组合式视频点播系统在医学教学中的应用

赵 强 房维强

【摘要】视频教学法在医学形态学科的教学应用中越来越突出,但其应用的形式由于受到技术手段的限制而显得比较单调和繁琐,创建一种简单而高效的应用平台,对于普及视频教学手段显得尤为重要。文章通过笔者利用SMIL语言而创建的平台来向大家展示一种新的教学思路。

【关键词】视频教学;视频片段组合;SMIL

一 系统设计的背景

随着网络技术的发展和视频编码技术的优化,在网络上传输高质量的视频已变得越来越简单。如何将这些先进的技术应用于医学教育教学中,以提高教学质量,降低教学成本,提高教学效率已受到人们越来越多的关注,下面,笔者就结合我院的实际情况,阐述自己的一些看法和做法。

众所周知,医学是一门实践性、社会性很强的生命科学,它的研究对象离不开人体,而人体又是一个动态的、变化的、不断生长发育的、有个体差异的特殊研究对象,诸如生化、生理、病理、药理等学科多是一些比较抽象的内容。[1]特别是在形态学方面,它不仅仅要研究宏观的、静止的、局部的,而且还要研究微观的、动态的、整体的。在医学教学中,这些内容用语言是难以描述的,传统的教学手段中,主要借助教师的板书和挂图来展示。但是,板书的描述会因为不同老师的理解不同而不同,其效果会因为老师板书水平的差异而不同,这就使老师传授给学生的教学内容准确性大打折扣。挂图则由于其制作成本较高、制作周期较长、且易损坏、不易携带等缺点使得其在教学中的应用也是困难重重。[2]计算机多媒体教学手段的出现,在很大程度上解决了形态学科教学上的困难。在多媒体网络教学中应用视频教学优点尤为突出。实验心理学家赤瑞特拉通过大量的实验证实:人类获取的信息83%来自视觉,11%来自听觉,1.5%来自触觉,这三个加起来就有95.5%之多。[3]所以,“要想快速地学习任何东西,你必须看它、听它和感觉它”[4],简洁地说明了形象生动的视频信息能为人类的学习提供最生动、真实的场景,促进人类的有效学习。视频教学,它突破了文字的限制,以更加自然、逼真的方式展示视听世界,对改善人机交互能力和知识表达能力起到了重要作用。它可以直观的向学生展示展示人体的内部结构、生理功能、疾病发生发展过程,阐述一些抽象的概念,生动形象地描述一些枯燥的内容如蛋白质生物合成的过程、细胞的分裂过程、白细胞吞噬消灭细菌的过程、母体内受精卵的形成及胎儿发生发育的过程等这些平时难以在体外用肉眼直接观察到的生理过程;许多高水平的手术,由于受到手术室空间的限制,绝大多数学生根本没有机会进行现场观摩,即使有幸进入手术室,也无法观察到手术视野的详细细节。而通过在无影灯上安装摄像机等视频采集设备,将手术过程录制为视频,配以教师的讲解,学生可以清楚地看到手术全过程,这种教学方式可以大大提高医学生临床教学的质量和效率。

正是由于医学学科特别是医学形态学科的这些特点,使视频教学法在医学教学中得到了广泛的应用。

在将计算机网络引入课堂教学之前,视频教学法的使用主要有三种方式:课前播放激发学生学习兴趣;课堂插播讲解重点;课后集中播放复习教学内容。而视频的播放都是通过向专门机构预约登记,然后用录像机、影碟机等进行播放。建立多媒体教室以后,在多媒体教室配备视频放映设备,由授课教师进行播放。无论是如何播放,都存在一个问题:视频资源不能共享播放,即一个教室播放该视频,别的教室就无法播放;另外,现在的教学设计多种多样,个性化的教学越来越受到重视,目前大多教学视频都是一个完整的体系,如解剖结构、病因病理、影像学检查、临床表现、临床诊断、手术治疗、愈后等一整套过程,而在我们的实际教学中,可能只需要播放其中的一个小小的片段,或是几个视频教材中的几个片段的组合。对于这种需求,需要我们通过专门的编辑机器和编辑软件,在备课阶段对需要的视频部分进行编辑,生成我们需要的新的视频片段。由于一般的编辑机器比较昂贵,编辑软件操作比较复杂,往往需要到专门的机构请求协助,而制作的新的片段可能只使用一次,这就使制作极不方便,使用成本太高,结果就是教师真正使用视频教材进行个性化教学的积极性大大降低。简单而方便的对视频教材进行组合,搭建便于使用的平台就成为普及视频教学法的关键。

二系统设计的思想及应用技术

现有的视频教材大多具有完整的知识结构,为了个性化教学,我们需要将其按照知识点进行分解,这就涉及到视频的时间同步技术;不同的老师可能对视频片段的切分需求不同,即时间线长度不一致,使得每个老师可能生成不同的视频片段,这需要系统能够具有用户功能,将不同老师生成的视频片段放在不同目录下;同一个老师可能生成许多不同的视频片段,在不同的教学场合下使用,故系统要能生成一个播放列表,教师可以自主的为生成的每个片段指定文件名称;片段的取舍取决于教师教学的需要,为此系统需要设计一个人机交互界面,老师可以输入用到的视频地址或名称,需要片段的开始时间和结束时间;如果片段需要不同的视频或时间段,也需要系统提供继续添加视频名称和片段起始时间、结束时间的功能,当所有片段添加完成后,老师就可以生成这个播放片段序列。

实现该系统主要有两个技术难点:一是视频的时间线同步技术,即视频何时播放,从何处播放,播放多长时间;二是播放列表的生成技术,即将一个个单个片段串接起来,形成一个大的片段,也就是文章所说的片段组合。

为了解决这个问题,我们采用了媒体同步语言和asp网络编程语言相结合的办法,初步实现了系统的设计思想。

三 基于媒体同步语言的组合式视频点播平台

SMIL是同步多媒体集成语言(Synchronized Multimedia Integration Language)的缩写,它是由3W(World Wide Web Consortium)组织规定的多媒体操纵语言,与我们网页上用的HTML(超文本传输语言)的语法格式非常相似,主要用来规定多媒体片断(这里的多媒体包括的范围有:声音文件、视频文件、动画、图片、文字等)在什么时候、在什么地方、以什么样的方式播放[5]。利用SMIL的这个特性,我们开发了一套组合式视频点播系统,方便教师进行视频教学。

图1 点播系统基本界面

用户通过注册登录系统后,系统会自动在服务器中生成一个以用户名命名的文件夹,此时,系统给用户提供四种功能选择:直接点播视频文件;生成组合播放的SMIL文件;进入列表管理;退出系统。

直接点播视频文件:如果用户需要放映完整的视频,可以直接点播该文件。这些视频文件存放在流媒体视频服务器上,通过rtsp方式进行调用。流媒体方式是目前互联网上提供视频观看的主要方式,优点是用户不需要完全下载该视频就可以实现边下载边播放,减少用户等待的时间。目前,流媒体技术主要有三种,一是微软公司提供的medialserver,视频主要采用mpeg4编码,后缀为asf或wmv,优点是画面细节表现较好,同时视频服务器软件和客户端播放软件都是免费提供;而是real公司提供的helix server,视频主要是real9编码,后缀名为rm或rmvb,目前在网络上流行最为广泛,它提供的画面比较柔和,且在同比特率的情况下流畅度更好;三是苹果公司的quicktime,其后缀名为mov,但目前在互联网上应用较少。本平台主要采用real公司的rmvb的流媒体视频作为基本数据。[6]

生成组合播放的SMIL文件:用户从视频列表中选择自己需要的视频,点击“添加”按钮,在弹出的页面中填入所需片段的起始时间和结束时间,点击“添加”,将在数据库中生成临时字段,储存视频的存储位置、起始时间与终止时间。

系统给用户提供两种选择,如果还需要继续添加其它视频片段,点击“关闭窗口”,系统返回图一界面,用户可以反复添加;如果用户所需的视频片段添加完毕,如图2,用户点击“生成列表”按钮,直接将本次登录添加的视频片段的所有信息生成一个SMIL播放文件,放在用户的文件夹下。

图2

生成列表成功后,系统会给出成功提示。

所有的系统功能都是围绕教学应用而设计的,系统的所有设计最终要在教学过程中去应用,要有助于、方便于教师在教学过程中的使用。用户在备课阶段,将授课需要用到的所有视频片段添加到数据库生成SMIL播放列表后,存储在用户的文件夹中。用户登录系统,选择“列表管理”,就可以见到该用户所制作的所有SMIL文件,由于不同的用户建有不同的文件夹,因此,每个用户的SMIL文件列表不会有交叉和重合。

在用户的SMIL列表中,系统为用户提供了点播和删除功能,如果用户觉得某个播放列表已经不再使用,可以点击“删除”按钮删除它;用户点击“点播”按钮,系统会自动调用播放器如Realplayer,播放该播放列表中设定的视频片段集,学生感学就像播放一个文件,而不是几个片段的组合,从而方便教学的组织。[7]

图3

系统除了以上介绍的核心功能以外,其它诸如用户注册、管理员管理、系统维护以及视频目录生成等功能也有一定的特色。如为了便于用户查找、了解系统中有哪些视频,我们通过一个程序,动态地将系统中的所有视频信息实时输出为excel文件,便于用户保存和管理。

四 实际应用

在系统初步完成以后,我们在全校通过培训、讲座及示范性教学等各种手段进行了推广。主要应用于临床手术视频观摩教学、医学形态学科的课堂教学等。如在手术视频的观摩中,教师在备课阶段,可将事先已上传在服务器上的完整手术视频,按照铺巾、消毒、切皮、手术、缝合等步骤进行片段切分,并将切分后保存的片段地址嵌入在自己的ppt教学幻灯中直接调用,如同保存在自己本机的视频一样,使用非常方便;老师还可以将类似手术的同一片段如切皮步骤组合在一起,形成一个较大的对比片段。在临床实践操作技能教学中,老师可以将学生的一些常见操作错误或不规范的操作视频的片段教学组合,最后将正确的操作步骤和操作要点片段组合,正误对比,提高学生的学习兴趣,加深学习印象。

经过示范性讲座及系统应用培训,教师们基本上掌握了该系统在教学中应用的基本方法。我们又通过举办比赛等形式,优选一批应用比较好的片段组合案例,给以表彰,并在校园网上发布公示,提高教师的应用热情。

我们的系统目前已收集医学视频大约2500余部,基本覆盖了我校所有医学学科,其组合点播功能在全校已经推广应用,教师们普遍反映效果较好,极大简化了视频教学过程,也激发了教师们运用视频进行教学的热情。

五 展望

组合式视频点播系统目前只是在教学中进行应用。我们计划进一步将之应用到在线考试系统等其他方面。传统的考试系统,题干只是文字部分,但在医学形态学科中,一些考核知识点更适合用图片或视频来进行描述。用视频描述时,只需截取一段关键片段,通过本系统来提供考试知识点的视频片段,会更有利于医学形态学科的考核。

参考文献

[1] 欧阳群玲.医学网络教学的特点现状与发展构思, [EB/OL]

[2] 房维强.医学形态学科网络课程模版设计探讨[J].中国医学教育技术,2005,(4).

[3] 郭飞飞,王荣泰等.多媒体网络教学信息系统.教育技术研究.[J/OL].

[4][EB/OL]..

[5][EB/OL].

[6] 三种流媒体格式的比较[EB/OL].

[7] 陈春梅.基于JSP的教育视频点播系统的设计与实现[J].计算机与数字工程,2005,(3).

[8] 浪潮视频点播服务器及软件系统校园网解决方案, [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