行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告
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遠距教學視訊隨選教材同步化編輯系統之研發與製作
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計畫類別：■個別型計畫
□整合型計畫
計畫編號：NSC89-2511-S-002-025-X3
執行期間：89 年 8 月 1 日至 90 年 7 月 31 日
計畫主持人：陳恆順
共同主持人：簡崇和
本成果報告包括以下應繳交之附件：
□赴國外出差或研習心得報告一份
□赴大陸地區出差或研習心得報告一份
□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份
□國際合作研究計畫國外研究報告書一份
執行單位：國立台灣大學醫學院醫學系
中
華
民
國
９０年
７月
３１日
行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
遠距教學視訊隨選教材同步化編輯系統之研發與製作
The Design and Implementation of Synchr onized Video on Demand Editor
for a Distance Education System
計畫編號：NSC89-2511-S-002-025-X3
執行期限：89 年 8 月 1 日至 90 年 7 月 31 日
主持人：陳恆順 台大醫學院醫學系
[email protected]共同主持人：簡崇和 成功大學醫學院法醫學科
計畫參與人員：林仲志 台灣大學醫學院醫學資訊組
一、中文摘要 遠距教學在今日已被廣泛應用與發展，同步 遠距教學以 ISDN 視訊會議為主，非同步遠距教學 以全球資訊網平台，提供講義教材上網與視訊隨選 (Video on Demand,VOD)的教學網頁。視訊隨選提 供影音多媒體較受歡迎，但需要花很多時間在教材 編輯上。本計畫主要目的在簡化網路教材編輯的作 業，並加強其製作的效率，可以讓上課的老師以直 覺化的方式將授課內容上傳至主機，使用自行研發 的“同步化視訊編輯系統（SVE:Sychronized VOD Editor）”，不需僱用專職人員製作教材，也不會 發生講師的想法在資訊人員製作完教材後有所改 變，由講師自行決定的章節內容才能真正忠實呈現 講師所要表答的訊息，不但節省不必要的工作流程 及時間，無形之中也減少了可能發生的錯誤，讓使 用遠距教學的學生可以在最短的時間內就能學到 自己想上的課。 關鍵詞：：視訊隨選、遠距教學、全球資訊網、多 媒體資料庫 AbstractIn Taiwan, distance education has been well developed and implemented for different level students. Distance education usually is in the form of
synchronous or asynchronous mode. For
synchronous distance education program, there are videoconferences among universities and colleges. On the other hand, the asynchronous distance education programs present as web courses prepared by teachers uploading their syllables or video on demand(VOD). The VOD is more popular because of the vivid multimedia reproducing a lecture without missing any content during the class. But the shortcoming is it costs so much time to do the editing and synchronising between video and online syllables. In this study the purpose is to reduce the effort for authorizing the VOD course material. Simply a multimedia PC with web browser can be used to do the authrorization. With a visualized interface, the teacher can upload the course material after digitally
recording a live broadcast to the internet. In this study a self-developed synchronized VOD editor was developed to complete the athorization easily after the lecture finished. The system can be also used in the old courses material after digitizing the videotapes and converting the teaching slides to HTML format. SVE save the manpower for computer authorization and reduce the time for teacher to communicate with teaching assistant for webcourse design. In this manner, all the courses can be available in realtime by live broadcasting and also in the form of a VOD in the shortest time.
Keywords: video on demand, distance education,
world wide web, multimedia database
二、緣由與目的 知識浩瀚無涯，近幾年來的資訊的膨脹尤其驚 人，研究發現近代的知識發展量遠超過十九世紀前 人類文明有始以來的總合。今日的教育已不同於以 往，除了老師在課堂上講述傳道外，另外尚有平面 紙本媒體、廣播收音教學、電視教學節目等。學生 的學習歷程不再是呆板的聽課，而變成一個多維度 的互動式媒體教學。影音訊息的刺激是對人類學習 最有效的方法，如何有效地將一課程配合影音文字 等資料整合運用便成為新世代教學的目標。 雖然到目前為止，利用網路多媒體教學不能取 代原有的課堂教學方式，但卻是一種很有效的輔助 教學模式，也被廣泛應用於遠距教學，依據教育部 規定，遠距教學可以佔修習學分的三分之一。除此 之外，利用網路多媒體教學也能提供一個學生討論 交流的園地，使用如 Mailing List 等群組討論系 統，讓學生除了到學校一同討論之外，尚能在課餘 透過網路彼此交換心得，提升學習的效果。 視訊隨選是其中常被運用的教學系統，目前的 視訊隨選課程的製作往往需要大量的人力來做整 合，除上課的講師、攝影器材的裝設外，尚需要在 拍攝完成後進行剪輯、編排、文字圖形穿插及轉檔 置入主機等繁雜工作，使得其接受程度一直大受影 響，如何配合電腦與多媒體科技，設計一套教材編 輯系統將各項工作簡化，並運用功能強大且易用易 學的全球資訊網瀏覽器做為自我學習的標準介
面，不但能減少學生學習不同軟體的額外負擔，也 能增加學生的學習意願。 目前國內缺乏一套理想的視訊隨選的網路教 材編輯系統，視訊課程的編輯往往需要耗費龐大的 人力、物力，唯有發展出一套能有效編輯網路教材 的系統，利用原有電腦教室軟硬體設備，不需額外 增加付費軟體，才能有效推廣應用至各級學校。目 前遠距教學已有許多相關的系統出現，但僅限於特 定的領域應用，僅就單一用途發展的系統，並沒有 一個可提供廣泛應用的整體性。同步遠距教學，則 是點對點的教學方式，課程內容無法重播及隨選， 另外視訊隨選系統則缺乏一個良好的發展介面，因 此整合現有的各種資源則是首要研究工作。 早期國內的教學網站仍是以平面教材為主，所 提供的服務不外乎是參考資料、課堂投影片及作業 繳交的功能，充其量只能做為課後參考、繳交作業 與下載課程投影片的工具。近年來由於網路技術快 速發展，寬頻網路科技一直推陳出新，因此也有許 許多多的 VOD 應用的教學網頁出現。但是大多數的 網路教學系統仍然需要另外錄製（無法在課堂中完 成），老師在錄製錄過程中必須面對攝影鏡頭自說 自話，無形中影響教學效果，使得課程變得生硬無 趣。此外影片與教材內容的無法同步也是各類系統 普遍存在的問題，也影響到學習的效果。 為了提昇國內網路教材的製作水準，簡化複雜 的設定程序及在現有的學校或個人電腦就能使 用，利用網路多媒體技術，結合網頁上自行發展的 教學影帶與投影片同步控制程式，影音、圖文及聲 光等效果在易學易用的瀏覽器上就能清楚呈現，不 需額外採購其他軟體。本計畫結合視訊、圖表及文 字等內容，並使用自行研發的“同步化視訊編輯系 統（SVE:Sychronized VOD Editor）”，將教材的 編輯流程作最大的簡化。 三、結果與討論 (一)系統架構 網路教材編輯系統，主要是結合影像及視訊擷 取設備、電腦資訊、網路通訊與遠距教學等不同專 業知識所構成的新一代教學服務系統。主要包含(1) 資料庫(2)伺服器處理核心(3)使用端處理界面等三 個部份。本研究選擇以物件關連式資料庫物件關連 式資料庫(Object-Relational Database 為資料管理 方式，希望對於醫學資料中的文字、影像、聲音等 異質資料提供統一的資料存取機制，以達到增進資 料一致性與簡化系統開發維護的雙重目的，而視訊 部份為能配合不同使用者上網的頻寬，以 real server 來管理視訊部份。視訊資料擷取方面利用一 般的視訊擷取卡擷取視訊資料，並提供現場實況轉 播與課後視訊隨選兩種模式，滿足學生的不同需 求。 (二)教材編輯流程 教材編輯流程如圖一所示，數位後的資料首先 進行格式的轉換，視訊部分在考量頻寬以及視訊伺 服器等因素，以 real video 的為最後標準格式，而 其餘教材(如文字、影像等)則統一轉成 HTML 格 式。接著進行視訊與 HTML 格式網頁同步處理，藉 由時間點的設定，達到視訊與網頁同步呈現的效 果，而所有編輯結果將全部儲存於資料庫中，最後 學生只要透過一般的網頁瀏覽器，連上主機即可觀 看所有教材內容，達到遠距自我學習的目的。 圖一、教材編輯流程圖 (三)同步技術 如何讓學生於課後學習的環境能如同親臨現 場感受老師教學的效果，視訊與教材同步呈現就相 當重要。基於此一考量，我們制訂了視訊同步資料 集(如圖二所示)，此集合包含：課程 ID(每堂課都 需要給予一個唯一的 ID 作為辨識)、課程名稱(課 程名稱用來作為使用者辨識之用)、授課老師(儲存 每堂課的授課老師 ID)、發布日期(該堂課的確認時 間)、媒體位址(媒體檔案在網路上的位址)、關鍵 字(該堂課中所提及的關鍵字，用於日後搜尋用)、 段落與投影片子集合(包括 ID、名稱、時間、文件 URL)等。而設定段落投影片的目的在於將來配合影 片播放時能夠快速移到某個主題並能切換投影片 達到同步的動作，其架構說明如圖三，段落或投影 片子集合中儲存包括投影片的 url 與在影片中出現 的時間，當播放影片時間與子集合設定的時間相同 時，及觸動同步機制顯示下一張投影片
Course ID Course Name Teacher Approval Date Video URL
Section ID SectionTitle ActiveTime HTMLURL Section 1
...
Slice 1
... Slice ID Slice Title ActiveTime HTMLURL
KeyWords
Section ID SectionTitle ActiveTime HTMLURL Section M
Slice M Slice ID Slice Title ActiveTime HTMLURL
圖二、視訊同步資料集 VIDEO Section 1 or Slice 1 Title HTML File Active Time N F Section 2 or Slice 2 Title HTML File Active Time N F Section M or Slice M Title HTML File Active Time N F 圖三、視訊與文字同步機制資料結構圖
(四)使用者界面 使用者介面將針對系統管理者、教材編輯者與 一般使用者三種不同特性的使用者設計不同的介 面程式。對於系統管理者而言，本系統提供一個 web-based 的管理介面，幫助系統管理者掌握系統 相關訊息。教材編輯部分則著重於簡易的作業流 程，老師只要以網頁瀏覽視訊與教材資料，並透過 滑鼠點選即可完成同步設定的機制，系統並能將提 供課程新增、刪除、查詢與修改等功能，來解決教 材編輯各項問題。至於一般使用者則僅需具有瀏覽 器連上課程主機即可瀏覽相關課程內容。 圖四、使用介面各系統功能 圖五、系統主畫面 (五)學習評估 自行開發以瀏覽器為導向的系統，並建立題庫 管理功能，可以提供各種題型，進行線上測驗，並 即使顯示成績。 圖六、線上測驗 圖七、線上測驗成績顯示 圖八、題庫管理介面 四、計畫成果自評 本計劃完成的系統相當符合原定的目標，所 完成之系統是屬於實際應用之教學輔助系統，表一 為 詳 細 系 統 功 能 表 。 本 系 統 採 用 最 普 遍 的 Windows2000 平台，配合提供免費版本的 real server 串流視訊伺服器軟體與免費授權教育單位使用的 DBMaker 資料庫軟體，任何一個學校均可很容易安 裝一套視訊隨選系統。 [1] 使用者介面 子系統 功能 功能描述 課程說明課 程說明播放 課程軟體運用說明 選擇課程( 1.授課影片(演講 文章全文)(影片 &投影片播放) 2.授課教授簡介 1.供使用者選擇欲觀看之課 程影片及相關課程內容瞭解 2.每段影片旁皆可連結至授 課教授簡介 教授群簡介 1.教授簡介 2.授課影片 1.教授個人資料照片之簡介 2.皆可連結至此教授所授課 之課程影片播放 瀏覽投影片 投影片列表 所有投影片列表及可連結至 課程影片播放 測驗評量 登入測驗(線上 測驗)(線上評分) 使用者只要登入成功後皆可 經由課程選擇來進行線上測 驗及評分 教學成效評估 查詢個人成績 登入後即可查詢個人成績 問卷調查 1.問卷調查表 2.調查結果顯示 問卷調查表之填寫 [2]課程管理介面 子系統 功能 功能描述 註冊新教授資料 註冊新教授資料 新教授註冊成功後即可進入 課程管理系統 教授資料管理 1.新增個人資料 2.修改個人資料 3.刪除個人資料 教授登入成功後可以修改自 己的註冊資料 試卷管理 評量出題 教授可由題庫中選擇合適之 題目出題 登錄課程管理 登錄課程 登錄課程 [3]系統管理介面 子系統 功能 功能描述 題庫管理 1.新增題目 2.修改題目 3.刪除題目 系統管理者可新增修改刪除 題庫之題目 表一、詳細系統功能表
未來在推廣方面，宜建立分散式教學資源中心 的架構。為減少中小型教育機構系統建置的成本， 在全國性的教學資源中心應提供高效能高容量的 教材資料庫系統與視訊伺服器。各區域教學資源中 心視情況選配適當的設備，並在分配責任區域之內 連結各教育機構，並與全國中心建立連線，以交換 資訊教材，最後達成建立一個全國性的視訊隨選教 育網路的目的。 五、參考文獻
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