基于Grails框架的远程医学教育系统的设计与实现

王鑫

天津市职业病防治院（工人医院）信息科，天津 300011

基于Grails框架的远程医学教育系统的设计与实现

王鑫

天津市职业病防治院（工人医院）信息科，天津 300011

目的基于互联网技术开发远程医学教育系统，满足医务人员知识更新的需求。方法系统数据库利用Oracle 11g数据库进行设计，数据库各表之间进行字段约束和关联，以提高数据库的完整性。系统功能模块主要包括教学者模块、学习者模块和管理员模块。结果系统的应用，调动了医务人员的学习积极性，有效地化解了工学矛盾，提高了学习效率。同时，也减轻了教学者的工作负担，提高了培训效率和管理水平。结论远程医学教育系统将现代信息技术与教学、培训深度结合，为医院做好在职教育和培训工作提供了一条新的途径。

远程医学教育系统；在线学习；Oracle 11g数据库；Web技术

当今时代，科学技术日新月异。医院传统的教学培训方式已不适应新时期的需要，如何提高医学教育培训水平，满足医务人员知识更新的需求，是一个需要探索解决的问题。本文所述的远程医学教育系统就是一种基于Web技术，跨越空间的限制，远距离实时（或非实时）的实施医疗、教学、医学信息服务的新型教学培训系统[1-2]，它为做好新时期医院教学培训工作，提供了新的思路和教学方式[3]。

1 远程医学教育系统的相关技术

本系统开发过程中涉及的工具有：Grails框架、Oracle 11g数据库、Dreamweaver网页制作工具、Photoshop图像处理软件、PowerDesigner数据库设计软件、Navicat Premium数据库管理工具和FusionCharts图形分析插件等。这些工具和软件，界面友好、实用性强，为系统的开发创造了有利条件。

其中，Grails是一种基于敏捷开发思想设计，建立在Java平台之上的一个面向企业级应用、基于MVC模式的开源框架之上的一站式Web框架[4]。Grails是用Groovy编写的，大大降低了在Java平台上进行Web开发的难度和复杂度，极大地提高了开发效率[5]。

Oracle 11g的优势在于：提供了基于角色分工的安全保密管理；支持大量多媒体数据；提供了新的分布式数据库能力；可以快速开发生成基于客户端PC平台的应用程序，具有良好的移植性[6]。

FusionCharts是一个Flash的图表组件，使用这个组件可以创建简洁的、交互式的、引人注目的动态图表。在客户端安装上Macromedia Flash 6播放器就可以了，生成后的图表可以在多种浏览器中运行[7]。

2 远程医学教育系统的功能需求

远程医学教育系统的用户类型可以分为教学者、学习者和管理员。下面，分别对这3种用户类型的功能进行介绍。

2.1 教学者

（1）课程浏览功能。教学者可看到课程的名称和类型（选修或必修）信息，可查看每门课程的详细信息，如章节信息、教学课件和学习者名单等，为之后的教学工作做准备。

（2）课程编辑功能。章节、知识点维护：教学者通过对课程下属章节的维护达到编辑课程的目的。对于重点难点章节可进行标记，以便在后续组卷时增加这些章节试题的题量，达到突出考试重点的目的。同时，还可进行章节知识点的维护，知识点是为学习者在线学习所设置的章节核心内容。上传课件：教学者可进行课件上传及修改，系统需支持各类型文件的传输。

（3）题库管理功能。题库管理主要是对题库资源进行管理、更新、补充等环节的综合控制模块[8]，是后期组卷和考试的基础。系统需支持多种常见题型，教学者可对试题进行查询修改操作。

（4）试卷编辑功能。智能组卷：在试卷较为模糊和较少要求的情况下，智能化地生成满意的试卷[9]；手动出卷：在完成基本信息设置后勾选列表中的试题进行出卷。手动出卷可以加大一些特殊试题在试卷中的百分比，使考点更为突出。

（5）审阅试卷功能。系统需支持客观题的自动阅卷，但由于填空题是手动输入，因此，系统还需支持教学者对填空题进行手动校正来调整分值。教学者需要手动批复主观题，根据系统提供的参考答案给出相应的分数。若教学者没有对主观题进行评分而直接提交审阅，系统要给出错误提示，保证试卷审阅的准确性。

（6）学习者情况图形分析功能。分值分布：教学者根据查询条件可查看由FusionCharts插件生成的参考者分值分布图；成绩排名：教学者可查看参考者的成绩及排名；成绩分析：教学者可查看在该场考试中，出错率最高的章节和试题。

2.2 学习者

（1）选修课程报名功能。学习者选择相应的选修课程，该课程将在“在线学习”界面中显示。

（2）在线学习功能。课程的每个章节都有教学者在课程编辑中维护的相关知识点，学习者需按照章节顺序进行学习，通过对相应知识点的学习和理解，在该页面上回答一道与此知识点相关的试题，试题从该章节题库中随机抽取，答对则学习进度显示为100%，答错则学习进度仍为0，学习者只有将所有章节都学习完毕，才算完成了该课程的学习任务。

（3）在线考试功能。进行考试：到达规定的考试时间方可进行考试，系统需提供考试倒计时参考题。学习者在规定时间内答题完毕方可提交试卷。若在规定时间内未答完题，系统需自动提交试卷，页面自动刷新；成绩查询：系统需给出每张试卷的总成绩和每道题所得的分数，还需具备对每位学习者在每场考试中错误率最高的章节进行统计的功能。

（4）课件下载功能。学习者可下载各类教学资源，方便其自主学习。

2.3 管理员

（1）信息维护功能。管理员负责系统的参数设置、系统的安全性、数据的完整性和一致性以及日常维护等，保证系统正常运行和使用[10]。

（2）权限设置功能。管理员可对每个用户的系统使用权限进行查询和修改。

（3）课程维护功能。必（选）修课程编辑：管理员可对所有必（选）修课程进行添加、删除、修改和查询操作。

（4）授课维护功能。管理员为教学者分配相应的课程，分配后可进行修改。

3 远程医学教育系统的功能模块设计

远程医学教育系统的功能，是由教学者模块（图1）、学习者模块（图2）和管理员模块分别完成不同的子功能，再把这些功能模块汇总起来组成一个整体，形成所要求的整个系统的功能[11]。在本系统中管理员的功能相对简单，主要集中在对数据的管理上。

图1 教学者功能模块结构图

图2 学习者功能模块结构图

4 远程医学教育系统的数据库设计

数据库设计是建立数据库及其应用系统的技术，是远程医学教育系统的核心，其设计合理与否直接影响数据库应用系统的软件架构及数据处理效率。在对系统的总体功能分析的基础上，本研究利用Oracle 11g数据库进行系统的数据库设计。下面，通过对数据库总体结构、数据表结构和数据表关系的描述，对远程医学教育系统的数据库设计工作进行介绍。

4.1 数据库总体结构描述

E-R图也称实体-联系图，提供了表示实体类型、属性和联系的方法，用来描述现实世界的概念模型。

本系统包括教学者、学习者、管理员、课程、章节、试题、试卷和成绩等多个实体。但由于篇幅所限，只就教学者的课程编辑功能和学习者的在线学习功能进行阐述。课程编辑功能E-R图，见图3；在线学习功能E-R图，见图4。

图3 课程编辑功能E-R图

图4 在线学习功能E-R图

4.2 数据表结构设计

上述的E-R图是用户的模型，独立于任何一个具体的数据库管理系统，而数据库的逻辑结构设计的任务是根据概念结构的E-R图，按照一定的转换规则将其转换成数据模型的过程，即在关系数据库管理系统中，将所有的实体和相应的联系转化为一系列的关系模型。

根据设计出的E-R图，构造出了系统中数据存储需要的12张表结构，分别为角色信息表、章节维护表、登录信息记录表、课程表、课程报名表、试卷表、试卷试题关系表、试题信息表、授课维护表、考试表、成绩表和成绩分析表。由于篇幅所限，仅对与上述E-R图相关的4张表进行介绍。

4.2.1 角色信息表的结构及其完整性设计

角色信息表的字段及类型为：用户ID、用户姓名、密码、用户类型。该表记录系统中的所有用户，表中的用户ID具有唯一性，用户在系统中进行相应的操作时，系统凭借用户ID 及其用户类型为用户提供相应的功能。在登录信息记录表、课程报名表、试卷表、考试表、成绩表及成绩分析表的相应字段中将用户ID作为其外键进行字段约束，以提高数据库的完整性。

4.2.2 章节维护表的结构及其完整性设计

章节维护表的字段及类型为：章节ID、章节名称、课程ID、课程名称、知识点ID、知识点内容、课件ID、课件名称、课件存放地址、章节完成进度、重要章节标识。该表记录系统中所有课程的章节信息，以及各章节中包含的知识点和教学课件的基本信息，表中的章节ID具有唯一性。教学者进行课程编辑操作时创建章节唯一标识ID，在之后的在线学习和在线考试模块中，系统通过调用章节ID进行试题的抽取和组卷。在课程表、试题信息表、试卷表及成绩分析表的相应字段中将章节ID作为其外键进行字段约束，以提高数据库的完整性。

4.2.3 课程表的结构及其完整性设计

课程表的字段及类型为：课程ID、课程名称、是否必修课（0为选修，1为必修）、完成进度、教学者姓名。该表记录系统中所有课程的基本信息，表中的课程ID具有唯一性。管理员进行课程维护操作时创建课程唯一标识ID，该字段在教学者进行课程编辑时被再次调用。在章节维护表、课程报名表、试题信息表、试卷表及授课维护表的相应字段中将课程ID作为其外键进行字段约束，以提高数据库的完整性。

4.2.4 试题信息表的结构及其完整性设计

试题信息表的字段及类型为：试题ID、试题类型、试题内容、试题答案、录入时间、所属课程ID、所属章节ID。该表记录系统中所有试题的基本信息，表中的试题ID具有唯一性。题库是系统的重要组成部分，试题信息表的设计和创建为后期组卷工作奠定了基础。在试卷表、试卷试题关系表、考试表及成绩分析表的相应字段中将试题ID作为其外键进行字段约束，以提高数据库的完整性。

4.3 数据表关系描述

表关系反映的是一个表中的列与另一个表中的列是如何相链接的[12]。下面列出了课程编辑和在线学习功能的数据表关系图（图5～6）。这些表关系图清晰地表述了数据库中各表结构、表间关联关系及完整性的设计与实现。

图5 课程编辑功能表关系图

图6 在线学习功能表关系图

5 应用效果

系统运行所需的数据库服务器和应用服务器均采用主流配置的品牌服务器，安装Windows 7操作系统；用户终端计算机使用主流配置的台式机或笔记本，安装Windows 7操作系统。医院在运用本系统开展业务交流、护理教学以及各项培训活动中，系统运行顺畅，响应时间短，在多用户并发使用的情况下仍可保持其稳定性。

系统在教学应用效果方面也进行了测评，评价方法如下：采用综合能力测评表对教学参与者进行问卷调查，内容包括学习兴趣、学习能力、理解能力、学习效率、节约时间、自身调节、教学效果、培训管理等共10项[13]。采用不记名方式，尽可能使其做到客观、真实地评价自己。发放问卷100份，收回问卷100份，有效问卷100份。效果评价见表1。

评价结果显示，88%的教学参与者认为远程医学教育系统可激发学习兴趣；94%的教学参与者认为远程医学教育系统可提高学习效率；96%的教学参与者认为远程医学教育系统提升了培训管理水平。

表1 效果评价表 (n=100)

6 结语

远程医学教育系统在实际应用中，取得了良好的效果。在医院开展的各项业务培训中，参学职工通过该系统，结合工作需求和实际情况，选学相关课程，自主安排学习时间，灵活开展学习，在规定时间内自主学完相关课程并完成考试。这种学习方法，调动了学习积极性，有效地化解了工学矛盾，合理利用了时间，提高了学习效率[14]。同时，也减轻了教学者的工作负担，提高了培训效率和管理水平。远程医学教育系统，它通过现代信息技术与教学、培训的深度结合，为医院做好在职教育和培训工作提供了一条新的途径和方法，促进了医院在职教育和培训工作的深入开展。

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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

作者邮箱：wangxin_022@126.com