基于云平臺的醫學生多媒體學習社區的構建

范雪雪　王志榮

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

【關鍵詞】多媒體；學習社區；云平臺

0 引言

計算機輔助教學系統（Computer Aided Instruction ，CAI）是提高醫學教學效果的有力手段，目前已經得到了非常廣泛的應用[1-2]。隨著多媒體、云計算和網絡技術的不斷發展，以視頻、音頻、動畫等形式主的多媒體教學系統其更加直觀易懂、知識容量大的特點逐漸成為發展的主流。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、轉碼計算能力、并發處理能力以及校園網的負載能力均提出了巨大的挑戰，導致很多醫學教學系統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的各種需求[3]。為此，本文開發了一個基于云平臺的多媒體醫學生學習社區。該系統既實現了音、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，從而激發學生學習興趣，提高學習成績。

1 系統構架與實現

1.1 系統構架

隨著視頻數據量的不斷增加，視頻清晰度的不斷提高，必然要求服務器有更大的容量、更強的并發處理能力，采用傳統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有服務器集群、存儲設備、網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。該系統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、虛擬操作系統等，它們與物理層共同組成了基礎設施資源池。基礎管理層是整個構架的關鍵，實現文件的分布式存儲、數據的加密、備份、壓縮和數據容災等。接口層實現云平臺上的應用與下層之間的通訊，實現網絡接口、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，包括本文的醫學生多媒體學習系統、云數據中心、云資源管理系統等等。訪問層包括了PC、平板電腦等各種訪問應用層的終端。

2 系統的功能與實現

2.1 系統功能

醫學生多媒體學習社區是一個以分享和點播視頻為主的網絡學習社區，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布資源的類型、名稱等信息，提交后等待審核發布。

（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，用戶能夠對資源的內容進行不超過100字的簡評。

（3）資源搜索功能。系統提供了兩種查詢方法：一是，通過展開目錄樹查找的方法，系統會按章節列出屬于該章節的所有資源，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，系統按關鍵詞匹配程度和推薦等級優先進行排序。

（4）交互答疑功能。系統為每一門所開課程設置一個討論區，討論區具備一般學習社區的基本功能，能夠發帖、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；具有在討論區發貼、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參與討論的權限。學生的權限可以由系統從教務系統自動獲得，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，自己發布的視頻。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規則，作為主頁“英雄榜”欄目的排名依據。

2.2 系統的實現

學習社區采用JSP技術開發， Web服務器運行環境采用Apache + Tomcat ，服務器配置了16G內存，500G硬盤和標準千兆以太網卡，數據庫管理系統采用 SQL Server2015。 虛擬機采用VMware Work Station 10搭建，分布式文件管理系統采用Hadoop，其運行環境由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行不同用戶的指令，運行各自的操作系統和應用軟件并且反應迅速。在需要大規模計算時，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實現數據分布式存儲，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，能夠將物理上分散的多個存儲節點組成一個存儲網絡，并對這些存儲節點的資源進行統一的管理與分配，用戶只需要通過系統提供的接口訪問該存儲系統，就可以像訪問本體存儲系統一樣對數據進行訪問和操作。Hadoop還在數據容錯、數據備份和數據安全上具有非常大的優勢，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，從而節省了大量建設成本。

4 小結

多媒體在醫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、高并發處理能力和占用大量的網絡帶寬而受到了限制。云平臺的應用可以解決以上問題。本文開發了一套基于云平臺醫學生多媒體學習社區，實現了教學視頻的在線點播和互動評論功能，并且針對醫學生的學習特點設計了該多媒體學習社區的分享、討論和會員積分等各種功能，從而激發了學生的學習興趣，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學影像教學中的應用[J].中國高等醫學教育，2015（3）：106-107.

[2]方會龍，王俊杰，彭彥茜，等.醫學成人高等教育的網絡輔助教學改革初探[J]. 湘南學院學報（醫學版），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.

[責任編輯：朱麗娜]