基于ASP.NET的医学病例PBL教学系统研究与实现

王伟全，陆攀，曹均阔，张学平



基于ASP.NET的医学病例PBL教学系统研究与实现

王伟全，陆攀，曹均阔，张学平

摘要：依据PBL教学模式，采用扩展RBAC模型,设计“以问题为基础，以学生为主体，以教师为导向、以任务为驱动”的PBL教学系统模型。先描述PBL教学模式，再对医学病例教学进行需求分析和UML建模，详细描述系统的主要功能模块，最后，结合ASP.NET技术探讨系统的架构模型和实现的关键技术。

关键词：PBL；ASP.NET；病例实训；扩展RBAC；缓存技术

陆攀（1996-），男，华南理工大学，学士，研究方向：智能算法、数据库、手机应用开发，广州，510006

曹均阔（1985-），男，海南师范大学，副教授，博士，研究方向：智能算法、数据库、嵌入式开发、手机应用开发，海口，571100

张学平（1963-），男，海南师范大学，副教授，学士，研究方向：智能算法、数据库，海口，571100

0　引言

PBL（Problem Based Learning）最早由加拿大McMaster大学医学院提出并开始实施应用，是一种以问题为核心，以解答问题为驱动力，以分组阐述、展示、讨论及相互交流为手段，以激发学生积极主动自学、培养学生创新性思维为主要目标的全新的教学模式[1]。近年来，PBL教学模式越来越多地被国内众多医学院校研究并采用。传统教学模式是一种灌输式教学，即：先“教”后“学”，以老师讲授为主，学生处于被动接受的状态[2]。医学是实践性很强的学科，知识点繁杂，传统教学模式越来越不能满足学生学习的需要，毕业生的独立分析与解决问题能力、实践能力和协作能力均亟待提高。当前，国内医学院校在实际应用PBL教学模式的过程中，正努力探索如何更有效地借助飞速发展的信息技术，将计算机网络、多媒体技术与PBL教学模式有机地结合起来。基于上述现状，本文提出了一种新的基于ASP.NET的医学病例PBL教学系统模型。

1　基于医学病例的PBL教学系统模型

1.1需求概述

以PBL教学模式为依据，结合医学病例教学的实际情况，系统的需求可以概括为以下7点，阐述如下：

（1）统一用户管理，提供批量操作渠道，与教务系统无缝对接。

（2）医学病例管理，配置医学病例类别、形式和参数，统一管理医学病例库。

（3）医学病例实训管理，配置医学病例实训形式、方式、环节和参数等，流程化管理病例实训。

（4）预警管理，设置参数指标及预警阀值，提供手工或自动向学生发出预警。（5）交流协作管理，采用讨论板或即时通讯模式。（6）PBL个人空间，存储PBL过程资料或自主学习资料，一种自我总结提高的博文空间。

（7）系统管理，按组织机构结构与人员角色分配操作权限，保障数据安全和完整。

1.2UML建模

用例建模主要是分离出系统的活动参与者（Actor）和用例（Use Case），方便用户和开发人员理解系统。用例是指对系统提供的功能的一种描述，而活动参与者是那些可能使用这些用例的人或外部系统，通过用例图可以描述出系统外部的执行者、系统的用例，以及它们之间的联系。结合1.1所概述的系统需求，可画出UML模型图，如图1所示：

图1　基于医学病例的PBL系统UML建模图

1.3功能分析与设计

根据1.1系统需求概述和图1所示的UML建模图，基于医学病例的PBL教学系统主要包含学生管理、病例管理、实训管理、预警管理、交流协作、PBL空间、系统管理和个人事务等八大功能模块，如图2所示：

图2　系统总体结构图

系统各功能模块详述如下：

（1）学生管理模块

包含创建学生用户、批创建学生用户、注册学生用户、列出/修改学生用户、删除学生用户和导出学生用户六大功能。创建学生用户成功后，教师可使用“注册学生用户”功能将学生注册到自己所任教的课程中，实现学生与课程的关联。

（2）病例管理模块

医学的分类繁杂，故须先对病例进行分门别类，然后对号入库。一个学科类别可包含多个病例，一个病例可包含多个环节，一个环节可设置多个问题，问题的答案则根据教师的需要来设置，可单选、多选和不定项选择。例如：病理学这门课下可设置病例一、二、三等，在病例一中可设置四个环节:病史资料、查体资料、辅助检查资料、诊断与治疗。在每个环节下可设置多个不同难度系数的问题供学生训练。

（3）实训管理模块

实训管理模块采用“任务驱动”的模式，教师根据自己的实际需要从病例库中抽取出病例，形成一个“任务”，然后将该“任务”分发给学生，可按班级为单位分发任务，也可对单个学生下达实训任务。实训任务分发前，需要对该任务的相关属性进行设置，如：尝试次数设置、各个环节的过关分数设置、任务截止时间设置、能否回退、是否允许学生提出异议、尝试结束是否公布参考答案等。

（4）预警管理模块

创新地引入预警机制，结合学生参与PBL讨论及测试的成绩、频率、提问数量、解答问题数量等统计信息，任课教师有针对性地制定预警提示语，学生登陆后便可收到相应的预警信息，便于教师整体把握学生的学习情况，起到引导与监督的作用。除了手工定制预警信息外，系统还提供定制预警规则模板，以预警规则模板为依据，自动触发向学生发出预警信息，达到有效减少教师的工作量的目的[3]。

（5）交流协作模块

包含讨论板和即时通讯两大功能，为学生提供两个在线交流的平台。讨论板以课程分类为依据，将整个讨论板分割成不同的论坛，在每个论坛里，教师和学生均可发帖与回帖，可进行师生交流和生生交流。教师在发帖时可以设置是否允许回帖、回帖次数、回帖间隔时间、回帖字数限制、是否匿名、是否允许上传附件等属性。

（6）PBL个人空间模块

PBL个人空间类似腾讯空间或博客，是为学生提供一个虚拟空间，使其可以将PBL讨论期间的学习心得体会、查找到的资料等信息记录在自己的专属空间，便于今后学习和查找。在PBL空间中，每个学生还配置了一个网络硬盘，方便其存储个人资料。系统会自动根据PBL空间中资料的数量和质量给出评价，激发学生的自学的积极性和建设好自己的PBL空间的热情。

（7）系统管理模块

采用扩展RBAC权限控制模型，该模型完全抽象于现实生活中，在传统RBAC模型中融入岗位概念，按照“对人员定岗、对岗位授权”的思路来分配系统权限[4]。该模型创造性地引入“互斥岗位”概念，将用户操作权限限制到具体的操作按钮上，使不同岗位上的人员对同一数据的操作权限不相同，实现细粒度的权限控制，提高权限的独立性、系统的灵活性和数据的安全性。

本期器材板块展现两组重量级“针锋相对”，一组是APS-C高端机型的对比，选手分别是来自单反阵营的尼康D500与来自无反阵营的富士X-H1，等级一致的情况下，不同品牌不同结构的机型对比起来非常有趣。另外一场对决是M4/3系统的“内战”，奥林巴斯和松下是此系统技术最成熟的厂商，它们的旗舰机型拥有非常相似的参数，然而两个厂商又是如何制造出差异化的呢？

（8）个人事务模块

个人事务模块又称个人助理，主要包含修改密码、修改用户基本信息、个人日程表、通知、任务信息等功能。在此模块中，用户可接收到最新通知、最新任务，操作简单、便捷实用。

2　系统实现

在UML建模和系统分析设计的基础上，采用当前较流行的网络技术，基于.NET平台，使用C#、ASP.NET、Web Service和AJAX等技术，对该系统的各个功能模块进行编程实现。在此过程中，对共有的功能采用Web Service技术，减少重复编程的工作量。为了加快系统的速度和保证数据的一致性，使用了存储过程和触发器。

2.1架构模型

本系统采用B/S 3层架构模型。3层架构即将整个系统划分为表示层、业务逻辑层和数据访问层，分层采用“分而治之”的思想，实现软件工程学提倡的“高耦合、低内聚”，有利于系统的开发、扩展、部署和维护，3层架构模型图如图3所示：

图3　三层架构模型图

表示层：负责同用户进行交互，只参与用户界面与外观显示相关工作。业务逻辑层：负责业务数据有效性的验证，保障程序运行的健壮性。数据访问层：专门负责操作数据库，与数据库交互，对数据进行添加、删除、修改、查询等操作。

ASP.NET使用VS.NET平台可实现快速部署3层架构，以C#作为后台代码语言。程序源代码与WEB表单完全分离，编译后发布使用，安全可靠。

2.2实现关键技术与核心代码

（1）关键技术概述

ASP.NET提供了在一个ASP.NET应用程序基本上缓存信息的编程功能。该功能和Application对象相似，但它具有在ASP.NET应用程序的生命周期内动态维护缓存信息的能力。在应用程序中缓存数据可以极大地提高性能，因为数据对于服务器是本地的，能够被快速检索。而不必重新查询最初的数据源。特别现在的系统一般最大的瓶颈是在数据库，合理利用缓存可以减少很多没有必要的数据库访问，从而优化系统的性能。Cache对象提高了实现基于相关性的到期和回调通知的能力，回调通知允许在管理应用程序的其他用户或ASP.NET本身对缓存中缓存项的操作，如图4所示：

图4　Cache工作原理图

使用Cache对象能够存储任何类型(值类型或应用类型)，然后再更新或删除它们。Cache是比Application对象更灵活的一个对象。它支持基于相关性的过期和删除、自动的锁定管理和回调机制。

（2）核心代码片段

3　总结

本系统依据PBL教学模式，采用B/S 3层架构模型，运用ASP.NET和Cache缓存技术，充分发挥SQL存储过程处理大数据的优势，有效解决了短时间内大量用户并发访问系统响应的瓶颈问题。游戏式的PBL病例实训模式有效地激发了学生不断尝试的激情与自主学习的兴趣，自动预警功能的引入配合了教师的教学监督工作，减少了工作量，收到了良好的效果。本系统从2013年使用至今，运转情况良好，但仍有部分功能模块有待完善。

参考文献

[1] 吴升华 论PBL医学教育改革模式[J].医学与哲学，2000，21(12):48-49.

[2] 单天明,武玉欣,孙宝志 基于问题式学习教学模式对医学生人际关系与心态改善的评价[J].医学教学评估，2007,27(1):122-124.

[3] 王伟全，张学平 基于F1103GPRSMODEM的家校通系统设计与实现[J].数字技术与应用，2012，22(2)：75-76.

[4] 杨振平,张学平,伟全 基于RBAC扩展模型的实验室综合管理系统设计与实现[J].海南师范大学学报（自然科学版）,2010,23(1):21-24.

收稿日期：（2015.03.24）

作者简介：王伟全（1984-），男，海南医学院，实验师，学士，研究方向：智能算法、数据库、网络，海口，571199

文章编号：1007-757X(2015)12-0044-03

中图分类号：TP311

文献标志码：A