基于个性化推荐的英语辅助教学系统设计

王晓茹

(咸阳师范学院 外国语学院， 咸阳 712000)

0 引言

随着当前计算机信息化在教学中的应用，各类英语辅助教学系统应运而生。这些辅助教学管理系统不仅促进了信息化技术在教学中的应用，也促进了英语教学资源的共享。文献[1]以校园网作为依托，采用网络分层的思路，搭建了可用于英语学习的辅助教学系统，从而让高校的学生通过校园网即可完成对英语的学习；文献[2]则以C++开发语言，设计并构建了一款英语辅助教学系统，该系统具有简单、实用的特点；文献[3]则以英语写作作为切入点，构建了一款专门用于写作的英语教学软件，而通过该软件，大大提升了学生的英语写作能力；李峰等则在写作辅助教学系统中引入大数据倒排索引技术，其目的是提高写作范文搜索的效率和准确率[4]。通过以上的研究，为本系统的开发奠定了技术和思路上的基础。但是，纵观以往的研究方向和视角，大部分的研究都是集中在对系统的功能构建上，而忽视在英语教学中引入智能算法，以提升辅助教学的效果。因此，基于以上的背景，人们开始将目光集中到个性化推荐中。个性化推荐算法作为当前应用比较广泛的一种智能算法，被广泛应用在电子商务、兴趣爱好等。李清霞则提出一种基于用户和项目协同过滤的推荐算法，以提高推荐的准确性[5]。对此，结合英语辅助教学系统存在的弊端，在传统辅助教学系统设计的基础上，引入推荐算法，进而通过本文的构建，拓展当前辅助教学系统的实用性，更好的为英语辅助学习提供服务。

1 英语教学系统的主要业务流程分析

在对系统进行设计前，需要对其涉及到的业务进行分析，以此根据其业务，分析其主要的功能需求，为后续的设计提供依据。对此，本文结合辅助教学系统的信息来源、信息流的去向等等各项数据，将整体的业务流程设计为如图1所示。

2 系统需求分析

通过图1的业务流程分析看出，该系统其主要的需求集中在以下几个方面：一是作为一个系统，首先要对系统的基本信息进行维护和管理，这是基础；二是作为英语辅助教学系统，可对各种英语教学资源进行管理和存储，以此方便广大的用户对资源进行下载和查阅；三是可以进行英语实时在线考试，包括日常基础英语知识、四六级题库、期末考试测验等，并且后台管理员可以对试卷进行管理和智能组卷；四是通过该系统，为激发学习的主动性，还提供了互动交流讨论区，从而方便师生之间的交流；五是通过系统，主动为广大的学生提供学习推荐内容，以提升系统的智能化。而在本文中提出智能推荐，则是本文构建的一个亮点。

图1 系统业务流程设计

3 系统设计

3.1 系统功能设计

结合图1的业务流程和上述的功能需求，本文将该英语辅助教学系统的功能模块划分为如图2所示。

图2 系统功能模块示意图

在该系统功能模块中，将整个模块功能划分为6部分：

1) 用户登录与注册

该部分主要是用户结合自己的用户名和密码登录系统，并在登录比对通过后，直接进入到不同的用户功能界面，对没有注册的用户，在注册并审核后，可登录对应的功能界面。

2) 系统管理

该部分模块主要是对密码进行管理，并划分系统不同用户的功能权限；

3) 学生学习

该部分主要是为学习英语的学生提高学习的界面，包括对资料、课件等的学习，同时还包括可通过该模块完成对不同知识点、章节和专业公共英语等级的测试，并和老师进行交流；

4) 教师教学

该部分主要是教师可进行试题管理，并对学生的考试进行在线评阅，另外还可进行在线答疑。

5) 教学管理

该部分主要发布与英语教学有关的通知、反馈意见等。

6) 个性化推荐模块

该模块中主要结合数据库系统，完成对学生不同知识点、写作范文等的个性化推荐，从而根据学生的兴趣等提供可参考借鉴的学习内容。

3.2 系统整体架构设计

3.2.1 网络拓扑结构设计

结合英语辅助教学系统的实际情况，本文决定还是依托传统的校园网对系统的网络拓扑结构进行搭建。对此，从逻辑结构上来讲，本文将整个系统分为3个部分：客户端、服务器和传输部分。其中，针对教学资源的传输依托校园网，其目的是最大限度的提升英语资源传输的安全性和传输传输效率，并防止校外病毒的入侵；同时虚拟教学平台的搭建，是基于离线技术，即认可教师可通过录视频的方式，将其教学的内容上传到系统服务器，而学生则可以通过虚拟教学课堂的方式，查看教学内容，以弥补课内学习不足的问题。因此，结合以上的分析，本文将该系统的网络拓扑结构设计为如图3所示。

图3 系统网络拓扑结构

3.2.2 系统技术架构体系设计

对系统的构建来讲，其架构搭建的好坏，直接关系到系统运行。综合考虑当前的系统开发技术，本文选择B/S+MVC+DAO的开发方式。在整个系统分层方面，采用3层架构思想，将系统分为页面展示层、业务层和数据管理层。其中，页面展示层主要通过.aspx网页页面的方式，为用户提供交互界面；在业务层，包括服务器和业务模块，而为了提高整个系统运行的逻辑性，本文采用Modle+view+controller的模式，当用户点击页面后，嵌入页面中的脚本触发响应，即view视图界面，视图界面与控制器交互，然后控制器将不同的业务功能分配给不同的应用程序，最后通过DAO接口，完成与数据的交互，并将结果直接传递给视图界面，展示给用户。通过这样的部署方式，其拥有两个优点：一是访问方便，用户只需要点击页面，即可完成对系统的访问，而不需要更新和安装；二是系统运行稳定。通过MVC的逻辑处理，使得整个辅助学习系统运行更加稳定。具体架构体系则见图4所示。

图4 系统整体架构设计

3.3 系统部分功能详细设计

3.3.1 登录模块设计

登录模块是英语辅助教学的基础，也是关键。在登录模块中，包括教师、管理员和学生等3个角色。而为了保障不同角色使用的安全性，本文64位的MD5算法进行加密，并提供密码修改、查看等功能，以此提高访问的安全性，防止恶意篡改等。具体实现流程如图5所示。

图5 系统登录流程设计

3.3.2 智能推荐模块设计

对英语学习来讲，最为重要的部分则是结合用户的兴趣，给学生进行相关的推荐，以此拓展学生的知识面，也进一步提高本系统的智能化。对此，结合当前的智能推荐算法，本文则提出一种协同过滤的英语学习内容。协同过滤算法中，其主要是从内容和项目进行推荐。本文则结合以上的研究基础，将英语学习资料的推荐步骤设计为：

①假设L={l1,l2,…,lN}表示为学习者的集合，M={m1,m2,…,mn}表示为所有英语视频资料的结合；用gl,m来表示用户l对视频m的评分。

②计算相似度,如式(1)。

(1)

③选取与目标学习者x相似度较高的学习者作为其相邻的集合，然后预测学习者x对未评分的视频m的评分值，具体描述为式(2)。

(2)

其中，k表示学习者x的最近邻居个数。

④对gx,m进行降序排序，然后将评分最高的k个视频资料推荐给用户x。

4 系统实现

4.1 开发环境部署

本系统以.NET体系作为开发基础，利用ASP.NET语言进行开发，数据库则选择SQL Server 2012,。在硬件方面，选择内存大小为4GB,硬盘大小为512GB，处理器选择酷睿5；软件方面，服务器采用IIS7.0版本。

4.2 登录模块实现

登录模块的实现，其部分关键代码为：

〈/td〉 〈/tr〉 〈tr〉 〈td align="right"〉

〈asp：Label ID="Password Label" runat="server"

Associated Control ID="Password"〉密码：〈/asp：Label〉

〈/td〉 〈td〉 〈asp：Text Box ID="Password" runat="server" Text Mode="Password" Skin ID="custom Width Text Box"〉〈/asp：Text Box〉

〈asp：Required Field Validator ID="Password Required" runat="server"

Control To Validate="Password"

4.3 个性化推荐模块实现

个性化推荐是本文的重点，本文则依托上面的个性化推荐模型，如图6所示。

图6 智能推荐流程设计

5 总结

通过以上的设计看出，本文通过自己构建的系统和推荐算法，可为广大的学生提供更加科学和智能化的英语辅助学习推荐。而通过本文的设计看出，在系统搭建方面，B/S+MVC+DAO技术架构体系在系统稳定性方面，具有较好的优势；而在智能推荐方面，协同过滤算法被广泛应用。测试或试运行才能验证设计可行性。以上两种技术也为于其它课程的应用提供了借鉴。