MULTIMÉDIA AZ OKTATÁSBAN
Szeged, 2004. május 27–29.
A Streaming média alkalmazási lehetőségei a projektorientált oktatásban Cserháti Csaba, Szabó István, Harasztosi Lajos Debreceni Egyetem, Szilárdtest Fizika Tanszék
[email protected] 1. Bevezetés Az online kurzusok száma napjainkban egyre nő. Köszönhető ez részben annak, hogy a különböző szintű oktatási intézmények növekvő figyelemmel fordulnak az e-learning felé, valamint annak, hogy hazánkban is egyre több lakásban érhető el az internet kielégítő sávszélességgel. Az sajnos – tapasztalatok híján – még nem világos, hogy az ilyen típusú tanulás segíti-e a hallgatókat, de még az sem eldöntött, hogy egyáltalán felveheti-e a versenyt a hagyományos, tantermi oktatással. Az elektronikus tananyagok sok esetben pusztán az előadások anyagát tartalmazzák szöveges formában, így kihasználatlanul marad az informatikai eszköztár adta interaktivitás lehetősége. A tapasztalatok szerint [1, 2] a multimédiás elemekkel színesített elektronikus tananyagok egyrészt népszerűbbek, másrészt több segítséget nyújtanak mind a táv-, mind a tantermi oktatásban részt vevő hallgatók felkészülésében. A hallgatók számára sok esetben okoz nehézséget különböző fogalmak elképzelése, vagy a hasznos információ kiszűrése írott, illetve beszélt szövegből. Ezek a problémák felerősödnek, ha a hallgató csak elektronikus oktatásban vesz részt. A nappalis hallgatók körében is előfordul, hogy pl. a laboratóriumi gyakorlatokra való felkészülés során nem könnyen ültetik át a jegyzetekben leírt kísérleti módszereket a valóságos laboratóriumi feladatokba. A multimédia-tartalmú anyagok egyik fajtája, a streaming media lehet az az eszköz, melynek felhasználásával az oktató ezekben az esetekben mankót adhat hallgatóinak. A következő néhány oldalon bemutatjuk a streaming média előnyeit és hátrányait, megmutatjuk megvalósítási lehetőségeit, valamint felvillantunk néhány alkalmazási példát. 2. A streaming média A streaming média egy multimédiacsomag, amely tartalmaz audio-, video- és egyéb médiaobjektumokat. Ezt a csomagot egy médiaszerverről továbbítjuk inter- vagy intraneten keresztül a felhasználóhoz. A „streaming” fogalom azt jelenti, hogy a médiacsomag lejátszása akkor kezdődik, amikor az első adatcsomag megérkezik a felhasználó munkaállomására. Ez a technika a letöltés egy alternatívája. A letöltéskor azonban a felhasználónak meg kell várnia, míg a teljes adatcsomag megérkezik a gépére, egyébként nem tudja lejátszani a kívánt anyagot. Ebben az esetben természetesen a visszajátszás alatt nincs szükség további internetkapcsolatra. A streaming esetében ez csak egy rövid várakozási időt jelent (általában kevesebb, mint 10 sec), amíg az első adatcsomag pufferelése megtörténik és máris indulhat a lejátszás. 48
MULTIMÉDIA AZ OKTATÁSBAN
Szeged, 2004. május 27–29.
Mivel az egész fájl nem töltődik le a felhasználó munkaállomására, az anyag újabb lejátszásához ismét csatlakozni kell a megfelelő szolgáltatóhoz. A streaming média véleményünk szerint egy logikai lépcső az internet fejlődésében. A világháló a kezdeti szöveges információközléstől a grafikus elemeken és animációkon át, a letölthető audio- és videofájlok irányába mozdult el. A streaming média az internet közvetítésével szimulálja, közvetíti a valóságos környezetet a felhasználók számára. A streaming média előnyeit a következő pontokban foglalhatjuk össze: − Széles közönség számára tesz lehetővé élő kapcsolatban olyan eseményeken való részvételt, melyen egyébként nem, vagy csak korlátozott számban vehetnek részt nézők. Pl. hosszú és nehéz műtétek, zenei, színházi előadások, konferenciák stb. − Élő kapcsolattartást tesz lehetővé fizikailag távol lévő emberek között, (hallgatók, oktatók információcseréje). − A rögzített streaming média indexelhető, így annak részei külön is megtekinthetőek, valamint ezzel lehetőség nyílik arra is, hogy különböző forrásból származó médiacsomagokat kombináljunk így össze. − Nincs szükség nagy tárterület fenntartására a célgépen és a lejátszást nem előzi meg hosszú várakozási idő. − Az anyag beágyazható a hagyományos weboldalakba. − Az anyag szerzője megszabhatja a média elérési lehetőségét, valamint ellenőrizheti annak felhasználását. Az anyag elkészítése igényel némi befektetést, de jól használható médiacsomag már kis ráfordítással is elkészíthető. Szükség van egy videokamerára, a rögzített analóg anyagot digitalizálni kell. Ezt a munkát egy viszonylag olcsó videokártya elfogadható minőségben elvégzi. A kép- és hanganyag egy egyszerű webkamerával, illetve mikrofonnal is rögzíthető, megkímélve magunkat a digitalizálás műveletétől. A sávszélesség megóvása érdekében az anyagot kódolni kell, majd tárolni egy erre kinevezett szerveren, ahonnan a felhasználók majd elérhetik. Maga a streaming kétféle megoldást kínál. Megvalósítható az úgynevezett „unicast” és a „multicast” kapcsolódás. Az unicast szolgáltatás esetén a felhasználók interaktív kapcsolatban vannak a szolgáltató szerverrel, hasonlóan ahhoz, mint egy interaktív CD használata közben. A módszer hátránya, hogy a kapcsolat erősen terheli a hálózatot. Multicast esetben nincs lehetőség arra, hogy a felhasználó beavatkozzon az adatfolyamba, a szolgáltató ugyanis ugyanazt a fájlt küldi minden egyes munkaállomásra. A hálózat kevésbé terhelt, viszont a felhasználónak nincs beleszólása az adatfolyamba. A fejlődés iránya [3] valószínűleg az egyenrangú hálózatot megvalósító Napster-modellen fog alapulni. Ebben az esetben csak az első pár felhasználó kapja az adatcsomagot az eredeti szolgáltatótól, azután ezek a munkaállomások is szolgáltatóvá válnak, és kiszolgálják az újonnan érkező kéréseket. Ezzel nagymértékben csökkenthető a hálózati forgalom. A streaming média egyik legnagyobb problémája a jelenleg érvényben lévő, nem sztenderdizált nagyszámú kódolási eljárás (H.323, H.263, MPEG-1, MPEG-2, 49
MULTIMÉDIA AZ OKTATÁSBAN
Szeged, 2004. május 27–29.
MPEG-4), valamint az anyag továbbításához használt különböző protokollok (TCP, UDP, RTP, VDP, RTSP, RSVP), melyek egy része arra is alkalmas, hogy a médiacsomag akár tűzfal mögül is elérhető legyen a felhasználó számára. A legnépszerűbb video-streaming alkalmazások a Real Networks Real Player nevű alkalmazása, a Microsoft Windows Media Playere, valamint az Apple Quick Time Playere. Minden megvalósítás támogatja a szerver- és a kliensoldalt is, az alkalmazások azonban nem csereszabatosak ráadásul más-más platformon használhatók ki a bennük rejlő lehetőségek. A Real Player pl. szerveroldalon támogatja a PC Windows platformot, elfut Linux és Solaris alatt is, de kliensoldalon nem támogatja maradéktalanul a Macintosh számítógépeket. A streaming média integrálása [4] ugyancsak több eltérő módon lehetséges. Egyszerűen beágyazhatjuk egy HTML-oldalba. Ekkor a médiacsomag letölthetővé válik ugyan, de ez így nem lesz streaming. Ahhoz, hogy különbség legyen a letölthető médiafájl és a streaming között, egy média metafájlt kell használnunk. A weboldalon használt hivatkozás erre a metafájlra mutat. Ez egy egyszerű szövegfájl, ami a kliensoldalon meghívja a megfelelő médialejátszó alkalmazást, a szerveroldalon pedig megkeresi a megfelelő médiafájlokat és azokat a hálózaton keresztül a médialejátszónak továbbítja. A médiaelemek szinkronizálása történhet a SMIL nevű XML-en alapuló, HTML-hez hasonlóan könnyen tanulható nyelv használatával, mely képes kihasználni a streaming előnyeit. Segítségével a felhasználó környezetéhez igazítható a streaming. A SMIL ugyanis képes felderíteni a felhasználó által optimálisan elérhető sávszélességet, és így a számára megfelelően kódolt médiacsomagot küldi el. A csomag ezen felül személyre szabható, egyetlen videofelvételhez különböző nyelvű audioanyag szinkronizálható, sőt a nyelv interaktív bemutatók készítését is lehetővé teszi [5]. A SMIL-hez hasonló lehetőséget nyújtó programok spektruma széles. Ezek közül a Microsoft MsProducer nevű termékét használtuk, hogy szinkronizáljuk PowerPointos bemutatóinkat videoés audioanyaggal. 3. Példák Három példát írunk le, melyek esetében sikerrel alkalmaztuk a streaming médiát hallgatóink oktatásában. A „Digitális jelfeldolgozás” című tárgy anyagát rögzítettük, és egy médiacsomagot készítettünk belőle. A csomag tartalmazza az előadáson használt PowerPointos bemutatót, valamint a fóliákhoz szinkronizálva az előadás kép- és hanganyagát. A médiacsomagot a megfelelő módon indexeltük, amivel lehetővé válik, hogy az anyagban a hallgatók kereshessenek, illetve kitérhessenek a nehezebben követhető részekre. Az előadás során többek között a LabView nevű mérés- és folyamatirányítási programcsomag grafikus programnyelvének oktatása is folyik. A diákok előszeretettel használták a médiacsomag ezen részét a nyelv elsajátítása céljából. Egy másik példában a tanszékünkön elvégzendő alap laboratóriumi gyakorlatokhoz kívántunk segítséget nyújtani fizika szakos hallgatóinknak. A streaming média videoanyaga tartalmazza a mérési folyamat főbb lépéseit. A hanganyag egyrészt segít a kép követésében, valamint ötleteket ad a kísérlet értelmezéséhez felhívva a hallgató figyelmét a kritikus részekre. A mérési eredmények kiértékeléséhez 50
MULTIMÉDIA AZ OKTATÁSBAN
Szeged, 2004. május 27–29.
szükséges fizikai törvényeket, illetve kifejezéseket PowerPointos fóliákon adjuk meg. A bemutatót a hallgató otthon vagy az egyetem számítógépes termében nézheti meg a gyakorlatra való felkészülés során. A médiacsomag nem helyettesíti a kiadott jegyzetet, valamint a méréshez ajánlott irodalmat, csak segítséget kíván nyújtani a kísérlet technikai kivitelezésében. Az utolsó példában egy nagyműszer, egy pásztázó elektronmikroszkóp használatába avatjuk be a berendezés használóit. Itt kizárólag a technikai részleteket mutatjuk be. Felhívjuk a felhasználó figyelmét az elkövethető hibákra, és bemutatjuk az esetlegesen elkövetett hibák kijavítását is. A csomag feliratozott, nyilakkal ellátott fényképeket tartalmaz. A képek és a szöveg szinkronizálását, illetve elhelyezését egy rövid SMIL nyelven írt programmal oldottuk meg. 4. Konklúzió Az infokommunikációs terület meghatározó technológiai elemeinek (mikroelektronika, beágyazott rendszerek, méréstechnika, programrendszerek) gyors változása csak hatékony oktatási módszerekkel követhető. Az előadásban a streaming média alkalmazását tárgyaljuk az internetes távoktatásban és az egyetemi oktatás területén saját alkalmazási példák bemutatásával. A streaming média internetes alkalmazása a leggazdaságosabb módon biztosítja az új ismereteknek elsődleges szakértőktől való megszerzését. Az egyetemi oktatásban az élő előadások rögzítése és igény szerinti elérhetővé tétele az egyetemi jegyzethez hasonlóan segíti a hallgatók önálló felkészülését. Elkészítése a bemutatásra kerülő technológiákkal gazdaságosan megvalósítható. A gyakorlatorientált képzés hatékonyságát jelentősen növeli az önálló hallgatói projektmunka. A párhuzamosan futó hallgatói projektek oktatási támogatása, a feladatokra való egyéni felkészítés hatékonyságát nagyban növelheti a streaming média alkalmazása, mivel így az oktató több figyelmet fordíthat a hallgatók által felvetett egyedi kérdések megválaszolására. Meg kell azonban jegyeznünk, hogy a jelenleg használatos streaming megoldások egyike sem teljesen kielégítő. Kezdetben viszonylag kis befektetéssel megoldható a megfelelő anyag elkészítése és közzététele, azonban az igényesebb munkákhoz komolyabb stúdiófelszerelésre van szükség, ami a videoanyag előállítási költségeit jelentősen megnöveli. Köszönetnyilvánítás A munka elkészítésében nyújtott anyagi és tárgyi segítségéért köszönettel tartozunk a National Instruments Hungary Kft.-nek, valamint a National Instruments debreceni gyárának. A kivitelezést az FKFP 0188/2001 számú pályázat támogatta.
51
MULTIMÉDIA AZ OKTATÁSBAN
Szeged, 2004. május 27–29.
Referenciák [1] Campbell, C. S., Lum, J. F., Singh, N.: SMIL: You’re really learning now. Syllabus, 14 (1), 24–26, 61. (2000) [2] Michelich, V: Streaming Media to Enhance Teaching and Improve Learning ts.mivu.org/default.asp?show=article&id=941 (2002) [3] Technologies Centre of TechLern: Streaming Media in UK Further and Higher education. www.technologiescentre.ac.uk (2003) [4] Adobe Dynamic Media Group: A Streaming Media Primer www.adobe.com (2002) [5] www.realnetworks.com/devzone/tutorials/authoring/smil/smil_basics.html
52
