王鑫

天津市職業(yè)病防治院（工人醫(yī)院）信息科，天津 300011

基于Grails框架的遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

王鑫

天津市職業(yè)病防治院（工人醫(yī)院）信息科，天津 300011

目的基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育系統(tǒng)，滿足醫(yī)務(wù)人員知識更新的需求。方法系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫利用Oracle 11g數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計，數(shù)據(jù)庫各表之間進(jìn)行字段約束和關(guān)聯(lián)，以提高數(shù)據(jù)庫的完整性。系統(tǒng)功能模塊主要包括教學(xué)者模塊、學(xué)習(xí)者模塊和管理員模塊。結(jié)果系統(tǒng)的應(yīng)用，調(diào)動了醫(yī)務(wù)人員的學(xué)習(xí)積極性，有效地化解了工學(xué)矛盾，提高了學(xué)習(xí)效率。同時，也減輕了教學(xué)者的工作負(fù)擔(dān)，提高了培訓(xùn)效率和管理水平。結(jié)論遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育系統(tǒng)將現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)、培訓(xùn)深度結(jié)合，為醫(yī)院做好在職教育和培訓(xùn)工作提供了一條新的途徑。

遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育系統(tǒng)；在線學(xué)習(xí)；Oracle 11g數(shù)據(jù)庫；Web技術(shù)

當(dāng)今時代，科學(xué)技術(shù)日新月異。醫(yī)院傳統(tǒng)的教學(xué)培訓(xùn)方式已不適應(yīng)新時期的需要，如何提高醫(yī)學(xué)教育培訓(xùn)水平，滿足醫(yī)務(wù)人員知識更新的需求，是一個需要探索解決的問題。本文所述的遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育系統(tǒng)就是一種基于Web技術(shù)，跨越空間的限制，遠(yuǎn)距離實時（或非實時）的實施醫(yī)療、教學(xué)、醫(yī)學(xué)信息服務(wù)的新型教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)[1-2]，它為做好新時期醫(yī)院教學(xué)培訓(xùn)工作，提供了新的思路和教學(xué)方式[3]。

1 遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

本系統(tǒng)開發(fā)過程中涉及的工具有：Grails框架、Oracle 11g數(shù)據(jù)庫、Dreamweaver網(wǎng)頁制作工具、Photoshop圖像處理軟件、PowerDesigner數(shù)據(jù)庫設(shè)計軟件、Navicat Premium數(shù)據(jù)庫管理工具和FusionCharts圖形分析插件等。這些工具和軟件，界面友好、實用性強(qiáng)，為系統(tǒng)的開發(fā)創(chuàng)造了有利條件。

其中，Grails是一種基于敏捷開發(fā)思想設(shè)計，建立在Java平臺之上的一個面向企業(yè)級應(yīng)用、基于MVC模式的開源框架之上的一站式Web框架[4]。Grails是用Groovy編寫的，大大降低了在Java平臺上進(jìn)行Web開發(fā)的難度和復(fù)雜度，極大地提高了開發(fā)效率[5]。

Oracle 11g的優(yōu)勢在于：提供了基于角色分工的安全保密管理；支持大量多媒體數(shù)據(jù)；提供了新的分布式數(shù)據(jù)庫能力；可以快速開發(fā)生成基于客戶端PC平臺的應(yīng)用程序，具有良好的移植性[6]。

FusionCharts是一個Flash的圖表組件，使用這個組件可以創(chuàng)建簡潔的、交互式的、引人注目的動態(tài)圖表。在客戶端安裝上Macromedia Flash 6播放器就可以了，生成后的圖表可以在多種瀏覽器中運(yùn)行[7]。

2 遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育系統(tǒng)的功能需求

遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育系統(tǒng)的用戶類型可以分為教學(xué)者、學(xué)習(xí)者和管理員。下面，分別對這3種用戶類型的功能進(jìn)行介紹。

2.1 教學(xué)者

（1）課程瀏覽功能。教學(xué)者可看到課程的名稱和類型（選修或必修）信息，可查看每門課程的詳細(xì)信息，如章節(jié)信息、教學(xué)課件和學(xué)習(xí)者名單等，為之后的教學(xué)工作做準(zhǔn)備。

（2）課程編輯功能。章節(jié)、知識點(diǎn)維護(hù)：教學(xué)者通過對課程下屬章節(jié)的維護(hù)達(dá)到編輯課程的目的。對于重點(diǎn)難點(diǎn)章節(jié)可進(jìn)行標(biāo)記，以便在后續(xù)組卷時增加這些章節(jié)試題的題量，達(dá)到突出考試重點(diǎn)的目的。同時，還可進(jìn)行章節(jié)知識點(diǎn)的維護(hù)，知識點(diǎn)是為學(xué)習(xí)者在線學(xué)習(xí)所設(shè)置的章節(jié)核心內(nèi)容。上傳課件：教學(xué)者可進(jìn)行課件上傳及修改，系統(tǒng)需支持各類型文件的傳輸。

（3）題庫管理功能。題庫管理主要是對題庫資源進(jìn)行管理、更新、補(bǔ)充等環(huán)節(jié)的綜合控制模塊[8]，是后期組卷和考試的基礎(chǔ)。系統(tǒng)需支持多種常見題型，教學(xué)者可對試題進(jìn)行查詢修改操作。

（4）試卷編輯功能。智能組卷：在試卷較為模糊和較少要求的情況下，智能化地生成滿意的試卷[9]；手動出卷：在完成基本信息設(shè)置后勾選列表中的試題進(jìn)行出卷。手動出卷可以加大一些特殊試題在試卷中的百分比，使考點(diǎn)更為突出。

（5）審閱試卷功能。系統(tǒng)需支持客觀題的自動閱卷，但由于填空題是手動輸入，因此，系統(tǒng)還需支持教學(xué)者對填空題進(jìn)行手動校正來調(diào)整分值。教學(xué)者需要手動批復(fù)主觀題，根據(jù)系統(tǒng)提供的參考答案給出相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。若教學(xué)者沒有對主觀題進(jìn)行評分而直接提交審閱，系統(tǒng)要給出錯誤提示，保證試卷審閱的準(zhǔn)確性。

（6）學(xué)習(xí)者情況圖形分析功能。分值分布：教學(xué)者根據(jù)查詢條件可查看由FusionCharts插件生成的參考者分值分布圖；成績排名：教學(xué)者可查看參考者的成績及排名；成績分析：教學(xué)者可查看在該場考試中，出錯率最高的章節(jié)和試題。

2.2 學(xué)習(xí)者

（1）選修課程報名功能。學(xué)習(xí)者選擇相應(yīng)的選修課程，該課程將在“在線學(xué)習(xí)”界面中顯示。

（2）在線學(xué)習(xí)功能。課程的每個章節(jié)都有教學(xué)者在課程編輯中維護(hù)的相關(guān)知識點(diǎn)，學(xué)習(xí)者需按照章節(jié)順序進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過對相應(yīng)知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)和理解，在該頁面上回答一道與此知識點(diǎn)相關(guān)的試題，試題從該章節(jié)題庫中隨機(jī)抽取，答對則學(xué)習(xí)進(jìn)度顯示為100%，答錯則學(xué)習(xí)進(jìn)度仍為0，學(xué)習(xí)者只有將所有章節(jié)都學(xué)習(xí)完畢，才算完成了該課程的學(xué)習(xí)任務(wù)。

（3）在線考試功能。進(jìn)行考試：到達(dá)規(guī)定的考試時間方可進(jìn)行考試，系統(tǒng)需提供考試倒計時參考題。學(xué)習(xí)者在規(guī)定時間內(nèi)答題完畢方可提交試卷。若在規(guī)定時間內(nèi)未答完題，系統(tǒng)需自動提交試卷，頁面自動刷新；成績查詢：系統(tǒng)需給出每張試卷的總成績和每道題所得的分?jǐn)?shù)，還需具備對每位學(xué)習(xí)者在每場考試中錯誤率最高的章節(jié)進(jìn)行統(tǒng)計的功能。

（4）課件下載功能。學(xué)習(xí)者可下載各類教學(xué)資源，方便其自主學(xué)習(xí)。

2.3 管理員

（1）信息維護(hù)功能。管理員負(fù)責(zé)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)的安全性、數(shù)據(jù)的完整性和一致性以及日常維護(hù)等，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行和使用[10]。

（2）權(quán)限設(shè)置功能。管理員可對每個用戶的系統(tǒng)使用權(quán)限進(jìn)行查詢和修改。

（3）課程維護(hù)功能。必（選）修課程編輯：管理員可對所有必（選）修課程進(jìn)行添加、刪除、修改和查詢操作。

（4）授課維護(hù)功能。管理員為教學(xué)者分配相應(yīng)的課程，分配后可進(jìn)行修改。

3 遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計

遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育系統(tǒng)的功能，是由教學(xué)者模塊（圖1）、學(xué)習(xí)者模塊（圖2）和管理員模塊分別完成不同的子功能，再把這些功能模塊匯總起來組成一個整體，形成所要求的整個系統(tǒng)的功能[11]。在本系統(tǒng)中管理員的功能相對簡單，主要集中在對數(shù)據(jù)的管理上。

圖1 教學(xué)者功能模塊結(jié)構(gòu)圖

圖2 學(xué)習(xí)者功能模塊結(jié)構(gòu)圖

4 遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫設(shè)計是建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)，是遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育系統(tǒng)的核心，其設(shè)計合理與否直接影響數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的軟件架構(gòu)及數(shù)據(jù)處理效率。在對系統(tǒng)的總體功能分析的基礎(chǔ)上，本研究利用Oracle 11g數(shù)據(jù)庫進(jìn)行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計。下面，通過對數(shù)據(jù)庫總體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)表關(guān)系的描述，對遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計工作進(jìn)行介紹。

4.1 數(shù)據(jù)庫總體結(jié)構(gòu)描述

E-R圖也稱實體-聯(lián)系圖，提供了表示實體類型、屬性和聯(lián)系的方法，用來描述現(xiàn)實世界的概念模型。

本系統(tǒng)包括教學(xué)者、學(xué)習(xí)者、管理員、課程、章節(jié)、試題、試卷和成績等多個實體。但由于篇幅所限，只就教學(xué)者的課程編輯功能和學(xué)習(xí)者的在線學(xué)習(xí)功能進(jìn)行闡述。課程編輯功能E-R圖，見圖3；在線學(xué)習(xí)功能E-R圖，見圖4。

圖3 課程編輯功能E-R圖

圖4 在線學(xué)習(xí)功能E-R圖

4.2 數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計

上述的E-R圖是用戶的模型，獨(dú)立于任何一個具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，而數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)概念結(jié)構(gòu)的E-R圖，按照一定的轉(zhuǎn)換規(guī)則將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)模型的過程，即在關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，將所有的實體和相應(yīng)的聯(lián)系轉(zhuǎn)化為一系列的關(guān)系模型。

根據(jù)設(shè)計出的E-R圖，構(gòu)造出了系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲需要的12張表結(jié)構(gòu)，分別為角色信息表、章節(jié)維護(hù)表、登錄信息記錄表、課程表、課程報名表、試卷表、試卷試題關(guān)系表、試題信息表、授課維護(hù)表、考試表、成績表和成績分析表。由于篇幅所限，僅對與上述E-R圖相關(guān)的4張表進(jìn)行介紹。

4.2.1 角色信息表的結(jié)構(gòu)及其完整性設(shè)計

角色信息表的字段及類型為：用戶ID、用戶姓名、密碼、用戶類型。該表記錄系統(tǒng)中的所有用戶，表中的用戶ID具有唯一性，用戶在系統(tǒng)中進(jìn)行相應(yīng)的操作時，系統(tǒng)憑借用戶ID 及其用戶類型為用戶提供相應(yīng)的功能。在登錄信息記錄表、課程報名表、試卷表、考試表、成績表及成績分析表的相應(yīng)字段中將用戶ID作為其外鍵進(jìn)行字段約束，以提高數(shù)據(jù)庫的完整性。

4.2.2 章節(jié)維護(hù)表的結(jié)構(gòu)及其完整性設(shè)計

章節(jié)維護(hù)表的字段及類型為：章節(jié)ID、章節(jié)名稱、課程ID、課程名稱、知識點(diǎn)ID、知識點(diǎn)內(nèi)容、課件ID、課件名稱、課件存放地址、章節(jié)完成進(jìn)度、重要章節(jié)標(biāo)識。該表記錄系統(tǒng)中所有課程的章節(jié)信息，以及各章節(jié)中包含的知識點(diǎn)和教學(xué)課件的基本信息，表中的章節(jié)ID具有唯一性。教學(xué)者進(jìn)行課程編輯操作時創(chuàng)建章節(jié)唯一標(biāo)識ID，在之后的在線學(xué)習(xí)和在線考試模塊中，系統(tǒng)通過調(diào)用章節(jié)ID進(jìn)行試題的抽取和組卷。在課程表、試題信息表、試卷表及成績分析表的相應(yīng)字段中將章節(jié)ID作為其外鍵進(jìn)行字段約束，以提高數(shù)據(jù)庫的完整性。

4.2.3 課程表的結(jié)構(gòu)及其完整性設(shè)計

課程表的字段及類型為：課程ID、課程名稱、是否必修課（0為選修，1為必修）、完成進(jìn)度、教學(xué)者姓名。該表記錄系統(tǒng)中所有課程的基本信息，表中的課程ID具有唯一性。管理員進(jìn)行課程維護(hù)操作時創(chuàng)建課程唯一標(biāo)識ID，該字段在教學(xué)者進(jìn)行課程編輯時被再次調(diào)用。在章節(jié)維護(hù)表、課程報名表、試題信息表、試卷表及授課維護(hù)表的相應(yīng)字段中將課程ID作為其外鍵進(jìn)行字段約束，以提高數(shù)據(jù)庫的完整性。

4.2.4 試題信息表的結(jié)構(gòu)及其完整性設(shè)計

試題信息表的字段及類型為：試題ID、試題類型、試題內(nèi)容、試題答案、錄入時間、所屬課程ID、所屬章節(jié)ID。該表記錄系統(tǒng)中所有試題的基本信息，表中的試題ID具有唯一性。題庫是系統(tǒng)的重要組成部分，試題信息表的設(shè)計和創(chuàng)建為后期組卷工作奠定了基礎(chǔ)。在試卷表、試卷試題關(guān)系表、考試表及成績分析表的相應(yīng)字段中將試題ID作為其外鍵進(jìn)行字段約束，以提高數(shù)據(jù)庫的完整性。

4.3 數(shù)據(jù)表關(guān)系描述

表關(guān)系反映的是一個表中的列與另一個表中的列是如何相鏈接的[12]。下面列出了課程編輯和在線學(xué)習(xí)功能的數(shù)據(jù)表關(guān)系圖（圖5～6）。這些表關(guān)系圖清晰地表述了數(shù)據(jù)庫中各表結(jié)構(gòu)、表間關(guān)聯(lián)關(guān)系及完整性的設(shè)計與實現(xiàn)。

圖5 課程編輯功能表關(guān)系圖

圖6 在線學(xué)習(xí)功能表關(guān)系圖

5 應(yīng)用效果

系統(tǒng)運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器均采用主流配置的品牌服務(wù)器，安裝Windows 7操作系統(tǒng)；用戶終端計算機(jī)使用主流配置的臺式機(jī)或筆記本，安裝Windows 7操作系統(tǒng)。醫(yī)院在運(yùn)用本系統(tǒng)開展業(yè)務(wù)交流、護(hù)理教學(xué)以及各項培訓(xùn)活動中，系統(tǒng)運(yùn)行順暢，響應(yīng)時間短，在多用戶并發(fā)使用的情況下仍可保持其穩(wěn)定性。

系統(tǒng)在教學(xué)應(yīng)用效果方面也進(jìn)行了測評，評價方法如下：采用綜合能力測評表對教學(xué)參與者進(jìn)行問卷調(diào)查，內(nèi)容包括學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)能力、理解能力、學(xué)習(xí)效率、節(jié)約時間、自身調(diào)節(jié)、教學(xué)效果、培訓(xùn)管理等共10項[13]。采用不記名方式，盡可能使其做到客觀、真實地評價自己。發(fā)放問卷100份，收回問卷100份，有效問卷100份。效果評價見表1。

評價結(jié)果顯示，88%的教學(xué)參與者認(rèn)為遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育系統(tǒng)可激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；94%的教學(xué)參與者認(rèn)為遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育系統(tǒng)可提高學(xué)習(xí)效率；96%的教學(xué)參與者認(rèn)為遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育系統(tǒng)提升了培訓(xùn)管理水平。

表1 效果評價表 (n=100)

6 結(jié)語

遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育系統(tǒng)在實際應(yīng)用中，取得了良好的效果。在醫(yī)院開展的各項業(yè)務(wù)培訓(xùn)中，參學(xué)職工通過該系統(tǒng)，結(jié)合工作需求和實際情況，選學(xué)相關(guān)課程，自主安排學(xué)習(xí)時間，靈活開展學(xué)習(xí)，在規(guī)定時間內(nèi)自主學(xué)完相關(guān)課程并完成考試。這種學(xué)習(xí)方法，調(diào)動了學(xué)習(xí)積極性，有效地化解了工學(xué)矛盾，合理利用了時間，提高了學(xué)習(xí)效率[14]。同時，也減輕了教學(xué)者的工作負(fù)擔(dān)，提高了培訓(xùn)效率和管理水平。遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育系統(tǒng)，它通過現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)、培訓(xùn)的深度結(jié)合，為醫(yī)院做好在職教育和培訓(xùn)工作提供了一條新的途徑和方法，促進(jìn)了醫(yī)院在職教育和培訓(xùn)工作的深入開展。

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Design and Implementation of Telemedicine Education System Based on Grails Frame

ObjectiveTo develop a remote medical education system based on Internet technology so as to meet the needs of knowledge update for medical personnel.MethodsThe system database was designed by using Oracle 11g database. Database tables are bound and related to the f eld, in order to improve the integrity of the database. The system function module mainly included the teaching module, the learner module and the administrator module.ResultsThe application of the system mobilized the enthusiasm of learning, effectively resolved the contradiction between work and study, and improved the learning eff ciency. At the same time, it also reduced the workload of the teaching, and improved the training eff ciency and management level.ConclusionThe remote medical education system made a deep combination of modern information technology and teaching and training, which provided a new way for the hospital to do a good job in in-service education and training.

remote medical education system; online learning; Oracle 11g database; Web technology

WANG Xin
Department of Information, Tianjin Occupational Diseases Precaution and Therapeutic Hospital (Tianjin Workers’Hospital), Tianjing 300011, China

TP311.52

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.12.025

1674-1633(2016)12-0094-04

2016-07-26

2016-08-22

作者郵箱：wangxin_022@126.com