薛勝蘭

摘要：智能手機是集多種功能于一體的移動多媒體平臺，隨著軟硬件性能和人機交互功能的不斷提升，應用于教育教學是必然的趨勢，該文應用同屏顯示技術和教師個人智能手機，以簡單、便捷的方式融入教室多媒體系統(tǒng)，構建移動授課平臺，解決多媒體系統(tǒng)自身的不足，發(fā)揮智能手機功能多、交互性強、移動方便、資源豐富、普及率高的優(yōu)勢；通過比較研究和實際應用的方法，從系統(tǒng)結構、硬件選型、具體實施、問題解決、教學APP軟件選擇、課堂教學應用方式等方面進行論述，結果表明在同屏技術的支持下，利用教師個人智能手機構建移動授課平臺，具有簡單快捷、穩(wěn)定可靠、實用性高的特點。智能手機融入課堂教學，充分利用師生個人設備，以較低的資金投入，優(yōu)化多媒體輔助教學，實現教學方式的創(chuàng)新，對課堂教學有較大的幫助和促進作用。

關鍵詞：智能手機；同屏技術；教學應用

一、引言

目前，大屏幕多媒體演示已成為課堂教學的常態(tài)，支持設施主要由電腦、音響、投影機、銀幕或電子白板組成，為廣大教師的多媒體教學提供便利，但是也存在一些固有的局限性，教師為操作電腦不能隨意離開講臺，限制了與學生的近距離交流；多媒體講臺置于教室的一側，使傳統(tǒng)意義上教師中心地位被投影幕取代；展示臺的操作調整比較復雜，其強大的功能無法充分發(fā)揮；音響話筒由于使用維護不當，常出現音質不佳的現象；當使用電子白板時，教師會置身于較強的光電環(huán)境中。因此，針對多媒體設施自身的不足，提出應用智能手機構建移動授課平臺。

隨著智能手機的日益普及，智能手機媒體全方位、多層次地進入人們的生活，智能手機已突破傳統(tǒng)手機和電腦的范疇，成為除打電話以外承載著更多信息傳播的多媒體平臺。在硬件性能方面，智能手機數據處理能力越來越強，并配置獨立的圖形處理芯片，能夠運行各種應用程序，其性能與個人計算機不相上下；智能手機配備多點觸控屏幕、攝像頭、麥克風、重力感應器、GPS等裝置，有很多輔助應用功能是普通計算機所不能達到的。在軟件資源方面，個人智能手機存儲大量的照片、視頻、博文、微信收藏等精彩內容；與此同時，優(yōu)秀的教學APP應用層出不窮，針對性與易用性不斷增強，能夠成為課堂教學中有益的補充；在方便性能方面，智能手機隨身攜帶，把教案、教學提綱、教學PPT等資源儲存于手機中，教師可以隨時查閱、完善和展示。但是，在課堂教學中智能手機屏幕小、音量小，需要借助投影和音響等播放終端，才能取得良好的展示效果。根據文獻研究和現實考查，現有教室多媒體系統(tǒng)，普遍沒有考慮教師個人智能手機作為教學媒體，個人智能手機不能方便快捷地融入教室多媒體系統(tǒng)，其強大的功能和豐富的教學資源不能很好地應用于課堂教學。因此，構建基于智能手機的移動授課平臺，能有效解決多媒體教學系統(tǒng)自身的局限和發(fā)揮智能手機強大的教學功能。

二、智能手機移動授課平臺的構建

智能手機融人多媒體教學系統(tǒng)，構成移動授課平臺，有三種方式：一是傳統(tǒng)的“有線”方案；二是“手機+軟件”方案；三是“手機+同屏技術”方案。對于最早的“有線”方案，因具備視頻輸出端口的手機少，且有線操作不便，此方案可行性低，不適合課堂教學應用。

（一）基于軟件的平臺構建

智能手機和教室電腦在同一個無線網絡內，通過手機上安裝發(fā)送軟件發(fā)送屏幕信號，計算機安裝接收軟件作為接收端，通過與電腦連接的投影機顯示手機畫面，常用的同屏軟件系統(tǒng)有MirrorOp、BBQScreen、Andriod Screen Capture等。軟件方案在不增加硬件設備的情況下，利用教室原有的多媒體系統(tǒng)，簡單方便地實現手機與大屏幕的鏡像同屏顯示。經過應用測試，此方案也存在一些不足，軟件操作專業(yè)性強，設置較復雜；受教室內電腦性能的影響，可靠性較低；因此，軟件方案，對技術熟練的教師有一定的應用價值。

（二）基于同屏技術的平臺構建

智能手機融入教室多媒體系統(tǒng)，通過增加硬件，即同屏傳輸器，其作用是接收智能手機播放的視音頻信息，以無線方式傳輸信號，同步顯示到大屏幕上，突破手機屏幕小、音質差的劣勢。

1.系統(tǒng)結構原理

智能手機通過“同屏模塊”發(fā)射屏幕內容數據流，同屏器接收到信號后，編碼成視音頻信號，以VGA或HDMI形式輸出信號，此時同屏器成為手機畫面、聲音輸出的信號源，將視音頻信號輸人教室多媒體系統(tǒng)的中控器進行選擇、分配到投影機和音響系統(tǒng)播放，手機屏幕內容鏡像顯示在多媒體系統(tǒng)中，系統(tǒng)結構如下圖所示。

在實際應用中，教室多媒體系統(tǒng)的中控器普遍不具備HDMI輸入，但是，具備多路VGA輸入，可以在同屏器之間增加VGA轉換器（需帶音頻輸出），接人教室多媒體系統(tǒng)。對于沒有中控器進行媒體切換的多媒體播放系統(tǒng)，只需要把同屏器接入投影機或大屏幕電視機等顯示終端，音頻信號根據實際情況，輸入功放，播放聲音。

本方案具有如下優(yōu)勢：教師手機不需要進行線路連接和設定，也不需要額外安裝其它軟件，就可以在教室的任何位置，將各種智能手機與顯示設備相連接，隨意播放手機上的內容，在大屏幕上鏡像顯示。與利用軟件實現手機接人多媒體系統(tǒng)的方案相比，除不必安裝、設置軟件等環(huán)節(jié)外，同屏器不受教室電腦的影響，可直接與大屏幕電視機或投影機連接，課堂教學使用簡單方便、穩(wěn)定性好，是高性價比的移動授課平臺方案。

2.教學用同屏器的選用

構建基于智能手機移動授課平臺，關鍵是同屏器的選擇，其性能影響在教學中的應用效果，而同屏器最初是面向家庭娛樂設計，而非教育應用，因此，產品眾多，性能各異、各廠商所采用的無線同屏協(xié)議互不相同，主要有支持Android系統(tǒng)的Miracast協(xié)議、支持iOS系統(tǒng)的Airplay協(xié)議、支持Win8系統(tǒng)的WiDi協(xié)議和家用電器的DLNA協(xié)議。同屏傳輸的設計原則是實現設備之間簡化對接和設置，體現“讓科技靜默，以教學實踐”的理念，用戶可以簡便、快速在各設備間實現通信聯(lián)系，即時實現高清視音頻的傳輸、文件共享、信息互動等功能；Miracast協(xié)議還進一步發(fā)展一對多、界面延伸等方面的應用，在課堂教學或會議展示中可以采用一對多的方式，把主講人智能手機的畫面直接推送到聽眾手機上，或者通過界面延伸功能，實現教師或特定學生的手機界面同步延伸到電子白板或投影上，智能手機應用于課堂教學將更加靈活、便捷。

教學用同屏器的性能主要體現在兼容性、標識名（SSID）、數據處理能力和傳輸頻段方面。在兼容性方面，主流智能手機操作系統(tǒng)是谷哥的Android和蘋果的iOS，同屏器應同時支持Mircacast和Airplay協(xié)議；標識名是同屏器各自的ID標識，由于無線信號的穿透性，也可能檢測到鄰近教室同屏信號，如果品牌相同，默認標識名相似，教師容易混淆而錯用，應選用標識名稱可更改的設備，并按“教學樓+教室編號”的形式命名，方便教師選擇使用；在傳輸頻段方面，應選用頻段寬，數據吞吐量大、抗干擾能力強的5G產品。經測試比較，選用主流品牌的同屏器，兼容Android和iOS操作系統(tǒng)，可更改SSID標識，四核以上處理器，具備VGA和HDMI雙輸出，滿足教學中數據處理能力強、穩(wěn)定性高的要求。

3.手機端關鍵配置

智能手機與同屏器建立通信聯(lián)系，根據同屏協(xié)的設計理念，只需要進行簡單的配置就能實現，以主流的Android和iOS操作系統(tǒng)為例。

（1）Android系統(tǒng)

Android系統(tǒng)手機，在“設置”菜單，進入“顯示”頁面，選擇“多屏互動”項目，Android4.2以上版本系統(tǒng)標配此功能，但是不同手機品牌命名方式不同，如屏幕投射、屏幕共享、無線顯示或WiFi Display、Miracast等；將“多屏互動”功能開啟，手機即搜索同屏設備，并顯示在列表中，點選本教室的同屏器名稱，即可進行同屏通信，連接成功后，手機內容鏡像顯示到多媒體系統(tǒng)中。

（2）iOS系統(tǒng)

蘋果iOS系統(tǒng)手機，進入“無線局域網”菜單，搜索以同屏器為WiFi的無線網絡連接，調出控制中心，即可看到AirPlay選項，選擇本教室同屏器，開啟“Airplay鏡像”，投影機即鏡像顯示手機內容。

4.常見問題及解決

在教學應用過程中，常見的問題是投影畫面出現花屏、馬賽克或卡頓，主要原因及解決方法如下：

（1）在進行同屏傳輸中，智能手機消耗較多的系統(tǒng)資源，因此應盡量減少后臺程序運行，以免影響同屏傳輸的質量，在開啟同屏接入操作之前，手機進行清空或重啟，以釋放更多的內存空間；

（2）手機的CPU運算速度、編碼能力、WiFi天線設計、編碼模塊優(yōu)化等，都會影響同屏傳輸效果；個別教師的手機，雖然支持同屏功能，但CPU速度跟不上，也容易出現花屏情況，這是手機本身問題：

（3）當智能手機推送高清視頻時，因數據量大，容易出現花屏、聲畫不同步等問題，這是無線信道的數據傳輸速率所致，盡量保持手機與講臺之間適當的距離。另外，高清視頻對同屏器、手機的數據處理能力要求高；

（4）同屏器不要放置在鐵制講臺內，以免引起信號的屏蔽，一般通過延長線安置于講臺面或外置天線，當推送數據量大的視頻時，盡量保持手機直接面向同屏器。

三、課堂教學應用

教師利用同屏技術將智能手機無線融人教室多媒體系統(tǒng)，構成移動授課平臺，可以脫離講臺，在教室內自由走動，在手機上的操作同步鏡像顯示在大屏幕上，可以展示手機上的教學PPT、各類文檔、照片等，可以直接在手機屏幕上書寫展示例題、演示推導過程，可以隨時拍照展示學生的學習過程；學生端手機同樣可以隨時融人多媒體系統(tǒng)，展示自己的學習成果。

（一）課堂教學應用方式

1.作為電子白板

智能手機屏幕是高清多點觸控屏，在APP應用軟件的支持下，配合同屏鏡像投影，可以成為功能強大的手持電子白板，直接在屏幕上板書、畫畫等，并且具備筆跡優(yōu)化、圖文混排等優(yōu)勢，如表1所示。

具備電子白板功能的免費APP應用很多，如白板涂鴉、小黑板、畫圖板、隨手寫、好寫筆記等，它們功能各異。經應用比較，Android系統(tǒng)的“隨手寫”APP應用，具備繪圖、文字輸入、圖文混排及媒體支持功能，適合于課堂教學應用；而蘋果iOS系統(tǒng)的“Explain Every-thing”APP應用軟件，除了方便導入、批注圖片和視頻外，還能記錄屏幕上的書寫、繪畫的筆尖移動軌跡，通過手機的麥克風錄制講解音頻，最終把錄制的結果導出成MP4格式的視頻文件，適合用于制作微課。

利用智能手機隨身攜帶的優(yōu)勢，充當隨身小黑板，可以在課前列提綱、要點，并隨時隨地熟悉完善教學內容，在課中補充完善、引導學生認知；課后總結回放，還可以把教學過程分享給學生，再現教學過程，有利于復習提高。

在傳統(tǒng)的課堂教學中，“粉筆+黑板”言傳身教的教學模式在形成學生邏輯思維，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力方面具有一定的優(yōu)勢。智能手機融人多媒體系統(tǒng)，實現傳統(tǒng)黑板與電子白板的有機結合，將板書、推導、演算、標注等傳統(tǒng)課堂教學活動回歸現代課堂，實現“隨處可寫，隨時可寫”的效果，而且課堂板書自動分頁保存，可以隨時查閱與分享。

2.作為視頻展示臺

在多媒體教學中，視頻展示臺在課堂中的應用豐富教學方法、提高課堂效益、給學生更為直觀生動的感知。但是，展示臺也存在操作復雜、使用局限等問題，當智能手機融入教室多媒體系統(tǒng)，成為可移動的視頻展示臺，節(jié)約經費投入，減小系統(tǒng)管理維護的難度。

攝像頭是智能手機重要的組成部分，像素普遍達到500萬以上，具有拍照和錄像功能，在手機APP應用軟件的支持下，可以實現智能、3D全景、補光、特效等優(yōu)化拍攝功能。手機實時圖像同步顯示于大屏幕上，可以直接分析講解，也可以拍成手機上的圖片，進行局部放大分析。

手機高清攝像和位置角度可以靈活移動、調整，使銀幕上顯示的畫面效果更清晰，操作更方便；相對于傳統(tǒng)視頻展示臺，利用手機無線同屏技術，教師可以走入學生中，可以快速展示不同位置的學生典型案例，學生也可以在自己的座位操作示范，并即時同步鏡像到大屏幕上，節(jié)約時間，提高效率；為了方便教師的展示操作，在教室配置“手機三腳架”固定手機，達到更好的應用效果。

3.作為無線話筒

教學中話筒擴音對減輕教師的工作強度有重要作用，但是教室配備的有線話筒不便教師移動和師生互動，而無線話筒存在電池消耗、維護比較麻煩的問題。因此，當智能手機融入教室多媒體系統(tǒng)后，配合手機的帶麥耳機作為拾音器，在拾音APP程序的支持下，便可以形成性能良好的無線話筒系統(tǒng)。具備拾音功能的APP應用程序很豐富，有MegaPhone、LoudSpeaker、VoiceSpeaker等。經對比測試，MegaPhone的音質好、延時少、操作簡單，并且支持后臺、鎖屏方式下運行，配合同屏器能組成性能良好的無線擴音系統(tǒng)。使用時，把話筒佩戴在合適位置，教學擴音就好比佩戴耳機打電話一樣方便，智能手機是教師熟悉的裝備，可靠性高，應用效果好。

4.作為教學多媒體平臺

智能手機是功能強大的多媒體平臺，能直接編輯播放常用的教學PPT、文檔、圖像、視頻、動畫等教學資源；同時，智能手機的普及催生了應用商店的出現，具備大量通用性和學科性工具，使智能手機能夠有效地應用于各門課程的教學中。通用的教學應用APP有筆記類、作品創(chuàng)作類、辦公套件類等；而各門學科的教學應用也非常豐富，如小學語文的“筆順”這一知識點有“漢字筆順、寫漢字、筆順大全、筆順規(guī)則等”，與化學相關的有“元素周期表、神奇的化學實驗、化學方程式等”，豐富的學科APP軟件能夠幫助教師進行有效的教學，提升課堂效率，還原教學過程，摒棄單向講授式的弊端，讓學生高效、快速領會學習要點。

在課堂教學中，充分發(fā)揮教師都擁有智能手機、APP應用軟件發(fā)展迅速、與生活結合緊密、教師使用熟練等優(yōu)勢，將最新信息引入課堂，教師平時通過微信、網絡瀏覽，對于教學有用的視頻、文章、新聞等各種信息通過收藏、拷屏等方式保存下來，在教學中直接展現，能夠實現課堂教學和信息發(fā)展實時同步，發(fā)揮“互聯(lián)網+”的優(yōu)勢。

5.學生端的應用

在課堂教學中，學生的智能手機同樣可以融人多媒體系統(tǒng)，分享相關的學習成果，在手寫軟件的支持下，同學們的課堂練習、推導演練等，不僅能夠直接展示結果，還能再現推導過程，便于分析問題，找出原因。智能手機相當于手持電腦，在普通教室學生可以充分利用豐富的網絡資源開展探究學習、情景學習、合作學習等，特別是在高校的課堂教學中，大學生幾乎人人擁有智能手機，具備作為個性化學習工具的條件。

（二）課堂活動中的具體應用

在課堂講授活動中，智能手機發(fā)揮富媒體資源的優(yōu)勢，創(chuàng)設教學情景，除了投影教學PPT、各類文檔、網絡資源以外，還能直接投影展示微信收藏、手機上的照片和視頻。在隨手寫、繪圖板等白板APP應用軟件的支持下，進行邏輯推導、重點提示、例題解答、公式運算等教學活動，實現傳統(tǒng)黑板的功能。

在課堂提問活動中，可以應用手機“隨機抽號器”，通過程序隨機抽選某個學號或某一小組進行回答，大屏幕直接投影抽號過程，在課堂中應用發(fā)現，抽號過程就像抽獎一樣，學生興奮度高，有利于保持學生注意力、活躍課堂氣氛，隨機選出的同學自覺起身回答，效果比教師直接點名更好。另外，對于一些比較有爭議的問題，利用手機對同學的回答進行即時錄音或錄像，并隨時播放進行精細化分析評價。

在課堂演示活動中，教師在講臺上進行操作演示，后排同學不能看清操作細節(jié)，演示效果受到影響，應用智能手機對演示過程進行直播投影，距離較遠的同學，也可以在大屏幕上看清操作細節(jié)和實驗結果；手機方便對整個操作過程進行錄像，關鍵步驟或瞬間即逝的實驗現象，可以通過特寫、全景錄像，以慢速播放方式，清晰再現實驗過程。

在課堂練習活動中，各學科、知識點都有大量的練習測評類APP應用，如“拼音大挑戰(zhàn)、速算盒子、物理課堂練習”等，能夠實現快速出題，即時呈現，學生能夠在教師的手機上，以交互游戲的形式完成練習，增加課堂練習的趣味性和效率；同時智能手機課堂練習中還可以充當記時器、記錄儀的作用，進行作品展示和結果分析；可以對學生的練習拍照，在“Pic Say”等應用的支持下，進行放大、批注、劃線等點評操作。

智能手機貫穿于課堂教學的全過程，有效應用于課堂教學的各個環(huán)節(jié)，需要相應APP軟件的支持，主要有學科通用和學科專用兩類，如表2所示。

四、結束語

在“互聯(lián)網+”時代，設計建設多媒體教學系統(tǒng)時，應考慮教師個人智能手機方便融入系統(tǒng)；同時，有效利用現有資源，在教室原有的多媒體系統(tǒng)上增加同屏器，方便智能手機應用于課堂教學。在應用方面，教育信息技術部門通過校園網、微信群等多種途徑，提供常用教學APP軟件下載；鼓勵教師注重學科APP資源的積累與優(yōu)化；定期舉行教師使用培訓，從同屏設備操作、注意事項、可能出現的偶發(fā)事件的解決方法、常用智能手機終端APP軟件的下載安裝、應用以及教學應用模式等方面的培訓；經實際應用發(fā)現，具有硬件熟悉、操作簡易、實用等優(yōu)點，受到教師們的普遍歡迎。

智能手機和智能APP軟硬件性能的不斷提升以及良好的人機交互持續(xù)發(fā)展，智能手機應用于課堂教學將越來越普遍，基于現有的多媒體教學系統(tǒng)，應用智能手機和無線同屏技術構建移動授課平臺，充分利用師生個人設備，以較低的資金投入，優(yōu)化多媒體輔助教學，實現教學方式的創(chuàng)新，具有較大實踐意義和應用價值。