基于 Android 的無線教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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引 言
近年來,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及移動(dòng)智能終端的不斷涌現(xiàn),高校中的教學(xué)方式及接入終端設(shè)備已經(jīng)發(fā)生了根本性的變化,這些變化不但對(duì)教師的教學(xué)方式、教學(xué)理念提出了挑戰(zhàn),更對(duì)多媒體教學(xué)服務(wù)人員提出了更高、更新的要求[1-3]。
基于 Android 的軟件系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。隨著學(xué)校教學(xué)模式的改革,Android 應(yīng)用與教學(xué)領(lǐng)域的結(jié)合更加緊密 [4-6]。目前,大多數(shù)學(xué)校多媒體教室配備了多媒體講臺(tái)、多媒體電腦、投影儀、話筒、音響等設(shè)備。教師講課時(shí)需攜帶翻頁筆,進(jìn)行實(shí)物展示或演示操作步驟時(shí),還需搭建安裝實(shí)物展示儀器 [7-9]。本文設(shè)計(jì)一款基于Android 的無線教學(xué)系統(tǒng),該系統(tǒng)包括服務(wù)器端與客戶端。服務(wù)器端安裝在多媒體電腦上。客戶端安裝在基于安卓系統(tǒng)的手機(jī)等移動(dòng)終端,集PPT 播放控制、激光翻頁筆、視頻展臺(tái)等功能于一體,攜帶方便,操作簡(jiǎn)便。特別地,播放 PPT 時(shí),客戶端可顯示 PPT 播放頁對(duì)應(yīng)的備注信息,對(duì)教師備課、講課有很大幫助。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1 系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介
(1)PPT 播放功能
該功能實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)終端控制多媒體電腦 PPT 播放控制, 可進(jìn)行放映、結(jié)束放映、翻頁操作。打開激光筆功能后,多媒體電腦屏幕會(huì)出現(xiàn)綠色激光點(diǎn),可通過手指在觸摸區(qū)滑動(dòng)控制激光點(diǎn)的移動(dòng)。點(diǎn)擊“獲取備注”按鈕后,在觸摸區(qū)會(huì)顯示 PPT 當(dāng)前播放頁的備注信息。文獻(xiàn) [10] 只實(shí)現(xiàn)了 PPT 播放控制和“激光筆”功能,不能顯示 PPT 備注信息。
(2)視頻展臺(tái)功能
該功能不僅可以把各種幻燈片、模型、膠片、文稿以及其他實(shí)物通過視頻攝像頭清晰、逼真地顯示在投影屏幕上, 還可將教師實(shí)際動(dòng)手操作過程實(shí)時(shí)、流暢地顯示到屏幕上。服務(wù)器端可進(jìn)行拍照保存,以便查看。
1.2 總體設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)由客戶端與服務(wù)器端組成。客戶端基于 Android 語言開發(fā),安裝在基于安卓系統(tǒng)的移動(dòng)終端,主要實(shí)現(xiàn) PPT 播放控制、PPT備注顯示、激光筆、視頻展臺(tái)功能。服務(wù)器端基于 Java語言開發(fā),安裝運(yùn)行在多媒體電腦上,主要根據(jù)客戶端的命令執(zhí)行操作??蛻舳撕头?wù)器端通過無線 WiFi 進(jìn)行通信,客戶端有掃碼、手動(dòng)輸入 IP兩種登錄方式,發(fā)送 Socket 至服務(wù)器端,服務(wù)器端新建線程接收消息,根據(jù)消息類型和內(nèi)容形成具體事件,達(dá)到控制電腦或?qū)崿F(xiàn)視頻展臺(tái)功能的目的。系統(tǒng)流程如圖 1 所示。
1.3 詳細(xì)設(shè)計(jì)
服務(wù)器端 PPT播放控制模塊由 PPTPlayServer實(shí)現(xiàn),通過 ServerThread新建線程接收處理客戶端消息??蛻舳讼㈩愋陀袃蓚€(gè)字段,中間用“:”隔開,第一個(gè)字段為事件類型,第二個(gè)字段為事件值。例如,“pen”為激光筆事件,該事件有“open”和“close”兩個(gè)值,分別對(duì)應(yīng)激光筆打開和關(guān)閉操作。
視頻展臺(tái)功能服務(wù)器端由 VideoPlayServer類實(shí)現(xiàn),通過線程接收客戶端發(fā)出的圖片數(shù)據(jù)流,在新建的 ImageFrame 不斷刷新顯示,服務(wù)器端通過投影將動(dòng)態(tài)畫面顯示在投影屏幕上。
客戶端由登錄模塊、PPT 播放模塊、視頻展臺(tái)模塊三大部分組成。
登錄模塊分為掃碼登錄和手動(dòng)輸入 IP 地址兩種方式, 分別由 QRLoginActivity 類和 IPLoginActivity 類實(shí)現(xiàn), 二維碼由 CreateQRCode 函數(shù)生成。掃碼登錄更加方便快捷,無需手動(dòng)輸入 IP 地址,由 onActivityResult 函數(shù)實(shí)現(xiàn)解碼,并與服務(wù)器建立聯(lián)系。
PPT 播放模塊由 PlayActivity 類實(shí) 現(xiàn), 放 映、 翻頁功能命令發(fā)送至服務(wù)器, 形成鍵盤事件。消息發(fā)送由UdpSendThread 類完成。獲取 PPT 備注功能基于 poi.hslf 架包開發(fā),客戶端發(fā)送“comment”命令,服務(wù)器端通過新建SlideShow 對(duì)象完成 PPT 備注信息獲取工作,最后返回至客戶端。
視頻展臺(tái)模塊由 SurfaceHolder 類的 addCallback 方法自動(dòng)調(diào)用攝像頭進(jìn)行拍照, 并進(jìn)行自動(dòng)對(duì)焦, 最后通過Camera.PreviewCallback 接口的對(duì)象將照片打包實(shí)時(shí)發(fā)送至服務(wù)器端進(jìn)行顯示。
2 系統(tǒng)測(cè)試與特點(diǎn)
2.1 系統(tǒng)測(cè)試
啟動(dòng)服務(wù)器端,進(jìn)入服務(wù)器端主界面,系統(tǒng)顯示本機(jī) IP 地址,登錄二維碼。點(diǎn)擊“開始控制”按鈕,服務(wù)器端開始工作。如需播放 PPT,點(diǎn)擊“選擇文件”按鈕,選擇打開要播放的 PPT 文件。服務(wù)器端主界面如圖 2 所示。
圖 2 服務(wù)器端主界面
打開手機(jī)上的客戶端,進(jìn)入客戶端主界面,用戶可選擇掃碼登錄或手動(dòng)輸入 IP 地址登錄。例如,選擇掃碼登錄, 點(diǎn)擊“掃二維碼登錄”按鈕,進(jìn)入掃碼登錄界面,點(diǎn)擊“掃描登錄”按鈕,將掃描框?qū)?zhǔn)服務(wù)器端二維碼進(jìn)行掃描,掃描成功后自動(dòng)進(jìn)入客戶端菜單界面 ;選擇手動(dòng)輸入 IP 地址方式登錄,點(diǎn)擊“輸 IP 地址登錄”按鈕,進(jìn)入手動(dòng)輸入 IP 登錄界面,將服務(wù)器端顯示的 IP地址輸入“電腦 IP:”欄內(nèi),端口號(hào)默認(rèn)為 8888,點(diǎn)擊“連接電腦”按鈕,系統(tǒng)進(jìn)入客戶端菜單界面??蛻舳酥鹘缑嫒鐖D 3 所示。
圖 3 客戶端主界面
在功能菜單界面,點(diǎn)擊“播放 PPT”按鈕,進(jìn)入 PPT 播放控制界面。該界面最上端有四個(gè)按鈕,分別為“從頭開始放映”“當(dāng)前頁開始放映”“結(jié)束放映”“返回”。中間區(qū)域?yàn)橛|摸區(qū)和備注信息顯示區(qū),類似鼠標(biāo)控制界面的觸摸區(qū),手指活動(dòng)時(shí),電腦鼠標(biāo)會(huì)移動(dòng)。下面兩側(cè)的兩個(gè)按鈕為PPT 翻頁按鈕,點(diǎn)擊“上一頁”,電腦 PPT 跳轉(zhuǎn)至上一頁,點(diǎn)擊“下一頁”,電腦 PPT切換至下一頁,手指在觸摸區(qū)單擊也可實(shí)現(xiàn)切換下一頁功能。PPT 播放控制界面如圖 4 所示。
圖 4 PPT 播放控制界面
中間為“激光燈”和“獲取備注”按鈕。當(dāng)需要使用激光筆功能時(shí),點(diǎn)擊“激光燈”按鈕,電腦屏幕出現(xiàn)激光效果點(diǎn),激光點(diǎn)會(huì)隨著手指的滑動(dòng)進(jìn)行移動(dòng) ;當(dāng)不需激光時(shí),再次點(diǎn)擊“激光燈”按鈕,激光效果消失。播放 PPT 時(shí),操控者有時(shí)需要看一下備注信息,但又不方便結(jié)束放映查看,此時(shí)需點(diǎn)擊“獲取備注”按鈕,客戶端從服務(wù)器端獲取了播放PPT 的備注信息,按鈕變?yōu)椤帮@示備注”,再次點(diǎn)擊該按鈕后, 當(dāng)前頁 PPT 的備注信息就顯示在客戶端中間區(qū)域,該功能操作簡(jiǎn)單,實(shí)用性強(qiáng)。激光筆效果如圖 5 所示,顯示 PPT 備注如圖 6 所示。
圖 5 激光筆效果圖
圖 6 顯示 PPT 備注
在客戶端功能菜單界面點(diǎn)擊“視頻展臺(tái)”按鈕,進(jìn)入視頻展臺(tái)界面。該界面上半部分是攝像頭預(yù)覽區(qū),下半部分有五個(gè)功能按鍵,點(diǎn)擊“聚焦”按鈕可進(jìn)行手動(dòng)聚焦,左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn) 90°按鈕實(shí)現(xiàn)攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)功能,重置按鈕實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)角度恢復(fù)初始功能,返回按鈕實(shí)現(xiàn)退出返回功能。在服務(wù)器端點(diǎn)擊“視頻展臺(tái)”按鈕,服務(wù)器端彈出視頻展示窗口,該窗口下方有“拍照”按鈕,可進(jìn)行拍照,并將照片保存到服務(wù)器端指定位置??蛻舳艘曨l展臺(tái)界面如圖 7 所示,服務(wù)器端視頻展臺(tái)展示窗口如圖 8 所示。
圖 7 客戶端視頻展臺(tái)界面
2.2 系統(tǒng)特點(diǎn)
本文系統(tǒng)將現(xiàn)有多媒體設(shè)備進(jìn)行了功能集成,攜帶方便, 操作簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,應(yīng)用前景良好。PPT 備注顯示功能對(duì)教師備課、講課有很大幫助。視頻展臺(tái)功能降低了投影教學(xué)的難度,減輕了教師的勞動(dòng)強(qiáng)度。教師可將文稿、圖片等當(dāng)場(chǎng)演示,通過手機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),即可簡(jiǎn)單地演示拍攝平臺(tái)上的實(shí)物,又可不受演示臺(tái)的限制,拍攝并現(xiàn)場(chǎng)直播或放大一些不宜觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)過程。該系統(tǒng)為多種教學(xué)軟件的組合運(yùn)用提供了方便,可靈活演示實(shí)物、實(shí)驗(yàn)、文稿、圖片、幻燈片等。系統(tǒng)編程語言為 Android,Java,運(yùn)行環(huán)境為支持 Android 系統(tǒng)的手機(jī)或平板電腦。
圖 8 服務(wù)器端視頻展臺(tái)展示窗口
3 結(jié) 語
本文提出了一款基于 Android的無線教學(xué)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì),以及實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù),并將其應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中。測(cè)試結(jié)果表明,該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,操作簡(jiǎn)便,提高了教師與學(xué)生的互動(dòng)性。