息；幀的第二字節(jié)為鍵盤或鼠標信息的字節(jié)長度；幀的 第三字節(jié)開始記錄鍵盤或鼠標信息。在計算機主機端的接收部分，與無線發(fā)射模塊地址碼 相對應(yīng)的無線接收模塊將接收到的編碼信息傳輸給接收處理器，接收處理器從編碼信息中 提取所得鍵盤信息和鼠標信息經(jīng)USB接口與上位對應(yīng)的計算機主機通信。鍵盤及鼠標即可 以與計算機主機進行無線串行通信，實現(xiàn)遠距離無線操作。本發(fā)明實施例的無線接收模塊和無線發(fā)射模塊均采用NewMsg-RFMOl數(shù)字無線 通信模塊實現(xiàn)，以下簡稱RFMOl模塊。RF2401模塊工作在2. 4GHz頻點上，支持軟件設(shè)地址 功能和響應(yīng)地址校準，因此可以通過地址碼來區(qū)分設(shè)備。RFMOl模塊的單個數(shù)據(jù)包最大可 以為32字節(jié)。數(shù)據(jù)包由地址位+數(shù)據(jù)位+校驗位組成，校驗位最大為2字節(jié)，地址位最大 為5字節(jié)但不能全為0，因此最多可以設(shè)置128八5-1個地址碼來區(qū)分不同套設(shè)備。實施 例中，地址位有效位取2字節(jié)，所以共可設(shè)128*128-1 = 16383個不同的地址碼，即可以區(qū) 分16383套不同設(shè)備。具體實施時，由AT89C2051單片機根據(jù)RFMOl模塊的軟件設(shè)地址方 式將編碼信息進一步編碼成以下格式地址位+數(shù)據(jù)位+校驗位，其中數(shù)據(jù)位即是上述標識 位+字節(jié)長度+鍵盤或鼠標信息形式的原編碼信息。通過對AT89C2051單片機編程，可以 自動收集鍵盤信息和鼠標信息并要求無線發(fā)射模塊發(fā)送，實現(xiàn)發(fā)射過程自動化。在接收部 份采集與之對應(yīng)的無線發(fā)射模塊所發(fā)送上述格式的編碼信息可以進行地址位校準。從而可 以區(qū)分開多套設(shè)備，即使在同一場所有多套設(shè)備同時工作時，互相也不會被干擾。
權(quán)利要求
1.一種軟性電子白板系統(tǒng)，包括有計算機，以及作為計算機的輸出顯示設(shè)備的投影儀， 其特征在于計算機中設(shè)置無線接收器，設(shè)置通過無線接收器與計算機建立無線通信連接 的無線輸入設(shè)備；計算機上裝載有智能教育平臺模塊和數(shù)學教學資源知識濃縮模塊；所述智能教育平臺模塊，用于提供支持動態(tài)幾何技術(shù)的超級畫板，根據(jù)用戶通過無線 輸入設(shè)備輸入計算機的信息生成動態(tài)幾何圖形；所述數(shù)學教學資源知識濃縮模塊，用于提供輔助生成動態(tài)幾何圖形的函數(shù)指令集合；智能教育平臺模塊和數(shù)學教學資源知識濃縮模塊建立通信；當用戶通過智能教育平臺 模塊調(diào)用數(shù)學教學資源知識濃縮模塊中的函數(shù)指令，并通過無線輸入設(shè)備輸入相應(yīng)函數(shù)參 數(shù)到智能教育平臺模塊時，智能教育平臺模塊根據(jù)函數(shù)指令和相應(yīng)函數(shù)參數(shù)生成動態(tài)幾何 圖形。
2.如權(quán)利要求1所述軟性電子白板系統(tǒng)，其特征在于所述無線輸入設(shè)備為無線鍵盤， 無線鍵盤上集成有用于代替鼠標的觸控板。
3.如權(quán)利要求1所述軟性電子白板系統(tǒng)，其特征在于所述無線輸入設(shè)備為無線鍵盤 和無線鼠標。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述軟性電子白板系統(tǒng)，其特征在于所述智能教育平臺模 塊采用廣州景中教育軟件有限公司的“Z+Z智能教育平臺——超級畫板”實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明提供軟性電子白板系統(tǒng)，包括有計算機，以及作為計算機的輸出顯示設(shè)備的投影儀；計算機中設(shè)置無線接收器，設(shè)置通過無線接收器與計算機建立無線通信連接的無線輸入設(shè)備；計算機上裝載有智能教育平臺模塊和數(shù)學教學資源知識濃縮模塊。所述智能教育平臺模塊，用于提供支持動態(tài)幾何技術(shù)的超級畫板，根據(jù)用戶通過無線鍵盤輸入計算機的信息生成動態(tài)幾何圖形；所述數(shù)學教學資源知識濃縮模塊，用于提供輔助生成動態(tài)幾何圖形的函數(shù)指令集合。本發(fā)明改進了電子白板產(chǎn)品，更智能地支持課堂教學應(yīng)用；并且充分考慮到對現(xiàn)有教育資源的組合利用，從而大規(guī)模降低了投資成本，具有組合創(chuàng)新的特點。
文檔編號G09B5/02GK102044173SQ20091027239
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者劉清堂, 胡國濤, 陳矛 申請人:華中師范大學