組合式視頻點播系統在醫學教學中的應用

趙 強 房維強

【摘要】視頻教學法在醫學形態學科的教學應用中越來越突出,但其應用的形式由于受到技術手段的限制而顯得比較單調和繁瑣,創建一種簡單而高效的應用平臺,對于普及視頻教學手段顯得尤為重要。文章通過筆者利用SMIL語言而創建的平臺來向大家展示一種新的教學思路。

【關鍵詞】視頻教學;視頻片段組合;SMIL

一 系統設計的背景

隨著網絡技術的發展和視頻編碼技術的優化,在網絡上傳輸高質量的視頻已變得越來越簡單。如何將這些先進的技術應用于醫學教育教學中,以提高教學質量,降低教學成本,提高教學效率已受到人們越來越多的關注,下面,筆者就結合我院的實際情況,闡述自己的一些看法和做法。

眾所周知,醫學是一門實踐性、社會性很強的生命科學,它的研究對象離不開人體,而人體又是一個動態的、變化的、不斷生長發育的、有個體差異的特殊研究對象,諸如生化、生理、病理、藥理等學科多是一些比較抽象的內容。[1]特別是在形態學方面,它不僅僅要研究宏觀的、靜止的、局部的,而且還要研究微觀的、動態的、整體的。在醫學教學中,這些內容用語言是難以描述的,傳統的教學手段中,主要借助教師的板書和掛圖來展示。但是,板書的描述會因為不同老師的理解不同而不同,其效果會因為老師板書水平的差異而不同,這就使老師傳授給學生的教學內容準確性大打折扣。掛圖則由于其制作成本較高、制作周期較長、且易損壞、不易攜帶等缺點使得其在教學中的應用也是困難重重。[2]計算機多媒體教學手段的出現,在很大程度上解決了形態學科教學上的困難。在多媒體網絡教學中應用視頻教學優點尤為突出。實驗心理學家赤瑞特拉通過大量的實驗證實:人類獲取的信息83%來自視覺,11%來自聽覺,1.5%來自觸覺,這三個加起來就有95.5%之多。[3]所以,“要想快速地學習任何東西,你必須看它、聽它和感覺它”[4],簡潔地說明了形象生動的視頻信息能為人類的學習提供最生動、真實的場景,促進人類的有效學習。視頻教學,它突破了文字的限制,以更加自然、逼真的方式展示視聽世界,對改善人機交互能力和知識表達能力起到了重要作用。它可以直觀的向學生展示展示人體的內部結構、生理功能、疾病發生發展過程,闡述一些抽象的概念,生動形象地描述一些枯燥的內容如蛋白質生物合成的過程、細胞的分裂過程、白細胞吞噬消滅細菌的過程、母體內受精卵的形成及胎兒發生發育的過程等這些平時難以在體外用肉眼直接觀察到的生理過程;許多高水平的手術,由于受到手術室空間的限制,絕大多數學生根本沒有機會進行現場觀摩,即使有幸進入手術室,也無法觀察到手術視野的詳細細節。而通過在無影燈上安裝攝像機等視頻采集設備,將手術過程錄制為視頻,配以教師的講解,學生可以清楚地看到手術全過程,這種教學方式可以大大提高醫學生臨床教學的質量和效率。

正是由于醫學學科特別是醫學形態學科的這些特點,使視頻教學法在醫學教學中得到了廣泛的應用。

在將計算機網絡引入課堂教學之前,視頻教學法的使用主要有三種方式:課前播放激發學生學習興趣;課堂插播講解重點;課后集中播放復習教學內容。而視頻的播放都是通過向專門機構預約登記,然后用錄像機、影碟機等進行播放。建立多媒體教室以后,在多媒體教室配備視頻放映設備,由授課教師進行播放。無論是如何播放,都存在一個問題:視頻資源不能共享播放,即一個教室播放該視頻,別的教室就無法播放;另外,現在的教學設計多種多樣,個性化的教學越來越受到重視,目前大多教學視頻都是一個完整的體系,如解剖結構、病因病理、影像學檢查、臨床表現、臨床診斷、手術治療、愈后等一整套過程,而在我們的實際教學中,可能只需要播放其中的一個小小的片段,或是幾個視頻教材中的幾個片段的組合。對于這種需求,需要我們通過專門的編輯機器和編輯軟件,在備課階段對需要的視頻部分進行編輯,生成我們需要的新的視頻片段。由于一般的編輯機器比較昂貴,編輯軟件操作比較復雜,往往需要到專門的機構請求協助,而制作的新的片段可能只使用一次,這就使制作極不方便,使用成本太高,結果就是教師真正使用視頻教材進行個性化教學的積極性大大降低。簡單而方便的對視頻教材進行組合,搭建便于使用的平臺就成為普及視頻教學法的關鍵。

二系統設計的思想及應用技術

現有的視頻教材大多具有完整的知識結構,為了個性化教學,我們需要將其按照知識點進行分解,這就涉及到視頻的時間同步技術;不同的老師可能對視頻片段的切分需求不同,即時間線長度不一致,使得每個老師可能生成不同的視頻片段,這需要系統能夠具有用戶功能,將不同老師生成的視頻片段放在不同目錄下;同一個老師可能生成許多不同的視頻片段,在不同的教學場合下使用,故系統要能生成一個播放列表,教師可以自主的為生成的每個片段指定文件名稱;片段的取舍取決于教師教學的需要,為此系統需要設計一個人機交互界面,老師可以輸入用到的視頻地址或名稱,需要片段的開始時間和結束時間;如果片段需要不同的視頻或時間段,也需要系統提供繼續添加視頻名稱和片段起始時間、結束時間的功能,當所有片段添加完成后,老師就可以生成這個播放片段序列。

實現該系統主要有兩個技術難點:一是視頻的時間線同步技術,即視頻何時播放,從何處播放,播放多長時間;二是播放列表的生成技術,即將一個個單個片段串接起來,形成一個大的片段,也就是文章所說的片段組合。

為了解決這個問題,我們采用了媒體同步語言和asp網絡編程語言相結合的辦法,初步實現了系統的設計思想。

三 基于媒體同步語言的組合式視頻點播平臺

SMIL是同步多媒體集成語言(Synchronized Multimedia Integration Language)的縮寫,它是由3W(World Wide Web Consortium)組織規定的多媒體操縱語言,與我們網頁上用的HTML(超文本傳輸語言)的語法格式非常相似,主要用來規定多媒體片斷(這里的多媒體包括的范圍有:聲音文件、視頻文件、動畫、圖片、文字等)在什么時候、在什么地方、以什么樣的方式播放[5]。利用SMIL的這個特性,我們開發了一套組合式視頻點播系統,方便教師進行視頻教學。

圖1 點播系統基本界面

用戶通過注冊登錄系統后,系統會自動在服務器中生成一個以用戶名命名的文件夾,此時,系統給用戶提供四種功能選擇:直接點播視頻文件;生成組合播放的SMIL文件;進入列表管理;退出系統。

直接點播視頻文件:如果用戶需要放映完整的視頻,可以直接點播該文件。這些視頻文件存放在流媒體視頻服務器上,通過rtsp方式進行調用。流媒體方式是目前互聯網上提供視頻觀看的主要方式,優點是用戶不需要完全下載該視頻就可以實現邊下載邊播放,減少用戶等待的時間。目前,流媒體技術主要有三種,一是微軟公司提供的medialserver,視頻主要采用mpeg4編碼,后綴為asf或wmv,優點是畫面細節表現較好,同時視頻服務器軟件和客戶端播放軟件都是免費提供;而是real公司提供的helix server,視頻主要是real9編碼,后綴名為rm或rmvb,目前在網絡上流行最為廣泛,它提供的畫面比較柔和,且在同比特率的情況下流暢度更好;三是蘋果公司的quicktime,其后綴名為mov,但目前在互聯網上應用較少。本平臺主要采用real公司的rmvb的流媒體視頻作為基本數據。[6]

生成組合播放的SMIL文件:用戶從視頻列表中選擇自己需要的視頻,點擊“添加”按鈕,在彈出的頁面中填入所需片段的起始時間和結束時間,點擊“添加”,將在數據庫中生成臨時字段,儲存視頻的存儲位置、起始時間與終止時間。

系統給用戶提供兩種選擇,如果還需要繼續添加其它視頻片段,點擊“關閉窗口”,系統返回圖一界面,用戶可以反復添加;如果用戶所需的視頻片段添加完畢,如圖2,用戶點擊“生成列表”按鈕,直接將本次登錄添加的視頻片段的所有信息生成一個SMIL播放文件,放在用戶的文件夾下。

圖2

生成列表成功后,系統會給出成功提示。

所有的系統功能都是圍繞教學應用而設計的,系統的所有設計最終要在教學過程中去應用,要有助于、方便于教師在教學過程中的使用。用戶在備課階段,將授課需要用到的所有視頻片段添加到數據庫生成SMIL播放列表后,存儲在用戶的文件夾中。用戶登錄系統,選擇“列表管理”,就可以見到該用戶所制作的所有SMIL文件,由于不同的用戶建有不同的文件夾,因此,每個用戶的SMIL文件列表不會有交叉和重合。

在用戶的SMIL列表中,系統為用戶提供了點播和刪除功能,如果用戶覺得某個播放列表已經不再使用,可以點擊“刪除”按鈕刪除它;用戶點擊“點播”按鈕,系統會自動調用播放器如Realplayer,播放該播放列表中設定的視頻片段集,學生感學就像播放一個文件,而不是幾個片段的組合,從而方便教學的組織。[7]

圖3

系統除了以上介紹的核心功能以外,其它諸如用戶注冊、管理員管理、系統維護以及視頻目錄生成等功能也有一定的特色。如為了便于用戶查找、了解系統中有哪些視頻,我們通過一個程序,動態地將系統中的所有視頻信息實時輸出為excel文件,便于用戶保存和管理。

四 實際應用

在系統初步完成以后,我們在全校通過培訓、講座及示范性教學等各種手段進行了推廣。主要應用于臨床手術視頻觀摩教學、醫學形態學科的課堂教學等。如在手術視頻的觀摩中,教師在備課階段,可將事先已上傳在服務器上的完整手術視頻,按照鋪巾、消毒、切皮、手術、縫合等步驟進行片段切分,并將切分后保存的片段地址嵌入在自己的ppt教學幻燈中直接調用,如同保存在自己本機的視頻一樣,使用非常方便;老師還可以將類似手術的同一片段如切皮步驟組合在一起,形成一個較大的對比片段。在臨床實踐操作技能教學中,老師可以將學生的一些常見操作錯誤或不規范的操作視頻的片段教學組合,最后將正確的操作步驟和操作要點片段組合,正誤對比,提高學生的學習興趣,加深學習印象。

經過示范性講座及系統應用培訓,教師們基本上掌握了該系統在教學中應用的基本方法。我們又通過舉辦比賽等形式,優選一批應用比較好的片段組合案例,給以表彰,并在校園網上發布公示,提高教師的應用熱情。

我們的系統目前已收集醫學視頻大約2500余部,基本覆蓋了我校所有醫學學科,其組合點播功能在全校已經推廣應用,教師們普遍反映效果較好,極大簡化了視頻教學過程,也激發了教師們運用視頻進行教學的熱情。

五 展望

組合式視頻點播系統目前只是在教學中進行應用。我們計劃進一步將之應用到在線考試系統等其他方面。傳統的考試系統,題干只是文字部分,但在醫學形態學科中,一些考核知識點更適合用圖片或視頻來進行描述。用視頻描述時,只需截取一段關鍵片段,通過本系統來提供考試知識點的視頻片段,會更有利于醫學形態學科的考核。

參考文獻

[1] 歐陽群玲.醫學網絡教學的特點現狀與發展構思, [EB/OL]

[2] 房維強.醫學形態學科網絡課程模版設計探討[J].中國醫學教育技術,2005,(4).

[3] 郭飛飛,王榮泰等.多媒體網絡教學信息系統.教育技術研究.[J/OL].

[4][EB/OL]..

[5][EB/OL].

[6] 三種流媒體格式的比較[EB/OL].

[7] 陳春梅.基于JSP的教育視頻點播系統的設計與實現[J].計算機與數字工程,2005,(3).

[8] 浪潮視頻點播服務器及軟件系統校園網解決方案, [EB/OL].

A Study on the Application of Combined Video-on-demand System in the Medical Teaching

ZHAO Qiang FANG Wei-qiang

(The Modern Educational Technology Centre,Xuzhou Medical College, Xuzhou, Jiangsu, 221004,China)

Abstract:Video-teaching method plays an increasingly important role in the teaching of medical morphology. The technologies limit the forms and types of its application, which results in the great demand of a simple and efficient applied platform. A simple and efficient applied platform is also significant to popularize the video-teaching methods. The essay tries to display a new teaching method based on the platform of the SMIL language.

Keywords:Video-teaching; Video Segment Combination; SMIL