聶 倩

摘要:網(wǎng)格是繼傳統(tǒng)因特網(wǎng)、Web之后的第三次技術浪潮,它將為各個領域帶來無限發(fā)展空間。網(wǎng)格技術在教育領域的應用必將加快教育信息化的步伐,實現(xiàn)優(yōu)質教育資源的全面共享。本文首先簡要介紹了網(wǎng)格技術的概念,其次通過國外與國內的一些教育網(wǎng)格項目概括了網(wǎng)格技術在教育領域發(fā)展與應用的現(xiàn)狀,最后對教育網(wǎng)格的發(fā)展前景做出了展望。

關鍵詞:網(wǎng)格技術 教育應用 研究現(xiàn)狀

中圖分類號:G434 文獻標識碼:A 文章編號:1673-8454(2009)21-0079-03

在互聯(lián)網(wǎng)廣泛應用于人們的工作、生活和學習中并不斷飛速發(fā)展的今天,正涌現(xiàn)出另一個具有劃時代意義的新生事物——網(wǎng)格(Grid)。它的出現(xiàn),將掀起繼傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)、萬維網(wǎng)之后的第三次浪潮,并將為各個領域帶來無限發(fā)展空間。

網(wǎng)格技術有著誘人的前景,它的不斷發(fā)展必將對各個領域產(chǎn)生深遠的影響,教育領域也不例外。本文將就網(wǎng)格技術已經(jīng)開展的以及正在開展的研究,以及它在教育領域的應用進行綜合論述,以反映當前網(wǎng)格技術的發(fā)展情況和應用前景。

一、網(wǎng)格技術簡介

傳統(tǒng)的因特網(wǎng)實現(xiàn)了計算機硬件的連通,Web實現(xiàn)了網(wǎng)頁的連通,而網(wǎng)格則試圖實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上所有資源的全面連通。什么是網(wǎng)格呢?有人將網(wǎng)格稱為“下一代的互聯(lián)網(wǎng)”、“國際互聯(lián)網(wǎng)2”、“下一代的萬維網(wǎng)”。

網(wǎng)格之父——Ian Foster在《網(wǎng)格:一種未來計算基礎設施藍圖》一書中把網(wǎng)格描述為:“網(wǎng)格是構筑在互聯(lián)網(wǎng)上的一組新興技術,它將高速互聯(lián)網(wǎng)、高性能計算機、大型數(shù)據(jù)庫、傳感器、遠程設備等融為一體,為科技人員和普通老百姓提供更多的資源、功能和服務?！盵1] 網(wǎng)格建立在已有的IP地址、網(wǎng)絡傳輸協(xié)議、客戶/服務器應用模型等概念和技術之上,是互聯(lián)網(wǎng)技術的進一步發(fā)展。它作為一種并行的分布計算的基礎設施,把分布在互聯(lián)網(wǎng)上的資源集成為一臺虛擬的、能力巨大的超級計算機,提供計算資源、存儲資源、信息資源、專家資源、設備資源等的全面共享。網(wǎng)格的根本特征是資源共享而不在于它的規(guī)模,消除資源孤島是網(wǎng)格的奮斗目標。

二、網(wǎng)格技術在教育領域的研究現(xiàn)狀

網(wǎng)格技術的研究最初是從美國的科研機構開始,目前已經(jīng)推廣到了世界各國,各個國家和政府都投入了大量資金進行網(wǎng)格技術研究和網(wǎng)格基礎設施建設,網(wǎng)格已經(jīng)從實驗室走向了教育領域。

1.國外的研究現(xiàn)狀

大學是國外在該領域研究最活躍的場所之一。哈佛大學在IBM公司的幫助下,于2004年4月開始開發(fā)了一個名為“深紅網(wǎng)格”的網(wǎng)格系統(tǒng),供全校師生和研究人員共享數(shù)據(jù)以及在生命科學設計和應用科學方面展開協(xié)作,并最終向該地區(qū)其他大學開放。

(1)歐洲學習網(wǎng)格

LeGE-WG(Learning Grid of Excellence Working Group)研究計劃是建立歐洲學習網(wǎng)格基礎設施,支持信息的系統(tǒng)化交換,并為不同參與者創(chuàng)造親密的合作機會。[2] 該項目集合了技術學科、教育學領域以及對E-learning有興趣的專家學者和學生,促進了這些團體或個人之間的交互。LeGE-WG主要是以服務為導向,在學習網(wǎng)格環(huán)境下開發(fā)應用,發(fā)展新一代的E-learning平臺。如eCalculus為運算資源需求性質的教學應用,老師用模擬的工具與學生進行教學互動,操作模擬工具以提升學生對課程的興趣與理解。

(2)韓國Linux網(wǎng)格計算教育中心

早在2003年,韓國全南大學啟用了基于GT3的Linux網(wǎng)格計算教育中心,這是首家在大學校園內設立的網(wǎng)格計算教育中心,為全南大學的研究生和本科生提供Linux和網(wǎng)格計算教育。學生可以在教育中心參加一些課程實踐,通過其Linux網(wǎng)格計算教育中心來推出網(wǎng)格計算課程,是一項符合電子商務發(fā)展趨勢的重要教育開發(fā)計劃。

(3)NICE(敘事式沉浸的建設者及協(xié)同環(huán)境)

備受關注的敘事式沉浸的建設者及協(xié)同環(huán)境(Narrative Immersive Constructionist/Collaborative Environments,NICE)是伊利諾州大學芝加哥分校電子可視化實驗室EVL(Electronic Visualization Laboratory)和交互計算環(huán)境實驗室CEL(Interactive Computing Environments Laboratory)合作推出的。NICE是一個探索性質的協(xié)同學習環(huán)境,專為6～10歲的孩子設計,學習者戴著特制的眼鏡,進入虛擬實驗環(huán)境,可以在虛擬環(huán)境中與其他學習者互相交流、學習,獲得真實的學習體會。

2.國內的研究現(xiàn)狀

我國對網(wǎng)格技術的研究始于上世紀90年代中后期, 起步并不晚, 在關鍵技術研究方面與國外差距不大。

(1)中國教育科研網(wǎng)格(ChinaGrid)

中國教育科研網(wǎng)格(ChinaGrid)是“十五”211工程公共服務體系建設的重大專項,是中國國家網(wǎng)格的一個重要組成部分。中國教育科研網(wǎng)格ChinaGrid承擔著將中國教育科研網(wǎng)(CERNET)上分散、異構、局部自治的海量資源整合起來,通過有序管理和協(xié)同計算,消除信息孤島,發(fā)揮綜合效能,實現(xiàn)資源的廣泛共享、有效聚合、充分釋放,提供高效的計算服務、數(shù)據(jù)服務和信息服務等重任。該項目自2003年1月進入實施階段,研發(fā)工作長達三年,于2006年8月通過驗收。在網(wǎng)格中間件——網(wǎng)格公共支撐平臺(CGSP)的支持下,ChinaGrid已建成了覆蓋全國13個省市、20多所高校的網(wǎng)格環(huán)境,聚合計算能力超過15萬億次,存儲容量達150TB,并成功開發(fā)和部署了生物信息學、圖像處理、流體力學、海量信息處理、大學課程在線等典型的網(wǎng)格應用。

其中大學課程在線(現(xiàn)已更名為大學堂)的使命是通過網(wǎng)格技術的應用,不僅提供內容最豐富的中國大學課程視頻點播服務,而且提供能同時支持上萬路視頻流的服務能力。該網(wǎng)格建立了一個包含近3500小時優(yōu)秀課程視頻的點播平臺,在全國17個城市部署了22個節(jié)點,從2003年5月開始試用至今,訪問該系統(tǒng)的獨立IP數(shù)為25,807;課程視頻實際點播人次為1,736,501;日平均點播次數(shù)大約為5,018次;訪問量最多的一天達到11,917次,受到網(wǎng)絡用戶的關注與歡迎,實現(xiàn)了網(wǎng)格環(huán)境下的教育視頻點播服務,已經(jīng)成為我國規(guī)模最大、提供7×24服務的非盈得課程視頻服務。[3]

目前,大學課程在線網(wǎng)格應用由分布在10多個城市的22臺服務器聯(lián)合提供服務,近300門大學課程由20多所重點大學提供課程資源,涵蓋文、理、工、農(nóng)、醫(yī)等多個領域,美國MIT計算機教學及傳統(tǒng)的與教育相關的視頻也無償?shù)丶尤氲酱髮W課程在線里,而且完全免費點播。大學課程在線真正做到了有老師在講的視頻,系統(tǒng)提供服務的能力隨加入學校數(shù)量的增加而增強。

目前大學課程在線已把資源擴展到中小學、培訓、考研輔導等領域,以充分滿足學習型社會的需求。在ChinaGrid二期中,大學課程在線的目標是達到三個“一”:中國的教育資源達到一萬小時;增加到一百臺服務器;每天有一百萬人在線訪問。

(2)遠程教育學習評價——LAGrid[4]

由清華大學等單位共同完成的LAGrid(遠程教育學習評價)于2004年12月通過了教育部的科技成果鑒定,以中央廣播電視大學系統(tǒng)作為應用背景,將網(wǎng)格技術應用于遠程學習評價,它不僅提供了用戶管理和群組管理功能,還提供對學習內容(題目、試卷、測評任務)和相關學習資源的管理。同時LAGrid支持個性化的學習,為學習者推送最合適的學習資源,及時反饋學習結果,改善學習,通過技術手段降低成本,實現(xiàn)“一對一”教學方式,從而構建出個性化的E-learning環(huán)境。

(3)中國知識基礎設施(National Knowledge Infrastru-cture,CNKI)

中國知識基礎設施即中國知網(wǎng)(CNKI),始建于1999年6月,由清華大學和清華同方發(fā)起,CNKI工程是以實現(xiàn)全社會知識資源傳播共享與增值利用為目標的信息化建設項目,CNKI工程的具體目標,一是大規(guī)模集成整合知識信息資源,整體提高資源的綜合和增值利用價值;二是建設知識資源互聯(lián)網(wǎng)傳播擴散與增值服務平臺,為全社會提供資源共享、數(shù)字化學習、知識創(chuàng)新信息化條件;三是建設知識資源的深度開發(fā)利用平臺,為社會各方面提供知識管理與知識服務的信息化手段;四是為知識資源生產(chǎn)出版部門創(chuàng)造互聯(lián)網(wǎng)出版發(fā)行的市場環(huán)境與商業(yè)機制,大力促進文化出版事業(yè)、產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化建設與跨越式發(fā)展。

CNKI是基于網(wǎng)格技術的第三代數(shù)字圖書館,是一個網(wǎng)格資源共享平臺,將國內外分布異構數(shù)據(jù)資源聚合在同一門戶界面中,為用戶提供單一、友好的數(shù)據(jù)訪問環(huán)境,對數(shù)據(jù)資源進行鏈接整合形成知識網(wǎng)絡體系,實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的增值,具有強大的知識挖掘和知識學習功能,用戶通過圖書館門戶透明地訪問所有資源和服務,并可以無縫地進行知識漫游,用戶可以通過該平臺提供的統(tǒng)一的檢索界面、統(tǒng)一的檢索語言查找到自己需要的資源,最終數(shù)據(jù)以統(tǒng)一的方式呈現(xiàn)。它通過產(chǎn)業(yè)化的運作,為全社會知識資源高效共享提供最豐富的知識信息資源和最有效的知識傳播與數(shù)字化學習平臺。

(4)國家基礎教育網(wǎng)格

關于教育網(wǎng)格的研究已經(jīng)不僅僅局限在高校,在基礎教育領域的應用已經(jīng)展開。2006年12月26日由國家基礎教育資源共建共享聯(lián)盟及國家基礎教育網(wǎng)格課題組共同舉辦了國家基礎教育網(wǎng)格(http://www.g12e.org/toG12eIndex.do)的開通儀式,它是一個基于IPv6的應用網(wǎng)格,在基礎教育領域建成國家基礎教育網(wǎng)格平臺,其宗旨是在基礎教育領域應用先進的IPv6及網(wǎng)格技術,建設一個全國性的教育資源共建共享平臺,為教育領域“下一代互聯(lián)網(wǎng)”的到來創(chuàng)造條件。該項目以人大附中為骨干節(jié)點,面向國內200所中小學開展,每一所學校都是一個網(wǎng)格節(jié)點,各學校的資源放在本地的節(jié)點上,自主管理自己的資源,通過網(wǎng)格計算技術,實現(xiàn)對全國各地的優(yōu)質基礎教育資源的集成和共享,提供開放的遠程協(xié)同教學的支撐環(huán)境。該項目已于2008年6月30日通過了專家組的驗收。截至2009年7月6日,已有981所全國知名中小學加盟,已經(jīng)匯聚了13682條優(yōu)質資源,而且資源的數(shù)量每天都在增加。

三、啟示與展望

教育技術領域的研究對象為學習資源和學習過程,如何更好地對其設計、開發(fā)、利用、管理和評價一直是教育技術領域所關注的主要問題。網(wǎng)格的出現(xiàn)及其應用,對教育以及教育技術領域都提出了新的挑戰(zhàn),它可以實現(xiàn)教育資源的全面共享,那么,網(wǎng)格的應用到底會對教育產(chǎn)生怎樣的影響?盡管國內外的網(wǎng)格實踐已經(jīng)為我們提供了成功的范例,網(wǎng)格領域的專家也為我們描述了一個美好的前景,但是,網(wǎng)格技術除了能解決教育資源共享的問題之外,所提供給教育的也許遠遠不僅如此,只有深入?yún)⑴c到教育網(wǎng)格項目中才能夠領悟到該技術對教育帶來的變革,真誠地期待更多的教育技術領域的人們加入到這項技術的應用研究中,更好地為教育服務。

參考文獻:

[1]I. Foster and C.Kesselman.The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure. Morgan Kaufmann Publishers,2004.

[2]http://www.lege-wg.org/Home.aspx.

[3]金海.中國教育科研網(wǎng)格ChinaGrid[EB/OL].http://www.edu.cn/zhong_dian_ke_ti_5168/20061012/t20061012_199825.s-html.

[4]許駿,史美林等.網(wǎng)格計算與e-Learning Grid——體系結構·關鍵技術·示范應用[M].北京:科學出版社,2005.

[5]金海.中國教育科研網(wǎng)格 ChinaGrid[DB/OL] http://www.edu.cn/zhong_dian_ke_ti_5168/20061012/t20061012_ 199825.shtml.

[6]http://www.chinagrid.com/.

[7]http://www.cnki.net/index.htm

[8]http://www.rdfz.cn/xyxw/xyxwx/t20081205_18432.htm

(編輯:金冉)