从传统流媒体到移动流媒体学习资源转换系统设计与实现

[摘 要] 学习资源是开展各类学习活动的重要基础，流媒体学习资源能为学习者提供生动形象、直观易懂的学习内容，已成为非正式学习领域重要的学习资源类型之一。针对传统流媒体资源丰富性和移动流媒体资源匮乏性的现状，本文首先分析了从传统流媒体到移动流媒体学习资源转换的可行性，然后结合概念图理论，提出了从传统流媒体到移动流媒体学习资源转换理论，构建了基于该资源转换理论的流媒体学习资源转换系统，阐述了该系统架构、功能等内容的设计思想，最后结合《现代礼仪》精品课程流媒体资源转换案例详细描述了该资源转换系统实现的关键步骤，验证了本研究工作的可行性。

[关键词] 流媒体； 移动学习； 移动流媒体； 资源转换

[中图分类号] G434 [文献标志码] A

[作者简介] 李浩君（1977―），男，浙江上虞人。副教授，博士研究生，主要从事移动学习、普适计算等研究。E-mail：。

一、引 言

随着互联网应用的快速普及和多媒体资源传播的日益频繁，迫切需要解决视频、音频、动画等多媒体资源实时高效传输问题；而流媒体能把连续的影音信息经压缩处理后存放到网络服务器上，以流式传输技术在网络上传输多媒体资源，让浏览者不需要等到下载完成， 就可边下载边观赏，为互联网多媒体资源快速实时传递提供了较好的解决方案，已被广泛应用于网络视频点播、行业培训、远程教育、视频会议以及远程医疗等领域。[1]流媒体学习资源是指以学习为目的的流媒体资源，具有传统视频资源画面生动形象、内容直观易懂以及播放动态流畅等特点，弥补了其他学习资源教学情感缺乏等不足。根据流媒体学习资源播放设备的差异，可将流媒体学习资源分为传统流媒体学习资源和移动流媒体学习资源，前者是指运行在传统互联网终端设备（如台式计算机、笔记本电脑等）上的流媒体学习资源，提供传统网络学习环境下的视频学习资源，而后者是指运行在移动终端（如智能手机、平板电脑等）上的流媒体学习资源，提供移动学习环境下的视频学习资源。[2][3]

近年来，我国加大了对各级各类优秀课程、精品课程以及视频公开课程等项目建设的支持力度，在较短时间内建设了大量的优质数字化学习资源，建设课程门数累计达到6000余门，其中包括了大量的优质传统流媒体学习资源。而移动流媒体资源目前绝大部分都是由资源建设者自主开发，由于移动终端的多样性以及移动学习环境的复杂性，阻碍了移动流媒体资源顺利开发，造成了目前移动流媒体学习资源根本不能满足日益快速发展的移动学习需求。针对目前传统流媒体资源丰富性和移动流媒体资源匮乏性的矛盾，本文首先分析了从传统流媒体到移动流媒体学习资源转换的可行性，引入概念图理论，提出了从传统流媒体资源到移动流媒体资源转换理论，然后构建了基于该转换理论的流媒体学习资源转换系统，阐述了该系统架构和系统功能等内容的设计思想，最后结合《现代礼仪》精品课程流媒体资源转换案例详细描述了该资源转换系统实现的关键步骤，验证了本研究工作的可行性。

二、从传统流媒体到移动流

媒体资源转换可行性分析

学习资源是开展各类学习活动的重要保障，移动流媒体学习资源作为移动学习资源的重要组成部分，由于其通过视频方式呈现学习内容，具有极强的表现力，容易调动学习者的积极性。但移动学习终端存在屏幕尺寸小、数据处理能力弱、支持格式有限等局限，使得移动流媒体与传统流媒体在资源呈现方式、知识组织方式、学习时间和学习内容等方面存在着差异。因此，从传统流媒体学习资源到移动流媒体学习资源转换的关键就是能否对传统流媒体学习资源进行上述四个方面的改进和处理，使得移动流媒体学习资源能更好地适应移动学习环境下的学习活动。

（一）资源呈现方式转换可行性分析

目前传统数字化学习资源主要以Web学习网站形式存在，如学习社区、专题网站、Wiki、博客等，其中包含了大量流媒体资源。而移动学习资源则主要以WAP学习网站形式存在，如上海交通大学的移动学习系统、新东方的“移动英语”学习网站等。目前移动学习相关研究正尝试从移动终端自适应机制出发，将现有的Web资源转换成WAP资源，以适应在移动终端上内容的自适应显示。如欧洲的MOBILearn项目将400门E-learning课程迁移为mLearning资源。此外多媒体转换技术也可以较方便地实现传统流媒体学习资源格式和分辨率的转换，以适应移动设备的播放要求。

（二）知识组织形式转换可行性分析

传统数字化学习资源是以“课程―章―节”三级目录来组织知识内容，对于具体某节资源也涵盖了多个知识点内容。而移动学习资源颗粒度较小，一般以单个知识点作为基本知识组织单元，并按照“类别―主题―知识点”三级目录来组织和维护移动学习资源。因此，通过绘制能反映该学习资源的知识点分布图，然后按照该分布图将传统数字化学习资源进行分割，并重新组织成以知识点为基本单位的移动学习资源，而对于流媒体资源可以通过FFMpeg等工具对流媒体资源进行分割操作。概念图是一种知识表征工具，它能够反映学习资源的知识结构，并以此为依据将传统数字化学习资源转换成移动学习资源，实现知识组织形式片段化转换目标。

（三）学习时间转换可行性分析

除了知识组织形式的不同，移动学习资源的学习时间也是影响资源颗粒度的重要因素。传统数字化学习资源的学习时间设置一般与传统课堂时间保持一致，维持在45分钟左右，而移动学习环境下移动学习资源的内容量需控制在一个合理的水平，斯坦福大学学习实验室将人注意力维持时间10分钟作为移动学习时间的上限，得到大多数研究人员的认可。因此，将传统数字化学习资源切割成多个基于知识点的移动学习资源后，仍然要对知识内容过长（超过10分钟）的资源，按照10分钟的时间维度，进行再次分割操作，最后形成符合移动学习特点的片段式移动学习资源。

（四）学习内容转换可行性分析

数字化学习经过数十年的发展，已经形成了较成熟的硬件、软件、教学与组织技术等，积累了大量的优质数字化学习资源，成功地运用到各个行业的教育培训过程中。而移动学习实践活动是一种非正式学习活动，学习内容主要包括两类：一是简单实用的内容，如生活百科、商务英语等；二是根据学习者的学习需求，如考证考试、充电拓展类等内容，[4]而这些学习内容目前均有大量的传统流媒体资源可供选择，这为移动流媒体资源转换提供了丰富的素材保障，有助于提高移动学习流媒体资源的建设效率。

通过以上分析可知，虽然传统流媒体学习资源与移动流媒体学习资源存在着诸多差异，但利用概念图绘制工具对传统流媒体学习资源进行知识点图系绘制，并以此为依据按照移动流媒体资源的特点进行流媒体学习资源转换，可生成符合移动学习环境下的移动流媒体学习资源，能极大地提高移动流媒体学习资源建设效率，丰富移动学习资源内容。

三、基于概念图的流媒体学习资源转换理论

随着信息技术的快速发展，流媒体技术已经在互联网领域得到广泛应用，近年来无线通信技术的发展和移动终端性能的提高，也为流媒体技术在移动终端的应用创造了可能。概念图（Concept Map）是指利用图式的方法来表达人们头脑中的概念、思想和理论等，把人脑中的隐形知识显性化、可视化，便于人们思考、表达和交流；一般由节点、连线和有关文字标注等内容组成，节点上的概念表示学习对象，而连接线上写上两个学习对象之间的关系。鉴于概念图在实际应用过程中的诸多优点，已有学者将概念图相关理论应用于移动学习领域。[5][6]

本文根据传统流媒体学习资源与移动流媒体学习资源的差异性，结合移动流媒体学习资源特点，[7]引入概念图理论，提出了基于概念图的流媒体学习资源转换理论。该理论总体思想如图1所示，基于概念图的流媒体学习资源转换理论主要包括资源筛选、概念图绘制、资源生成、资源重组等四个部分，其中资源筛选主要负责选择合适的传统流媒体学习资源；概念图绘制是移动流媒体资源建设人员在理解原有传统流媒体学习资源内容的基础上，以概念图的形式来表现资源的知识结构，并为移动流媒体资源生成做好准备；资源生成是整个理论的核心，负责针对特定的传统流媒体学习资源进行资源转换工作；资源重组主要负责对已生成的移动流媒体资源进行管理和维护，使新生成的移动流媒体学习资源能更好地服务于移动学习实践活动。上述四个操作环节中，前一个环节是后一个环节的前提和基础，后一个环节是前一个环节的后续与发展，它们共同构成了流媒体学习资源转换理论。

图1 从传统流媒体到移动流媒体学习资源转换流程图

（一）内容筛选

移动学习并不是适合承载所有学习内容的学习方式，部分合适的传统流媒体学习资源可以被转换成移动流媒体学习资源，用来支持移动学习活动，因此，选择合适的传统流媒体资源是流媒体资源转换成功的前提与基础。坚持内容适合性原则与资源简单性原则相结合的资源筛选标准，选择面向终身学习的较为实用、简单、不需要长时间集中注意力的非正式流媒体学习内容，如语言短训、职业技能、轻松百科、生活保健、家庭理财、文化涵养等方面的内容，以及学校教育中逻辑复杂度低的学习内容，如英语、语文等学习单元相对零碎、知识耦合性相对较低的课程资源也适合转换成移动流媒体学习资源。

（二）概念图绘制

本文将采用概念图作为知识组织分析工具，分析所选定的传统流媒体资源中所包含的知识结构以及所蕴含的具体知识点，以此作为流媒体学习资源转换的重要依据。首先确定当前被转换的流媒体学习资源的中心主题；然后深入分析该资源内容，罗列相关概念；再次分析所罗列相关概念之间的层次关系、上下级关系等内容，中心主题置于概念图的最上层；最后反复修改与优化，绘制与传统流媒体学习资源相对应的概念图。

（三）资源生成

资源生成是真正实现从传统流媒体学习资源到移动流媒体学习资源转换的关键步骤。资源生成主要任务是将颗粒度较大的传统流媒体学习资源转换成移动流媒体学习资源。本文将通过呈现方式、学习时间、资源组织等三个角度来设计移动流媒体学习资源的生成机制。从资源呈现方式的角度分析，资源生成需要进行的操作有分辨率与资源格式转换，需要将高分辨率的、不同格式的流媒体学习资源转换成分辨率较低、适合移动终端流媒体格式的学习资源。从资源学习时间的角度分析，移动学习可以提供随时随地的学习，因此学习过程需要适应复杂的学习环境，学习过程容易受到各种环境因素的干扰而被分割成多个零碎的学习片段，形成片段式移动流媒体学习资源。从资源组织的角度分析，移动流媒体资源一般以知识点作为基本的知识组织单元，并且按照“学科―主题―知识点”三级结构进行组织和管理。

（四）资源重组

资源重组是对已经转化的移动流媒体学习资源进行进一步处理，使其能够更方便地为移动学习者所使用，提高学习效率。移动流媒体资源重组包括：概念图映射、资源序列化、添加资源描述信息等步骤。概念图映射是指将已经生成的移动流媒体学习资源与绘制的概念图中相对应的知识点产生一一映射关系，便于资源管理人员利用概念图来管理相应的资源；资源序列化用以明确知识点及移动流媒体学习资源的学习前驱后继关系，引导学习者按照正确的学习路径进行学习；为了尽量提供更多的移动流媒体学习资源背景信息，本转换理论最后步骤就是对已经完成转换的移动流媒体资源添加资源描述信息，使学习者能对资源的情境信息、知识目标以及相关视频内容的文字描述等方面有更明确的认识。

四、系统设计分析

（一）系统架构设计

从传统流媒体到移动流媒体学习资源转换系统采用了模块化设计思路，分成表示层、网络层、业务逻辑层、存储层等四层，层次结构清晰，软件耦合度低，便于管理和维护。系统架构示意图如图2所示：

图2 系统架构示意图

（1）表示层。该层为不同用户提供了相应的操作界面。资源建设人员通过PC终端，利用有线网络或WIFI接入，进行资源生成与重组等资源转换操作。学习者也可通过手机、PDA等移动终端，利用GPRS、3G或WIFI无线网络，浏览移动流媒体学习资源。

（2）网络层。该层是为各类设备接入本系统提供网络支持，接入的方式可以通过GPRS、3G、WIFI等无线网络进行数据通信，也可以通过有线网络进行数据通信。

（3）业务逻辑层。该层用来封装系统的具体业务逻辑服务，是整个系统的核心，涉及资源上传模块、资源生成模块、资源重组模块等。

（4）存储层。该层负责为系统具体应用提供数据来源，并存储系统交互过程中的各类数据，包括传统流媒体资源库、移动学习资源信息库（概念图、资源序列、资源描述信息等）、移动流媒体学习资源库、资源管理规则库（内容筛选原则、概念图绘制原则、资源生成原则等）。

（二）系统功能设计

根据上面提出的基于概念图的流媒体学习资源转换理论，本文设计了从传统流媒体到移动流媒体学习资源转换系统功能，该系统功能包括资源上传、资源转换以及资源重组等三大功能，具体系统功能设计如图3所示。

图3 系统功能结构图

资源筛选：资源建设人员从以终身学习为视角、实用取向的非正式学习内容中，或者从与学校教学中逻辑简单、内容单元零碎的学习内容相关的传统流媒体学习资源中选择合适的流媒体转换资源。

资源上传：资源建设人员判断该资源系列内容可以上传，有助于移动学习环境下的学习活动的开展，通过系统的资源上传模块将该系列资源上传到系统传统流媒体资源库。

资源列表：资源建设人员可以查询系统中已经上传的流媒体学习资源，资源列表包括最新上传资源列表、未处理资源列表和资源系列列表。

概念图绘制：资源建设人员通过选择未处理资源列表中的一项内容，并通过流媒体播放工具播放该资源的视频内容，根据视频内容和概念图绘制规则，绘制该视频的概念图。

资源转换：资源建设人员确认绘制的概念图合理、有效，并通过概念图和10分钟两个维度对原有资源进行资源转化操作，操作后将得到多个移动流媒体学习资源。

概念图映射：通过资源生成操作，将得到的多个移动流媒体学习资源和概念图中相应概念建立映射管理，方便资源建设人员管理新资源以及制作学习者的资源导航。

资源序列化：单纯依靠概念图导航，无法判别同一级中所列资源的前驱后继关系，因此，资源序列化的目的就是设置学习资源的前驱后继关系。

信息添加：为新生成得到的移动流媒体学习资源添加情境信息、知识目标、知识重难点以及必要的字幕信息，方便学习者利用移动流媒体学习资源开展移动学习。

五、系统功能实现

本文实现了基于Web的流媒体学习资源转换系统各项功能，该系统采用Windows Server 2003作为系统服务器，Apache Tomcat 6.0作为Web和WAP服务器；使用Java技术来开发Web应用程序，系统后台采用MySQL数据库，并使用MySQL Workbench可视化数据库设计软件来进行数据库建模和管理。系统集成化开发工具使用了MyEclipse 8.5，网页开发工具采用Dreamweaver8和Photoshop CS3，本系统实现案例使用了湖南大学袁涤非教授的《现代礼仪》精品课程资源，该课程内容逻辑相对简单，所需课程学习的注意力集中度相对较低，而且课程内容与学习者实际生活密切相关，学习者对该类课程有较高的学习兴趣。

概念图维度和时间维度是本系统实现资源转换的两个重要维度。资源建设人员首先要填写概念名称、选择父节点、子节点与父节点关系、是否是终端节点等信息；如果某个节点是终端节点，那么该节点可以成为知识点，包含相应的资源内容，因此需要为该节点设置其所包含内容的开始时间和结束时间。本系统利用Flex和ActionScript设计可视化的概念图绘制工具，从节点绘制、节点布局、连接线绘制等三个角度完成概念图的绘制工作，概念图绘制界面效果如图4所示。

图4 概念图绘制界面

根据已绘制完成的概念图，资源建设人员可以得到由概念节点对象构成的知识点对象数组，按照预先设定的10分钟片段时间对节点数组信息进行修改，并以此为标准，对FLV资源进行分段处理和转换。根据图4所示的概念图，该传统流媒体学习资源就被转换为定义与内涵、礼仪产生、礼仪形成、礼仪变革、礼仪原则、礼仪特征以及礼仪作用等7个移动流媒体学习资源；同时系统会自动完成资源与概念图之间的映射，然后自动跳转到资源序列化界面，系统会按照概念节点生成顺序作为资源序列化的默认顺序，资源建设人员可以通过向上箭头或向下箭头进行调整，系统也会根据每次的调整请求，动态调整移动流媒体资源学习的先后顺序，其效果如图5所示。

图5 移动流媒体资源序列化操作界面图

为了增强单个移动流媒体学习资源的可学习性，优化和完善转换后得到的移动流媒体学习资源，添加必要的学习资源描述信息，提高学习者对移动流媒体学习资源相关知识的了解程度，最后形成的移动流媒体资源学习效果图如图6所示。

图6 移动流媒体资源学习效果图

六、总结与展望

学习资源是开展各类学习活动的重要组成部分，本文针对移动流媒体学习资源匮乏性和传统流媒体学习资源丰富性的现状，以快速、高效建设内容丰富、类型多样的移动流媒体学习资源为目标，提出了从传统流媒体到移动流媒体学习资源转换思想，详细阐述了基于概念图的流媒体资源转换理论，设计并实现了从传统流媒体到移动流媒体学习资源转换系统，为移动学习资源建设提供了新思路。但是，本文研究内容也仅仅局限于流媒体资源类型的转换的，对于移动学习的片段化学习资源的设计与制作、移动流媒体资源的协作构建机制以及转换后移动流媒体学习资源的学习效果等问题还有待深入研究。

[参考文献]

[1] 杨戈，廖建新，朱晓民，樊秀梅.流媒体分发系统关键技术综述[J].电子学报，2009，37（1） ：137～145.

[2] 杨金花，宋宝瑜.移动流媒体在远程教育中的关键性技术及应用研究[J].远程教育杂志，2010，（6）：104～107.

[3] 吴天生.移动流媒体技术及其教育应用探索[J].中国电化教育，2007，（8）：109～112.

[4] 顾小清，查冲平，李舒愫，顾凤佳.微型移动学习资源的分类研究：终身学习的实用角度[J].中国电化教育，2009，（7）：41～46.

[5] Gwo-Jen Hwang，Po-Han Wu，Hui-Ru Ke.An Interactive Concept Map Approach to Supporting Mobile Learning Activities for Natural Science Courses[J].Computers & Education，2011，57（4）：2272～2280.

[6] Hwang， G.-J.，Y.-R. Shi，et al.A Concept Map Approach to Developing Collaborative Mindtools for Context-Aware Ubiquitous Learning[J].British Journal of Educational Technology，2010，42（5）：778～789.

[7] 顾小清.终身学习视野下的微型移动学习资源建设[M].上海：华东师范大学出版社，2011：33.