觸摸屏電子板書系統在學校的應用

教師長年累月與粉筆接觸，工作在被粉筆塵污染的環境中，粉筆塵對教師身體健康，尤其是對教師的呼吸系統的影響程度如何，一直是教育界和衛生界共同關心的問題，也是全社會關心的熱點問題。解決這一問題最好的方法是革新教具，從根本上消除粉筆塵。

一、研究背景

絕大多數國內學校教室都配備有投影儀多媒體教學系統（圖1、圖2），這種多媒體教學系統一般由電腦提供視頻和音頻信號，通過數字投影儀，將圖像投射到墻面懸掛的大屏幕上，通過音頻放大器將教師的聲音放大輸出。

與傳統黑板相比，這種投影儀屏幕優勢明顯。多媒體教學系統不需要使用粉筆，可以消除由于粉筆塵對教師和學生的健康危害；教師可以利用軟件和互聯網上的豐富素材，制作電子講義，方便學生保存和交流；電子黑板可以演示多媒體課件，播放動畫、聲音、電影等，有助于教學活動的開展。

經過調查研究，我們發現現在國內大多數高校的多媒體教學系統都沒有觸控功能。所以我們設想，以低成本在原有多媒體教學系統的基礎上，加裝一套觸控組件，實現手寫顯示的功能，代替黑板粉筆板書教學。

二、改進原理

其基本原理是，在原有教師教學使用的電腦屏幕上，加裝一塊與電腦屏幕一樣大小的觸摸屏，教師可以用任何硬質材料在觸摸屏上書寫，書寫的內容可以和電腦屏幕上顯示的內容位置相對應，而且能在大屏幕上即時顯示并保存。

利用多媒體軟件、演示文稿軟件，可以十分容易地在教師原本使用的演示文檔、多媒體課件上，書寫不同顏色、粗細的筆跡，圈畫重點等，并且可以擦除和保存。也可以打開一張空白的演示文檔，代替黑板使用，并且可以十分方便地進行翻頁、保存、擦除等。

如果教師需要同時使用多媒體課件和空白演示文檔，可以通過鍵盤快速進行切換，十分方便。

另外，我們還可以通過開發新的軟件或系統插件，增加在兩種版面間切換的便捷性和可靠性。

三、調查問卷分析

為了進一步研究該設想的可行性和實用性，我們擬定了一份調查問卷隨機對南華大學任教的50余名教師進行了問卷調查，調查結果的分析如下：

在隨機進行訪問調查的教師中，81%的教師屬于經常需要使用黑板配合多媒體課件進行教學；14%屬于完全不使用或偶爾使用黑板，主要使用多媒體課件進行教學；剩余6%的老師屬于完全不使用多媒體課件，僅使用黑板進行教學，這一部分老師主要是數學相關課程的老師。

這說明如果使用觸摸屏電子黑板，將對在校大多數教師的教學產生影響，大部分教師可以不再使用粉筆。

另外，我們還發現80%的教師比較了解粉筆塵對人體造成的健康問題，20%則沒太在意這個問題。在如何看待粉筆塵造成的健康問題上，81%的教師積極應對，更加關注相關方面的報道，19%的教師感覺恐慌，但又不知道如何去解決。

大部分教師知道粉筆塵對師生身體造成嚴重的危害，也希望能夠有措施解決這個問題。92%的教師提倡推廣觸摸屏電子黑板，為他們提供一個更加環保健康的教學環境。如果觸摸屏電子黑板得以應用，一定會受到歡迎。

對于推廣使用電子黑板，大多數教師對電子黑板有著很大的期許，且提出了自己的要求：方便書寫、質量好、使用壽命長、無故障、清晰度好、分辨率高、響應速度快。

四、選擇觸控設備

從上述要求來看，我們應該選用五線電阻式觸摸屏（圖3）作為觸控輸入設備。電阻式觸摸屏的優點是它的屏和控制系統都比較便宜，反應靈敏度也很好，而且是一種對外界完全隔離觸摸屏，不怕灰塵和水汽，使用壽命長。

它可以用任何物體來觸摸，穩定性能也較好。可以選購帶有USB驅動電路的觸摸屏，直接通過USB接口對計算機連接，十分方便。

五、改造方案舉例及成本估算

對于加裝觸控設備的方案有很多，這需要根據已有設備和教室環境、用途等方面具體分析，制定不同的方案。

以南華大學為例，茲舉2個方案，并分別作出成本估算和優缺點分析，以供參考。

方案一：

1.具體方法

為每一間有多媒體教室里的電腦顯示屏安裝一塊同等大小的觸摸屏，教師使用觸摸屏手寫教學，通過大屏幕投影顯示。

2.成本估算

綜合考慮全校所有的專業課程，每個教室平均每天需要在黑板上書寫1500～2000字左右，如果用觸摸屏取代或者輔助黑板教學，則每天每個教室需要使用觸摸屏4000～5000次。

五線電阻式觸摸屏的使用壽命一般可達單點壽命3500萬次以上，筆劃壽命在500萬次以上，正常使用壽命在10年以上（下文以5年計算）。

南華大學共有192間教室，使用的多媒體教學系統所配備的電腦顯示器是15寸背投顯示器，一塊15寸的高品質五線電阻式觸摸屏的市場價格約為180元，安裝一個觸摸屏的時間約為15分鐘。首次安裝所需成本為34460元，假設只用壽命僅5年，則平均每年的折損為6892元。

據調查，每個教師每年需要約40盒粉筆進行教學，粉筆平均3.5元一盒，這樣192間教室每年因購買粉筆需要花費26880元。假定僅有60%的粉筆用量可以由觸摸屏取代使用，綜合看來，更換觸摸屏的成本保守估計每年仍比使用粉筆節省9139元。

另外，由于粉筆塵對教師健康的影響，還應該計算由于教師患病后的醫藥花銷等。所以，更換觸摸屏不僅成本很低，而且還能節省開銷。

3.優點

改造成本低，維護成本低，減小粉筆的使用；老師可以手寫教學，在多媒體演示文稿上圈畫重點，更便于教學。

4.缺點

現有顯示器為普通背投顯示器，屏幕略向外凸出，加裝觸摸屏后使用時會造成微小偏差。我們可以將普通背投顯示器更換為液晶顯示器，這需要額外投入約7萬元。液晶顯示器對人眼的輻射小，使用者不易眼疲勞，但是液晶顯示器的使用壽命比背投顯示器短。

我們還可以選擇更換為純平背投顯示器，顯示器壽命沒有縮短，比液晶顯示器成本低60%；但由于只有一塊多媒體投影屏幕，如果老師需要切換多媒體教學課件和空白手寫演示文稿，學生則不能同時看到兩個版面，不能完全取代黑板教學。

方案二：

1.具體方法

針對不能完全取代黑板教學的問題，我們可以為多媒體教室安裝2套多媒體設施，即兩臺投影儀、兩個大屏幕，這樣觸摸屏顯示的電子黑板和多媒體課件可以同時顯示，不需要切換。

2.成本估算

192間多媒體教室加裝一套多媒體設施（為計算機顯卡升級，加裝一塊顯示器，加裝兩塊觸摸屏，更改多媒體教學臺，加裝一臺投影儀，加裝一塊屏幕）大約需要7000元，總計134.4萬元（安裝費用、維護費用未計）。

3.優點

同時具備兩塊大屏幕，觸摸屏電子黑板和多媒體課件可以同時顯示，更利于教學；增大多媒體顯示面積，具有更大的多媒體教學余地。

4.缺點

成本高，耗時費力。

六、結論

綜上所述，為已有多媒體教學系統的多媒體教室加裝觸控設備，實現手寫教學取代或輔助傳統黑板是經濟可行的。

這一舉措不但可以減小粉筆塵對教師和學生的健康危害，同時還可以讓教學更加方便高效，使教學系統更加現代化、自動化、一體化，具有十分廣闊的應用價值和前景。