手語學習系統(tǒng)的設計與開發(fā)

楊 靜

（南京特殊教育師范學院 信息化建設與管理中心，江蘇 南京 210038）

手語學習系統(tǒng)的設計與開發(fā)

楊 靜

（南京特殊教育師范學院 信息化建設與管理中心，江蘇 南京 210038）

手語是聾人使用的語言，既是聾人之間的交際工具，又是幫助聾人學習有聲語言和書面語的工具。在現(xiàn)實生活中，手語學習培訓相對較少，有手語學習需求的人日益增多。文章利用一種全新的教育模式—手語網(wǎng)絡學習系統(tǒng)，突破時間和空間的限制，讓更多的聽力障礙學習者共享優(yōu)秀教育資源。重點設計了系統(tǒng)的體系結(jié)構、技術架構、物理架構等架構，然后設計了系統(tǒng)功能結(jié)構和核心功能模塊，系統(tǒng)采用Spring MVC框架對系統(tǒng)前后臺子系統(tǒng)進行設計與開發(fā)，從而為手語學習者提供一個手語學習、交流、資源共享的平臺，為殘障人士與正常人進行交流提供溝通橋梁。

手語學習；Spring技術；功能模塊；學習系統(tǒng)

根據(jù)第二次全國殘疾人抽樣數(shù)據(jù)顯示，中國有聽力障礙與言語障礙的殘疾人約2 131萬人，這些人日常生活與工作時需借助手語來與他人進行交流[1]。在國外，有些國家將手語作為一門外語進行選修，可以通過A Sian SignBank，British Sign Language Corpus Project等一些手語學習網(wǎng)站來學習手語[2]。在中國，人們學習手語的形式還停留在課堂形式，手翻專業(yè)的學生可以在課堂上學習，但一些急切需要手語學習的社會人士，比如辦案民警、殘聯(lián)各分支機構工作人員、銀行柜員等，缺乏有效的渠道去學習手語，這是當前急需解決的問題[3]。國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)上也出現(xiàn)學習手語的系統(tǒng)，大多以圖片形式呈現(xiàn)，缺少了手語對神態(tài)、手勢及運動軌跡的要求，給人以生硬感，此外，詞匯更新的速度也跟不上。針對這一現(xiàn)實問題，國家啟動了信息無障礙工程。在任何情況下都能平等地、方便地、無障礙地獲取信息、利用信息。通過改革傳統(tǒng)的手語教學模式，為手語學習者提供更加方便、快捷的學習手段?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的手語網(wǎng)絡交流系統(tǒng)可以解決占用教學資源、時間等問題，同時，該系統(tǒng)還能夠在互聯(lián)網(wǎng)絡和其他學習者一起交流討論，達到提高學習效率的目的。

1 系統(tǒng)需求分析

手語是聾啞人的語言，是聾啞人之間以及健全人與聾啞人交往溝通的重要工具[4]。聾啞人不幸存在了聽說能力方面的缺陷，與有聲世界的溝通會有一定的困難，而手語能有效解決這種困難。關愛障礙人士是我國的傳統(tǒng)美德，為讓聾啞人可以順利平等地參與社會，大家都應該懂點手語[5]。本文研究的手語學習系統(tǒng)主要根據(jù)聾人、需要學習手語的正常人的群體特征，在線提供手語詞匯、圖片、視頻以及新聞資源，通過論壇方式加強學習者之間、學習者與平臺之間的交流，從而提高手語學習的效率，為特殊教育提供網(wǎng)絡教學平臺。

系統(tǒng)需要支持會員注冊獲取自己的賬號和密碼，登錄系統(tǒng)需要進行身份驗證，可以維護個人基本信息；用戶可以搜索和查看詞匯信息，在線學習和下載手語視頻，報名在線課程，瀏覽手語學習相關資訊，可以在論壇上發(fā)表自己的觀點。同時系統(tǒng)需要支持通過后臺管理賬號、手語詞匯、手語圖片、手語教學視頻、新聞信息、教程信息、課程信息等信息。本文將該平臺定位為一個向社會公眾開放的集知識性、互動性、實用性為一體的手語學習平臺。

2 系統(tǒng)總體設計

2.1 體系結(jié)構設計

手語學習系統(tǒng)體系結(jié)構如圖1所示，主要包括表示層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層，每個層次之間相互獨立，又緊密關聯(lián)。本系統(tǒng)包括會員、普通管理員和系統(tǒng)管理員等不同角色的用戶，建立在統(tǒng)一的標準體系、安全體系基礎上。表示層的作用就是與用戶進行交互，提交用戶發(fā)送的請求，并返回服務器處理結(jié)果。用戶可以通過終端設備以B/S形式訪問系統(tǒng)。通過表示層建立用戶與系統(tǒng)之間的良好交互關系。業(yè)務邏輯層主要負責對手語學習系統(tǒng)的核心業(yè)務功能進行處理，將處理數(shù)據(jù)結(jié)果傳遞給表示層進行展示。業(yè)務邏輯層主要包括會員信息管理、教程信息管理、視頻信息管理、課程信息管理、新聞信息管理、論壇管理、賬號管理、詞匯管理和手語圖片管理等功能，同時提供業(yè)務數(shù)據(jù)驗證、事務管理、日志管理等管理功能。數(shù)據(jù)訪問層主要負責手語圖片、視頻、詞匯等業(yè)務數(shù)據(jù)的安全存儲、傳輸和管理，支持通過Webservice服務接口訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程調(diào)用和資源共享。

2.2 技術架構設計

系統(tǒng)技術架構如圖2所示，支持以Spring MVC模式進行功能模塊開發(fā)，系統(tǒng)采用J2EE的技術實現(xiàn)，技術實現(xiàn)分層架構概述如下。

（1）接入層：主要完成頁面展現(xiàn)、報表輸出以及數(shù)據(jù)采集接口接入，前臺支持Freemarker，JQuery，HTML，JSON等技術展示相關數(shù)據(jù)，提供Jackson，RPC等外部接口技術。

（2）服務層：主要負責業(yè)務邏輯處理和業(yè)務組件支持，APP采用Redis實現(xiàn)對緩存數(shù)據(jù)存儲，提高系統(tǒng)影響速度，優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部性能；采用異步消息處理進行數(shù)據(jù)處理任務之間的交互與分配。服務層提供Spring Framework，Spring Sectity，dubbo以及zookeeper等技術支持。

（3）持久層：實現(xiàn)業(yè)務處理層訪問數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)持久化等操作，結(jié)合使用mybatis，同時結(jié)合Redis緩存，以達到提高開發(fā)效率和系統(tǒng)性能的目的。

（4）數(shù)據(jù)層：底層的RDBMS，采用開源的MySQL數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可以采用FastDFS，F(xiàn)ileSystem技術實現(xiàn)文件數(shù)據(jù)的安全存儲和備份。

圖1 手語學習系統(tǒng)體系結(jié)構

圖2 系統(tǒng)技術架構

2.3 物理運行架構設計

手語學習系統(tǒng)物理運行架構如圖3所示。用戶通過客戶端訪問Web客戶端，可以下載文件服務器和云存儲服務上的相關圖片、視頻文件。服務器支持靜態(tài)文件服務器集群、緩存服務器集群和Web服務器集群，通過Nginx負載均衡實現(xiàn)對系統(tǒng)訪問和快速響應。集群服務器上的各種文件資源可以上傳到文件服務器上方便用戶分享。底層通過即時通信、在線會議或者云服務等方式建立與集群服務器的通信。所有的業(yè)務數(shù)據(jù)和基礎數(shù)據(jù)都存儲在MySQL集群上，包括主數(shù)據(jù)庫、從數(shù)據(jù)庫。

3 系統(tǒng)功能設計

系統(tǒng)模塊結(jié)構圖如圖4所示，它可以將手語學習系統(tǒng)所有功能模塊以層次化、結(jié)構化的設計方式展示出來，系統(tǒng)模塊的樹形結(jié)構可以清晰地展示模塊之間的相互關系。手語學習系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)分別實現(xiàn)系統(tǒng)的前臺展示和后臺的管理。其中前臺展示子系統(tǒng)包括會員登錄注冊、查看詞匯信息、搜索詞匯信息、下載教程、查看手語視頻、論壇交流、課程報名、參與在線調(diào)查、查看新聞信息、手語學習查詢等功能；后臺管理子系統(tǒng)包括賬號管理、詞匯管理、手語圖片管理、會員信息管理、教程信息管理、視頻信息管理、新聞信息管理、課程信息管理、論壇管理等功能。

3.1 前臺展示子系統(tǒng)

3.1.1 會員注冊登錄

用戶需要注冊后才能訪問系統(tǒng)相關資源，進行詞匯搜索、教材下載、在線學習。用戶登錄過程需要進行身份驗證。

3.1.2 資源搜索與下載

可以輸入關鍵詞對手語詞匯、手語圖片、視頻資源等進行檢索，快速找到相關資源，可以查看資源詳情和下載資源。

3.1.3 論壇交流

用戶可以通過論壇交流、探討手語學習心得，發(fā)布自己的觀點，共享自己的資源，實現(xiàn)手語信息的分類整合和搜集，為手語學習提供信息互補幫助。

3.2 后臺管理子系統(tǒng)

3.2.1 資源管理

資源管理可以對詞匯、手語圖片、教材、視頻、課程等資源進行綜合管理，支持對這些資源進行增刪查改、上傳下載等操作，可以在線維護更新這些信息。

3.2.2 賬號管理賬戶管理可以對系統(tǒng)用戶賬號、基礎資料、用戶資源進行管理，可以進行密碼修改，支持批量導入賬戶信息。

3.2.3 論壇管理

論壇管理可以對帖子、板塊進行審核、刪除、置頂、推薦等功能，可以對回復的內(nèi)容進行審核、刪除、屏蔽，對論壇公告進行管理，支持按照回復數(shù)量、點擊量、發(fā)表時間進行排序，支持按照帖子內(nèi)容和類型進行查詢。

4 結(jié)語

本文研究的手語網(wǎng)絡學習系統(tǒng)，采用Java編程語言和Spring技術架構實現(xiàn)相關功能，它整合了手語相關的詞匯、圖片、課程視頻等資源，能夠為不懂手語的正常人和使用手語的殘障人士提供學習交流的平臺。同時系統(tǒng)支持對教程、課程、論壇、手語資源等進行維護管理。系統(tǒng)具有學習方便、操作簡單的特點，可以服務于廣大手語工作者和殘障人士，應用前景廣闊。同時智能手機的廣泛應用，手語學習系統(tǒng)APP的研發(fā)將成為近期需要進一步深入探討的研究領域。

圖3 系統(tǒng)物理運行架構

圖4 手語學習系統(tǒng)功能模塊

[1] 盧葦.我國高校手語教學研究及建議[J].長春大學學報，2014（5）：22.

[2] 翁省輝，陳韋澔.基于LeapMotion手語翻譯器的設計與實現(xiàn)[J].計算機工程與設計，2015（12）：16.

[3] 王丹蕾，聶桂平.手語翻譯設備的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢[J].計算機工程，2016（10）：54.

[4] 江勁標，王錦成.基于手機與數(shù)據(jù)手套的手語識別系統(tǒng)的設計[J].計算機仿真，2016（9）：37.

[5] 靳開宇，張寧生.手語語言學研究探索[J].聽力學及言語疾病雜志，2015（9）：12.

Design and development of sign language learning system

Yang Jing
（Information Construction and Management Center of Nanjing Special Education Normal University, Nanjing 210038, China）

The sign language is a language used by deaf people, both a communication tool between deaf and a tool to help deaf learn vocal language and written language. In real life, there is a relatively small number of sign language learning and training, and there is a growing demand for sign language learning. This paper uses a new educational model: sign language network learning system, which breaking the time and space constraints, so that more hearing impairment learners share excellent educational resources. This paper designs the system architecture, technical architecture, physical architecture and so on, and then designs the system function structure and core function module. The system uses Spring MVC framework to design and develop the system front and back subsystems, so as to provide a sign language learner sign language learning, communication, resource sharing platform for the disabled to communicate with normal people to provide a bridge of communication.

sign language learning; Spring technology; functional modules; learning system

楊靜（1987— ），女，江蘇通州人，助理工程師，碩士；研究方向：軟件工程。