楊玉玲，楊會(huì)偉

(1.長春電子科技學(xué)院，吉林 長春 130061；2.蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 蕪湖 241002)

0 引言

近年來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息技術(shù)逐漸普及，人們的學(xué)習(xí)、交流、生活方式發(fā)生了很大變化，信息傳遞的時(shí)效性與實(shí)時(shí)性越來越強(qiáng)。線上教學(xué)作為教育領(lǐng)域傳遞信息的重要組成部分，近年來其發(fā)展速度日新月異。線上教學(xué)具有很多優(yōu)勢(shì)，包括教學(xué)方式的交互性、多樣性、靈活性以及教學(xué)資源的全球性、共享性等[1]。當(dāng)前，線上教學(xué)已成為一種深受大眾歡迎的教學(xué)方式，它擺脫了環(huán)境、地點(diǎn)、時(shí)間等各方面的限制。在很多高校中，線上教學(xué)已經(jīng)成為一項(xiàng)重要的實(shí)踐性教學(xué)活動(dòng)，同時(shí)，我國在政策上也大力支持信息化教育建設(shè)，使線上教學(xué)系統(tǒng)在高校中獲得了廣泛的應(yīng)用。

線上教學(xué)系統(tǒng)在我國已成為促進(jìn)教育改革、提升教育質(zhì)量的重要媒介，逐漸成為未來我國教育的整體發(fā)展趨勢(shì)[2]。但是目前關(guān)于語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)的研究成果相對(duì)較少[3]。對(duì)于語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)，歐美的研究成果較為領(lǐng)先，有學(xué)者提出基于云平臺(tái)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)，主要基于云平臺(tái)搭建語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)。而國內(nèi)針對(duì)語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)的研究較少，但也取得了一些實(shí)用性較強(qiáng)的研究成果。有學(xué)者提出基于交互技術(shù)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)，主要利用交互類技術(shù)對(duì)語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于在利用以上系統(tǒng)進(jìn)行語言類課程的線上教學(xué)時(shí)，在并發(fā)數(shù)為100～1 700的范圍內(nèi)存在平均響應(yīng)時(shí)間較高與吞吐量較低的問題，本文提出一種基于學(xué)科融合的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)。

1 基于互聯(lián)網(wǎng)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于互聯(lián)網(wǎng)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成為服務(wù)器模塊[4]?；诨ヂ?lián)網(wǎng)對(duì)服務(wù)器模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，服務(wù)器模塊由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web 服務(wù)器、文件服務(wù)器構(gòu)成。具體技術(shù)信息設(shè)置如表1所示[5]。服務(wù)器模塊的模塊構(gòu)造如圖1、圖2所示。

表1 服務(wù)器模塊具體技術(shù)信息設(shè)置

圖1 服務(wù)器模塊的模塊構(gòu)造圖

圖2 視頻推薦模型

1.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

基于互聯(lián)網(wǎng)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)的軟件構(gòu)成包括用戶管理模塊、討論區(qū)模塊、作業(yè)模塊、教學(xué)模塊、在線考試模塊[6]。

1.2.1 用戶管理模塊

用戶管理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)登錄驗(yàn)證功能以及課程查詢功能。通過該模塊的登錄驗(yàn)證功能，學(xué)生與教師用自己的系統(tǒng)賬號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)登錄，其中，學(xué)生的賬號(hào)可以直接向系統(tǒng)申請(qǐng)來獲取，而教師賬號(hào)則需要通過管理員的驗(yàn)證[7]，登錄后學(xué)生與教師能夠查看個(gè)人資料，對(duì)課程進(jìn)行管理。在登錄驗(yàn)證功能中，前端項(xiàng)目的服務(wù)器為Nginx ，能夠解析前端靜態(tài)文件，而后端項(xiàng)目則主要通過GlassFish應(yīng)用服務(wù)器來運(yùn)行，該服務(wù)器具備強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)資源執(zhí)行能力，同時(shí)也能對(duì)靜態(tài)資源進(jìn)行解析。在該功能中，外網(wǎng)只能訪問前端服務(wù)器[8]。根據(jù)登錄驗(yàn)證功能的具體要求創(chuàng)建用戶表，對(duì)用戶信息進(jìn)行存儲(chǔ)，用戶表具體信息如表2所示。

表2 創(chuàng)建的用戶表

對(duì)于用戶管理模塊的課程查詢功能，在用戶成功登錄后，學(xué)生通過該功能對(duì)將要學(xué)習(xí)的課程進(jìn)行查詢，而教師可以通過該功能對(duì)自己負(fù)責(zé)的課程進(jìn)行查詢。課程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具體信息如表3所示。

表3 課程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

討論區(qū)模塊是系統(tǒng)中的一種交流工具，在討論區(qū)模塊中，學(xué)生與教師可以打破空間和時(shí)間的限制進(jìn)行異步交流。討論區(qū)模塊通過Moodle為學(xué)生與教師提供各種類型的討論區(qū)，包括解答討論區(qū)、話題討論區(qū)、標(biāo)準(zhǔn)討論區(qū)等，各帖子都帶有附件[9]。在討論區(qū)模塊中，學(xué)生可以通過嵌套、樹狀、列表等方式對(duì)話題進(jìn)行瀏覽，教師可以在帖子中向?qū)W生發(fā)送反饋信息。教師可以限制學(xué)生回帖、發(fā)帖，還可以向其他討論區(qū)轉(zhuǎn)移話題。

1.2.3 作業(yè)模塊

作業(yè)模塊主要用于教師布置作業(yè)。在該模塊中，學(xué)生可以在線完成作業(yè)，也可以在完成作業(yè)后將結(jié)果進(jìn)行上傳。教師對(duì)學(xué)生作業(yè)完成情況進(jìn)行打分，并向?qū)W生反饋相關(guān)意見[10]。作業(yè)的類型共分為四種：離線活動(dòng)項(xiàng)目、單個(gè)文件、在線文本和高級(jí)文本。在語言類課程的教學(xué)過程中，教師根據(jù)教學(xué)情況與教學(xué)進(jìn)度設(shè)置作業(yè)類型。同時(shí)，教師還可以對(duì)提交作業(yè)的開始時(shí)間和截止時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，而學(xué)生需要在教師設(shè)置的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行在線作答或作業(yè)上傳，該模塊能夠?qū)W(xué)生在線作答或作業(yè)上傳時(shí)間進(jìn)行記錄。教師還可以設(shè)置學(xué)生可以遲交或晚交作業(yè)的時(shí)間，如果教師允許學(xué)生遲交作業(yè)，那么該模塊將對(duì)學(xué)生實(shí)際上交作業(yè)時(shí)間進(jìn)行記錄。

1.2.4 教學(xué)模塊

教學(xué)模塊由直播教學(xué)單元、視頻推薦單元、課程學(xué)習(xí)單元、課程設(shè)置單元構(gòu)成。其中，課程設(shè)置單元能夠向管理員與教師提供視頻課程設(shè)置的功能，利用該單元能夠?qū)φZ言類課程的各類信息進(jìn)行設(shè)置[11]。課程學(xué)習(xí)單元能夠?yàn)閷W(xué)生提供關(guān)聯(lián)視頻跳轉(zhuǎn)、指定教學(xué)視頻觀看、課程列表查看等功能。課程學(xué)習(xí)單元使用的數(shù)據(jù)主要來自課程設(shè)置單元，包括課程信息數(shù)據(jù)、教學(xué)視頻數(shù)據(jù)、視頻關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)等，具體數(shù)據(jù)信息如表4所示。

表4 課程學(xué)習(xí)單元的數(shù)據(jù)

視頻推薦單元主要通過視頻推薦模型進(jìn)行視頻推薦，使用的視頻推薦模型主要通過協(xié)同過濾思想進(jìn)行視頻推薦，所構(gòu)建模型如圖2所示[12]。利用該視頻推薦模型進(jìn)行視頻推薦的基礎(chǔ)是學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄數(shù)據(jù)與課程評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，運(yùn)用協(xié)同過濾算法在學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄數(shù)據(jù)與課程評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)中抽象出用戶偏好模型與課程特征模型，然后通過推薦算法向用戶推薦與其偏好相符合的視頻課程[13]。該視頻推薦模型中共存在兩種推薦方式：一種是根據(jù)用戶偏好模型對(duì)擁有相似偏好的用戶進(jìn)行尋找，并對(duì)其沒有學(xué)習(xí)過的語言類課程進(jìn)行查找與推薦；另一種是通過用戶偏好模型與課程特征模型直接向用戶推薦與其偏好相符合的課程[14]。

直播教學(xué)單元主要是用于對(duì)語言類課程進(jìn)行直播教學(xué)，在該單元中可同時(shí)設(shè)置多個(gè)直播房間，每個(gè)房間各分配一名教師，各直播間的學(xué)生數(shù)量沒有上限，且學(xué)生可以在各直播間進(jìn)行自由切換。

1.2.5 在線考試模塊

在線考試模塊主要用于學(xué)生自動(dòng)考試，考試活動(dòng)流程如圖3所示。學(xué)生在進(jìn)入在線考試模塊后，可以在考試列表中選擇并進(jìn)行對(duì)應(yīng)考試[15]，完成考試后可以選擇提前交卷或到時(shí)間之后自動(dòng)交卷。在線考試模塊的具體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括試題表、考卷表以及考試記錄表。

2.5 果園生草 提倡果園行間生草，通常以自然生草為主。每年4月初在果樹行間撒施尿素20 kg/畝，結(jié)合澆水，既增加了草的產(chǎn)量，又避免了草與樹爭肥。當(dāng)草長到40 cm左右時(shí)及時(shí)收割，每年生長季節(jié)用割草機(jī)割草3～4次，秋后用旋耕機(jī)全園深翻。自然生草連續(xù)進(jìn)行3年，可以提高土壤有機(jī)質(zhì)1%以上。

圖3 在線考試模塊的考試活動(dòng)流程圖

2 系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)測(cè)試

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

對(duì)所設(shè)計(jì)的基于互聯(lián)網(wǎng)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)中搭建的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚唧w如圖4所示，系統(tǒng)的測(cè)試環(huán)境如表5所示。

圖4 實(shí)驗(yàn)中搭建的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

表5 系統(tǒng)的測(cè)試環(huán)境

在所搭建的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下對(duì)基于互聯(lián)網(wǎng)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行平均響應(yīng)時(shí)間與吞吐量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，獲取該系統(tǒng)在并發(fā)數(shù)為100～1 700范圍內(nèi)的平均響應(yīng)時(shí)間與吞吐量數(shù)據(jù)作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。同時(shí)，為提升實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比性，將原有的兩種語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)作為對(duì)比系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)分別為基于云平臺(tái)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)與基于交互技術(shù)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)，在并發(fā)數(shù)為100～1 700范圍內(nèi)進(jìn)行平均響應(yīng)時(shí)間與吞吐量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，獲取兩個(gè)系統(tǒng)的平均響應(yīng)時(shí)間與吞吐量數(shù)據(jù)作為對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。分析三個(gè)語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)中的性能數(shù)據(jù)，獲取其性能表現(xiàn)。

2.2 平均響應(yīng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在并發(fā)數(shù)為100～1 700的范圍內(nèi)，基于互聯(lián)網(wǎng)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)與基于云平臺(tái)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)、基于交互技術(shù)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)的平均響應(yīng)時(shí)間的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表6 三個(gè)語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)平均響應(yīng)時(shí)間的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表

根據(jù)表6的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在并發(fā)數(shù)為100～1 700的范圍內(nèi)，基于互聯(lián)網(wǎng)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)的平均響應(yīng)時(shí)間低于基于云平臺(tái)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)、基于交互技術(shù)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)的平均響應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了平均響應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)的降低。

2.3 吞吐量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在并發(fā)數(shù)為100～1 700的范圍內(nèi)，基于互聯(lián)網(wǎng)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)與基于云平臺(tái)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)、基于交互技術(shù)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)的吞吐量對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 三個(gè)語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)吞吐量對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)圖5的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在并發(fā)數(shù)為100～1 700的范圍內(nèi)，基于互聯(lián)網(wǎng)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)的吞吐量大于基于云平臺(tái)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)、基于交互技術(shù)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)的吞吐量，實(shí)現(xiàn)了吞吐量數(shù)據(jù)的提升。

3 結(jié)語

本文針對(duì)原有系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間較高、吞吐量較低的問題，提出了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的語言類課程線上教學(xué)系統(tǒng)，對(duì)硬件及軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了在并發(fā)數(shù)為100～1 700范圍內(nèi)時(shí)降低平均響應(yīng)時(shí)間、提升吞吐量數(shù)據(jù)的效果，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有提升系統(tǒng)性能的能力，對(duì)于語言類課程線上教學(xué)的發(fā)展有實(shí)際意義。