基于Android 系統(tǒng)的英語聽、說自主學(xué)習(xí)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

孫 遜，鮮學(xué)豐，陳天樂，王 敏

(1.蘇州市職業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215104;2.江蘇省現(xiàn)代企業(yè)信息化應(yīng)用支撐軟件工程技術(shù)研發(fā)中心，江蘇 蘇州 215104)

0 引言

全球化的進(jìn)程使得我們已經(jīng)進(jìn)了一個(gè)全民學(xué)習(xí)英語的時(shí)代，中國人學(xué)習(xí)英語面臨“啞巴英語”的窘境，聽不懂同時(shí)也說不出來。在20 世紀(jì)90 年代用戶主要使用復(fù)讀機(jī)和錄音機(jī)練習(xí)聽力，到了21 世紀(jì)初用戶可以在個(gè)人電腦上練習(xí)聽力和口語。

2007 年11 月，由谷歌公司牽頭開發(fā)的手機(jī)聯(lián)盟(Open Handset Alliance)發(fā)布了Android 手機(jī)操作系統(tǒng)，Android 是一個(gè)基于Linux 平臺(tái)的開源手機(jī)操作系統(tǒng)［1］。Android 系統(tǒng)憑借著其強(qiáng)大的功能、易于操作、開源等特點(diǎn)使得越來越多的用戶使用，據(jù)艾媒咨詢數(shù)據(jù)顯示，2012 年Android 系統(tǒng)在中國智能手機(jī)市場(chǎng)達(dá)到68.6%的份額［2］，這為用戶使用Android 手機(jī)進(jìn)行移動(dòng)英語學(xué)習(xí)帶來了可能。

目前市場(chǎng)上基于Android 系統(tǒng)的移動(dòng)英語學(xué)習(xí)系統(tǒng)非常豐富，功能各不相同。王凌燕等人［3］開發(fā)的英語語法學(xué)習(xí)系統(tǒng)是利用手機(jī)進(jìn)行英語語法的學(xué)習(xí)。周少波［4］的英語詞匯學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以進(jìn)行詞匯學(xué)習(xí)。黃藝鋒等人［5］利用Android 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電子詞典的功能。孫丹等人［6］在Android 系統(tǒng)上開發(fā)的學(xué)習(xí)軟件主要包括實(shí)用英語、休閑娛樂和交流互動(dòng)等功能，使用戶在娛樂中進(jìn)行英語學(xué)習(xí)，給英語學(xué)習(xí)添加了趣味性。王凌燕等人［7］開發(fā)的英語口語移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)利用Google 的語音識(shí)別組件對(duì)用戶所講口語進(jìn)行測(cè)評(píng)，豐富了用戶練習(xí)口語的方式。程建明等人［8］利用語音識(shí)別技術(shù)對(duì)用戶單詞發(fā)音做出評(píng)價(jià)和打分。文獻(xiàn)［9-12］分別對(duì)Android 系統(tǒng)在閱讀訓(xùn)練、詞匯學(xué)習(xí)等方面進(jìn)行了探索和實(shí)踐。上述移動(dòng)英語學(xué)習(xí)軟件主要針對(duì)語法、詞匯、閱讀和口語等英語學(xué)習(xí)，目前這些軟件大都存在功能不完善。例如:沒有涉及音頻文件的復(fù)讀和字幕匹配等軟件基本功能，聽力訓(xùn)練效果不理想;口語識(shí)別和口語匹配功能性能不佳，且很少有文獻(xiàn)對(duì)如何利用語音識(shí)別到的口語進(jìn)行評(píng)判做詳細(xì)的論述。另外，許多軟件也存在界面設(shè)計(jì)不合理和操控性能不佳的問題。

本文針對(duì)目前移動(dòng)英語學(xué)習(xí)軟件存在的問題，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一套基于Android 系統(tǒng)的英語聽、說自主學(xué)習(xí)軟件。該軟件除了現(xiàn)有軟件常規(guī)音頻文件播放等常規(guī)功能外，還實(shí)現(xiàn)了音頻文件的復(fù)讀和字幕匹配、口語識(shí)別和口語匹配等，擴(kuò)展了現(xiàn)有軟件的功能。為便于用戶操控軟件，開發(fā)了鎖屏控制、分組管理等實(shí)用功能，有效地提高用戶的體驗(yàn)度。該軟件有效地避免目前相關(guān)軟件的不足，為用戶練習(xí)英語聽力和口語提供了新的便捷途徑。

1 系統(tǒng)需求與設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)需求分析

1.1.1 功能需求

根據(jù)現(xiàn)有軟件移動(dòng)英語學(xué)習(xí)軟件存在的不足和用戶的需求，從英語聽、說自主學(xué)習(xí)軟件的聽力訓(xùn)練、口語訓(xùn)練和設(shè)置3 個(gè)方面分析功能需求。

1)聽力訓(xùn)練。聽力訓(xùn)練應(yīng)具有普通音頻播放器“播放/暫停”、“快進(jìn)/快退”、“上一曲/下一曲”等常規(guī)功能外，還需要包括聽力材料復(fù)讀功能，用戶在精聽訓(xùn)練時(shí)通過復(fù)讀功能可以對(duì)聽力材料的某一段進(jìn)行反復(fù)播放。在聽力訓(xùn)練時(shí)，Android 系統(tǒng)會(huì)在一段時(shí)間后進(jìn)入屏保待機(jī)狀態(tài)，為能夠在手機(jī)解鎖狀態(tài)可以操控英語聽、說學(xué)習(xí)軟件，這里需要給系統(tǒng)增加鎖屏控制功能，使用戶在鎖屏狀態(tài)也可操控學(xué)習(xí)軟件。為方便用戶對(duì)不同來源聽力音頻文件進(jìn)行歸類，軟件需要增加添加分組、編輯分組、刪除分組和導(dǎo)入文件等功能來實(shí)現(xiàn)聽力音頻文件的分類管理。

2)口語訓(xùn)練。用戶可以對(duì)自己所講的英語進(jìn)行錄音保存，可以回放和復(fù)讀操作，同時(shí)軟件能根據(jù)用戶的口語內(nèi)容自動(dòng)識(shí)別，判斷用戶所講口語內(nèi)容與聽力材料的匹配程度，并能把匹配結(jié)果反饋給用戶。

3)系統(tǒng)設(shè)置。為豐富用戶操控體驗(yàn)，需要將多個(gè)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置成動(dòng)態(tài)可調(diào)。系統(tǒng)可以設(shè)置的參數(shù)包括:允許線控設(shè)置、鎖屏控制設(shè)置、快進(jìn)秒數(shù)設(shè)置、快退秒數(shù)設(shè)置、播放模式設(shè)置、我的口語保存目錄設(shè)置。

1.1.2 用戶體驗(yàn)需求

一款優(yōu)秀的Android 應(yīng)用除了應(yīng)具有強(qiáng)大功能外，還應(yīng)具有良好的用戶體驗(yàn)。

1)友好的用戶界面。用戶界面作為系統(tǒng)直接和用戶接觸，用戶界面友好與否直接影響用戶使用系統(tǒng)的使用效率，糟糕的用戶界面會(huì)讓用戶對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生厭惡感。

2)快速的響應(yīng)?？焖俚捻憫?yīng)是指用戶在操控系統(tǒng)時(shí)必須具有快速的響應(yīng)，本軟件中的復(fù)讀功能尤其對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間要求較高，程序的狀態(tài)轉(zhuǎn)換應(yīng)連貫流暢［13］。

3)良好的操控性?，F(xiàn)今移動(dòng)應(yīng)用種類豐富，實(shí)現(xiàn)同一功能的移動(dòng)應(yīng)用能達(dá)到3 款以上，針對(duì)這一情況，只有使移動(dòng)應(yīng)用更易用、更易操控才能吸引用戶興趣。

1.2 模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)1.1 節(jié)的需求分析，將英語聽、說自主學(xué)習(xí)軟件分成客戶端和服務(wù)器端2 大部分，具體功能模塊如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊

1)客戶端。英語聽、說自主學(xué)習(xí)軟件客戶端是基于Android 系統(tǒng)開發(fā)，客戶端分為聽力訓(xùn)練、口語訓(xùn)練、資源下載和系統(tǒng)設(shè)置4 個(gè)模塊。其中聽力訓(xùn)練是系統(tǒng)的核心模塊，該模塊如圖2 所示，聽力訓(xùn)練中的復(fù)讀功能采用AB 復(fù)讀實(shí)現(xiàn)，聽力材料在播放時(shí)，單擊AB 復(fù)讀鍵記錄聽力材料復(fù)讀起始位置，當(dāng)精聽材料段結(jié)束時(shí)只需再次單擊AB 復(fù)讀鍵即可實(shí)現(xiàn)循環(huán)復(fù)讀功能，切換正常播放模式可單擊AB 復(fù)讀鍵。

圖2 聽力訓(xùn)練模塊

2)服務(wù)器端。英語聽、說自主學(xué)習(xí)軟件服務(wù)器端主要負(fù)責(zé)為Android 客戶端提供聽力和口語訓(xùn)練素材，實(shí)現(xiàn)在客戶端對(duì)聽力和口語素材請(qǐng)求時(shí)準(zhǔn)確快速地響應(yīng)［14］。服務(wù)器端分為資源分組管理和資源管理模塊。資源分組模塊是管理整個(gè)資源庫分類;資源管理模塊可上傳、修改、刪除英語學(xué)習(xí)資源，管理員可在后臺(tái)服務(wù)器端進(jìn)行資源分組對(duì)資源進(jìn)行管理。

1.3 客戶端界面設(shè)計(jì)

根據(jù)1.2 節(jié)功能模塊的設(shè)計(jì)，本節(jié)主要是對(duì)客戶端界面進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)界面結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 界面結(jié)構(gòu)圖

進(jìn)入系統(tǒng)分為聽力、口語、資源和設(shè)置4 個(gè)主界面，其分別是聽力訓(xùn)練、口語訓(xùn)練、資源庫和設(shè)置功能模塊的實(shí)現(xiàn)界面，4 個(gè)界面通過Android 中的Tab 組件進(jìn)行切換。軟件中所有界面在Android 系統(tǒng)進(jìn)入屏保程序時(shí)自動(dòng)切換到鎖屏控制界面。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 聽力訓(xùn)練功能實(shí)現(xiàn)

音頻文件播放功能是利用Android 系統(tǒng)的MediaPlayer 組件實(shí)現(xiàn)的。MediaPlayer 是基于OpenCore底層庫實(shí)現(xiàn)而成，可以實(shí)現(xiàn)Audio 和Video 播放功能。在聽力訓(xùn)練功能中聽力材料復(fù)讀功能是該軟件的特色之一，用戶在精聽訓(xùn)練時(shí)可以通過復(fù)讀功能對(duì)聽力材料的某一段進(jìn)行反復(fù)播放，為這項(xiàng)典型的聽力訓(xùn)練方式提供了有效的解決方式。AB 復(fù)讀是利用MediaPlayer 組件的SeekTo 方法實(shí)現(xiàn)，通過設(shè)置Seek-To 的參數(shù)指定音頻文件的起始播放時(shí)間?？爝M(jìn)(退)也是利用SeekTo 方法實(shí)現(xiàn)，通過在當(dāng)前播放時(shí)間加上(減去)快進(jìn)(快退)秒數(shù)來定位新的播放時(shí)間和功能，聽力訓(xùn)練界面如圖4 和圖5 所示。

圖4 聽力訓(xùn)練主界面

圖5 播放主界面

2.2 口語訓(xùn)練功能實(shí)現(xiàn)

口語訓(xùn)練功能主要包括口語錄制和口語匹配2大功能，口語錄制時(shí)通過手機(jī)話筒對(duì)用戶所講的口語進(jìn)行錄制保存，口語匹配是根據(jù)用戶所講口語和LRC中的口語進(jìn)行匹配，并把匹配結(jié)果反饋給用戶。

口語錄制是利用MediaRecord 組件實(shí)現(xiàn)，首先創(chuàng)建一個(gè)MediaRecord 對(duì)象，然后通過MediaRecord 對(duì)象的setAudioSource、setOutputFormat、setAudioEncoder和setOutputFile 方法設(shè)置MediaRecord 對(duì)象屬性，最后執(zhí)行prepare 和start 方法即可以錄音。

口語匹配模塊采用情景對(duì)話的形式，資源庫預(yù)置了機(jī)場(chǎng)登機(jī)、賓館入住等不同情景模式。首先由用戶選擇一種口語情景，再由軟件根據(jù)用戶所選情景進(jìn)行自動(dòng)發(fā)音，然后用戶對(duì)系統(tǒng)的發(fā)音進(jìn)行應(yīng)答，系統(tǒng)則對(duì)用戶所講口語進(jìn)行識(shí)別和匹配?？谡Z識(shí)別功能是調(diào)用Google 語音識(shí)別的API 接口實(shí)現(xiàn)［15］，客戶端手機(jī)首先設(shè)置網(wǎng)絡(luò)連接(GPRS 或Wifi)，然后調(diào)用Google 語音識(shí)別API 接口，Google 語音識(shí)別服務(wù)識(shí)別后，調(diào)用響應(yīng)回調(diào)函數(shù)，返回用戶口語對(duì)應(yīng)的字符串。

為能正確地對(duì)用戶口語進(jìn)行評(píng)判，本文采用LRC字幕和口語識(shí)別結(jié)果進(jìn)行匹配的方式，LRC 是英文Lyric 的縮寫，是一種以標(biāo)簽形式記錄歌詞的純文本格式，系統(tǒng)口語訓(xùn)練模塊LRC 文件中包含了用戶口語的正確內(nèi)容，在系統(tǒng)語音識(shí)別后將識(shí)別到的字符串同正確字符串進(jìn)行匹配，并將匹配結(jié)果反饋給用戶。

口語匹配功能圖如圖6 所示，關(guān)鍵代碼如下:

圖6 口語匹配截圖

圖7 鎖屏控制界面

2.3 資源庫功能實(shí)現(xiàn)

資源庫功能服務(wù)器端采用ASP.NET 框架，客戶端和服務(wù)器端通信WebService 協(xié)議，使用WebService協(xié)議可降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，保證系統(tǒng)的靈活性、健壯性和可維護(hù)性［16］。因?yàn)榭蛻舳瞬捎肁ndroid 系統(tǒng)，而Android 系統(tǒng)上沒有相應(yīng)的WebService 庫，因此在Android 系統(tǒng)上需要引入第三方軟件包ksoap2 -android -assembly -2.6.5 -jar -with -dependencies.jar。通過該軟件包即可實(shí)現(xiàn)WebService 的訪問［17］。

2.4 鎖屏控制功能實(shí)現(xiàn)

鎖屏控制是在系統(tǒng)進(jìn)入屏保狀態(tài)時(shí)打開的界面，鎖屏控制界面是普通的Activity 顯示，啟動(dòng)鎖屏控制Activity 是通過Service 對(duì)象和Broadcast 實(shí)現(xiàn)，Service后臺(tái)不斷偵聽屏幕變暗和變亮事件，屏幕變暗和變亮則通過Broadcast 啟動(dòng)鎖屏Activity，鎖屏控制圖如圖7 所示，關(guān)鍵代碼如下:

3 結(jié)束語

移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展為英語學(xué)習(xí)提供了新的途徑，本文基于目前流行的操作系統(tǒng)Android 開發(fā)了英語聽、說自主學(xué)習(xí)軟件，軟件主要實(shí)現(xiàn)了聽力訓(xùn)練和口語訓(xùn)練2 大功能，其中聽力訓(xùn)練中的復(fù)讀功能和口語訓(xùn)練中的口語匹配功能是本軟件核心功能，為便于用戶操控軟件，開發(fā)了鎖屏控制、分組管理等實(shí)用功能。本軟件的開發(fā)為用戶練習(xí)英語聽力和口語提供了新的便捷途徑。

［1］黃婧，張林，季刊，等.基于Android 平臺(tái)的GPRS 流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)［J］.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2011，20(12):141-143.

［2］酈麗華，秦學(xué)禮.智能手機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展與分析［J］.計(jì)算機(jī)教育，2014(6):70-74.

［3］王凌燕，吳華，王麗燕.基于Android 的英語語法移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2013(8):232-235.

［4］周少波.基于Android 平臺(tái)的英語詞匯學(xué)習(xí)工具設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.電腦編程技巧與維護(hù)，2014(24):80-80.

［5］黃藝鋒，閆巧.基于Android 平臺(tái)電子詞典的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2011(31):228-232.

［6］孫丹，何驊.基于Android 的應(yīng)用英語移動(dòng)學(xué)習(xí)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)時(shí)代，2014(11):24-26.

［7］王凌燕，張仕東，王麗燕.基于Android 的英語口語移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2012(5):146-150.

［8］程建明，謝征，趙一權(quán)，等.基于語音識(shí)別技術(shù)的英語口語學(xué)習(xí)平臺(tái)的開發(fā)［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2014(19):14-16.

［9］刁萌.基于Android 平臺(tái)的大學(xué)英語聽力學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.西安:陜西師范大學(xué)，2013.

［10］韓秋玲.基于Android 的英語學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.成都:電子科技大學(xué)，2012.

［11］張衛(wèi)芬，管文強(qiáng)，劉培梅，等.基于Android 平臺(tái)和云計(jì)算的電子詞典［J］.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2015(2):108-111.

［12］袁航.基于Android 平臺(tái)的大學(xué)英語閱讀應(yīng)用的設(shè)計(jì)與開發(fā)［D］.昆明:云南師范大學(xué)，2014.

［13］周恩，李文軍，鄭永軍，等.Android 平臺(tái)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.中國計(jì)量學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，24(3):261-265.

［14］熊志剛.移動(dòng)學(xué)習(xí)及其資源設(shè)計(jì)研究［D］.上海:華東師范大學(xué)，2005.

［15］梁昌銀，周麗嫻，汝榮.Google 語音識(shí)別技術(shù)的研究與開發(fā)［J］.現(xiàn)代電信科技，2013(9):39-44.

［16］劉壯業(yè)，姚鄭.基于Web 服務(wù)的教師管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.中國科學(xué)院研究生院學(xué)報(bào)，2009，26(1):127-130.

［17］俞坤游，陳益民，駱德漢，等.基于Android 平臺(tái)的醫(yī)護(hù)查房系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)［J］.電子技術(shù)應(yīng)用，2013，39(10):127-129.