語言實驗教學軟件平臺的設計與實現*

魏元喜　范姣蓮　王海波

（北京郵電大學 語言實驗教學中心，北京 100876）

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語言實驗教學軟件平臺的設計與實現*

魏元喜范姣蓮王海波

（北京郵電大學 語言實驗教學中心，北京 100876）

摘要：語言實驗教學方法是經過長期的語言教學實踐和研究而逐步形成的，已在北京郵電大學語言實驗教學中心運用了多年。以該方法為基礎，文章研究并開發了大學英語實驗與評估平臺。該平臺的設計摒棄了傳統網絡教學平臺所使用的ASP技術，轉而采用基于J2EE技術框架對MVC模式與“Spring+Struts+Hibernate”進行整合，具有較高的可靠性、擴展性、可重用性。通過對學生進行問卷調查與評估，可知該平臺能有效地提高語言實驗的教學實踐與教學研究水平。

關鍵詞：語言實驗；J2EE；Spring；Struts；Hibernate

一　研究背景

語言實驗教學方法［1］的核心思想是改變傳統的外語教學中偏重理論知識的傳授、輕視語言實踐能力培養的情況，借鑒理工科先進的實驗教學理念，在語言實驗教學中選擇典型的實驗案例，詳解實驗的組成要素，解析實驗的具體步驟，指導學生更加高效地完成實驗報告的提交、求證和分析。該方法的運用，實現了實驗結果的查看及師生間及時、有效的互動反饋，形成了“以學生為中心”［2］的教與學有效結合的語言教學模式。大學英語實驗與評估平臺（以下簡稱“實驗平臺”）的出現使語言實驗教學實踐有了有效的軟件實施平臺，因此基于語言實驗教學方法的實驗平臺的研究與設計就成為了實踐支撐的重要環節，具有重要意義。

二　技術需求分析

基于上述背景分析，本研究認為實驗平臺的設計應滿足如下技術要求：

①采用B/S的系統架構模式。在這種結構下，用戶工作界面通過支持超文本傳輸協議［3］的瀏覽器得以實現。由瀏覽器、Web服務器、應用服務器和數據庫服務器來支持用戶的訪問，可以降低用戶使用的門檻和成本，有利于大學英語實驗教學理念和服務的推廣。

②目前，大多數教學系統采用ASP技術進行開發，并在Windows操作系統上運行，但出現了代碼的可移植性較差、執行效率不高［4］等問題。因此，需要找到一種有良好跨平臺性、可重用性的技術實現來完成實驗平臺的開發。

③使用以層次劃分為基礎的模塊化設計方式來完成系統的設計開發。實驗平臺涉及管理員、教師和學生三類角色，來共同支撐系統的運行。其中，管理員主要完成對其他角色信息、實驗教學以及各種關系的維護，教師主要完成對實驗任務的發布、修改和評價等，學生則主要完成實施實驗任務、提交實驗任務、實驗互評等。基于這三類用戶角色的劃分，實驗平臺的開發采用分模塊、分層次的思想來實施。根據語言實驗教學模式的業務流程，總體上可將實驗平臺劃分成以下幾個業務模塊：用戶信息管理功能模塊、實驗維護功能模塊、實驗評價管理功能模塊、成績管理功能模塊等。實驗平臺需求總體框架設計如圖1所示。

圖1　實驗平臺需求總體框架圖

實驗平臺采用分模塊、分層次的設計思想主要基于以下兩個方面的考慮：一方面，對于一個有復雜業務需求的軟件系統來說，采用模塊化方式進行設計開發可以有效降低工作的復雜度；另一方面，是為了提高系統自身的可控性、可維護性和可擴展性。為便于說明問題，本研究僅對實驗平臺實驗維護功能模塊中的實驗任務維護子模塊進行闡述和分析。實驗任務維護子功能用例圖如圖2所示。

圖2　實驗任務維護子功能用例圖

三　系統技術框架分析

1 J2EE技術架構

J2EE［5］（Java 2 Platform Enterprise Edition）是一套企業級的Java平臺，適用于創建服務器應用程序和服務的技術架構。一般來講，J2EE具有四層模型：運行在客戶端機器上的客戶層組件、運行在J2EE服務器上的WEB層組件、運行在J2EE服務器上的業務邏輯層組件、運行在EIS服務器上的EIS Tier企業信息系統（Enterprise Information System）層組件。

2 設計模式與SSH框架

MVC［6］設計模式包括 Model（模型）、View（視圖）和 Controller（控制器）三個部分，也可以被縮寫成MdMaVC［7］，分別對應于輸入、處理、輸出三個部分——Controller對應于輸入，Model對應于數據表示和數據處理，View則對應于輸出，其中Model與平臺無關［8］。

基于MVC設計模式的分析，本研究采用J2EE的三種框架組合“Spring+Struts+Hibernate”來完成實驗平臺的開發：Struts［9］框架向Model、View和Controller提供了相應的組件；Spring［10］是一個輕量級的控制反轉（IoC）［11］和面向切面（AOP）的容器框架；Hibernate［12］則對JDBC進行了輕量級的對象封裝，使Java用戶可以運用面向對象的編程思維來訪問數據庫系統。

在實際開發中，Struts負責用戶表示層：一方面接收用戶數據請求進行處理，另一方面再將處理的結果返回到對應的網頁；Spring負責業務邏輯層：為用戶表示層提供統一的調用接口并封裝持久層的數據庫操作，同時集成Hibernate，另外Spring還會對事物進行統一管理；Hibernate則主要負責持久層：完成數據庫的“增”、“刪”、“改”、“查”等操作，Hibernate有一組專門的配置文件來指明數據庫中的表與實體類的映射關系，并通過定義Java接口來實現這些Java類直接與數據庫的交互［13］。

四　設計與實現

由于Struts框架對MVC設計模式的Model、View和Controller都提供了相應的組件支持，再將Spring和Hibernate整合進來，就能實現基于MVC設計模式的實驗平臺的設計與開發。MVC設計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［14］。

基于對J2EE技術架構的分析，實驗平臺采用了用戶表示層、業務邏輯層和數據持久層等三層系統框架來進行設計與開發，具體實施過程如下：

1 用戶表示層的設計與實現

用戶表示層可以攔截用戶請求并將用戶請求交由相應的業務層處理，同時將底層組件處理的結果轉發給用戶，本系統通過 Struts完成用戶表示層的實現。實驗平臺的表示層正是基于此進行設計，實驗任務維護子功能模塊用戶表示層設計流程圖如圖3、圖4所示。

圖3　用戶進入實驗任務維護頁面系統運行流程

圖4　用戶修改實驗任務系統運行流程

如圖3所示，在用戶界面“點擊實驗任務維護”，系統會檢測用戶是否具有實驗任務維護權限，如果有權限系統會進入實驗任務維護界面。實驗任務維護界面主要包括實驗任務列表和實驗任務相關的操作，為了便于說明問題，這里僅對實驗任務修改操作流程進行分析：如圖4所示，在用戶界面修改好實驗信息后“點擊提交修改”，Web攔截器會將獲取到的用戶請求交給相應的表示層，表示層則將獲取到的用戶請求和相關參數轉交實驗任務修改的業務模塊進行處理。本系統采用 Struts配置文件來負責管理應用中的用戶請求及用戶視圖映射：當用戶進入實驗任務維護界面進行“增”、“刪”、“改”、“查”等操作時，Struts會讀取配置文件定義的 Action映射進行請求轉發并返回相應的結果。

2 業務邏輯層的設計與實現

實驗平臺采用MVC設計模式，業務邏輯層是MVC實現解耦合的重要一個環節，本系統采用Spring框架實現業務邏輯層。具體的做法是：首先用Spring創建數據源，其次將數據源注入到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的松散耦合，而數據持久化操作在持久層通過Hibernate來完成。

3 數據持久層的設計與實現

在數據持久層需要定義實體類與數據庫表之間的關系。在具體實現上，一方面通過Hibernate提供的配置文件，來完成Java實體類與數據庫實驗任務信息表中的主鍵、任務狀態、創建者、實驗任務名稱、是否已發布等字段的一一映射；另一方面通過配置相應的JDBC驅動與數據庫進行交互，從而完成實驗任務數據的持久化操作。

五 教學應用效果評估

1 應用操作界面

實驗平臺的教師端操作界面如圖5所示。教師用戶登陸教師管理頁面后，可以點擊“實驗維護”按鈕，展開實驗信息維護菜單；在實驗信息維護菜單中點擊“任務維護”按鈕，可跳轉到如圖6所示的實驗任務維護操作界面。

在實驗任務維護操作界面中，點擊右上角的“添加”按鈕，就可以進行實驗任務的添加操作；點擊“操作”列的鉛筆圖標，就可以對實驗任務進行管理和修改。

圖5　實驗平臺的教師端操作界面

圖6　實驗平臺的實驗任務維護操作界面

2 實驗平臺的教學效果評估

實驗平臺設計與開發的最終目的是服務于語言實驗教學，因此，將這個最終目的作為導向和標準來評估本系統。

以北京郵電大學2013級參與實驗教學一年的本科生為例，通過問卷調查的形式對教學效果進行呈現。本研究共發放1805份調查問卷，收回有效問卷1747份，其中男生占62%、女生占38%。調查問卷分別從提高學習興趣、提高學習積極性、提高學習效率等三個維度，來考察學生對實驗平臺進行體驗的滿意程度和實驗平臺對語言實驗教學的支撐程度；分別對這三個維度的Likert五級量表取平均值，其中增強學習興趣和提高學習積極性分別達到了3.97、3.90，而提高學習效率相對較低，但也達到了 3.71。由此可以看出，實驗平臺的應用有效增強了學生的學習興趣和學習積極性，在一定程度上也提高了學生的學習效率，但仍有需要改進之處。從整體上看，實驗平臺得到了大多數學生的認可，有效促進了大學英語的實驗教學。

綜上所述，經過對語言實驗教學的長期研究和實踐，針對實驗平臺的用戶需求，本著更有利于語言實驗教學展開和推廣的原則，本研究設計并開發了基于J2EE技術的大學英語實驗與評估平臺。相關的教學評估結果顯示，該平臺有效地提高了語言實驗的教學實踐與教學研究水平。

參考文獻

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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】G40-057

【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097（2016）05—0083—06 【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2016.05.013

*基金項目：本文為2014年北京市教改項目“大學英語實驗教學體系的構建與應用”（項目編號：2014-ms036）的階段性研究成果。

作者簡介：魏元喜，實驗管理、助理工程師，碩士，研究方向為計算機技術，郵箱為weiyuanxi@126.com 。

收稿日期：2015年7月20日