楊 靜

（南京特殊教育師范學(xué)院 信息化建設(shè)與管理中心，江蘇 南京 210038）

手語學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

楊 靜

（南京特殊教育師范學(xué)院 信息化建設(shè)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(xué)習(xí)有聲語言和書面語的工具。在現(xiàn)實生活中，手語學(xué)習(xí)培訓(xùn)相對較少，有手語學(xué)習(xí)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(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，突破時間和空間的限制，讓更多的聽力障礙學(xué)習(xí)者共享優(yōu)秀教育資源。重點設(shè)計了系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)、物理架構(gòu)等架構(gòu)，然后設(shè)計了系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)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(jìn)行設(shè)計與開發(fā)，從而為手語學(xué)習(xí)者提供一個手語學(xué)習(xí)、交流、資源共享的平臺，為殘障人士與正常人進(jìn)行交流提供溝通橋梁。

手語學(xué)習(xí)；Spring技術(shù)；功能模塊；學(xué)習(xí)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(jìn)行交流[1]。在國外，有些國家將手語作為一門外語進(jìn)行選修，可以通過A Sian SignBank，British Sign Language Corpus Project等一些手語學(xué)習(xí)網(wǎng)站來學(xué)習(xí)手語[2]。在中國，人們學(xué)習(xí)手語的形式還停留在課堂形式，手翻專業(yè)的學(xué)生可以在課堂上學(xué)習(xí)，但一些急切需要手語學(xué)習(xí)的社會人士，比如辦案民警、殘聯(lián)各分支機構(gòu)工作人員、銀行柜員等，缺乏有效的渠道去學(xué)習(xí)手語，這是當(dāng)前急需解決的問題[3]。國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)上也出現(xiàn)學(xué)習(xí)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(xué)模式，為手語學(xué)習(xí)者提供更加方便、快捷的學(xué)習(xí)手段。基于互聯(lián)網(wǎng)的手語網(wǎng)絡(luò)交流系統(tǒng)可以解決占用教學(xué)資源、時間等問題，同時，該系統(tǒng)還能夠在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和其他學(xué)習(xí)者一起交流討論，達(dá)到提高學(xué)習(xí)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(guān)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(yīng)該懂點手語[5]。本文研究的手語學(xué)習(xí)系統(tǒng)主要根據(jù)聾人、需要學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)者之間、學(xué)習(xí)者與平臺之間的交流，從而提高手語學(xué)習(xí)的效率，為特殊教育提供網(wǎng)絡(luò)教學(xué)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(jìn)行身份驗證，可以維護(hù)個人基本信息；用戶可以搜索和查看詞匯信息，在線學(xué)習(xí)和下載手語視頻，報名在線課程，瀏覽手語學(xué)習(xí)相關(guān)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(xué)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(xué)習(xí)平臺。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

手語學(xué)習(xí)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括表示層、業(yè)務(wù)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(guān)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(biāo)準(zhǔn)體系、安全體系基礎(chǔ)上。表示層的作用就是與用戶進(jìn)行交互，提交用戶發(fā)送的請求，并返回服務(wù)器處理結(jié)果。用戶可以通過終端設(shè)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(guān)系。業(yè)務(wù)邏輯層主要負(fù)責(zé)對手語學(xué)習(xí)系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)功能進(jìn)行處理，將處理數(shù)據(jù)結(jié)果傳遞給表示層進(jìn)行展示。業(yè)務(wù)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(wù)數(shù)據(jù)驗證、事務(wù)管理、日志管理等管理功能。數(shù)據(jù)訪問層主要負(fù)責(zé)手語圖片、視頻、詞匯等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全存儲、傳輸和管理，支持通過Webservice服務(wù)接口訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程調(diào)用和資源共享。

2.2 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)如圖2所示，支持以Spring MVC模式進(jìn)行功能模塊開發(fā)，系統(tǒng)采用J2EE的技術(shù)實現(xiàn)，技術(shù)實現(xiàn)分層架構(gòu)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(shù)展示相關(guān)數(shù)據(jù)，提供Jackson，RPC等外部接口技術(shù)。

（2）服務(wù)層：主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯處理和業(yè)務(wù)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(jìn)行數(shù)據(jù)處理任務(wù)之間的交互與分配。服務(wù)層提供Spring Framework，Spring Sectity，dubbo以及zookeeper等技術(shù)支持。

（3）持久層：實現(xiàn)業(yè)務(wù)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(dá)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(shù)實現(xiàn)文件數(shù)據(jù)的安全存儲和備份。

圖1 手語學(xué)習(xí)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

圖2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

2.3 物理運行架構(gòu)設(shè)計

手語學(xué)習(xí)系統(tǒng)物理運行架構(gòu)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(wù)器和云存儲服務(wù)上的相關(guān)圖片、視頻文件。服務(wù)器支持靜態(tài)文件服務(wù)器集群、緩存服務(wù)器集群和Web服務(wù)器集群，通過Nginx負(fù)載均衡實現(xiàn)對系統(tǒng)訪問和快速響應(yīng)。集群服務(wù)器上的各種文件資源可以上傳到文件服務(wù)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(wù)等方式建立與集群服務(wù)器的通信。所有的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)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(shè)計

系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖如圖4所示，它可以將手語學(xué)習(xí)系統(tǒng)所有功能模塊以層次化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計方式展示出來，系統(tǒng)模塊的樹形結(jié)構(gòu)可以清晰地展示模塊之間的相互關(guān)系。手語學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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(guān)資源，進(jìn)行詞匯搜索、教材下載、在線學(xué)習(xí)。用戶登錄過程需要進(jìn)行身份驗證。

3.1.2 資源搜索與下載

可以輸入關(guān)鍵詞對手語詞匯、手語圖片、視頻資源等進(jìn)行檢索，快速找到相關(guān)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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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(jìn)行綜合管理，支持對這些資源進(jìn)行增刪查改、上傳下載等操作，可以在線維護(hù)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(chǔ)資料、用戶資源進(jìn)行管理，可以進(jìn)行密碼修改，支持批量導(dǎo)入賬戶信息。

3.2.3 論壇管理

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

4 結(jié)語

本文研究的手語網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，采用Java編程語言和Spring技術(shù)架構(gòu)實現(xiàn)相關(guān)功能，它整合了手語相關(guān)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(xué)習(xí)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(jìn)行維護(hù)管理。系統(tǒng)具有學(xué)習(xí)方便、操作簡單的特點，可以服務(wù)于廣大手語工作者和殘障人士，應(yīng)用前景廣闊。同時智能手機的廣泛應(yīng)用，手語學(xué)習(xí)系統(tǒng)APP的研發(fā)將成為近期需要進(jìn)一步深入探討的研究領(lǐng)域。

圖3 系統(tǒng)物理運行架構(gòu)

圖4 手語學(xué)習(xí)系統(tǒng)功能模塊

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

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

[3] 王丹蕾，聶桂平.手語翻譯設(shè)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(biāo)，王錦成.基于手機與數(shù)據(jù)手套的手語識別系統(tǒng)的設(shè)計[J].計算機仿真，2016（9）：37.

[5] 靳開宇，張寧生.手語語言學(xué)研究探索[J].聽力學(xué)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。