臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng)
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【關(guān)鍵詞】:微服務(wù);架構(gòu);臨床教學(xué);管理系統(tǒng)
1基于微服務(wù)架構(gòu)的東方醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng)
同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院是一所集醫(yī)療、教學(xué)和科研為一體的三級甲等綜合性公立醫(yī)院.2001年成為同濟(jì)大學(xué)的附屬醫(yī)院,目前承擔(dān)著來自同濟(jì)大學(xué)等多所院校的臨床各專業(yè)本科、研究生以及留學(xué)生的理論見習(xí)課程和臨床實(shí)習(xí)輪轉(zhuǎn)帶教任務(wù).目前,在院本科生、研究生和留學(xué)生600余名.醫(yī)院成立教學(xué)辦公室作為專職的教學(xué)管理機(jī)構(gòu).
1．1需求及其難點(diǎn)分析
東方醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng)在進(jìn)行信息化改造的過程中有以下需求:①需要對學(xué)生和教師的全流程行為進(jìn)行跟蹤管理;②需要保障教學(xué)質(zhì)量并進(jìn)行量化評估,實(shí)現(xiàn)教學(xué)管理任務(wù)過程的可視化;③需要通過信息化改造進(jìn)一步提升醫(yī)學(xué)教育的效率,即通過引入人工智能技術(shù)提高自動化、智能化水平,同時不增加人力資源;④建立臨床教學(xué)管理相關(guān)數(shù)據(jù)的科學(xué)性管理體制,挖掘臨床教學(xué)管理的數(shù)據(jù)價值.該系統(tǒng)在信息化改造方面有以下難點(diǎn):①臨床課程教學(xué)形式和方法多樣,課時數(shù)多,排課難度和工作量大.近年來,東方醫(yī)院的教學(xué)業(yè)務(wù)范圍擴(kuò)展迅速,接收國內(nèi)多所醫(yī)學(xué)院校、多個專業(yè)的理論授課和實(shí)習(xí)教學(xué),且長、短期實(shí)習(xí)的留學(xué)生眾多.其臨床教學(xué)系統(tǒng)的課程復(fù)雜,涉及學(xué)科多,課程類型復(fù)雜,包括理論教學(xué)、見習(xí)、PBL授課、CBL授課、教學(xué)查房、小講課、技能訓(xùn)練等,課時數(shù)龐大,每年完成56門課程授課,總學(xué)時達(dá)3000以上,人工排課效率低且易出錯.②各專業(yè)實(shí)習(xí)輪轉(zhuǎn)和實(shí)踐課程同步進(jìn)行,管理難度大.該院實(shí)習(xí)生來自多所醫(yī)學(xué)院校,專業(yè)多、人數(shù)多,實(shí)綱和實(shí)習(xí)進(jìn)度不統(tǒng)一.以臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)為例,學(xué)生需要進(jìn)行內(nèi)、外、婦、兒多個科室輪轉(zhuǎn)實(shí)習(xí),且各個院校進(jìn)出實(shí)習(xí)日期不一致,實(shí)習(xí)輪轉(zhuǎn)計劃和實(shí)踐課程制定須在符合實(shí)綱的基礎(chǔ)上,兼顧多個教研室實(shí)習(xí)人數(shù)的均衡性.③學(xué)生成長軌跡可視化分析需求.醫(yī)學(xué)教育應(yīng)以學(xué)生為中心,學(xué)生成長軌跡可視化分析是教育轉(zhuǎn)型實(shí)踐的新探索.在信息化助力下,系統(tǒng)自動生成各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖表,形成多維度成長檔案,包括過程記錄、師生互動、形成性評價、終結(jié)性考核、技能操作等方面,學(xué)生的成長不再是枯燥的分?jǐn)?shù),而是全面成長的軌跡.可視化的數(shù)據(jù)分析,使教師因材施教更加科學(xué).④智能化教研室及教師績效管理需求.通過教學(xué)軌跡跟蹤,系統(tǒng)即時動態(tài)生成教研室及教師的教學(xué)績效.通過數(shù)據(jù)的專業(yè)解析和深層挖掘可以找到各個教研室及教育管理中的潛在問題,對已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一些教育問題,可通過數(shù)據(jù)分析找出癥結(jié).
1．2該方案微服務(wù)架構(gòu)的特征
根據(jù)實(shí)際調(diào)研結(jié)果,以及綜合評定各種微服務(wù)技術(shù)方案的具體特點(diǎn),結(jié)合用戶需求,我們選擇了基于Docker容器技術(shù)的Kubernetes微服務(wù)框架,通過利用Kubernetes等技術(shù)將東方醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng)的各種應(yīng)用跨主機(jī)編排在一起,實(shí)現(xiàn)彈性、易擴(kuò)展的架構(gòu),從而輕松應(yīng)對不斷變化的臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng).在該系統(tǒng)中,Docker容器是資源分割和調(diào)度的基本單位,并封裝整個軟件運(yùn)行的環(huán)境.它是一個跨平臺、可移植并且簡單易用的容器解決方案,可在容器內(nèi)部快速自動化地部署應(yīng)用,并通過操作系統(tǒng)內(nèi)核技術(shù)為容器提供資源隔離與安全保障.首先,該系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計了能力支撐微服務(wù)層,包括三方面:人臉識別微服務(wù)、圖像轉(zhuǎn)換微服務(wù)和消息通知微服務(wù).其次,在能力微服務(wù)層上面構(gòu)建了應(yīng)用微服務(wù)層,包括學(xué)籍管理微服務(wù)、考勤管理微服務(wù)、課程管理微服務(wù)、實(shí)習(xí)輪轉(zhuǎn)微服務(wù)、教學(xué)互動微服務(wù),以及數(shù)據(jù)分析微服務(wù).第三,該架構(gòu)的最頂層是客戶端層,支持PCWeb瀏覽器、移動端瀏覽器、手機(jī)微信客戶端、手機(jī)APP這4種直接訪問方式,客戶端層通過http、websocket、noGtification這3種輕量級通信協(xié)議與應(yīng)用微服務(wù)層相聯(lián)并獲取所需數(shù)據(jù).另外,該系統(tǒng)架構(gòu)還設(shè)計了數(shù)據(jù)庫微服務(wù),包括教師數(shù)據(jù)庫、學(xué)生數(shù)據(jù)庫、考勤數(shù)據(jù)庫、教學(xué)數(shù)據(jù)庫4個數(shù)據(jù)庫,共同為該系統(tǒng)其他模塊提供數(shù)據(jù)庫服務(wù).
2東方醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng)的具體技術(shù)方案
2．1主要功能
該系統(tǒng)有六大功能:學(xué)籍管理、考勤管理、課程管理、實(shí)習(xí)輪轉(zhuǎn)、教學(xué)互動、數(shù)據(jù)分析東方醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng)的特點(diǎn)如下:高效化:提供考勤、輪轉(zhuǎn)、評價、考核等功能,提高了教學(xué)管理的工作效率.專業(yè)化:遵循頂層設(shè)計、分級管理、過程管理的原則,緊扣教學(xué)管理工作中的難點(diǎn),統(tǒng)一管理教學(xué)培訓(xùn)數(shù)據(jù),使管理工作科學(xué)化、專業(yè)化.智能化:通過引入多項人工智能技術(shù),系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了醫(yī)學(xué)教育信息化系統(tǒng)的智能化改造,完善了教學(xué)工作中的數(shù)據(jù)記錄與分析功能,挖掘出了醫(yī)學(xué)教育環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)價值.采用基于容器的微服務(wù)架構(gòu)進(jìn)行上層應(yīng)用開發(fā),并進(jìn)行個性化應(yīng)用及需求的彈性擴(kuò)展與開發(fā),該系統(tǒng)有以下創(chuàng)新點(diǎn):①引入“睿眼”人臉識別引擎,成功實(shí)現(xiàn)人臉數(shù)據(jù)的采集及自動識別;②基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和深入分析,建立臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)大數(shù)據(jù)分析及能力,對于醫(yī)學(xué)教育過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,有針對性地改善教學(xué)環(huán)節(jié)中的薄弱環(huán)節(jié);③采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集平臺,構(gòu)建分布式基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫,實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)文件的共享.
2．2人臉識別考勤功能的實(shí)現(xiàn)
基于人臉識別的考勤是該系統(tǒng)主要創(chuàng)新點(diǎn)之一.為解決考勤問題,在能力微服務(wù)層引入了人臉識別微服務(wù).通過1080P高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭對進(jìn)出人員進(jìn)行人臉檢測,并通過“睿眼”人臉識別引擎進(jìn)行人臉數(shù)據(jù)的采集及自動識別,識別成功率高達(dá)99．83％,有效提高了課程考勤的效率人臉識別考勤功能的實(shí)現(xiàn)步驟如下:步驟1:RTSP視頻流.攝像頭對著閘機(jī)持續(xù)進(jìn)行視頻流拍攝,所生成的RTSP視頻流經(jīng)局域網(wǎng)傳輸給圖像轉(zhuǎn)換微服務(wù)模塊.步驟2a:定時抓取圖像.圖像轉(zhuǎn)換微服務(wù)模塊從RTSP視頻流中定時抓取圖像,發(fā)送給圖像轉(zhuǎn)換微服務(wù)模塊.步驟2b:視頻圖形數(shù)據(jù).在執(zhí)行步驟2a的同時,圖像轉(zhuǎn)換微服務(wù)模塊還將視頻經(jīng)局域網(wǎng)發(fā)送給位于PC客戶機(jī)上的Web瀏覽器,供管理員用戶進(jìn)行隨時查看.步驟3:檢測人臉.采用“睿眼”人臉檢測算法,人臉檢測微服務(wù)模塊負(fù)責(zé)從圖像轉(zhuǎn)換微服務(wù)模塊所傳送來的圖像中檢測人臉信息.步驟4:通知檢測到人臉.人臉檢測微服務(wù)模塊一旦檢測到人臉信息就立即將該消息傳給WebScGoket消息通知微服務(wù)模塊,WebScketo消息通知微服務(wù)模塊會通過WebScketo接口將該消息立即傳給位于PC客戶機(jī)上的Web瀏覽器,提醒管理員用戶及時查看.步驟5:人臉識別請求.位于PC客戶機(jī)上的Web瀏覽器向人臉識別微服務(wù)模塊發(fā)出人臉識別請求.步驟6:人臉識別結(jié)果.采用“睿眼”人臉識別引擎,對數(shù)據(jù)庫中原有人臉信息進(jìn)行比對,人臉識別微服務(wù)模塊對人臉信息進(jìn)行識別,并將識別結(jié)果發(fā)給位于PC客戶機(jī)上的Web瀏覽器,供考勤人員實(shí)時查看.
2．3應(yīng)用效果
該系統(tǒng)在東方醫(yī)院的實(shí)際應(yīng)用效果十分明顯:①提高了教學(xué)管理水平:系統(tǒng)的應(yīng)用真正幫助教務(wù)管理人員從繁雜的教務(wù)事項中解脫出來,縮短了排課、整理數(shù)據(jù)等時間,能夠一鍵生成學(xué)科、科室、教師、學(xué)生的過程化管理信息,極大地提高了教學(xué)管理效率,高效地解決了傳統(tǒng)教學(xué)管理的方式落后、事務(wù)繁雜且易出錯等問題,進(jìn)而真正達(dá)到教學(xué)管理的系統(tǒng)化、信息化和智慧化.②網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)是臨床教師教學(xué)的有力保障：通過系統(tǒng),教師能夠在手機(jī)上隨時查看教學(xué)、實(shí)習(xí)進(jìn)度,并收到系統(tǒng)的定時提醒,不僅促進(jìn)了教師隊伍信息化素養(yǎng)的發(fā)展,而且還可以通過查看學(xué)生個性化成長軌跡進(jìn)行因材施教,有效保證了臨床教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步提升.③個性化信息促進(jìn)學(xué)習(xí)效率的提高:學(xué)生可隨時通過系統(tǒng)在手機(jī)上查詢學(xué)習(xí)、實(shí)習(xí)進(jìn)度,在課堂、實(shí)習(xí)之外與教師進(jìn)行互動、反饋,通過個人成長軌跡及時調(diào)整學(xué)習(xí)目標(biāo)與計劃,不僅提高了學(xué)習(xí)的自主性,增強(qiáng)了學(xué)習(xí)歸屬感,而且節(jié)約了教學(xué)成本,提高了學(xué)習(xí)效率.
3結(jié)論
利用微服務(wù)架構(gòu)所具有的小型化、自治性、輕量級通信、技術(shù)中立、靈活部署等特點(diǎn),也利用容器技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),我們設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一套基于微服務(wù)架構(gòu)的臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng).該系統(tǒng)不僅能夠以智能化的手段實(shí)現(xiàn)臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理的各項功能,還具有部署靈活、管理簡便、容易維護(hù)和擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn).另外,在教學(xué)數(shù)據(jù)的可視化方面進(jìn)步明顯,用戶體驗優(yōu)異.總之,該技術(shù)方案不僅能夠有效解決綜合性附屬醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng)的信息化建設(shè)的難點(diǎn),而且性價比很高、智能化突出,有著重要的實(shí)用價值和推廣價值.
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作者：羅軼瑋 姚建文 徐斌 宋貴峰 石濤 謝穎 單位：同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院教學(xué)辦公室 上海諾基亞貝爾股份有限公司
