基于云平台的医学生多媒体学习社区的构建

范雪雪　王志荣

【摘 要】计算机多媒体辅助教学系统是提高医学教学效果的有效手段。为了解决传统构架存在的存储、服务器和带宽等方面的问题，开发了一个基于云平台的医学生多媒体学习社区。该系统实现了多媒体文件的共享和在线点播，并针对医学生的特点设计了互动功能，提高了医学生的学习兴趣。

【关键词】多媒体；学习社区；云平台

0 引言

计算机辅助教学系统（Computer Aided Instruction ，CAI）是提高医学教学效果的有力手段，目前已经得到了非常广泛的应用[1-2]。随着多媒体、云计算和网络技术的不断发展，以视频、音频、动画等形式主的多媒体教学系统其更加直观易懂、知识容量大的特点逐渐成为发展的主流。但是多媒体尤其是视频文件的存储和在线播放对服务器的存储能力、转码计算能力、并发处理能力以及校园网的负载能力均提出了巨大的挑战，导致很多医学教学系统还停留在以文字和图片形式为主的阶段，远远无法满足学习者的需求。云计算能够以提供资源池的方式极大的提高资源的利用效率，满足多媒体教学系统的各种需求[3]。为此，本文開发了一个基于云平台的多媒体医学生学习社区。该系统既实现了音、视频等多媒体文件的上传下载与在线观看，还能够让师生进行线上互动，从而激发学生学习兴趣，提高学习成绩。

1 系统构架与实现

1.1 系统构架

随着视频数据量的不断增加，视频清晰度的不断提高，必然要求服务器有更大的容量、更强的并发处理能力，采用传统的构架模式需要花费大量资金。云计算能够有效整合校园现有服务器集群、存储设备、网络设备和普通计算机，形成IT资源的池化共享和按需使用。为此，首先部署了校园云平台然后构建了基于云平台多媒体学习社区。该系统采用了基于云的分层的构架模式，从下到上分别是：物理层、虚拟化层、基础管理层、接口层、应用层和访问层。其中物理层包括物理计算机、服务器、网络设备和其他硬件资源。虚拟化层包括虚拟机、虚拟服务器、虚拟操作系统等，它们与物理层共同组成了基础设施资源池。基础管理层是整个构架的关键，实现文件的分布式存储、数据的加密、备份、压缩和数据容灾等。接口层实现云平台上的应用与下层之间的通讯，实现网络接口、身份认证、访问控制等。应用层则是部署建立在云平台的上应用系统，包括本文的医学生多媒体学习系统、云数据中心、云资源管理系统等等。访问层包括了PC、平板电脑等各种访问应用层的终端。

2 系统的功能与实现

2.1 系统功能

医学生多媒体学习社区是一个以分享和点播视频为主的网络学习社区，主页设计包括通知公告栏、热点视频排行榜、英雄榜、教师与课程和讨论区等。主要功能有：

（1）音频、视频和其他多媒体文件的上传、下载和在线点播。在线观看时可以进行前进、后退、暂停、拖拽进度条等操作，在上传文件时需要选择发布资源的类型、名称等信息，提交后等待审核发布。

（2）资源简评功能。在每个音、视频资源的播放窗口下方设有评论对话框，用户能够对资源的内容进行不超过100字的简评。

（3）资源搜索功能。系统提供了两种查询方法：一是，通过展开目录树查找的方法，系统会按章节列出属于该章节的所有资源，默认按照推荐程度排序，也可以选择按时间排序。二是，关键词搜索法，系统按关键词匹配程度和推荐等级优先进行排序。

（4）交互答疑功能。系统为每一门所开课程设置一个讨论区，讨论区具备一般学习社区的基本功能，能够发帖、回帖、帖子置顶，设置精品帖、上传图片和文件等一些列功能。

（5）用户管理功能。系统将用户分为学生、教师和管理员三种类型。教师可以审核学生上传文件，推荐资源等级、奖励积分、管理学生评论和帖子等；具有在讨论区发贴、回帖、设置版主等权限，可以对首页的栏目进行维护。学生具有上传下载、在线点播视频和在讨论区参与讨论的权限。学生的权限可以由系统从教务系统自动获得，也可以从页面注册。管理员则对教师和学生权限和信息进行管理，并维护系统信息。

（6）资料维护功能。教师可以查看自己所开课程，参加课程的学生人数，自己发布的视频。学生可以查看自己上传的视频和学习积分及账户的基本信息。学习积分是作为鼓励设置的一种社区规则，作为主页“英雄榜”栏目的排名依据。

2.2 系统的实现

学习社区采用JSP技术开发， Web服务器运行环境采用Apache + Tomcat ，服务器配置了16G内存，500G硬盘和标准千兆以太网卡，数据库管理系统采用 SQL Server2015。 虚拟机采用VMware Work Station 10搭建，分布式文件管理系统采用Hadoop，其运行环境由Dell-T430双路服务器和普通计算机组成，其中每台Dell-T430配备两个Intel E5-2603V处理器，8G内存，配8个3.5英寸1TB硬盘。

3 关键技术

3.1 虚拟化技术

本文采用了VMware Work Station 10软件搭建了服务器集群。它能将物理高性能服务器和计算机在逻辑上划分为多个独立的单元，单元之间不加任何影响地执行不同用户的指令，运行各自的操作系统和应用软件并且反应迅速。在需要大规模计算时，它又能将很多性能一般的计算机整合形成一个逻辑上的超级计算机，协同完成用户的计算任务，从而极大提高资源的利用效率。

3.2 分布式文件存储

本文采用Hadoop实现数据分布式存储，以满足不断增大的存储需求。它突破了文件本地存储的局限，能够将物理上分散的多个存储节点组成一个存储网络，并对这些存储节点的资源进行统一的管理与分配，用户只需要通过系统提供的接口访问该存储系统，就可以像访问本体存储系统一样对数据进行访问和操作。Hadoop还在数据容错、数据备份和数据安全上具有非常大的优势，可以保证所存文件的安全、正确、快速的存取，并且可以部署在低廉的硬件设备上，从而节省了大量建设成本。

4 小结

多媒体在医学教学领域有广泛的应用前景，但是以往由于多媒体文件需要大量的存储空间、高并发处理能力和占用大量的网络带宽而受到了限制。云平台的应用可以解决以上问题。本文开发了一套基于云平台医学生多媒体学习社区，实现了教学视频的在线点播和互动评论功能，并且针对医学生的学习特点设计了该多媒体学习社区的分享、讨论和会员积分等各种功能，从而激发了学生的学习兴趣，提高了教学效果。

【参考文献】

[1]闫林林，姜慧杰，魏来，等.基于计算机辅助教学融合解剖学与病理学的综合教学法在医学影像教学中的应用[J].中国高等医学教育，2015（3）：106-107.

[2]方会龙，王俊杰，彭彦茜，等.医学成人高等教育的网络辅助教学改革初探[J]. 湘南学院学报（医学版），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.

[责任编辑：朱丽娜]