語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

魏元喜　范姣蓮　王海波

（北京郵電大學(xué) 語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，北京 100876）

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語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

魏元喜范姣蓮?fù)鹾２?/p>

（北京郵電大學(xué) 語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，北京 100876）

摘要：語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是經(jīng)過長(zhǎng)期的語(yǔ)言教學(xué)實(shí)踐和研究而逐步形成的，已在北京郵電大學(xué)語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心運(yùn)用了多年。以該方法為基礎(chǔ)，文章研究并開發(fā)了大學(xué)英語(yǔ)實(shí)驗(yàn)與評(píng)估平臺(tái)。該平臺(tái)的設(shè)計(jì)摒棄了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)所使用的ASP技術(shù)，轉(zhuǎn)而采用基于J2EE技術(shù)框架對(duì)MVC模式與“Spring+Struts+Hibernate”進(jìn)行整合，具有較高的可靠性、擴(kuò)展性、可重用性。通過對(duì)學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查與評(píng)估，可知該平臺(tái)能有效地提高語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐與教學(xué)研究水平。

關(guān)鍵詞：語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)；J2EE；Spring；Struts；Hibernate

一　研究背景

語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法［1］的核心思想是改變傳統(tǒng)的外語(yǔ)教學(xué)中偏重理論知識(shí)的傳授、輕視語(yǔ)言實(shí)踐能力培養(yǎng)的情況，借鑒理工科先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，在語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)中選擇典型的實(shí)驗(yàn)案例，詳解實(shí)驗(yàn)的組成要素，解析實(shí)驗(yàn)的具體步驟，指導(dǎo)學(xué)生更加高效地完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的提交、求證和分析。該方法的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的查看及師生間及時(shí)、有效的互動(dòng)反饋，形成了“以學(xué)生為中心”［2］的教與學(xué)有效結(jié)合的語(yǔ)言教學(xué)模式。大學(xué)英語(yǔ)實(shí)驗(yàn)與評(píng)估平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”）的出現(xiàn)使語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐有了有效的軟件實(shí)施平臺(tái)，因此基于語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研究與設(shè)計(jì)就成為了實(shí)踐支撐的重要環(huán)節(jié)，具有重要意義。

二　技術(shù)需求分析

基于上述背景分析，本研究認(rèn)為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下技術(shù)要求：

①采用B/S的系統(tǒng)架構(gòu)模式。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶工作界面通過支持超文本傳輸協(xié)議［3］的瀏覽器得以實(shí)現(xiàn)。由瀏覽器、Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器來支持用戶的訪問，可以降低用戶使用的門檻和成本，有利于大學(xué)英語(yǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念和服務(wù)的推廣。

②目前，大多數(shù)教學(xué)系統(tǒng)采用ASP技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，并在Windows操作系統(tǒng)上運(yùn)行，但出現(xiàn)了代碼的可移植性較差、執(zhí)行效率不高［4］等問題。因此，需要找到一種有良好跨平臺(tái)性、可重用性的技術(shù)實(shí)現(xiàn)來完成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開發(fā)。

③使用以層次劃分為基礎(chǔ)的模塊化設(shè)計(jì)方式來完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)涉及管理員、教師和學(xué)生三類角色，來共同支撐系統(tǒng)的運(yùn)行。其中，管理員主要完成對(duì)其他角色信息、實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及各種關(guān)系的維護(hù)，教師主要完成對(duì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的發(fā)布、修改和評(píng)價(jià)等，學(xué)生則主要完成實(shí)施實(shí)驗(yàn)任務(wù)、提交實(shí)驗(yàn)任務(wù)、實(shí)驗(yàn)互評(píng)等?；谶@三類用戶角色的劃分，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開發(fā)采用分模塊、分層次的思想來實(shí)施。根據(jù)語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的業(yè)務(wù)流程，總體上可將實(shí)驗(yàn)平臺(tái)劃分成以下幾個(gè)業(yè)務(wù)模塊：用戶信息管理功能模塊、實(shí)驗(yàn)維護(hù)功能模塊、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)管理功能模塊、成績(jī)管理功能模塊等。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)需求總體框架設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1　實(shí)驗(yàn)平臺(tái)需求總體框架圖

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用分模塊、分層次的設(shè)計(jì)思想主要基于以下兩個(gè)方面的考慮：一方面，對(duì)于一個(gè)有復(fù)雜業(yè)務(wù)需求的軟件系統(tǒng)來說，采用模塊化方式進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)可以有效降低工作的復(fù)雜度；另一方面，是為了提高系統(tǒng)自身的可控性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。為便于說明問題，本研究?jī)H對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)維護(hù)功能模塊中的實(shí)驗(yàn)任務(wù)維護(hù)子模塊進(jìn)行闡述和分析。實(shí)驗(yàn)任務(wù)維護(hù)子功能用例圖如圖2所示。

圖2　實(shí)驗(yàn)任務(wù)維護(hù)子功能用例圖

三　系統(tǒng)技術(shù)框架分析

1 J2EE技術(shù)架構(gòu)

J2EE［5］（Java 2 Platform Enterprise Edition）是一套企業(yè)級(jí)的Java平臺(tái)，適用于創(chuàng)建服務(wù)器應(yīng)用程序和服務(wù)的技術(shù)架構(gòu)。一般來講，J2EE具有四層模型：運(yùn)行在客戶端機(jī)器上的客戶層組件、運(yùn)行在J2EE服務(wù)器上的WEB層組件、運(yùn)行在J2EE服務(wù)器上的業(yè)務(wù)邏輯層組件、運(yùn)行在EIS服務(wù)器上的EIS Tier企業(yè)信息系統(tǒng)（Enterprise Information System）層組件。

2 設(shè)計(jì)模式與SSH框架

MVC［6］設(shè)計(jì)模式包括 Model（模型）、View（視圖）和 Controller（控制器）三個(gè)部分，也可以被縮寫成MdMaVC［7］，分別對(duì)應(yīng)于輸入、處理、輸出三個(gè)部分——Controller對(duì)應(yīng)于輸入，Model對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)處理，View則對(duì)應(yīng)于輸出，其中Model與平臺(tái)無關(guān)［8］。

基于MVC設(shè)計(jì)模式的分析，本研究采用J2EE的三種框架組合“Spring+Struts+Hibernate”來完成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開發(fā)：Struts［9］框架向Model、View和Controller提供了相應(yīng)的組件；Spring［10］是一個(gè)輕量級(jí)的控制反轉(zhuǎn)（IoC）［11］和面向切面（AOP）的容器框架；Hibernate［12］則對(duì)JDBC進(jìn)行了輕量級(jí)的對(duì)象封裝，使Java用戶可以運(yùn)用面向?qū)ο蟮木幊趟季S來訪問數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

在實(shí)際開發(fā)中，Struts負(fù)責(zé)用戶表示層：一方面接收用戶數(shù)據(jù)請(qǐng)求進(jìn)行處理，另一方面再將處理的結(jié)果返回到對(duì)應(yīng)的網(wǎng)頁(yè)；Spring負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯層：為用戶表示層提供統(tǒng)一的調(diào)用接口并封裝持久層的數(shù)據(jù)庫(kù)操作，同時(shí)集成Hibernate，另外Spring還會(huì)對(duì)事物進(jìn)行統(tǒng)一管理；Hibernate則主要負(fù)責(zé)持久層：完成數(shù)據(jù)庫(kù)的“增”、“刪”、“改”、“查”等操作，Hibernate有一組專門的配置文件來指明數(shù)據(jù)庫(kù)中的表與實(shí)體類的映射關(guān)系，并通過定義Java接口來實(shí)現(xiàn)這些Java類直接與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互［13］。

四　設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

由于Struts框架對(duì)MVC設(shè)計(jì)模式的Model、View和Controller都提供了相應(yīng)的組件支持，再將Spring和Hibernate整合進(jìn)來，就能實(shí)現(xiàn)基于MVC設(shè)計(jì)模式的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。MVC設(shè)計(jì)模式具有生命周期成本低、有利于軟件工程化管理、耦合性低、重用性高等特點(diǎn)［14］。

基于對(duì)J2EE技術(shù)架構(gòu)的分析，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用了用戶表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)持久層等三層系統(tǒng)框架來進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā)，具體實(shí)施過程如下：

1 用戶表示層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

用戶表示層可以攔截用戶請(qǐng)求并將用戶請(qǐng)求交由相應(yīng)的業(yè)務(wù)層處理，同時(shí)將底層組件處理的結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)給用戶，本系統(tǒng)通過 Struts完成用戶表示層的實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的表示層正是基于此進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)任務(wù)維護(hù)子功能模塊用戶表示層設(shè)計(jì)流程圖如圖3、圖4所示。

圖3　用戶進(jìn)入實(shí)驗(yàn)任務(wù)維護(hù)頁(yè)面系統(tǒng)運(yùn)行流程

圖4　用戶修改實(shí)驗(yàn)任務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行流程

如圖3所示，在用戶界面“點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)任務(wù)維護(hù)”，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)用戶是否具有實(shí)驗(yàn)任務(wù)維護(hù)權(quán)限，如果有權(quán)限系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)任務(wù)維護(hù)界面。實(shí)驗(yàn)任務(wù)維護(hù)界面主要包括實(shí)驗(yàn)任務(wù)列表和實(shí)驗(yàn)任務(wù)相關(guān)的操作，為了便于說明問題，這里僅對(duì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)修改操作流程進(jìn)行分析：如圖4所示，在用戶界面修改好實(shí)驗(yàn)信息后“點(diǎn)擊提交修改”，Web攔截器會(huì)將獲取到的用戶請(qǐng)求交給相應(yīng)的表示層，表示層則將獲取到的用戶請(qǐng)求和相關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)交實(shí)驗(yàn)任務(wù)修改的業(yè)務(wù)模塊進(jìn)行處理。本系統(tǒng)采用 Struts配置文件來負(fù)責(zé)管理應(yīng)用中的用戶請(qǐng)求及用戶視圖映射：當(dāng)用戶進(jìn)入實(shí)驗(yàn)任務(wù)維護(hù)界面進(jìn)行“增”、“刪”、“改”、“查”等操作時(shí)，Struts會(huì)讀取配置文件定義的 Action映射進(jìn)行請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)并返回相應(yīng)的結(jié)果。

2 業(yè)務(wù)邏輯層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用MVC設(shè)計(jì)模式，業(yè)務(wù)邏輯層是MVC實(shí)現(xiàn)解耦合的重要一個(gè)環(huán)節(jié)，本系統(tǒng)采用Spring框架實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯層。具體的做法是：首先用Spring創(chuàng)建數(shù)據(jù)源，其次將數(shù)據(jù)源注入到Session工廠，最后通過把Session工廠注入給Hibernate Template、把DAO注入給Session工廠、把Service注入給DAO、把Action注入給Service這樣多層的依賴注入方式完成系統(tǒng)的松散耦合，而數(shù)據(jù)持久化操作在持久層通過Hibernate來完成。

3 數(shù)據(jù)持久層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在數(shù)據(jù)持久層需要定義實(shí)體類與數(shù)據(jù)庫(kù)表之間的關(guān)系。在具體實(shí)現(xiàn)上，一方面通過Hibernate提供的配置文件，來完成Java實(shí)體類與數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)信息表中的主鍵、任務(wù)狀態(tài)、創(chuàng)建者、實(shí)驗(yàn)任務(wù)名稱、是否已發(fā)布等字段的一一映射；另一方面通過配置相應(yīng)的JDBC驅(qū)動(dòng)與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互，從而完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)數(shù)據(jù)的持久化操作。

五 教學(xué)應(yīng)用效果評(píng)估

1 應(yīng)用操作界面

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的教師端操作界面如圖5所示。教師用戶登陸教師管理頁(yè)面后，可以點(diǎn)擊“實(shí)驗(yàn)維護(hù)”按鈕，展開實(shí)驗(yàn)信息維護(hù)菜單；在實(shí)驗(yàn)信息維護(hù)菜單中點(diǎn)擊“任務(wù)維護(hù)”按鈕，可跳轉(zhuǎn)到如圖6所示的實(shí)驗(yàn)任務(wù)維護(hù)操作界面。

在實(shí)驗(yàn)任務(wù)維護(hù)操作界面中，點(diǎn)擊右上角的“添加”按鈕，就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)任務(wù)的添加操作；點(diǎn)擊“操作”列的鉛筆圖標(biāo)，就可以對(duì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行管理和修改。

圖5　實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的教師端操作界面

圖6　實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)維護(hù)操作界面

2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的教學(xué)效果評(píng)估

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與開發(fā)的最終目的是服務(wù)于語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)，因此，將這個(gè)最終目的作為導(dǎo)向和標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)估本系統(tǒng)。

以北京郵電大學(xué)2013級(jí)參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)一年的本科生為例，通過問卷調(diào)查的形式對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行呈現(xiàn)。本研究共發(fā)放1805份調(diào)查問卷，收回有效問卷1747份，其中男生占62%、女生占38%。調(diào)查問卷分別從提高學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)積極性、提高學(xué)習(xí)效率等三個(gè)維度，來考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行體驗(yàn)的滿意程度和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)的支撐程度；分別對(duì)這三個(gè)維度的Likert五級(jí)量表取平均值，其中增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣和提高學(xué)習(xí)積極性分別達(dá)到了3.97、3.90，而提高學(xué)習(xí)效率相對(duì)較低，但也達(dá)到了 3.71。由此可以看出，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的應(yīng)用有效增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，在一定程度上也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，但仍有需要改進(jìn)之處。從整體上看，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)得到了大多數(shù)學(xué)生的認(rèn)可，有效促進(jìn)了大學(xué)英語(yǔ)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

綜上所述，經(jīng)過對(duì)語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)的長(zhǎng)期研究和實(shí)踐，針對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的用戶需求，本著更有利于語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)展開和推廣的原則，本研究設(shè)計(jì)并開發(fā)了基于J2EE技術(shù)的大學(xué)英語(yǔ)實(shí)驗(yàn)與評(píng)估平臺(tái)。相關(guān)的教學(xué)評(píng)估結(jié)果顯示，該平臺(tái)有效地提高了語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐與教學(xué)研究水平。

參考文獻(xiàn)

［1］范姣蓮.大學(xué)英語(yǔ)實(shí)驗(yàn)教程（第一冊(cè)）［M］.上海：上海外語(yǔ)教育出版社，2012：1-22.

［2］范姣蓮，高玲.對(duì)大學(xué)外語(yǔ)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式的思考［J］.中國(guó)電化教育，2004，（5）：58-60.

［3］朱永紅，張燕平，許榮斌，等.探析超文本傳輸協(xié)議［J］.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2006，（10）：65-67.

［4］蘇日娜，李晨，范劍波.基于J2EE技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.寧波工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，（4）：82-87.

［5］蔡劍，景楠.Java網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)J2EE［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2003：10-19.

［6］黎永良，崔杜武.MVC設(shè)計(jì)模式的改進(jìn)與應(yīng)用［J］.計(jì)算機(jī)工程，2005，（9）：96-97.

［7］Greene R L. Efficient retrieval from sparse associative memory［J］. Artificial Intelligence， 1994，（2）：395-410.

［8］任中方，張華，閆明松，等.MVC模式研究的綜述［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2004，（10）：1-4.

［9］劉艷春，洪曉慧.Struts2框架核心配置文件的研究與應(yīng)用［J］.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2013，（2）：77-81.

［10］呂毅，葛瑋，郝克剛.Spring輕量級(jí)J2EE開發(fā)框架的研究［J］.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2006，（12）：208-211.

［11］魯紅，秦利.Spring IoC集成原理的應(yīng)用設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2008，（9）：133-134.

［12］林寒超，張南平.Hibernate技術(shù)的研究［J］.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2006，（11）：112-113..

［13］王君.基于Struts+Spring+Hibernate的企業(yè)級(jí)WEB應(yīng)用框架的研究［D］.合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2007：23-27.

［14］Gupta P， Govil M C. MVC Design pattern for the multi framework distributed applications using XML， spring and struts framework［J］. International Journal on Computer Science & Engineering， 2010，（4）：1047-1051.

編輯：小米

Design and Implementation of Language Experimental Teaching Software Platform

WEI Yuan-xiFAN Jiao-lianWANG Hai-bo

（Language Experimental Teaching Center， Beijing University of Posts and Telecommunications， Beijing， China 100876）

Abstract：Based on long-term language teaching practice and research， language experimental teaching method has been applied to Language Experimental Teaching Center of Beijing University of Posts and Telecommunications for several years. College English Experimental Teaching and Evaluation Platform was researched and developed on the foundation of this method. The platform abandoned the use of the ASP technology which was adopted by traditional network teaching platforms， and integrated MVC design pattern with “Spring + Struts + Hibernate” framework through J2EE technology. This system had high reliability， scalability and reusability and effectively improved the teaching practice and research level of language experiment.

Keywords：language experiment； J2EE； Spring； Struts； Hibernate

【中圖分類號(hào)】G40-057

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【論文編號(hào)】1009—8097（2016）05—0083—06 【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2016.05.013

*基金項(xiàng)目：本文為2014年北京市教改項(xiàng)目“大學(xué)英語(yǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建與應(yīng)用”（項(xiàng)目編號(hào)：2014-ms036）的階段性研究成果。

作者簡(jiǎn)介：魏元喜，實(shí)驗(yàn)管理、助理工程師，碩士，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)，郵箱為weiyuanxi@126.com 。

收稿日期：2015年7月20日