網絡環境下英語遠程自主學習輔導系統設計＊

巫丹

（湖南信息學院，湖南 長沙 410151）

1 引言

信息技術的普及、計算機網絡技術的成熟，在網絡終身學習和在線教育中為人們提供了更廣闊的平臺，遠程學習系統得到了發展，受到了人們的認可和關注[1]。傳統學習方法在地域和時間上受到了限制，遠程自主學習輔導系統突破了地域和時間的限制[2]?；ヂ摼W技術的發展擴展了學生在網絡中的學習途徑和平臺，遠程自主學習輔導系統提高了學生的學習效率。各院校對英語學習的重視程度不斷提高，借助第三方公司或通過自主開發設計類型不同的多種英語遠程自主學習輔導系統，得到了廣泛的應用[3]。在線協作學習在信息時代社會中根據開放式網絡獲得了全新的思路，為實現協作、開放、自主、交互、共享學習平臺提供了支持。因此研究英語遠程自主學習輔導系統設計方法具有重要的現實和理論意義[4]。當前英語遠程自主學習輔導系統設計方法存在系統安全性低和學習效率低的問題，需要對英語遠程自主學習輔導系統設計方法進行研究。

文獻[5]設計了一種基于單片機與物聯網的智能學習輔助系統，該系統由手機、單片機、物聯網模塊、服務器組成，使用相應的通訊協議將各部分連接起來成為一個完整的系統，通過短信提醒，對手機進行物理隔絕，增強學習的儀式感等方法幫助學生戒掉"手機依賴癥"，同時也能幫助學生逐漸養成良好的學習習慣。但是該系統不能明確的劃分用戶的權限，導致系統安全性較低。文獻[6]針對大學英語四六級學習及考試特點，設計基于智能手機的英語輔助學習系統，利用碎片化學習的特點對系統功能進行設計，該系統包括：單詞學習模塊、聽力學習模塊、閱讀和寫作模塊、考試指南和學霸秘籍模塊以及寓教于樂模塊，通過應用效果調查，該系統的實現為大學英語學習提供了幫助。但是該系統不能為學生推薦合適的學習資源，導致學生學習效率較低。

為了解決上述系統中存在的問題，在網絡環境下設計英語遠程自主學習輔導系統。

2 網絡環境下英語遠程自主學習輔導系統設計

2.1 系統架構設計

根據數據流和業務流的處理對網絡環境下英語遠程自主學習輔導系統進行整體設計，包括查詢結果返回模塊、數據傳輸模塊、功能模塊。英語遠程自主學習輔導系統的總體包括系統管理模塊、用戶登陸模塊、在線答疑管理模塊、在線考試管理模塊和課程資源管理模塊等，各模塊之間相輔相成，網絡環境下英語遠程自主學習輔導系統的總體架構如圖1所示。

2.2 系統網絡拓撲結構

學校內存在的各業務系統服務器通過封閉的服務器機房進行集中管理，確定穩定性和高性能是設計網絡環境下英語遠程自主學習輔導系統的原則[7]。決定系統穩定性和性能的主要因素包括網絡架構、軟件架構、服務器硬件性能和程序算法，網絡帶寬利用防火墻外部存在的路由器進行劃分。

由多臺服務器構成英語遠程自主學習輔導系統的虛擬化服務器，并將對應的業務系統布置在虛擬服務器中，數據庫服務器與虛擬服務器進行對接。管理服務器的主要任務是管理英語遠程自主學習輔導系統中的服務器，根據業務系統的需求動態調整虛擬服務器的磁盤空間、內存和CPU等資源。

2.3 功能模塊設計

(1) 課程資源管理模塊

課程資源管理模塊是一種功能管理模塊主要包括相關教學資料和教師上課課件，學生可以通過英語遠程自主學習輔導系統在線查看由教師上傳的課程資源信息，具有在線學習的功能[8]，圖2為英語遠程自主學習輔導系統課程資源管理模塊的流程圖。

(2) 在線考試管理模塊

教師可以通過英語遠程自主學習輔導系統中的在線考試管理模塊考察學生的學習情況，通過在線考試的模式評價學生的自主學習情況，在線考試過程中所用的試卷都是由教師所出。根據學習的課程，學生在英語遠程自主學習輔導系統中選擇對應的試卷。在規定時間內交卷后，系統根據正確答案進行評分，并將評分結果在顯示界面中顯示出來，在線考試管理模塊在英語遠程自主學習輔導系統中的工作流程如圖3所示。

(3) 在線答疑管理模塊

在線答疑管理模塊的主要功能是在英語遠程自主學習輔導系統中為教師和學生提供交流平臺，在英語遠程自主學習輔導系統中，學生可以將在線學習過程中以及自己不會的問題向老師提出，教師在在線答疑模塊中為學生解答，其工作流程如圖4所示。

(4) 系統管理模塊

系統管理員通過系統管理模塊對英語遠程自主學習系統進行管理。在系統管理模塊中，管理員首先需要判定用戶對應的權限，根據英語遠程自主學習輔導系統的功能模塊設計和需求分析，通過登陸管理員賬號進行操作。系統管理模塊在英語遠程自主學習輔導系統中的工作流程如下：

(5) 用戶登陸模塊

用戶登陸系統是實現各種功能操作的前提，所以操作各種功能模塊的基礎是用戶登陸系統。在英語遠程自主學習輔導系統中設計用戶登陸模塊時，主要包括密碼驗證、用戶賬號驗證。英語遠程自主學習輔導系統面對的主要對象是學生和教師，但登陸英語遠程自主學習輔導系統時，學生和教師的登陸過程都是相同的。根據普通軟件密碼、賬號身份驗證的特點，結合英語遠程自主學習輔導系統的實際情況，得到工作流程圖，如圖6所示。

3 學習推薦算法

設U代表的是用戶集；T代表的是用戶資源標簽集；C代表的是用戶訪問事物集。

在用戶資源標簽集T的基礎上對用戶u每個標簽出現的次數Tu，k以及在英語遠程自主學習輔導系統中出現的總次數進行統計，設Φu(k)代表的是狀態對應的特征向量，其計算公式如下：

式中，M代表的是用戶總數；xu，k描述的是用戶u對應的第k個標簽在英語遠程自主學習輔導系統中存在的次數。

利用用戶資源標簽集T對資源標簽在系統中出現的總次數進行統計。根據在用戶u訪問集合的基礎上對其標簽出現的總數Nj進行統計，其中Nj描述的是用戶ut在英語遠程自主學習輔導系統中被用戶u訪問時對應的標簽j在英語遠程自主學習輔導系統中出現的總數。

按照時間從近到遠的順序對用戶u在用戶訪問事物集C中進行排序，獲得排序結果，依據經驗值設置時間衰減因子，并設置初始函數值為零。用戶標簽向量與初始用戶值函數的每一維權值均設置為零。

用戶u的學習向量根據排序結果進行學習，根據用戶u每一時刻i+1 訪問的資源a，獲取資源a 的變遷集合。設代表的是用戶值函數，其計算公式如下：

式中，Wi描述的是第k維標簽在處理完用戶第i+1步訪問數據后對應的權值。

根據式(2)的計算結果，通過下式更新資源at中存在的標簽對應的權值：

精簡資源集合，當資源出現在待預測用戶歷史訪問記錄中時，刪除該資源，利用剩下的資源構成候選資源集。

針對任何一個候選資源，用戶對其級別進行評分，計算當前需要預測用戶s與訪問過用戶si之間的相似度，結合用戶s最近鄰用戶評價預測資源獲得的實際分數，對資源a的分數per(s，a)進行預測，per(s，a)的表達式如下：式中，sim(si，s)描述的是用戶s與用戶si之間存在的相似度；(si，s)描述的是訪問過資源a 的用戶與s最近鄰用戶之間的相似度和。

根據推薦分數per(s，a)的計算結果排序候選集中存在的資源，實現學習資源的推薦。

4 實驗與分析

為了驗證設計的網絡環境下英語遠程自主學習輔導系統的整體有效性，需要對網絡環境下英語遠程自主學習輔導系統進行測試，本次測試的Web 服務器為Tomcat6．0，處理器為Intel Core i3-2310M CPU@2．10GHz，數據庫為SQL Server 2005，操作系統為Windows 7。分別采用網絡環境下英語遠程自主學習輔導系統、文獻[5]設計的基于單片機與物聯網的智能學習輔助系統和文獻[6]設計的基于智能手機的英語輔助學習系統進行測試，對比三種系統的安全性，測試結果如下：

分析圖7可知，在多次迭代中，本文設計的網絡環境下英語遠程自主學習輔導系統的安全性均高于文獻[5]系統和文獻[6]系統的安全性，因為網絡環境下英語遠程自主學習輔導系統設計了系統管理模塊，在系統管理模塊中設置了用戶的權限，包括管理員、學生和教師的權限，提高了英語遠程自主學習輔導系統的安全性。

遠程自主學習輔導系統的基本功能是提高學生的學習效率，分別采用網絡環境下英語遠程自主學習輔導系統、文獻[5]系統和文獻[6]系統進行測試，讓學生通過上述系統學習相同知識，對比學生學習所用的時間，測試結果如下：

由圖8中的數據可知，學習相同知識，本文設計的網絡環境下英語遠程自主學習輔導系統的學習時間在多次迭代中均低于文獻[5]系統和文獻[6]系統的學習時間，因為網絡環境下英語遠程自主學習輔導系統通過學習推薦算法為學生推薦合適的學習資料，并通過在線檢測和在線答疑提高學生的學習效果，縮短了學生學習知識所用的時間，驗證了本文設計的網絡環境下英語遠程自主學習輔導系統能夠提高學生學習效率。

5 結束語

在英語教育行業中信息化技術的應用逐漸變多，網絡技術的發展，促進了英語遠程自主學習輔導系統的發展。當前英語遠程自主學習輔導系統存在系統安全性低和學習效率低的問題，本文提出并設計了網絡環境下英語遠程自主學習輔導系統，通過系統管理模塊設置用戶權限，提高英語遠程自主學習輔導系統的安全性，通過學習推薦算法提高學生的學習效率，解決了當前系統中存在的問題，為英語遠程自主學習輔導系統的發展奠定了基礎。