基于Android的無線教學系統設計與實現

郭炳 鄧麗平

摘 要：隨著信息技術的發展和課堂教學改革的深入，多媒體教學技術發揮著越來越重要的作用。多媒體教室或會議室設備整合、功能集成，不但能豐富教師的教學方式，還可提高課堂效率。文中系統主要實現了集PPT播放控制、激光翻頁筆、視頻展臺等功能于一體，通過手機等移動終端進行控制，有著良好的應用效果。

關鍵詞：Android;多媒體教學;幻燈片控制;激光翻頁筆;視頻展臺;移動終端

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）10-0-03

0 引 言

近年來，隨著計算機技術、網絡技術及移動智能終端的不斷涌現，高校中的教學方式及接入終端設備已經發生了根本性的變化，這些變化不但對教師的教學方式、教學理念提出了挑戰，更對多媒體教學服務人員提出了更高、更新的要求[1-3]。

基于Android的軟件系統已經應用到各個領域。隨著學校教學模式的改革，Android應用與教學領域的結合更加緊密[4-6]。目前，大多數學校多媒體教室配備了多媒體講臺、多媒體電腦、投影儀、話筒、音響等設備。教師講課時需攜帶翻頁筆，進行實物展示或演示操作步驟時，還需搭建安裝實物展示儀器[7-9]。本文設計一款基于Android的無線教學系統，該系統包括服務器端與客戶端。服務器端安裝在多媒體電腦上。客戶端安裝在基于安卓系統的手機等移動終端，集PPT播放控制、激光翻頁筆、視頻展臺等功能于一體，攜帶方便，操作簡便。特別地，播放PPT時，客戶端可顯示PPT播放頁對應的備注信息，對教師備課、講課有很大幫助。

1 系統設計

1.1 系統功能簡介

（1）PPT播放功能

該功能實現了移動終端控制多媒體電腦PPT播放控制，可進行放映、結束放映、翻頁操作。打開激光筆功能后，多媒體電腦屏幕會出現綠色激光點，可通過手指在觸摸區滑動控制激光點的移動。點擊“獲取備注”按鈕后，在觸摸區會顯示PPT當前播放頁的備注信息。文獻[10]只實現了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，還可將教師實際動手操作過程實時、流暢地顯示到屏幕上。服務器端可進行拍照保存，以便查看。

1.2 總體設計

該系統由客戶端與服務器端組成。客戶端基于Android語言開發，安裝在基于安卓系統的移動終端，主要實現PPT播放控制、PPT備注顯示、激光筆、視頻展臺功能。服務器端基于Java語言開發，安裝運行在多媒體電腦上，主要根據客戶端的命令執行操作。客戶端和服務器端通過無線WiFi進行通信，客戶端有掃碼、手動輸入IP兩種登錄方式，發送Socket至服務器端，服務器端新建線程接收消息，根據消息類型和內容形成具體事件，達到控制電腦或實現視頻展臺功能的目的。系統流程如圖1所示。

1.3 詳細設計

服務器端PPT播放控制模塊由PPTPlayServer實現，通過ServerThread新建線程接收處理客戶端消息。客戶端消息類型有兩個字段，中間用“：”隔開，第一個字段為事件類型，第二個字段為事件值。例如，“pen”為激光筆事件，該事件有“open”和“close”兩個值，分別對應激光筆打開和關閉操作。

視頻展臺功能服務器端由VideoPlayServer類實現，通過線程接收客戶端發出的圖片數據流，在新建的ImageFrame不斷刷新顯示，服務器端通過投影將動態畫面顯示在投影屏幕上。

客戶端由登錄模塊、PPT播放模塊、視頻展臺模塊三大部分組成。

登錄模塊分為掃碼登錄和手動輸入IP地址兩種方式，分別由QRLoginActivity類和IPLoginActivity類實現，二維碼由CreateQRCode函數生成。掃碼登錄更加方便快捷，無需手動輸入IP地址，由onActivityResult函數實現解碼，并與服務器建立聯系。

PPT播放模塊由PlayActivity類實現，放映、翻頁功能命令發送至服務器，形成鍵盤事件。消息發送由UdpSendThread類完成。獲取PPT備注功能基于poi.hslf架包開發，客戶端發送“comment”命令，服務器端通過新建SlideShow對象完成PPT備注信息獲取工作，最后返回至客戶端。

視頻展臺模塊由SurfaceHolder類的addCallback方法自動調用攝像頭進行拍照，并進行自動對焦，最后通過Camera.PreviewCallback接口的對象將照片打包實時發送至服務器端進行顯示。

2 系統測試與特點

2.1 系統測試

啟動服務器端，進入服務器端主界面，系統顯示本機IP地址，登錄二維碼。點擊“開始控制”按鈕，服務器端開始工作。如需播放PPT，點擊“選擇文件”按鈕，選擇打開要播放的PPT文件。服務器端主界面如圖2所示。

打開手機上的客戶端，進入客戶端主界面，用戶可選擇掃碼登錄或手動輸入IP地址登錄。例如，選擇掃碼登錄，點擊“掃二維碼登錄”按鈕，進入掃碼登錄界面，點擊“掃描登錄”按鈕，將掃描框對準服務器端二維碼進行掃描，掃描成功后自動進入客戶端菜單界面;選擇手動輸入IP地址方式登錄，點擊“輸IP地址登錄”按鈕，進入手動輸入IP登錄界面，將服務器端顯示的IP地址輸入“電腦IP：”欄內，端口號默認為8888，點擊“連接電腦”按鈕，系統進入客戶端菜單界面。客戶端主界面如圖3所示。

在功能菜單界面，點擊“播放PPT”按鈕，進入PPT播放控制界面。該界面最上端有四個按鈕，分別為“從頭開始放映”“當前頁開始放映”“結束放映”“返回”。中間區域為觸摸區和備注信息顯示區，類似鼠標控制界面的觸摸區，手指活動時，電腦鼠標會移動。下面兩側的兩個按鈕為PPT翻頁按鈕，點擊“上一頁”，電腦PPT跳轉至上一頁，點擊“下一頁”，電腦PPT切換至下一頁，手指在觸摸區單擊也可實現切換下一頁功能。PPT播放控制界面如圖4所示。

中間為“激光燈”和“獲取備注”按鈕。當需要使用激光筆功能時，點擊“激光燈”按鈕，電腦屏幕出現激光效果點，激光點會隨著手指的滑動進行移動;當不需激光時，再次點擊“激光燈”按鈕，激光效果消失。播放PPT時，操控者有時需要看一下備注信息，但又不方便結束放映查看，此時需點擊“獲取備注”按鈕，客戶端從服務器端獲取了播放PPT的備注信息，按鈕變為“顯示備注”，再次點擊該按鈕后，當前頁PPT的備注信息就顯示在客戶端中間區域，該功能操作簡單，實用性強。激光筆效果如圖5所示，顯示PPT備注如圖6所示。

在客戶端功能菜單界面點擊“視頻展臺”按鈕，進入視頻展臺界面。該界面上半部分是攝像頭預覽區，下半部分有五個功能按鍵，點擊“聚焦”按鈕可進行手動聚焦，左轉和右轉90°按鈕實現攝像頭轉動功能，重置按鈕實現轉動角度恢復初始功能，返回按鈕實現退出返回功能。在服務器端點擊“視頻展臺”按鈕，服務器端彈出視頻展示窗口，該窗口下方有“拍照”按鈕，可進行拍照，并將照片保存到服務器端指定位置。客戶端視頻展臺界面如圖7所示，服務器端視頻展臺展示窗口如圖8所示。

2.2 系統特點

本文系統將現有多媒體設備進行了功能集成，攜帶方便，操作簡單，經濟實惠，應用前景良好。PPT備注顯示功能對教師備課、講課有很大幫助。視頻展臺功能降低了投影教學的難度，減輕了教師的勞動強度。教師可將文稿、圖片等當場演示，通過手機的轉動，即可簡單地演示拍攝平臺上的實物，又可不受演示臺的限制，拍攝并現場直播或放大一些不宜觀察的實驗現象和實驗過程。該系統為多種教學軟件的組合運用提供了方便，可靈活演示實物、實驗、文稿、圖片、幻燈片等。系統編程語言為Android，Java，運行環境為支持 Android系統的手機或平板電腦。

3 結 語

本文提出了一款基于Android的無線教學系統的總體結構與設計，以及實現的主要技術，并將其應用到教學實踐中。測試結果表明，該系統運行穩定，操作簡便，提高了教師與學生的互動性。

參 考 文 獻

[1]姚昱旻，劉衛國.Android的架構與應用開發研究[J].計算機系統應用，2008，17（11）：110-112.

[2]劉文浩，孫克輝，朱從旭.一種適用于移動通信的超混沌數字語音加密算法[J].密碼學報，2017，4（1）：85-98.

[3]齊瑞紅.多媒體教學設施整合及其實現的研究[J].電腦編程技巧與維護，2018（1）：148-151.

[4]謝玲，陸坤，劉青青.基于Android校園助手的設計與實現[J].實驗室研究與探索，2017，36（7）：144-147.

[5]馬建紅，姬莉霞，衛權崗.基于Android平臺的移動個人助手設計與實現[J].現代電子技術，2012，35（2）：24-26.

[6]鄧麗平，楊麗鳳.基于Android的移動終端語音助手系統設計與實現[J].物聯網技術，2018，8（12）：92-94.

[7] SHABTAI A， FLEDEL Y， KANONOV U， et al.Google android： a comprehensive security assessment [J]. IEEE security & privacy，2010，8（2）：35-44.

[8] FELT A P，HA E，EGELMAN S，et al.Android permissions：user attention，comprehension and behavior [C]// Proceedings of the Eighth Symposium on Usable Privacy and Security. ACM，2012：1-14.

[9]范君，王麗萍.一種便攜式實驗教學輔助系統[J].教育現代化，2019，6（16）：133-137.

[10]鄧麗平，楊麗鳳.基于Android的智能無線鼠標的設計與實現[J].軟件工程，2019，22（1）：24-26.