基于人工智能的多功能英語(yǔ)記憶App設(shè)計(jì)*

胡天姿，王 慧，王 濤，謝望新，王 凱，戰(zhàn)凱歌，韓奇峰

(佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007)

0 引言

隨著學(xué)習(xí)英語(yǔ)的熱潮與移動(dòng)互聯(lián)的發(fā)展，英語(yǔ)學(xué)習(xí)類(lèi)App正在興起，而我國(guó)人工智能技術(shù)的不斷創(chuàng)新以及軟硬件升級(jí)等方面的整體推進(jìn)，使得我國(guó)未來(lái)學(xué)習(xí)軟件得到了快速發(fā)展，將呈現(xiàn)出百花齊放、百家爭(zhēng)鳴的競(jìng)爭(zhēng)格局[1，2]。但就目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用市場(chǎng)中出現(xiàn)的英語(yǔ)學(xué)習(xí)軟件功能較為單一，不能在用戶閱讀英文文章的同時(shí)為用戶抓取有效信息，一味地機(jī)械記憶單詞，沒(méi)有依據(jù)用戶習(xí)慣推薦個(gè)性化學(xué)習(xí)內(nèi)容，使得用戶在學(xué)習(xí)英語(yǔ)的過(guò)程尤為枯燥，進(jìn)而降低了用戶學(xué)習(xí)英語(yǔ)的熱情[3-5]。因此，本文結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)設(shè)計(jì)一款為用戶抓取所需英語(yǔ)資料的多功能英語(yǔ)學(xué)習(xí)App，避免用戶以通篇查單詞的方式閱讀文章，提高用戶的學(xué)習(xí)效率。

1 整體概況

本App適用不同用戶需求，如備考四、六級(jí)英語(yǔ)考試，雅思、托?？荚?，考研以及閱讀各種專(zhuān)業(yè)期刊、前沿資料等。此外，為了達(dá)到本App的開(kāi)發(fā)目標(biāo)與效果，本App提供多種功能，從各個(gè)方面滿足用戶需求，提高用戶英語(yǔ)學(xué)習(xí)興趣，具體功能如下：

1) 詞庫(kù)智能選擇功能：本App能根據(jù)不同的受眾群體(如四六級(jí)備考生、考研生)提供不同的詞庫(kù)選擇，為其在閱讀文章的過(guò)程中以高亮顯示的方式通過(guò)App屏幕界面顯示相應(yīng)詞庫(kù)的單詞，并顯示出單詞釋義，幫助用戶快速、準(zhǔn)確、有效的獲取信息，節(jié)省用戶查閱時(shí)間。

2) 影視自主配音功能：用戶選擇詞庫(kù)后，可以選擇App內(nèi)提供的高頻詞匯電影片段或上傳自己喜愛(ài)的電影片段進(jìn)行配音，使用戶感受視聽(tīng)說(shuō)的完美結(jié)合，體驗(yàn)學(xué)習(xí)英語(yǔ)的樂(lè)趣。

3) 看新聞憶單詞功能：用戶可以觀看App中每天推送的新聞外刊短視頻，在觀看新聞的同時(shí)，可以點(diǎn)擊字幕將生詞加入生詞本，對(duì)單詞進(jìn)行查漏補(bǔ)缺記憶。

4) 曲線救“詞”功能：根據(jù)艾賓浩斯遺忘曲線計(jì)算時(shí)間間隔，在記憶遺失點(diǎn)提醒用戶復(fù)習(xí)單詞，從而達(dá)到最好的用戶體驗(yàn)度。

具體軟件功能如圖1所示。

圖1 軟件功能模塊圖

2 技術(shù)路線

技術(shù)方面，本產(chǎn)品的預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)用到了JAVA語(yǔ)言技術(shù)、移動(dòng)端軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、C#、xaml、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等。軟件主要分前端和后端兩個(gè)部分。

1) 前端部分：軟件的前端部分主要是用戶界面，包括：登錄界面、單詞識(shí)別界面、新聞取詞界面、影視配音界面、生詞本界面、歷史文章界面、優(yōu)質(zhì)資源分享界面。軟件在不同的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)需要不同的語(yǔ)言支持。由于Android和IOS端是現(xiàn)在用戶使用最多的平臺(tái)，也是軟件發(fā)展最具價(jià)值潛力的地方，因此本App的主要應(yīng)用平臺(tái)為移動(dòng)設(shè)備端。前端開(kāi)發(fā)主要用到了Java語(yǔ)言技術(shù)。由于《用戶界面設(shè)計(jì)基本指南》第三版提供了一個(gè)全面的、循序漸進(jìn)的指南，建立用戶友好的系統(tǒng)界面[6]。因此，本文采取了軟件GUI界面，該界面的設(shè)計(jì)兼顧了美學(xué)，從荷蘭畫(huà)家彼埃·蒙德里安的作品中找到的靈感，用簡(jiǎn)單的幾何和對(duì)比鮮明的色彩呈現(xiàn)每個(gè)功能模塊，使得每個(gè)界面都優(yōu)雅大方，簡(jiǎn)潔明了，極大的優(yōu)化了用戶的體驗(yàn)。軟件的各個(gè)前端界面跳轉(zhuǎn)，如圖2所示。

圖2 界面跳轉(zhuǎn)圖

軟件使用序列化、反序列化技術(shù)，在每次刷新界面時(shí)，都讀取工程文件，以完成對(duì)用戶操作的頁(yè)面恢復(fù)，以實(shí)現(xiàn)最好的用戶體驗(yàn)。采用頁(yè)面緩存技術(shù)實(shí)現(xiàn)歷史文章的恢復(fù)功能。

2) 后端部分：軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)，首先要搭建本地服務(wù)器，以便存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)、文章歌曲資源數(shù)據(jù)、用戶上傳數(shù)據(jù)等。用戶注冊(cè)時(shí)后臺(tái)會(huì)將用戶的注冊(cè)信息錄入，建立用戶數(shù)據(jù)庫(kù)。其次下載網(wǎng)上現(xiàn)有的詞典(包括單詞所屬范圍，如四級(jí)、六級(jí)、托福等關(guān)鍵詞作為數(shù)據(jù)庫(kù)的項(xiàng))，建立本軟件所需的詞典數(shù)據(jù)庫(kù)。后端數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLite，方便對(duì)數(shù)據(jù)的管理與使用，原理圖如圖3所示。

圖3 服務(wù)器原理圖

運(yùn)用網(wǎng)頁(yè)解析技術(shù)解析網(wǎng)頁(yè)中出現(xiàn)的新聞文章、英文短文等數(shù)據(jù)信息并加載到本地服務(wù)器，運(yùn)用文件讀寫(xiě)技術(shù)為用戶提供下載到本地功能，以便用戶離線使用。同時(shí)，用戶可以自己上傳文章、視頻，從而更方便的學(xué)習(xí)到自己想要的資料。高效性、趣味性正是本App開(kāi)發(fā)的初心。上傳的視頻數(shù)據(jù)會(huì)在后臺(tái)和用戶信息關(guān)聯(lián)，既可以方便自己學(xué)習(xí)，也可以讓他人看到，豐富不同用戶的學(xué)習(xí)素材。有了數(shù)據(jù)之后，要通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)查找技術(shù)，將文章、短文歌詞中的單詞跟數(shù)據(jù)庫(kù)中用戶選中的詞庫(kù)對(duì)比，從而找出文中需要用戶掌握的單詞短語(yǔ)，并將釋義在旁邊顯示，以便用戶學(xué)習(xí)使用。

對(duì)于生詞，本產(chǎn)品為用戶提供生詞本功能。并為每個(gè)生詞本中的單詞添加復(fù)習(xí)標(biāo)簽并計(jì)時(shí)，軟件會(huì)監(jiān)聽(tīng)生詞本中單詞復(fù)習(xí)的間隔時(shí)間，根據(jù)艾賓浩斯遺忘曲線，在記憶遺失點(diǎn)提醒用戶對(duì)特定的單詞復(fù)習(xí)，并更新標(biāo)簽。

個(gè)性化推薦功能需要借助人工智能技術(shù)，根據(jù)用戶的使用習(xí)慣抓取用戶經(jīng)常閱讀的文章、聽(tīng)音樂(lè)的標(biāo)簽，從而在數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇相關(guān)的數(shù)據(jù)資料，在推送界面上向用戶進(jìn)行個(gè)性化推薦，基于用戶的興趣偏好，采集用戶行為和用戶profile數(shù)據(jù)。把用戶感興趣的內(nèi)容推薦給用戶，給用戶帶來(lái)沉浸式的體驗(yàn)，優(yōu)化用戶的產(chǎn)品體驗(yàn)。個(gè)性化推薦的系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖4所示。

圖4 個(gè)性化推薦系統(tǒng)架構(gòu)

3 工程方面

工程方面，采用模塊化設(shè)計(jì)的方法。模塊化設(shè)計(jì)就是把軟件按照規(guī)定的原則，劃分為一個(gè)個(gè)較小的、相對(duì)獨(dú)立但又相互關(guān)聯(lián)的模塊[7]。分解、信息隱藏和模塊獨(dú)立性，是實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)的重要指導(dǎo)思想。

1) 分解：“分解”是人們處理復(fù)雜問(wèn)題常用的方法。模塊的接口工作量往往會(huì)隨著模塊數(shù)的增加而增大。每個(gè)軟件都存在一個(gè)最小成本區(qū)，把模塊數(shù)控制在這個(gè)范圍內(nèi)，可以使總開(kāi)發(fā)量保持到最小。

2) 信息隱藏：“信息隱藏”是指一個(gè)模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)與過(guò)程應(yīng)該對(duì)不需要了解這些數(shù)據(jù)與過(guò)程的其它模塊隱藏起來(lái)。其目的是為了提高模塊的獨(dú)立性，當(dāng)修改或維護(hù)模塊時(shí)，減少把一個(gè)模塊的錯(cuò)誤擴(kuò)散到其它模塊中去的機(jī)會(huì)。

3) 模塊獨(dú)立性：“模塊獨(dú)立性”概括了把軟件劃分為模塊時(shí)要遵守的準(zhǔn)則，也是判斷模塊構(gòu)造是否合理的標(biāo)準(zhǔn)。模塊的獨(dú)立性愈高，則塊內(nèi)聯(lián)系性越強(qiáng)，塊間聯(lián)系性越弱。

本軟件的設(shè)計(jì)，因用戶需求分析明確，時(shí)間充足，組內(nèi)成員分工明確，所以采用瀑布模型，并運(yùn)用Git程序管理，以保證最終軟件的質(zhì)量。

瀑布模型核心思想是按工序?qū)?wèn)題化簡(jiǎn)，將功能的實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)分開(kāi)，便于分工協(xié)作，即采用結(jié)構(gòu)化的分析與設(shè)計(jì)方法將邏輯實(shí)現(xiàn)與物理實(shí)現(xiàn)分開(kāi)。開(kāi)發(fā)過(guò)程是通過(guò)設(shè)計(jì)一系列階段順序展開(kāi)的，從系統(tǒng)需求分析開(kāi)始直到產(chǎn)品發(fā)布和維護(hù)，每個(gè)階段都會(huì)產(chǎn)生循環(huán)反饋環(huán)。

4 結(jié)語(yǔ)

本App通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比技術(shù)解決了用戶閱讀通篇查詞的低效問(wèn)題，使得英語(yǔ)學(xué)習(xí)更加高效快捷，并借助特定的輔助功能，加深了英語(yǔ)學(xué)習(xí)的記憶，并且提高了用戶英語(yǔ)學(xué)習(xí)的興趣；實(shí)現(xiàn)了利用人工智能技術(shù)抓取用戶習(xí)慣，進(jìn)而對(duì)不同的用戶推送個(gè)性化內(nèi)容，使得英語(yǔ)的學(xué)習(xí)具有趣味性和針對(duì)性。本軟件主要在移動(dòng)端推出，受眾廣泛，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>