組合式視頻點(diǎn)播系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

趙 強(qiáng) 房維強(qiáng)

【摘要】視頻教學(xué)法在醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)科的教學(xué)應(yīng)用中越來越突出,但其應(yīng)用的形式由于受到技術(shù)手段的限制而顯得比較單調(diào)和繁瑣,創(chuàng)建一種簡單而高效的應(yīng)用平臺(tái),對(duì)于普及視頻教學(xué)手段顯得尤為重要。文章通過筆者利用SMIL語言而創(chuàng)建的平臺(tái)來向大家展示一種新的教學(xué)思路。

【關(guān)鍵詞】視頻教學(xué);視頻片段組合;SMIL

一 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和視頻編碼技術(shù)的優(yōu)化,在網(wǎng)絡(luò)上傳輸高質(zhì)量的視頻已變得越來越簡單。如何將這些先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育教學(xué)中,以提高教學(xué)質(zhì)量,降低教學(xué)成本,提高教學(xué)效率已受到人們越來越多的關(guān)注,下面,筆者就結(jié)合我院的實(shí)際情況,闡述自己的一些看法和做法。

眾所周知,醫(yī)學(xué)是一門實(shí)踐性、社會(huì)性很強(qiáng)的生命科學(xué),它的研究對(duì)象離不開人體,而人體又是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、變化的、不斷生長發(fā)育的、有個(gè)體差異的特殊研究對(duì)象,諸如生化、生理、病理、藥理等學(xué)科多是一些比較抽象的內(nèi)容。[1]特別是在形態(tài)學(xué)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(dòng)態(tài)的、整體的。在醫(yī)學(xué)教學(xué)中,這些內(nèi)容用語言是難以描述的,傳統(tǒng)的教學(xué)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(huì)因?yàn)椴煌蠋煹睦斫獠煌煌?其效果會(huì)因?yàn)槔蠋煱鍟降牟町惗煌?這就使老師傳授給學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)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(diǎn)使得其在教學(xué)中的應(yīng)用也是困難重重。[2]計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)手段的出現(xiàn),在很大程度上解決了形態(tài)學(xué)科教學(xué)上的困難。在多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中應(yīng)用視頻教學(xué)優(yōu)點(diǎn)尤為突出。實(shí)驗(yàn)心理學(xué)家赤瑞特拉通過大量的實(shí)驗(yàn)證實(shí):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(gè)加起來就有95.5%之多。[3]所以,“要想快速地學(xué)習(xí)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(dòng)的視頻信息能為人類的學(xué)習(xí)提供最生動(dòng)、真實(shí)的場景,促進(jìn)人類的有效學(xué)習(xí)。視頻教學(xué),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(duì)改善人機(jī)交互能力和知識(shí)表達(dá)能力起到了重要作用。它可以直觀的向?qū)W生展示展示人體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、生理功能、疾病發(fā)生發(fā)展過程,闡述一些抽象的概念,生動(dòng)形象地描述一些枯燥的內(nèi)容如蛋白質(zhì)生物合成的過程、細(xì)胞的分裂過程、白細(xì)胞吞噬消滅細(xì)菌的過程、母體內(nèi)受精卵的形成及胎兒發(fā)生發(fā)育的過程等這些平時(shí)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(shù),由于受到手術(shù)室空間的限制,絕大多數(shù)學(xué)生根本沒有機(jī)會(huì)進(jìn)行現(xiàn)場觀摩,即使有幸進(jìn)入手術(shù)室,也無法觀察到手術(shù)視野的詳細(xì)細(xì)節(jié)。而通過在無影燈上安裝攝像機(jī)等視頻采集設(shè)備,將手術(shù)過程錄制為視頻,配以教師的講解,學(xué)生可以清楚地看到手術(shù)全過程,這種教學(xué)方式可以大大提高醫(yī)學(xué)生臨床教學(xué)的質(zhì)量和效率。

正是由于醫(yī)學(xué)學(xué)科特別是醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)科的這些特點(diǎn),使視頻教學(xué)法在醫(yī)學(xué)教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。

在將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)引入課堂教學(xué)之前,視頻教學(xué)法的使用主要有三種方式:課前播放激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;課堂插播講解重點(diǎn);課后集中播放復(fù)習(xí)教學(xué)內(nèi)容。而視頻的播放都是通過向?qū)ｉT機(jī)構(gòu)預(yù)約登記,然后用錄像機(jī)、影碟機(jī)等進(jìn)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(shè)備,由授課教師進(jìn)行播放。無論是如何播放,都存在一個(gè)問題:視頻資源不能共享播放,即一個(gè)教室播放該視頻,別的教室就無法播放;另外,現(xiàn)在的教學(xué)設(shè)計(jì)多種多樣,個(gè)性化的教學(xué)越來越受到重視,目前大多教學(xué)視頻都是一個(gè)完整的體系,如解剖結(jié)構(gòu)、病因病理、影像學(xué)檢查、臨床表現(xiàn)、臨床診斷、手術(shù)治療、愈后等一整套過程,而在我們的實(shí)際教學(xué)中,可能只需要播放其中的一個(gè)小小的片段,或是幾個(gè)視頻教材中的幾個(gè)片段的組合。對(duì)于這種需求,需要我們通過專門的編輯機(jī)器和編輯軟件,在備課階段對(duì)需要的視頻部分進(jìn)行編輯,生成我們需要的新的視頻片段。由于一般的編輯機(jī)器比較昂貴,編輯軟件操作比較復(fù)雜,往往需要到專門的機(jī)構(gòu)請求協(xié)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(jié)果就是教師真正使用視頻教材進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)的積極性大大降低。簡單而方便的對(duì)視頻教材進(jìn)行組合,搭建便于使用的平臺(tái)就成為普及視頻教學(xué)法的關(guān)鍵。

二系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想及應(yīng)用技術(shù)

現(xiàn)有的視頻教材大多具有完整的知識(shí)結(jié)構(gòu),為了個(gè)性化教學(xué),我們需要將其按照知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分解,這就涉及到視頻的時(shí)間同步技術(shù);不同的老師可能對(duì)視頻片段的切分需求不同,即時(shí)間線長度不一致,使得每個(gè)老師可能生成不同的視頻片段,這需要系統(tǒng)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(gè)老師可能生成許多不同的視頻片段,在不同的教學(xué)場合下使用,故系統(tǒng)要能生成一個(gè)播放列表,教師可以自主的為生成的每個(gè)片段指定文件名稱;片段的取舍取決于教師教學(xué)的需要,為此系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)一個(gè)人機(jī)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(shí)間和結(jié)束時(shí)間;如果片段需要不同的視頻或時(shí)間段,也需要系統(tǒng)提供繼續(xù)添加視頻名稱和片段起始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間的功能,當(dāng)所有片段添加完成后,老師就可以生成這個(gè)播放片段序列。

實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)主要有兩個(gè)技術(shù)難點(diǎn):一是視頻的時(shí)間線同步技術(shù),即視頻何時(shí)播放,從何處播放,播放多長時(shí)間;二是播放列表的生成技術(shù),即將一個(gè)個(gè)單個(gè)片段串接起來,形成一個(gè)大的片段,也就是文章所說的片段組合。

為了解決這個(gè)問題,我們采用了媒體同步語言和asp網(wǎng)絡(luò)編程語言相結(jié)合的辦法,初步實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。

三 基于媒體同步語言的組合式視頻點(diǎn)播平臺(tái)

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(guī)定的多媒體操縱語言,與我們網(wǎng)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(guī)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(dòng)畫、圖片、文字等)在什么時(shí)候、在什么地方、以什么樣的方式播放[5]。利用SMIL的這個(gè)特性,我們開發(fā)了一套組合式視頻點(diǎn)播系統(tǒng),方便教師進(jìn)行視頻教學(xué)。

圖1 點(diǎn)播系統(tǒng)基本界面

用戶通過注冊登錄系統(tǒng)后,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)在服務(wù)器中生成一個(gè)以用戶名命名的文件夾,此時(shí),系統(tǒng)給用戶提供四種功能選擇:直接點(diǎn)播視頻文件;生成組合播放的SMIL文件;進(jìn)入列表管理;退出系統(tǒng)。

直接點(diǎn)播視頻文件:如果用戶需要放映完整的視頻,可以直接點(diǎn)播該文件。這些視頻文件存放在流媒體視頻服務(wù)器上,通過rtsp方式進(jìn)行調(diào)用。流媒體方式是目前互聯(lián)網(wǎng)上提供視頻觀看的主要方式,優(yōu)點(diǎn)是用戶不需要完全下載該視頻就可以實(shí)現(xiàn)邊下載邊播放,減少用戶等待的時(shí)間。目前,流媒體技術(shù)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(yōu)點(diǎn)是畫面細(xì)節(jié)表現(xiàn)較好,同時(shí)視頻服務(wù)器軟件和客戶端播放軟件都是免費(fèi)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(wǎng)絡(luò)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(lián)網(wǎng)上應(yīng)用較少。本平臺(tái)主要采用real公司的rmvb的流媒體視頻作為基本數(shù)據(jù)。[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(diǎn)擊“添加”按鈕,在彈出的頁面中填入所需片段的起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間,點(diǎn)擊“添加”,將在數(shù)據(jù)庫中生成臨時(shí)字段,儲(chǔ)存視頻的存儲(chǔ)位置、起始時(shí)間與終止時(shí)間。

系統(tǒng)給用戶提供兩種選擇,如果還需要繼續(xù)添加其它視頻片段,點(diǎn)擊“關(guān)閉窗口”,系統(tǒng)返回圖一界面,用戶可以反復(fù)添加;如果用戶所需的視頻片段添加完畢,如圖2,用戶點(diǎn)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(gè)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(tǒng)會(huì)給出成功提示。

所有的系統(tǒng)功能都是圍繞教學(xué)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的,系統(tǒng)的所有設(shè)計(jì)最終要在教學(xué)過程中去應(yīng)用,要有助于、方便于教師在教學(xué)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(shù)據(jù)庫生成SMIL播放列表后,存儲(chǔ)在用戶的文件夾中。用戶登錄系統(tǒng),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(gè)用戶的SMIL文件列表不會(huì)有交叉和重合。

在用戶的SMIL列表中,系統(tǒng)為用戶提供了點(diǎn)播和刪除功能,如果用戶覺得某個(gè)播放列表已經(jīng)不再使用,可以點(diǎn)擊“刪除”按鈕刪除它;用戶點(diǎn)擊“點(diǎn)播”按鈕,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)用播放器如Realplayer,播放該播放列表中設(shè)定的視頻片段集,學(xué)生感學(xué)就像播放一個(gè)文件,而不是幾個(gè)片段的組合,從而方便教學(xué)的組織。[7]

圖3

系統(tǒng)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(tǒng)維護(hù)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(tǒng)中有哪些視頻,我們通過一個(gè)程序,動(dòng)態(tài)地將系統(tǒng)中的所有視頻信息實(shí)時(shí)輸出為excel文件,便于用戶保存和管理。

四 實(shí)際應(yīng)用

在系統(tǒng)初步完成以后,我們在全校通過培訓(xùn)、講座及示范性教學(xué)等各種手段進(jìn)行了推廣。主要應(yīng)用于臨床手術(shù)視頻觀摩教學(xué)、醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)科的課堂教學(xué)等。如在手術(shù)視頻的觀摩中,教師在備課階段,可將事先已上傳在服務(wù)器上的完整手術(shù)視頻,按照鋪巾、消毒、切皮、手術(shù)、縫合等步驟進(jìn)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(xué)幻燈中直接調(diào)用,如同保存在自己本機(jī)的視頻一樣,使用非常方便;老師還可以將類似手術(shù)的同一片段如切皮步驟組合在一起,形成一個(gè)較大的對(duì)比片段。在臨床實(shí)踐操作技能教學(xué)中,老師可以將學(xué)生的一些常見操作錯(cuò)誤或不規(guī)范的操作視頻的片段教學(xué)組合,最后將正確的操作步驟和操作要點(diǎn)片段組合,正誤對(duì)比,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,加深學(xué)習(xí)印象。

經(jīng)過示范性講座及系統(tǒng)應(yīng)用培訓(xùn),教師們基本上掌握了該系統(tǒng)在教學(xué)中應(yīng)用的基本方法。我們又通過舉辦比賽等形式,優(yōu)選一批應(yīng)用比較好的片段組合案例,給以表彰,并在校園網(wǎng)上發(fā)布公示,提高教師的應(yīng)用熱情。

我們的系統(tǒng)目前已收集醫(yī)學(xué)視頻大約2500余部,基本覆蓋了我校所有醫(yī)學(xué)學(xué)科,其組合點(diǎn)播功能在全校已經(jīng)推廣應(yīng)用,教師們普遍反映效果較好,極大簡化了視頻教學(xué)過程,也激發(fā)了教師們運(yùn)用視頻進(jìn)行教學(xué)的熱情。

五 展望

組合式視頻點(diǎn)播系統(tǒng)目前只是在教學(xué)中進(jìn)行應(yīng)用。我們計(jì)劃進(jìn)一步將之應(yīng)用到在線考試系統(tǒng)等其他方面。傳統(tǒng)的考試系統(tǒng),題干只是文字部分,但在醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)科中,一些考核知識(shí)點(diǎn)更適合用圖片或視頻來進(jìn)行描述。用視頻描述時(shí),只需截取一段關(guān)鍵片段,通過本系統(tǒng)來提供考試知識(shí)點(diǎn)的視頻片段,會(huì)更有利于醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)科的考核。

參考文獻(xiàn)

[1] 歐陽群玲.醫(yī)學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的特點(diǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展構(gòu)思, [EB/OL]

[2] 房維強(qiáng).醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)科網(wǎng)絡(luò)課程模版設(shè)計(jì)探討[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù),2005,(4).

[3] 郭飛飛,王榮泰等.多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)信息系統(tǒng).教育技術(shù)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(diǎn)播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程,2005,(3).

[8] 浪潮視頻點(diǎn)播服務(wù)器及軟件系統(tǒng)校園網(wǎng)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