基于云平臺的智能英語訓練系統的設計

曹陽++顧問

摘 要

智能英語訓練系統采用“導、學、練、測”的學習模式，為英語學習者提供更具層次化、針對性的服務。由于系統結構復雜、數據規模大，采用傳統的Web開發與部署方式存在著開發與部署成本高、運行維護工作量大等問題。針對此問題，采用PHP Yii框架進行開發，詳細闡述了系統功能與結構設計，在新浪云中完成了系統的部署工作。實踐表明，采用云平臺作為互聯網應用的解決方案具有成本低、性能好、運行穩定等優勢。

【關鍵詞】智能英語訓練 云平臺開發框架 新浪云

1 引言

隨著互聯網的迅速發展，各種英語學習平臺層出不窮，其中比較著名的滬江英語、新概念英語、新東方英語等都開發了自己的學習網站。這些平臺內容豐富，給學習英語的人群帶來很大的幫助，但同時也存在著資源分散、難度較高，缺乏人機交互及學習反饋等問題。對于英語水平不高，需要提供學習引導的人群而言，針對性不強。為此，研究者在構建具有更強針對性的英語學習系統方面做了各種探索。這些研究在資源分類、難度控制、交流互動等方面取得了一些成果，但是由于受限于開發技術和設計思想，還存在著以下不足：一是缺乏將各類資源進行整合加工，從而在系統中構建一個英語學習體系和學習模式；二是傳統的Web開發方式難以支撐系統數據量的急劇增長，運維成本高，不利于在互聯網上進行推廣。隨著云計算技術的提出和迅速發展，各種成熟的云解決方案應運而生。調查顯示，采用云平臺進行開發，可以有效降低開發成本、提高開發效率。

本文研究的智能英語訓練系統旨在運用先進的“導、學、練、測”的學習理念和模式，建立具有豐富資源的現代化的學習環境，系統的為英語學習者提供全方位、多層次、有針對性的服務，滿足學習者的英語水平評估、有針對性的學習與訓練、智能化的點對點式實時反饋等需求。通過在云平臺上進行系統的開發與部署，實現了系統的穩定運行。

2 系統功能與結構設計

2.1 基于“導、學、練、測”理念的系統功能設計

英語的學習需要循序漸進、有的放矢，盲目的進行大量的識記和練習，雖然也能取得一定的學習效果，但缺乏系統性、整體性，對于基礎薄弱的學習者而言往往事倍功半。智能英語訓練系統基于“導、學、練、測”四個步驟形成的學習閉環模式進行功能設計，如圖1所示。

“導、學、練、測”四個步驟的具體含義與對應功能設計體現如下：

（1）導：通過建立一個包含詞、句、段、篇、語法等技巧講解內容的知識庫來實現，為學習者提供分類單詞庫、句型庫、語法點、知識點講解等內容的指導；

（2）學：搜集各種文章素材，建立包含聽、讀、寫、譯的分類資源素材庫；學習者可以在學習技巧講解后選擇相關資源進行學習，進行日常的知識積累；

（3）練：建立聽、讀、寫、譯專項訓練題庫，并標注題目與知識庫、素材庫的關聯關系；學習者可以根據自己的需求進行單項技能的題目訓練；

（4）測：根據學習者選擇的考試類型進行自動組卷，學習者以模擬考試的形式進行綜合練習，并在完成答題后得到相關的反饋信息，使學習者能夠查缺補漏，有針對性的啟動下一階段的學習。

根據“導、學、練、測”的設計理念，設計系統的概要功能模塊如圖2所示。各模塊具體功能如下：

（1）資源庫管理：1.建立包含單詞、句型、語法、測試點等英語學習基礎知識技巧的知識庫，并進行維護；2.建立包含聽、讀、寫、譯的分類素材庫，庫內素材以篇章形式存在，并創建每個資源與相關知識點的關聯；3.建立各種題型的試題庫，標注題目的難度、分值、層次等屬性，創建每道題目與相關知識點的關聯。

（2）學習訓練：1.對知識庫中的技巧講解進行學習；2.對素材庫中的文章進行學習；3.選擇單項技能進行做題訓練；4.進行綜合性的模擬試卷訓練；5.根據學習或做題的結果給出英語水平的評測結果；6.管理、分析學習者的錯題本。

（3）用戶管理：1.對用戶基本信息的維護；2.對用戶的訪問權限進行管理；3.按照用戶的等級、學歷、性別等屬性進行統計分析。

2.2 基于Yii框架的系統結構設計

智能英語訓練系統是一個典型的Web應用，針對當前主流的Web開發技術平臺，從開源、社區、云平臺支持等角度進行分析比較，選定PHP Yii框架作為本系統的開發平臺。Yii是一個基于組件的高性能PHP框架，包含Web 2.0的全部特性，用于開發大型Web應用。Yii框架采用嚴格的面向對象編程，集成經典的“模型-視圖-控制器”（Module-View-Controller，MVC）開發模型，在數據訪問層建立一個基于PHP PDO之上的數據訪問對象 （Data Access Object，DAO），對不同數據庫訪問進行封裝，并采用活動記錄集（Active Record）實現MVC中的模型層與數據庫的交互，減少了編寫SQL語句的成本。

基于Yii框架，將智能英語訓練系統設計為五層結構，如圖3所示。各層的詳細設計與功能作用如下：

數據層：采用MySQL數據庫及文本文件兩種形式實現數據的存儲。數據庫中存儲知識庫、素材庫、試題庫以及用戶信息等系統基礎數據；單詞講解、技巧講解等內容以靜態文本文件的形式存儲，其文件路徑存儲在數據庫中。

數據訪問層：Yii框架中使用DAO對數據庫進行訪問操作，采用定義活動記錄類的形式實現。Yii框架中定義了一個超類ActiveRecord，在類的內部封裝了訪問數據庫的各種操作。只需要創建一個繼承ActiveRecord的子類，并重寫各種方法即可實現與數據庫的交互。

實體層：對應MVC結構中的模型，創建表示業務數據、規則和邏輯的對象。Yii框架中定義了一個模型類的超類yii＼base＼Model，通過繼承Model類來實現模型類的定義。

業務邏輯層：對應MVC結構中的控制器，負責處理表示層傳遞的請求和生成響應。Yii框架中定義了一個控制器類的超類yii＼base＼Controller，通過繼承Controller類來實現控制器類的定義。

表示層：對應MVC結構中的視圖，負責展現系統與用戶之間的交互。視圖文件為包含HTML和PHP代碼的PHP腳本，Yii框架中定義了一個應用組件yii＼web＼View|view，該組件主要提供通用方法幫助視圖構造和渲染，實現對視圖文件的管理。

3 基于云平臺的系統部署

3.1 云計算服務模式選型

在云計算環境下，軟件、硬件、基礎架構等都可以以服務的形式提供給用戶，根據業務交付模式，分為IaaS（Infrastructure as a Service）、PaaS（Platform as a Service）、SaaS（Software as a Service）三種類型。IaaS采用提供IT基礎設施給用戶的服務模式，服務商只提供基礎設施的運行和維護；PaaS是將軟件開發環境、部署平臺等作為服務提供給用戶，用戶在云環境下進行軟件的開發與部署；SaaS是由服務供應商部署軟件，通過互聯網向用戶提供即時的軟件使用服務。三種云服務模式的資源配置要求如圖4所示。

PaaS服務模式能夠為開發者提供應用開發和運行的軟硬件環境，以及應用程序的運行維護能力；開發者無需關注底層硬件的處理能力和規模，避免復雜的應用部署過程，同時能夠通過平臺獲取應用的運行狀態，統計用戶使用信息。因此，綜合考慮資源、成本、人力等因素，采用PaaS平臺進行智能英語訓練系統的開發與部署。

3.2 系統部署

新浪云（Sina App Engine，SAE）是國內目前較好的PaaS云平臺，完全兼容基于LAMP（Linux，Apache，MySQL，PHP）平臺的應用，PHP應用程序幾乎不用修改或做少量修改就可以在SAE上流暢運行。SAE還針對使用Yii框架開發的應用程序提供了專有的應用類型“yii-sae”，使基于yii-sae開發如同使用Yii框架進行本地開發一樣。在完成智能英語訓練系統開發后，將系統遷移到SAE進行部署，具體步驟如下：

（1）登錄SAE，創建一個yii-sae應用；填寫應用名稱、二級域名等信息。如果擁有獨立域名，可以把獨立域名通過CNAME方式解析到其對應的CNAME地址，建與二級域名的綁定關系，用戶就可以使用獨立域名訪問系統。

（2）從SAE上下載“Yii for SAE”壓縮包，將壓縮包中的framework目錄覆蓋本地Yii的framework目錄；上傳代碼到SAE，并設置代碼版本號。

（3）在config文件夾下的db.php文件中配置數據庫訪問參數，初始化MySQL數據庫，并導入自己本地的數據庫文件。

（4）在SAE中開啟Memcached。Memcached是一個高性能的分布式內存對象緩存系統，其使用目的是通過緩存數據庫查詢結果，減少數據庫的訪問次數，以提高動態Web應用的速度及擴展性。

（5）在SAE中的存儲服務Storage下添加一個名為upload的文件夾，將智能英語訓練系統中技巧講解等靜態網頁文件及圖片文件上傳到upload文件夾中。Storage是分布式文件存儲服務，用來存放持久化存儲的文件。

部署完畢后，用戶可以通過獨立域名訪問基于云平臺下的智能英語訓練系統。

4 結論

智能英語訓練系統是一個較大規模的Web應用，能夠依據系統化的學習模型為英語學習者提供更具針對性的指導與服務。采用傳統的Web開發與部署方式，存在著開發效率低、搭建難度大、部署及運維成本高等問題。依托新浪云平臺對Yii框架的完全兼容，實現系統的開發與部署，相對于傳統的Web服務平臺具有成本低廉、可擴展性更強、性能更高的優勢。

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作者簡介

曹陽（1982-），男，江蘇省徐州市人。碩士學位。現為三江學院講師。主要研究方向為數據挖掘、大數據處理技術。

顧問（1984-），男，江蘇省無錫市人。碩士學位。現為三江學院實驗師。主要研究方向為Web系統開發。

作者單位

三江學院 江蘇省南京市 210012