一种基于安卓端智慧课堂的白板同步显示方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于安卓端智慧课堂的白板同步显示方法，涵盖了智慧课堂中的教师端和学生端两个方面，教师端和学生端基于MQTT即时通讯协议通信，通过该协议，师生可以订阅同一主题。在整个课堂活动中，教师在教师端中启动白板功能，教师书写白板并把消息发布到订阅了同一主题的学生，并在学生端中同步显示白板内容。教学过程中产生的白板数据会依据xAPI教育大数据标准，最终上报后台服务器。本发明专利技术对硬件设备的要求更低，特别适合工作于设备数量较多，设备计算能力较低，网络环境较不稳定的一对多场景下，能更方便地完成师生的教学互动分享，使用数字化手段，保障师生白板内容高效互通、分享与汇总。

【技术实现步骤摘要】
一种基于安卓端智慧课堂的白板同步显示方法及系统
本专利技术涉及课堂教学辅助领域，特别涉及一种基于安卓端智慧课堂的白板同步显示方法及系统。
技术介绍
随着社会的不断进步，互联网的不断发展，以及大数据，云计算等技术的日趋成熟，许多行业产生了革命性的发展。人类的学习行为也在移动互联网的影响下悄然发生着改变，教育信息化在大数据时代得到快速发展。人们的学习行为不再局限于书本上、电脑上，随时随地利用手机学习已经成为现实。智慧课堂正在逐步改变人们的学习方式，带来更便捷、更高效的教学工具和学习方法。如今在课堂上主流的设备是使用电子白板，但传统的电子白板有以下缺点：1.使用空间的限制。电子白板要求操作者必须在电子白板前才能实现相应的控制，这不利于师生间的互动。2.交互资源的限制。这往往与教师日益增长的资源信息需求相冲突，教师需根据自身需要另外寻找资源，费时费力。3.生成资源的限制。交互式电子白板不能存储学生在课堂中的表演和展示活动。而DLNA等多屏互动技术也存在各种各样的问题：设备无法进行其他操作，耗电快，稳定性不高，软件兼容性不好，内容不够丰富等。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于安卓端智慧课堂的白板同步显示方法，是针对教育、通信等领域开发的，定位于辅助课堂教学，保存课堂数据并对数据进行统计分析，将课堂教学与大数据云计算等技术进行深度结合，实现真正意义的互动性，网络化教学，并智能管理班级，提高教学质量和效率。相对于传统的电子白板设备，对硬件设备的要求更低，即使是低配置的安卓设备，也能完美运行该程序并使用白板功能。本专利技术完整涵盖了传统电子白板教学功能，特别适合工作于设备数量较多，设备计算能力较低，网络环境较不稳定的一对多场景下，能更方便地完成师生的教学互动分享，使用数字化手段，保障师生白板内容高效互通、分享与汇总。本专利技术的另一目的在于提供一种基于安卓端智慧课堂的白板同步显示系统。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：一种基于安卓端智慧课堂的白板同步显示方法，包括以下步骤：步骤一：教师登录移动设备中的教师端应用，登录MQTT服务器，并使用MQTT协议封装库，订阅“全体学生”主题；步骤二：学生登录移动设备中的学生端应用，登录MQTT服务器，使用MQTT协议封装库，订阅“教师”主题；步骤三：教师点击教师端的开始上课按钮，打开白板，并在白板上书写内容；所述白板提供不同的颜色字体、字体大小来用于书写，所述白板提供撤销功能、橡皮擦功能；当白板写满了内容后能够创建新的白板，也能够随时返回之前的白板内容；步骤四：捕捉到教师在步骤三中的动作后，把动作的所有点的信息以JSON格式存储起来，并通过MQTT服务器发布到“全体学生”主题(发布给所有订阅的学生)；所述所有点的信息包括坐标、颜色；步骤五：学生端接收到这些JSON数据后，进行解析，实时动态显示白板内容；步骤六：授课期间，学生按照需求随时把白板内容以图片的形式保存在本地，方便再次重温复习；步骤七：当授课结束后，教师退出白板，教师端汇总整个课堂活动中的数据，并以xAPI标准格式上传至数据统计服务器中，服务器对数据进行整合分析，用作课堂质量分析和课堂重现。步骤一和步骤二中，所述登录MQTT服务器，需使用MQTT在各移动平台的封装库，设置参数，所述参数包括服务器IP、端口号、用户名、密码、心跳时间、超时时间；MQTT服务器登陆成功后，需建立后台消息监听机制，等待响应MQTT服务器送达的消息。步骤三中，所述创建新的白板，需要用到安卓数据库SQLite来存储旧白板的所有数据信息，当重新返回旧白板时，会从安卓数据库SQLite中取出旧白板的内容并显示，其中安卓数据库SQLite的使用用到了LitePal第三方库，当退出白板时，自动清除白板缓存。所述步骤四具体为：捕捉到用户触摸屏幕，回调OnTuchEvent方法，收集到用户触摸的坐标点(x，y)，分别对用户行为(点击或移动)进行处理，以0标志点击，以1标志移动，把坐标点(x/this.getWidth(),y/this.getHeight())和选择的颜色等信息存储起来，并把这些数据以JSON格式发送到MQTT服务器中，服务器再分发到订阅该主题的用户中。所述步骤五具体为：当学生端接收到MQTT服务器传来的JSON数据，把数据里表示白板内容的坐标点取出来，并还原坐标点(x*this.getWidth(),y*this.getHeight())，最后把坐标点连接起来同步显示在学生端中。所述步骤六具体为：用户点击保存白板按钮，通过View的getDrawingCache方法获取Bitmap，再把获取到的bitmap以图片的形式保存在本地。所述步骤七具体为：当退出白板时，把所有白板内容以图片的形式上传到数据统计服务器；所述数据统计服务器的架构采用SpringMVC+MongoDB的模式，使用Tomcat作为Web容器；所述MongoDB用于存储教学活动中产生的数据；而文件服务器的架构采用SpringMVC+MySQL+MyBatis的模式，同样使用Tomcat作为Web容器；MySQL+MyBatis负责管理关于文件存储的数据，所述关于文件存储的数据包括文件名称、大小、存储路径；客户端与服务器的通信通过HTTP协议进行。本专利技术的另一目的通过以下的技术方案实现：一种基于安卓端智慧课堂的白板同步显示系统，包括白板交互模块和白板内容模块；所述白板交互模块包括MQTT服务器，还包括分别与MQTT服务器连接的教师端、学生端；所述白板内容模块包括文件服务器和数据统计服务器。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：1、本专利技术的出现，意在为课堂教学提供一种更便利更实时的白板互动，解决传统电子白板和DLNA技术中的缺点和不足，操作方便、资源信息更新快、准确记忆用户行为过程等。实现学校课堂的智慧教学，架起教师与学生交流互动的桥梁，方便教师掌握学生的课堂学习情况，帮助教师对不同的学生做出不同的调整，将“一对多”巧妙地转化为“一对一”教学，为教师提供更多的课堂教学手段，很大程度地提高了课堂教学效率。MQTT(MessageQueuingTelemetryTransport，消息队列遥测传输)是基于二进制消息的发布/订阅编程模式的消息协议，位于TCP/IP协议之上，最早由IBM提出的，该协议具有以下特点：1.可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。2.使用的发布/订阅消息模式，它提供了一对多消息分发，以实现与应用程序的解耦。3.对负载内容屏蔽的消息传输机制。4.对传输消息有三种服务质量(QoS)。5.数据传输和协议交换的最小化(协议头部只有2字节)，以减少网络流量。6.通知机制，异常中断时通知传输双方。基于以上优点，可以说明，MQTT协议特别适合作为智慧课堂教学中教师端与学生端通信的基础协议。MongoDB是基于分布式文件存储的NoSQL数据库，是一个面向文档的数据库。与关系型数据库相比，面向文档的数据库不再有行的概念，取而代之的是更为灵活的“文档”模型。另外，不再有预定义模式：文档的键(key)和值(value)不在是固定的类型和大小。由于没有固定的模式，根据需要添加或者删除字段就变得更容易了。适合于存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于安卓端智慧课堂的白板同步显示方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：教师登录移动设备中的教师端应用，登录MQTT服务器，并使用MQTT协议封装库，订阅“全体学生”主题；步骤二：学生登录移动设备中的学生端应用，登录MQTT服务器，使用MQTT协议封装库，订阅“教师”主题；步骤三：教师点击教师端的开始上课按钮，打开白板，并在白板上书写内容；所述白板提供不同的颜色字体、字体大小来用于书写，所述白板提供撤销功能、橡皮擦功能；当白板写满了内容后能够创建新的白板，也能够随时返回之前的白板内容；步骤四：捕捉到教师在步骤三中的动作后，把动作的所有点的信息以JSON格式存储起来，并通过MQTT服务器发布到“全体学生”主题；步骤五：学生端接收到这些JSON数据后，进行解析，实时动态显示白板内容；步骤六：授课期间，学生按照需求随时把白板内容以图片的形式保存在本地；步骤七：当授课结束后，教师退出白板，教师端汇总整个课堂活动中的数据，并以xAPI标准格式上传至数据统计服务器中，服务器对数据进行整合分析，用作课堂质量分析和课堂重现。

【技术特征摘要】
1.一种基于安卓端智慧课堂的白板同步显示方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：教师登录移动设备中的教师端应用，登录MQTT服务器，并使用MQTT协议封装库，订阅“全体学生”主题；步骤二：学生登录移动设备中的学生端应用，登录MQTT服务器，使用MQTT协议封装库，订阅“教师”主题；步骤三：教师点击教师端的开始上课按钮，打开白板，并在白板上书写内容；所述白板提供不同的颜色字体、字体大小来用于书写，所述白板提供撤销功能、橡皮擦功能；当白板写满了内容后能够创建新的白板，也能够随时返回之前的白板内容；步骤四：捕捉到教师在步骤三中的动作后，把动作的所有点的信息以JSON格式存储起来，并通过MQTT服务器发布到“全体学生”主题；步骤五：学生端接收到这些JSON数据后，进行解析，实时动态显示白板内容；步骤六：授课期间，学生按照需求随时把白板内容以图片的形式保存在本地；步骤七：当授课结束后，教师退出白板，教师端汇总整个课堂活动中的数据，并以xAPI标准格式上传至数据统计服务器中，服务器对数据进行整合分析，用作课堂质量分析和课堂重现。2.根据权利要求1所述一种基于安卓端智慧课堂的白板同步显示方法，其特征在于，步骤一和步骤二中，所述登录MQTT服务器，需使用MQTT在各移动平台的封装库，设置参数，所述参数包括服务器IP、端口号、用户名、密码、心跳时间、超时时间；MQTT服务器登陆成功后，需建立后台消息监听机制，等待响应MQTT服务器送达的消息。3.根据权利要求1所述一种基于安卓端智慧课堂的白板同步显示方法，其特征在于，步骤三中，所述创建新的白板，需要用到安卓数据库SQLite来存储旧白板的所有数据信息，当重新返回旧白板时，会从安卓数据库SQLite中取出旧白板的内容并显示，其中安卓数据库SQLite的使用用到了LitePal第三方库，当退出白板时，自动清除白板缓存。4.根据权利要求1所述一种基于安卓端智慧课堂的白板同步显示方法，其特征在于，所述步骤四具体为：捕捉到用户触摸屏幕，回调OnTuch...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆璐，周娟平，
申请(专利权)人：华南理工大学，中山市华南理工大学现代产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44