Teaching with an intelligent electronic chalkboard

Abstract

This paper presents E-Chalk, a software system which transforms a large touch sensitive screen into a smart teaching tool. The instructor writes on the screen using a special stylus and the software emulates a classical chalkboard. The lecturer can paste images to the board, can send queries to remote web services, can activate a computer algebra system, and can paste interactive Java Applets on the board. A copy of the lecture's audio, the board strokes (and an optional video) is stored on a server. The lecture is also transmitted live over the Internet and can be synchronized with teleconferencing systems for student feedback.The E-Chalk architecture is based on the metaphor of the classical chalkboard, enhanced by intelligent assistants running in the background. One assistant takes care of interpreting the handwritten input of the user. Another is a mathematical formula recognizer which processes handwritten queries for the algebraic server. A circuit simulator recognizes sketches of digital circuits and runs a simulation. An algorithm simulator accepts sketches of graphs as input data and runs graph algorithms, animating them on the screen. Further assistants can be incorporated using the E-Chalk API. E-Chalk is being used in our electronic classroom containing a 6 meter long by 1.15 meter wide rear projection "data wall".

A Collaborative Interface for Multimodal Ink and Audio Documents

“…In particular, we wish to handle mathematics and sketch recognition. Our system can also be extended and integrated with external computation servers in a manner similar to what Electronic Chalkboard [25] does with the Maple computer algebra system and the Mathematica system. Such capabilities would be useful for distance learning applications or even face-toface collaboration in the classroom.…”

Captura e acesso na produção, distribuição, apresentação e extensão de conteúdo multimídia

“…Entre os inúmeros exemplos, destacam-se captura de aulas e palestras (Mukhopadhyay & Smith, 1999;Pimentel et al, 2001;Shi et al, 2003;Yau et al, 2003;Brotherton & Abowd, 2004;Friedland et al, 2004;Back et al, 2005;Pishva, 2007;Di et al, 2008;Zhang et al, 2008), captura de reuniões (Pedersen et al, 1993;Streitz et al, 1994;Chiu et al, 2001;Fox et al, 2002;Rosenschein, 2004;Geyer et al, 2005;Richter, 2005;Hayes et al, 2007), captura de experiências digitais pessoais (Schiele et al, 2001;Fleck et al, 2002;Brown et al, 2003;Wu et al, 2007), e anotações em vídeo (Ramos & Balakrishnan, 2003;Goularte et al, 2004b;Neuschmied et al, 2007;Goldman et al, 2008). …”

“…O sistema E-Chalk (Friedland et al, 2004) é outra ferramenta de ensino que explora o uso de lousas eletrônicas. Nesse caso, são combinadas quatro projeções traseiras para criar a ilusão de uma grande lousa de seis metros de largura.…”

“…A interação natural do usuário -não apenas baseada em caneta eletrônica, mas também áudio, vídeo ou qualquer outro tipo de mídia passível de captura no ambiente -pode ser capturada de maneira a produzir transparentemente documentos multimídia associados que possam ser posteriormente revistos com integração e sincronização das mídias correspondentes. Cenários de sala de aula, particularmente, se beneficiam dessa oportunidade com o uso de sistemas automatizados de captura de aulas (Shi et al, 2003;Brotherton & Abowd, 2004;Friedland et al, 2004;Zhang et al, 2008 (Olsen et al, 2004) provêem uma ferramenta universal para anotações.…”

“…O sistema E-Chalk (Friedland et al, 2004) é capaz de capturar as interações do instrutor com grandes lousas eletrônicas e provêr importantes serviços associados, tais como o reconhecimento de fórmulas matemáticas, a inclusão de imagens e o carregamento de séries de traços pré-gravadas. Por utilizar uma infra-estrutura distribuída, o conteúdo capturado pode ser acessado sincronamente por clientes remotos.…”