触摸屏电子板书系统在学校的应用

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教师长年累月与粉笔接触，工作在被粉笔尘污染的环境中，粉笔尘对教师身体健康，尤其是对教师的呼吸系统的影响程度如何，一直是教育界和卫生界共同关心的问题，也是全社会关心的热点问题。解决这一问题最好的方法是革新教具，从根本上消除粉笔尘。

一、研究背景

绝大多数国内学校教室都配备有投影仪多媒体教学系统（图1、图2），这种多媒体教学系统一般由电脑提供视频和音频信号，通过数字投影仪，将图像投射到墙面悬挂的大屏幕上，通过音频放大器将教师的声音放大输出。

与传统黑板相比，这种投影仪屏幕优势明显。多媒体教学系统不需要使用粉笔，可以消除由于粉笔尘对教师和学生的健康危害；教师可以利用软件和互联网上的丰富素材，制作电子讲义，方便学生保存和交流；电子黑板可以演示多媒体课件，播放动画、声音、电影等，有助于教学活动的开展。

经过调查研究，我们发现现在国内大多数高校的多媒体教学系统都没有触控功能。所以我们设想，以低成本在原有多媒体教学系统的基础上，加装一套触控组件，实现手写显示的功能，代替黑板粉笔板书教学。

二、改进原理

其基本原理是，在原有教师教学使用的电脑屏幕上，加装一块与电脑屏幕一样大小的触摸屏，教师可以用任何硬质材料在触摸屏上书写，书写的内容可以和电脑屏幕上显示的内容位置相对应，而且能在大屏幕上即时显示并保存。

利用多媒体软件、演示文稿软件，可以十分容易地在教师原本使用的演示文档、多媒体课件上，书写不同颜色、粗细的笔迹，圈画重点等，并且可以擦除和保存。也可以打开一张空白的演示文档，代替黑板使用，并且可以十分方便地进行翻页、保存、擦除等。

如果教师需要同时使用多媒体课件和空白演示文档，可以通过键盘快速进行切换，十分方便。

另外，我们还可以通过开发新的软件或系统插件，增加在两种版面间切换的便捷性和可靠性。

三、调查问卷分析

为了进一步研究该设想的可行性和实用性，我们拟定了一份调查问卷随机对南华大学任教的50余名教师进行了问卷调查，调查结果的分析如下：

在随机进行访问调查的教师中，81%的教师属于经常需要使用黑板配合多媒体课件进行教学；14%属于完全不使用或偶尔使用黑板，主要使用多媒体课件进行教学；剩余6%的老师属于完全不使用多媒体课件，仅使用黑板进行教学，这一部分老师主要是数学相关课程的老师。

这说明如果使用触摸屏电子黑板，将对在校大多数教师的教学产生影响，大部分教师可以不再使用粉笔。

另外，我们还发现80%的教师比较了解粉笔尘对人体造成的健康问题，20%则没太在意这个问题。在如何看待粉笔尘造成的健康问题上，81%的教师积极应对，更加关注相关方面的报道，19%的教师感觉恐慌，但又不知道如何去解决。

大部分教师知道粉笔尘对师生身体造成严重的危害，也希望能够有措施解决这个问题。92%的教师提倡推广触摸屏电子黑板，为他们提供一个更加环保健康的教学环境。如果触摸屏电子黑板得以应用，一定会受到欢迎。

对于推广使用电子黑板，大多数教师对电子黑板有着很大的期许，且提出了自己的要求：方便书写、质量好、使用寿命长、无故障、清晰度好、分辨率高、响应速度快。

四、选择触控设备

从上述要求来看，我们应该选用五线电阻式触摸屏（图3）作为触控输入设备。电阻式触摸屏的优点是它的屏和控制系统都比较便宜，反应灵敏度也很好，而且是一种对外界完全隔离触摸屏，不怕灰尘和水汽，使用寿命长。

它可以用任何物体来触摸，稳定性能也较好。可以选购带有USB驱动电路的触摸屏，直接通过USB接口对计算机连接，十分方便。

五、改造方案举例及成本估算

对于加装触控设备的方案有很多，这需要根据已有设备和教室环境、用途等方面具体分析，制定不同的方案。

以南华大学为例，兹举2个方案，并分别作出成本估算和优缺点分析，以供参考。

方案一：

1.具体方法

为每一间有多媒体教室里的电脑显示屏安装一块同等大小的触摸屏，教师使用触摸屏手写教学，通过大屏幕投影显示。

2.成本估算

综合考虑全校所有的专业课程，每个教室平均每天需要在黑板上书写1500～2000字左右，如果用触摸屏取代或者辅助黑板教学，则每天每个教室需要使用触摸屏4000～5000次。

五线电阻式触摸屏的使用寿命一般可达单点寿命3500万次以上，笔划寿命在500万次以上，正常使用寿命在10年以上（下文以5年计算）。

南华大学共有192间教室，使用的多媒体教学系统所配备的电脑显示器是15寸背投显示器，一块15寸的高品质五线电阻式触摸屏的市场价格约为180元，安装一个触摸屏的时间约为15分钟。首次安装所需成本为34460元，假设只用寿命仅5年，则平均每年的折损为6892元。

据调查，每个教师每年需要约40盒粉笔进行教学，粉笔平均3.5元一盒，这样192间教室每年因购买粉笔需要花费26880元。假定仅有60%的粉笔用量可以由触摸屏取代使用，综合看来，更换触摸屏的成本保守估计每年仍比使用粉笔节省9139元。

另外，由于粉笔尘对教师健康的影响，还应该计算由于教师患病后的医药花销等。所以，更换触摸屏不仅成本很低，而且还能节省开销。

3.优点

改造成本低，维护成本低，减小粉笔的使用；老师可以手写教学，在多媒体演示文稿上圈画重点，更便于教学。

4.缺点

现有显示器为普通背投显示器，屏幕略向外凸出，加装触摸屏后使用时会造成微小偏差。我们可以将普通背投显示器更换为液晶显示器，这需要额外投入约7万元。液晶显示器对人眼的辐射小，使用者不易眼疲劳，但是液晶显示器的使用寿命比背投显示器短。

我们还可以选择更换为纯平背投显示器，显示器寿命没有缩短，比液晶显示器成本低60%；但由于只有一块多媒体投影屏幕，如果老师需要切换多媒体教学课件和空白手写演示文稿，学生则不能同时看到两个版面，不能完全取代黑板教学。

方案二：

1.具体方法

针对不能完全取代黑板教学的问题，我们可以为多媒体教室安装2套多媒体设施，即两台投影仪、两个大屏幕，这样触摸屏显示的电子黑板和多媒体课件可以同时显示，不需要切换。

2.成本估算

192间多媒体教室加装一套多媒体设施（为计算机显卡升级，加装一块显示器，加装两块触摸屏，更改多媒体教学台，加装一台投影仪，加装一块屏幕）大约需要7000元，总计134.4万元（安装费用、维护费用未计）。

3.优点

同时具备两块大屏幕，触摸屏电子黑板和多媒体课件可以同时显示，更利于教学；增大多媒体显示面积，具有更大的多媒体教学余地。

4.缺点

成本高，耗时费力。

六、结论

综上所述，为已有多媒体教学系统的多媒体教室加装触控设备，实现手写教学取代或辅助传统黑板是经济可行的。

这一举措不但可以减小粉笔尘对教师和学生的健康危害，同时还可以让教学更加方便高效，使教学系统更加现代化、自动化、一体化，具有十分广阔的应用价值和前景。