網(wǎng)絡(luò)屏幕廣播軟件在三維CAD示范教學(xué)中的應(yīng)用

劉泗巖 嵇 萍

1.南京航空航天大學(xué) 江蘇南京 210016 2.江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇南京 210017

網(wǎng)絡(luò)屏幕廣播軟件在三維CAD示范教學(xué)中的應(yīng)用

劉泗巖1嵇 萍2

1.南京航空航天大學(xué) 江蘇南京 210016 2.江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇南京 210017

演示示范性教學(xué)能大大提高CAD軟件的學(xué)習(xí)效率與效果。本文首先闡述了網(wǎng)絡(luò)屏幕廣播軟件的基本工作原理，然后介紹了海天屏幕廣播軟件在CAD上機(jī)教學(xué)中應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，最后對(duì)基于互聯(lián)網(wǎng)屏幕廣播技術(shù)的遠(yuǎn)程教學(xué)作了展望。

屏幕廣播；工程圖學(xué)；CAD培訓(xùn)；AutoCAD

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與繪圖（Computer Aided Design & Drafting, CAD）軟件的教學(xué)是現(xiàn)代工程圖學(xué)課程中的重要內(nèi)容。工程圖學(xué)是大多數(shù)工科專業(yè)大學(xué)生的必修課程，該課程的學(xué)習(xí)任務(wù)量大而課時(shí)有限，其中CAD的教學(xué)包括上機(jī)練習(xí)一般不超過16學(xué)時(shí)。然而CAD軟件，特別是其中的三維建模功能，其操作比較復(fù)雜。如何用較少的學(xué)時(shí)實(shí)現(xiàn)更好的CAD教學(xué)效果，是對(duì)工程圖學(xué)教師的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

在不配備專門的CAD教學(xué)機(jī)房的情況下，CAD教學(xué)一般在平時(shí)授課的多媒體教室中由教師進(jìn)行講解演示，學(xué)生從投影屏幕上觀看教師的演示操作，然后再安排學(xué)生上機(jī)練習(xí)，并由任課教師進(jìn)行輔導(dǎo)。然而，由于CAD操作的復(fù)雜性，學(xué)生僅憑觀看教師演示而沒有及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)手操作，不但難以記住教師的演示，而且也會(huì)覺得枯燥乏味，教學(xué)效果不佳。

屏幕廣播軟件可以將1臺(tái)計(jì)算機(jī)上的桌面操作情況實(shí)時(shí)地顯示在網(wǎng)絡(luò)中的其他計(jì)算機(jī)上，學(xué)生可以看到教師每一步的操作過程，教師講解的語(yǔ)音與視頻信號(hào)也可以通過網(wǎng)絡(luò)傳播到學(xué)生計(jì)算機(jī)上，這就相當(dāng)于教師同時(shí)對(duì)所有學(xué)生進(jìn)行手把手教學(xué)。只要在學(xué)校計(jì)算中心的計(jì)算機(jī)上安裝了此軟件之后，就可以起到專用CAD教學(xué)機(jī)房的作用，可以在計(jì)算中心安排CAD教學(xué)而與其他同時(shí)在此處進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)互不干擾。對(duì)于工程圖學(xué)課程中的CAD教學(xué)而言，就可以安排在學(xué)生上機(jī)現(xiàn)場(chǎng)來(lái)進(jìn)行，將教師演示與學(xué)生動(dòng)手操作相結(jié)合，不僅獲得更好的教學(xué)效果，而且節(jié)省了工程圖學(xué)的理論教學(xué)時(shí)間，從而在整體上提高工程圖學(xué)的教學(xué)效果。

一、屏幕廣播的技術(shù)原理

屏幕廣播也稱為屏幕（或桌面）共享、遠(yuǎn)程桌面等，也是電子教室（或多媒體網(wǎng)絡(luò)教室）軟件的一個(gè)主要功能。是指將服務(wù)器計(jì)算機(jī)的屏幕顯示圖像實(shí)時(shí)地發(fā)送到聯(lián)網(wǎng)的客戶計(jì)算機(jī)上，使得客戶機(jī)用戶就像坐在服務(wù)計(jì)算機(jī)前所觀看到的屏幕圖像一樣。屏幕廣播的實(shí)現(xiàn)一般包括以下方式：

1.基于拷屏與壓縮技術(shù)的屏幕圖像傳輸

將主機(jī)屏幕連續(xù)顯示的圖像作為視頻流進(jìn)行壓縮，傳輸?shù)娇蛻魴C(jī)上，再由客戶機(jī)對(duì)視頻流進(jìn)行解碼并顯示。這實(shí)際上相當(dāng)于把主機(jī)的屏幕錄制為數(shù)字高清電視，由客戶機(jī)進(jìn)行接收、解碼與顯示。該方法的缺點(diǎn)是耗費(fèi)CPU資源較大，一般需要由專門的編碼與解碼硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，在Windows系統(tǒng)下的屏幕廣播軟件中較少采用。

2.基于Windows信息機(jī)制與HOOK功能

消息傳遞與處理機(jī)制是Windows系統(tǒng)的基礎(chǔ)，HOOK是Windows消息處理中的一個(gè)監(jiān)視子程序，利用HOOK可以監(jiān)視屏幕的變化，并捕獲變化的區(qū)域，從而只需要將變化的屏幕區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳播，減少了數(shù)據(jù)處理與傳輸量。這種方法實(shí)現(xiàn)屏幕廣播的速度有所提高，但仍然需要耗費(fèi)較多CPU資源，其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定，支持的系統(tǒng)廣泛。

3.基于虛擬顯卡與Mirror Driver技術(shù)

Mirror Driver是Windows 2000及以后版本中實(shí)現(xiàn)虛擬顯卡的一種技術(shù)，它能夠快速監(jiān)控屏幕圖像的變化，并且直接將主機(jī)顯存中的幀緩存數(shù)據(jù)傳遞到客戶機(jī)的虛擬顯卡驅(qū)動(dòng)而顯示圖像，不需要編碼與解碼。因而，該方法實(shí)現(xiàn)的屏幕廣播速度最快，并且占用CPU資源很低，其缺點(diǎn)是對(duì)利用DirectDraw實(shí)現(xiàn)的軟件不支持，不過這并不影響其廣泛應(yīng)用，目前主流的屏幕廣播軟件大多采用了Mirror Driver技術(shù)。

二、海天屏幕廣播在CAD教學(xué)中的應(yīng)用

海天屏幕廣播軟件是重慶啟航公司開發(fā)的一款小軟件，采用虛擬顯卡驅(qū)動(dòng)Mirror Driver技術(shù)，圖像傳播的實(shí)時(shí)性好，CPU占用低，在局域網(wǎng)內(nèi)的三維CAD教學(xué)演示能夠取得很好的效果。本軟件為綠色軟件，軟件大小只有幾百K，僅服務(wù)端需要安裝一個(gè)虛擬顯卡驅(qū)動(dòng)程序。除了屏幕廣播功能外，還具備語(yǔ)音廣播、遠(yuǎn)程鎖定、短消息、電子教鞭、遠(yuǎn)程關(guān)機(jī)等功能。

筆者試用海天屏幕廣播V4.2進(jìn)行了AutoCAD 2008三維建模教學(xué)演示，該軟件可從其公司網(wǎng)站免費(fèi)下載，除了需要安裝虛擬顯卡驅(qū)動(dòng)程序之外，不需要其他安裝。軟件的使用比較方便，在教師機(jī)（服務(wù)主機(jī)）上，只要運(yùn)行可執(zhí)行文件HTServer.exe,在學(xué)生機(jī)（客戶機(jī)）上運(yùn)行HTClient.exe，學(xué)生機(jī)連接到教師機(jī)之后，教師機(jī)的界面上就會(huì)出現(xiàn)學(xué)生機(jī)的IP地址圖標(biāo)，只要按“Ctrl+1”快捷鍵，即可開始屏幕廣播，按“Ctrl+2”鍵結(jié)束廣播。筆者使用該軟件進(jìn)行AutoCAD三維繪圖的教學(xué)演示，在100多臺(tái)學(xué)生機(jī)上進(jìn)行廣播，屏幕圖像流暢，沒有滯后現(xiàn)象。

軟件的使用需要注意幾個(gè)問題：第一，軟件的試用版會(huì)在屏幕的上方出現(xiàn)需要注冊(cè)的窗口，會(huì)遮擋某些菜單與工具欄，只要將AutoCAD的工具欄調(diào)整到兩側(cè)或下部，就會(huì)不影響使用。第二，軟件的服務(wù)器程序HTServer.exe只能在教師機(jī)上運(yùn)行，如果有個(gè)別學(xué)生出于好奇心等原因也去運(yùn)行HTServer，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)混亂。為了防止出現(xiàn)這種情況，可以將原軟件分為“服務(wù)器版”與“客戶機(jī)版”，在學(xué)生機(jī)上只安裝“客戶機(jī)版”，“客戶機(jī)版”從原軟件包中刪除HTServer.exe文件即可。第三，只要服務(wù)計(jì)算機(jī)的內(nèi)存足夠大，理論上可支持的客戶機(jī)數(shù)量不受限制。這是因?yàn)樵撥浖蕴摂M顯卡的方式工作，每增加1臺(tái)客戶機(jī)，服務(wù)器都需要為其開辟1塊緩存。

三、基于網(wǎng)絡(luò)屏幕廣播的遠(yuǎn)程教育展望

屏幕廣播技術(shù)與多媒體技術(shù)綜合在一起，為基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程教育開辟了廣闊的前景。然而，受到目前的家庭網(wǎng)絡(luò)帶寬等技術(shù)的限制，基于Internet的屏幕廣播還難以達(dá)到實(shí)時(shí)的要求。目前的一些即時(shí)通訊軟件（例如Skype、QQ等）已經(jīng)包含了遠(yuǎn)程屏幕共享、遠(yuǎn)程協(xié)助等功能，但僅限于一對(duì)一的服務(wù)，而且屏幕畫面的傳送也難以滿足教學(xué)演示的流暢性要求。所以，目前的屏幕廣播軟件主要適用于局域網(wǎng)。不過，在信息技術(shù)發(fā)展如此迅速的當(dāng)今時(shí)代，隨著城市寬帶網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)以及屏幕廣播技術(shù)的提高，用屏幕廣播軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育很快即可實(shí)現(xiàn)。

[1]張麗萍，喻占武，肖進(jìn)勝，等.一種基于拷屏和壓縮技術(shù)的屏幕共享方案[J].中國(guó)圖像圖形學(xué)報(bào)，2003，9（8）：1094～1098

[2]杜俊勇，王國(guó)胤.基于消息機(jī)制的實(shí)時(shí)屏幕共享技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2005，32（8）：223～226

[3]Gao L，Zhang J，Zheng Q，et al. Experience with mirror drivers for distributed workspace[C]. in Proceedings of the 45th Annual Southeast Regional Conference. Winston-Salem，2007:168～173

[4]啟航軟件，http://www.software168.com/

The application of network screen broadcasting software in three-dimensional CAD demonstration teaching

Liu Siyan1, Ji Ping2
1. Nanjing university of aeronautics and astronautics, Nanjing, 210016, China 2. Jiangsu maritime institute, Nanjing, 210017, China

The efficiency and effect of CAD software studying can be highly improved with demonstration teaching. Firstly, the basic principle of network screen broadcasting software is illustrated. Then, the experience of using haitian screen broadcasting software in CAD computer practice teaching is introduced. At last, the prospect of tele-teaching with internet based screen broadcasting technology is expected.

screen broadcasting; engineering graphics; CAD training; AutoCAD

book=40,ebook=578

2009-12-25

劉泗巖，博士，講師。