基于云平臺的醫(yī)學生多媒體學習社區(qū)的構建

范雪雪　王志榮

【摘 要】計算機多媒體輔助教學系統(tǒng)是提高醫(yī)學教學效果的有效手段。為了解決傳統(tǒng)構架存在的存儲、服務器和帶寬等方面的問題，開發(fā)了一個基于云平臺的醫(yī)學生多媒體學習社區(qū)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了多媒體文件的共享和在線點播，并針對醫(yī)學生的特點設計了互動功能，提高了醫(yī)學生的學習興趣。

【關鍵詞】多媒體；學習社區(qū)；云平臺

0 引言

計算機輔助教學系統(tǒng)（Computer Aided Instruction ，CAI）是提高醫(yī)學教學效果的有力手段，目前已經(jīng)得到了非常廣泛的應用[1-2]。隨著多媒體、云計算和網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，以視頻、音頻、動畫等形式主的多媒體教學系統(tǒng)其更加直觀易懂、知識容量大的特點逐漸成為發(fā)展的主流。但是多媒體尤其是視頻文件的存儲和在線播放對服務器的存儲能力、轉(zhuǎn)碼計算能力、并發(fā)處理能力以及校園網(wǎng)的負載能力均提出了巨大的挑戰(zhàn)，導致很多醫(yī)學教學系統(tǒng)還停留在以文字和圖片形式為主的階段，遠遠無法滿足學習者的需求。云計算能夠以提供資源池的方式極大的提高資源的利用效率，滿足多媒體教學系統(tǒng)的各種需求[3]。為此，本文開發(fā)了一個基于云平臺的多媒體醫(yī)學生學習社區(qū)。該系統(tǒng)既實現(xiàn)了音、視頻等多媒體文件的上傳下載與在線觀看，還能夠讓師生進行線上互動，從而激發(fā)學生學習興趣，提高學習成績。

1 系統(tǒng)構架與實現(xiàn)

1.1 系統(tǒng)構架

隨著視頻數(shù)據(jù)量的不斷增加，視頻清晰度的不斷提高，必然要求服務器有更大的容量、更強的并發(fā)處理能力，采用傳統(tǒng)的構架模式需要花費大量資金。云計算能夠有效整合校園現(xiàn)有服務器集群、存儲設備、網(wǎng)絡設備和普通計算機，形成IT資源的池化共享和按需使用。為此，首先部署了校園云平臺然后構建了基于云平臺多媒體學習社區(qū)。該系統(tǒng)采用了基于云的分層的構架模式，從下到上分別是：物理層、虛擬化層、基礎管理層、接口層、應用層和訪問層。其中物理層包括物理計算機、服務器、網(wǎng)絡設備和其他硬件資源。虛擬化層包括虛擬機、虛擬服務器、虛擬操作系統(tǒng)等，它們與物理層共同組成了基礎設施資源池?；A管理層是整個構架的關鍵，實現(xiàn)文件的分布式存儲、數(shù)據(jù)的加密、備份、壓縮和數(shù)據(jù)容災等。接口層實現(xiàn)云平臺上的應用與下層之間的通訊，實現(xiàn)網(wǎng)絡接口、身份認證、訪問控制等。應用層則是部署建立在云平臺的上應用系統(tǒng)，包括本文的醫(yī)學生多媒體學習系統(tǒng)、云數(shù)據(jù)中心、云資源管理系統(tǒng)等等。訪問層包括了PC、平板電腦等各種訪問應用層的終端。

2 系統(tǒng)的功能與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)功能

醫(yī)學生多媒體學習社區(qū)是一個以分享和點播視頻為主的網(wǎng)絡學習社區(qū)，主頁設計包括通知公告欄、熱點視頻排行榜、英雄榜、教師與課程和討論區(qū)等。主要功能有：

（1）音頻、視頻和其他多媒體文件的上傳、下載和在線點播。在線觀看時可以進行前進、后退、暫停、拖拽進度條等操作，在上傳文件時需要選擇發(fā)布資源的類型、名稱等信息，提交后等待審核發(fā)布。

（2）資源簡評功能。在每個音、視頻資源的播放窗口下方設有評論對話框，用戶能夠?qū)Y源的內(nèi)容進行不超過100字的簡評。

（3）資源搜索功能。系統(tǒng)提供了兩種查詢方法：一是，通過展開目錄樹查找的方法，系統(tǒng)會按章節(jié)列出屬于該章節(jié)的所有資源，默認按照推薦程度排序，也可以選擇按時間排序。二是，關鍵詞搜索法，系統(tǒng)按關鍵詞匹配程度和推薦等級優(yōu)先進行排序。

（4）交互答疑功能。系統(tǒng)為每一門所開課程設置一個討論區(qū)，討論區(qū)具備一般學習社區(qū)的基本功能，能夠發(fā)帖、回帖、帖子置頂，設置精品帖、上傳圖片和文件等一些列功能。

（5）用戶管理功能。系統(tǒng)將用戶分為學生、教師和管理員三種類型。教師可以審核學生上傳文件，推薦資源等級、獎勵積分、管理學生評論和帖子等；具有在討論區(qū)發(fā)貼、回帖、設置版主等權限，可以對首頁的欄目進行維護。學生具有上傳下載、在線點播視頻和在討論區(qū)參與討論的權限。學生的權限可以由系統(tǒng)從教務系統(tǒng)自動獲得，也可以從頁面注冊。管理員則對教師和學生權限和信息進行管理，并維護系統(tǒng)信息。

（6）資料維護功能。教師可以查看自己所開課程，參加課程的學生人數(shù)，自己發(fā)布的視頻。學生可以查看自己上傳的視頻和學習積分及賬戶的基本信息。學習積分是作為鼓勵設置的一種社區(qū)規(guī)則，作為主頁“英雄榜”欄目的排名依據(jù)。

2.2 系統(tǒng)的實現(xiàn)

學習社區(qū)采用JSP技術開發(fā)， Web服務器運行環(huán)境采用Apache + Tomcat ，服務器配置了16G內(nèi)存，500G硬盤和標準千兆以太網(wǎng)卡，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用 SQL Server2015。 虛擬機采用VMware Work Station 10搭建，分布式文件管理系統(tǒng)采用Hadoop，其運行環(huán)境由Dell-T430雙路服務器和普通計算機組成，其中每臺Dell-T430配備兩個Intel E5-2603V處理器，8G內(nèi)存，配8個3.5英寸1TB硬盤。

3 關鍵技術

3.1 虛擬化技術

本文采用了VMware Work Station 10軟件搭建了服務器集群。它能將物理高性能服務器和計算機在邏輯上劃分為多個獨立的單元，單元之間不加任何影響地執(zhí)行不同用戶的指令，運行各自的操作系統(tǒng)和應用軟件并且反應迅速。在需要大規(guī)模計算時，它又能將很多性能一般的計算機整合形成一個邏輯上的超級計算機，協(xié)同完成用戶的計算任務，從而極大提高資源的利用效率。

3.2 分布式文件存儲

本文采用Hadoop實現(xiàn)數(shù)據(jù)分布式存儲，以滿足不斷增大的存儲需求。它突破了文件本地存儲的局限，能夠?qū)⑽锢砩戏稚⒌亩鄠€存儲節(jié)點組成一個存儲網(wǎng)絡，并對這些存儲節(jié)點的資源進行統(tǒng)一的管理與分配，用戶只需要通過系統(tǒng)提供的接口訪問該存儲系統(tǒng)，就可以像訪問本體存儲系統(tǒng)一樣對數(shù)據(jù)進行訪問和操作。Hadoop還在數(shù)據(jù)容錯、數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)安全上具有非常大的優(yōu)勢，可以保證所存文件的安全、正確、快速的存取，并且可以部署在低廉的硬件設備上，從而節(jié)省了大量建設成本。

4 小結

多媒體在醫(yī)學教學領域有廣泛的應用前景，但是以往由于多媒體文件需要大量的存儲空間、高并發(fā)處理能力和占用大量的網(wǎng)絡帶寬而受到了限制。云平臺的應用可以解決以上問題。本文開發(fā)了一套基于云平臺醫(yī)學生多媒體學習社區(qū)，實現(xiàn)了教學視頻的在線點播和互動評論功能，并且針對醫(yī)學生的學習特點設計了該多媒體學習社區(qū)的分享、討論和會員積分等各種功能，從而激發(fā)了學生的學習興趣，提高了教學效果。

【參考文獻】

[1]閆林林，姜慧杰，魏來，等.基于計算機輔助教學融合解剖學與病理學的綜合教學法在醫(yī)學影像教學中的應用[J].中國高等醫(yī)學教育，2015（3）：106-107.

[2]方會龍，王俊杰，彭彥茜，等.醫(yī)學成人高等教育的網(wǎng)絡輔助教學改革初探[J]. 湘南學院學報（醫(yī)學版），2015，17（1）：66-67.

[3]MELL P，GRANCE T. The NIST definition of cloud computing[EB/OL].https：//www.nist.gov/itl/cloud-computing.html.

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