云計(jì)算在高職醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用淺析

陳安娜，黃仲開(kāi)

（漳州衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院，福建 漳州 363000）

云計(jì)算在高職醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用淺析

陳安娜，黃仲開(kāi)

（漳州衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院，福建 漳州 363000）

為實(shí)現(xiàn)高職醫(yī)學(xué)教育信息化建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)研究。通過(guò)對(duì)云計(jì)算概念的理解，闡述云計(jì)算在高職醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，根據(jù)醫(yī)學(xué)教育服務(wù)云平臺(tái)的部署模式和關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)醫(yī)學(xué)教育服務(wù)云平臺(tái)的構(gòu)建模型，提出基于云計(jì)算的高職醫(yī)學(xué)教育新模式，為最終形成高效的、具有醫(yī)學(xué)特色的高職醫(yī)學(xué)教育云提供有價(jià)值的理論依據(jù)。

云計(jì)算；醫(yī)學(xué)教育；部署模式；構(gòu)建模型

各界人士對(duì)云計(jì)算的定義和內(nèi)涵有著不同的解釋。通過(guò)對(duì)各種云計(jì)算含義的理解，認(rèn)為云計(jì)算是一種IT服務(wù)的統(tǒng)稱，就像自來(lái)水廠和發(fā)電廠一樣，把所有的計(jì)算機(jī)資源都結(jié)合在一起，由軟件對(duì)資源進(jìn)行自動(dòng)管理，其系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖1，具有以服務(wù)方式提供、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式提供、按需使用和計(jì)費(fèi)、具有靈活性和彈性4個(gè)方面的關(guān)鍵特征。隨著云計(jì)算的提出和逐步發(fā)展，探究如何利用云計(jì)算技術(shù)實(shí)踐高職醫(yī)學(xué)教育信息化建設(shè)，對(duì)于高職醫(yī)學(xué)教育乃至整體教育改革的深入發(fā)展，起到了重要的推動(dòng)作用。

圖1　云計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)圖

1　云計(jì)算在高職醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

高職醫(yī)學(xué)教育突顯醫(yī)學(xué)職業(yè)特點(diǎn)，一方面重視實(shí)踐教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)科研究型和技能應(yīng)用型人才為目標(biāo)，另一方面不斷提升學(xué)生利用信息技術(shù)解決問(wèn)題的能力，以適應(yīng)醫(yī)院日益擴(kuò)大的醫(yī)療信息處理需求。目前，高職醫(yī)學(xué)院校很少開(kāi)設(shè)與醫(yī)學(xué)相關(guān)的信息專業(yè)基礎(chǔ)課，理論、實(shí)訓(xùn)教學(xué)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)處于起步階段。利用云技術(shù)優(yōu)勢(shì)與云服務(wù)特點(diǎn)構(gòu)建教育信息化平臺(tái)，在這種模式下學(xué)?？梢怨蚕怼霸贫恕碧峁┑能浻布Y源，享有“云端”上專業(yè)人員提供的軟硬件的維護(hù)與升級(jí)服務(wù)，從而減少了購(gòu)買(mǎi)設(shè)備和進(jìn)行軟硬件維護(hù)的費(fèi)用。如何充分利用現(xiàn)有硬件，將醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)海量的前沿?cái)?shù)據(jù)與醫(yī)學(xué)院校教學(xué)、科研等資源進(jìn)行整合、存儲(chǔ)、利用，或?qū)⒏髟盒Ｖg的教育、教學(xué)資源進(jìn)行共享，構(gòu)建一個(gè)開(kāi)放的平臺(tái)，最終形成高效的、具有醫(yī)學(xué)特色的高職教育云，是高職醫(yī)學(xué)院校信息化建設(shè)面臨的新挑戰(zhàn)。

2　云計(jì)算在構(gòu)建醫(yī)學(xué)教育服務(wù)云平臺(tái)中的應(yīng)用

2.1醫(yī)學(xué)教育服務(wù)云平臺(tái)的構(gòu)建模型

根據(jù)云計(jì)算的服務(wù)類(lèi)型IaaS、PaaS、SaaS，將醫(yī)學(xué)教育云平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)設(shè)施層、管理層和應(yīng)用層［1］，見(jiàn)圖2。

圖2　醫(yī)學(xué)教育服務(wù)云平臺(tái)構(gòu)建模型圖

不論是哪一層，部署方式均有3種，分別是私有云、混合云和公有云，其中構(gòu)建私有云是由學(xué)院建立，基礎(chǔ)設(shè)施完全歸屬學(xué)院所有，學(xué)院管理人員負(fù)責(zé)設(shè)施的維護(hù)和升級(jí)，這要求學(xué)院有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力與專業(yè)的人力資源；構(gòu)建混合云是學(xué)院向SP（云服務(wù)提供商）租用軟、硬件基礎(chǔ)設(shè)施形成滿足學(xué)院業(yè)務(wù)需求的虛擬云計(jì)算，相關(guān)資源由學(xué)院私有；構(gòu)建公有云是由SP構(gòu)建云平臺(tái)，各學(xué)院同時(shí)租用SP資源，資源的調(diào)度和隔離由SP解決。

在基礎(chǔ)設(shè)施層采用云計(jì)算的虛擬化、分布式等多種技術(shù)，將各高職醫(yī)學(xué)院校與其實(shí)訓(xùn)基地以及相關(guān)醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)等現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和各種數(shù)字資源組合起來(lái)，形成覆蓋高職醫(yī)學(xué)院校、實(shí)習(xí)/實(shí)訓(xùn)基地和醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的醫(yī)學(xué)教育專用網(wǎng)，擴(kuò)展醫(yī)學(xué)專業(yè)教學(xué)手段，為臨床視頻教學(xué)、遠(yuǎn)程教學(xué)提供方便。在管理層基于云計(jì)算的虛擬化與自動(dòng)化技術(shù)，提供數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)訪問(wèn)、系統(tǒng)集成、即時(shí)通訊、信息共享、網(wǎng)絡(luò)管理中心、監(jiān)控中心和主機(jī)托管等服務(wù)［2］，減少了學(xué)院購(gòu)買(mǎi)和管理軟件、硬件資源所需要的成本和復(fù)雜度。在應(yīng)用層構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)互動(dòng)平臺(tái)、社會(huì)教育平臺(tái)和教育管理平臺(tái)，對(duì)平臺(tái)上的各類(lèi)教學(xué)資源和臨床數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬化，應(yīng)用程序在數(shù)據(jù)中心集中執(zhí)行、存儲(chǔ)和統(tǒng)一部署，避免了現(xiàn)場(chǎng)支持，加強(qiáng)了軟件管理，減少了客戶端軟硬件資源維護(hù)更新的費(fèi)用，用戶通過(guò)瀏覽器即可使用應(yīng)用層的各種資源和服務(wù)。通過(guò)筆記本電腦、電視、手機(jī)等多種客戶終端設(shè)備，教師可以輕松地將自己教學(xué)的相關(guān)資料備份到云服務(wù)器端，方便學(xué)生共享和學(xué)習(xí)。

隨著云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，云計(jì)算在高職醫(yī)學(xué)教育中的發(fā)展趨勢(shì)是從學(xué)院自建孤立的云，到各院校共建形成互聯(lián)的云。

2.2構(gòu)建醫(yī)學(xué)教育服務(wù)云平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)

云計(jì)算技術(shù)不是一項(xiàng)新的技術(shù)，它是虛擬化、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、分布式計(jì)算等多種計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合應(yīng)用［3］。以下介紹在構(gòu)建醫(yī)學(xué)教育服務(wù)云平臺(tái)中主要應(yīng)用的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

2.2.1虛擬化技術(shù) 虛擬化是將計(jì)算機(jī)的各種實(shí)體資源抽象化，用戶通過(guò)一個(gè)共同的接口訪問(wèn)這些資源。通過(guò)虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器虛擬化、應(yīng)用虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化和存儲(chǔ)虛擬化等［4］。例如，操作系統(tǒng)虛擬化可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)操作系統(tǒng)同時(shí)在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，并且保持各系統(tǒng)之間彼此獨(dú)立，這樣可以解決由于硬件不同，管理人員需要重復(fù)進(jìn)行操作系統(tǒng)的安裝、環(huán)境配置、測(cè)試等煩瑣的工作。虛擬化技術(shù)的應(yīng)用有效地將高性能的硬件和老舊的硬件重組重用，平衡軟硬件資源的資金投入，節(jié)省維護(hù)成本。

2.2.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù) 云數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)是將各類(lèi)資源放到“云”上，需要建立能存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)和高吞吐率、高傳輸率的訪問(wèn)機(jī)制［5］，是能同時(shí)滿足大量用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)存取資源的一種新模式，它可以是一個(gè)硬件，也可以是一個(gè)軟件，還可以是軟硬件部分的組合。在醫(yī)學(xué)教育服務(wù)云平臺(tái)建設(shè)中，可以方便地采用第三方存儲(chǔ)云即混合存儲(chǔ)云模式，教學(xué)課件、視頻、科研文獻(xiàn)等資源或醫(yī)療機(jī)構(gòu)的臨床數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫(kù)商家和專業(yè)的IT企業(yè)整合后提供使用，各學(xué)院通過(guò)付費(fèi)方式使用這些資源。這種模式使得不同操作平臺(tái)相同數(shù)據(jù)得以共享，解決了管理信息系統(tǒng)集成的問(wèn)題。

2.2.3云數(shù)據(jù)管理技術(shù) 在醫(yī)學(xué)教育云平臺(tái)中擁有大量的臨床數(shù)據(jù)和醫(yī)療信息，這就需要有能存儲(chǔ)和處理PB級(jí)海量信息的數(shù)據(jù)庫(kù)和高效的數(shù)據(jù)管理技術(shù)，且具備相應(yīng)的查詢語(yǔ)句。目前，谷歌等已推出了以不同方式管理海量信息的云數(shù)據(jù)管理技術(shù)［6］，如GFS技術(shù)，所有資源文件以庫(kù)文件的形式存在，由一個(gè)邏輯上唯一的管理者對(duì)整個(gè)庫(kù)文件進(jìn)行調(diào)度和統(tǒng)籌管理；BigTable技術(shù)是將大量數(shù)據(jù)組織在一張?zhí)摂M的表格中進(jìn)行管理，能夠根據(jù)要求更快地進(jìn)行數(shù)據(jù)查找和處理。由于院校各系部信息管理系統(tǒng)不一致，存在信息冗雜、資源建設(shè)滯后等問(wèn)題，應(yīng)用云數(shù)據(jù)管理技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行處理，最大限度地減少人為管理因素對(duì)數(shù)據(jù)管理的影響，更好地提高數(shù)據(jù)處理的可靠性。

3　云計(jì)算下醫(yī)學(xué)教育模式的轉(zhuǎn)變

云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)在教學(xué)過(guò)程的方方面面，云教育平臺(tái)的開(kāi)發(fā)有助于促進(jìn)醫(yī)學(xué)教育信息化的發(fā)展，深化醫(yī)學(xué)教育模式的改革。

3.1以問(wèn)題為基礎(chǔ)的教學(xué)模式

對(duì)于大多數(shù)醫(yī)學(xué)生不容易記憶、難以掌握的專業(yè)基礎(chǔ)課，如解剖學(xué)、病理學(xué)、免疫學(xué)等課程，可以通過(guò)云計(jì)算平臺(tái)，以問(wèn)題為基礎(chǔ)，教師就教學(xué)情境、教學(xué)活動(dòng)等內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，并將課程教學(xué)資源上傳到“云”上。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，根據(jù)自己的需要，登陸“云端”，制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃，隨時(shí)隨地都可以通過(guò)可上網(wǎng)的終端進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，從學(xué)習(xí)中遇到的實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，發(fā)現(xiàn)和鞏固由問(wèn)題產(chǎn)生的相關(guān)理論和臨床操作技巧的新舊知識(shí)，通過(guò)參與、思考討論等方式解決問(wèn)題，進(jìn)而擴(kuò)展學(xué)生醫(yī)學(xué)研究的方法和手段。

3.2虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)模式

實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)在高職醫(yī)學(xué)院校建設(shè)中處于一個(gè)重要的位置，對(duì)于培養(yǎng)技能型人才起著積極作用。利用云計(jì)算強(qiáng)大的資源共享功能，實(shí)驗(yàn)室管理人員按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容所需要的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件制作出不同的虛擬桌面模板上傳到“云端”數(shù)據(jù)中心供教師和學(xué)生用戶使用。通過(guò)云計(jì)算的虛擬技術(shù)，不但可以完成由于機(jī)房安裝還原卡，原來(lái)在計(jì)算機(jī)上無(wú)條件操作的實(shí)驗(yàn)，如Windows操作系統(tǒng)的安裝，磁盤(pán)的格式化等，甚至是計(jì)算機(jī)病毒破壞性實(shí)驗(yàn)也可進(jìn)行；還可以構(gòu)建以實(shí)訓(xùn)中心為重點(diǎn)的教學(xué)專用局域網(wǎng)，構(gòu)建醫(yī)院管理信息系統(tǒng)、虛擬人體解剖系統(tǒng)、臨床診療（示教）系統(tǒng)等，打破傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室受到空間、時(shí)間、硬件條件（如人體標(biāo)本）的限制，在“云端”模擬各種實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景，共享大量的醫(yī)學(xué)影像資料，不同地點(diǎn)的學(xué)生同時(shí)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，解決了實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)資源不足的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了人才培養(yǎng)與醫(yī)院實(shí)際工作需求的良好銜接，為學(xué)生臨床實(shí)習(xí)奠定了扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。

3.3無(wú)人監(jiān)考的考核模式

目前，很多高職院校采取無(wú)紙化考核方式，應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)開(kāi)發(fā)無(wú)紙化考試系統(tǒng)，一方面可以減少無(wú)紙化考核應(yīng)用軟件的費(fèi)用，另一方面可以降低開(kāi)發(fā)無(wú)紙化考核軟件的成本和后期的維護(hù)難度。考試過(guò)程中，系統(tǒng)啟動(dòng)監(jiān)考模式記錄學(xué)生的考試行為，從而彌補(bǔ)了無(wú)紙化考核需要多位監(jiān)考人員的不足，最大限度節(jié)省了人力資源。

3.4全方位的評(píng)價(jià)模式

完善的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)制度可以很好地幫助教師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，也能體現(xiàn)評(píng)價(jià)的信度和效度?；谠朴?jì)算的綜合考評(píng)機(jī)制將會(huì)記錄更多內(nèi)容，比如學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的次數(shù)，與教師或與同學(xué)交流的頻率等，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和自主學(xué)習(xí)的能力，擺脫應(yīng)試教育的束縛。

4　結(jié)語(yǔ)

云計(jì)算正處于成長(zhǎng)階段，IaaS、PaaS和SaaS 3種服務(wù)層次，“云”+“端”的云服務(wù)提供模式，為高職醫(yī)學(xué)教育信息化提供了新的發(fā)展思路。云計(jì)算的“虛擬化”、“數(shù)據(jù)存儲(chǔ)”、“分布式”等核心技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)醫(yī)療服務(wù)資源的優(yōu)化整合和共享，滿足醫(yī)學(xué)教育信息化不斷增長(zhǎng)的需求，改變傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教學(xué)模式和教育模式起著至關(guān)重要的推動(dòng)作用。期望通過(guò)對(duì)云計(jì)算在醫(yī)學(xué)教育教學(xué)中應(yīng)用的初步研究，能更好地為今后的深入研究打下良好的基礎(chǔ)。

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G40-057

A

1671-1246（2016）16-0033-03

福建省教育廳B類(lèi)課題研究項(xiàng)目（JBS14376）