基于手繪識(shí)別的智能電子白板系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著信息技術(shù)在教育教學(xué)實(shí)踐中的深入應(yīng)用，教育技術(shù)逐步向智能化方向發(fā)展。交互式電子白板是融合了黑板等傳統(tǒng)教學(xué)手段和多媒體投影等現(xiàn)代化教學(xué)手段的新型課堂教學(xué)媒體，教師既可在白板上完成板書(shū)，又能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)交互操作，并且在教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)、處理和存儲(chǔ)方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
　　但現(xiàn)有交互式電子白板無(wú)法識(shí)別常用手勢(shì)，對(duì)白板內(nèi)容進(jìn)行刪除、移動(dòng)、復(fù)制等操作必須借助菜單欄或工具欄，容易導(dǎo)致教學(xué)過(guò)程的中斷與學(xué)生注意力的分散。同時(shí)，現(xiàn)有的電子白板不具備學(xué)

2、科符號(hào)的識(shí)別功能，不能理解學(xué)科符號(hào)所特定的語(yǔ)義表征，未能充分利用計(jì)算機(jī)的信息處理優(yōu)勢(shì)來(lái)輔助教學(xué)。
　　本文以戴爾的“經(jīng)驗(yàn)之塔”理論、香農(nóng)-韋弗的傳播模式等為教育理論依據(jù)，以筆式用戶界面與草圖識(shí)別技術(shù)的發(fā)展為技術(shù)支撐，在研究現(xiàn)有交互式電子白板的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了用于計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)的智能電子白板系統(tǒng)。
　　智能電子白板系統(tǒng)采用基于支持向量機(jī)(SVM)的在線圖形識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)手勢(shì)與學(xué)科符號(hào)的識(shí)別。識(shí)別過(guò)程首先對(duì)手繪圖形進(jìn)行去噪

3、、平移、縮放等預(yù)處理，然后用基于旋轉(zhuǎn)不變性的Zernike矩提取筆畫(huà)特征，最后采用SVM分類器進(jìn)行手繪草圖的識(shí)別。在手勢(shì)符號(hào)識(shí)別的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)通過(guò)UI建模建立手勢(shì)和交互任務(wù)之間的映射關(guān)系，并采用基于上下文的程序流程圖邏輯自動(dòng)識(shí)別算法，實(shí)現(xiàn)了在線手繪程序流程草圖到C程序代碼的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。
　　在智能電子白板系統(tǒng)支持下，本文提出了一種創(chuàng)新的程序設(shè)計(jì)教學(xué)方法：通過(guò)同屏顯示手繪流程圖及自動(dòng)生成的C程序，實(shí)現(xiàn)形象思維與邏輯思維的關(guān)聯(lián)教學(xué)；通過(guò)

4、觀察手繪流程圖修改和代碼的自動(dòng)變化，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)對(duì)比學(xué)習(xí)；通過(guò)電子白板的課后回放，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景再現(xiàn)強(qiáng)化記憶。因此，在智能電子白板基礎(chǔ)上的程序設(shè)計(jì)教學(xué)避免了非線性結(jié)構(gòu)流程圖和線性結(jié)構(gòu)程序之間的概念不一致缺陷，提高了程序設(shè)計(jì)教學(xué)的效率。
　　本文研究的智能電子白板系統(tǒng)有以下三方面創(chuàng)新：
　　(1)基于手勢(shì)識(shí)別的教學(xué)白板交互手段：系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別用戶手勢(shì)命令，不需借助菜單欄與工具欄，即可完成白板內(nèi)容的編輯，具有自然的人機(jī)交互方式。