[教学资源]基于网格的分布式教育资源管理

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[教学资源]基于网格的分布式教育资源管理

网格技术是基于互联网技术、而又具有自身特点的新一代互联网技术。网格技术的最大特点是信息资源共享。基于此，网格技术在远程教育中的运用，可以解决当前教育资源的管理问题。
一、目前教育资源存在的问题
1.有效资源内容匮乏
目前市场上出现了各种各样的教育资源库产品，几乎每个产品都号称有几十到上百Ｇ的数据量，可谓是“资源丰富”，但这些产品安装到学校真正使用后，教师又普遍反映有效资源内容匮乏，需要的资源难以找到，没有参考价值的垃圾资源很多。造成这种现状的原因一方面是资源内容建设的合理体系还尚未形成。厂商建设资源，内容主要是通过各种途径收集资源，而非制作资源，并且由于其收集的资源与新课程标准、新教材不相符合，造成厂商收集资源的可用性比较差；另一方面是知识产权意识的薄弱，不同厂商之间存在相互抄袭的现象，使得不同资源产品出现内容雷同的滑稽局面。更为严重的是，版权意识的薄弱，严重打击了原创资源建设者的积极性，造成当前教育资源总体质量不高。
有效资源内容匮乏涉及的核心问题是资源内容建设模式问题。目前资源内容建设主要来源有两个方面，一是由厂家批量提供，二是由学科老师开发。完全由厂家提供的资源由于缺乏针对性和系统性，对教学缺乏支持，从而使得可用性比较差；由老师制作的资源虽然满足了个别老师的应用需求，但却难以规模化，而且这些资源散落在互联网的各个角落，得不到有效的管理，难以共享，难以被他人引用。
针对有效资源内容匮乏这一现状，在一定区域内资源内容的建设可以由基层的教育行政机构出面组织，采取以老师建设为主、购买为辅，分布建设、共享使用的资源内容建设模式。一线教师参与资源建设工作，每个老师做几个学习单元，几十个老师一起就可以有几百个学习单元，采用这种资源整合的方式，不仅可以快速系统地建设起一批直接支持一线教学的优质教育资源，而且可以培养参与资源建设教师的信息技术使用能力与使用意识。
2.支持教VS支持学
当代教育理念的发展趋势就是从重视教到重视学，学生是学习过程中的主体，教师是教学过程的帮助者、促进者，师生之间是平等互动的关系等新的教育理念贯彻于当前正在全国普及展开的新基础教育课程改革当中。新课程改革突破了工业经济对于学校教育必须以简约、规范的方式来传授知识的束缚，提出新课程改革要实现课程功能的转变，改变课程过于注重知识传授的倾向，强调形成积极主动的学习态度，在获得基础知识与基本技能的过程中学会学习并形成正确价值观；课程改革要求体现课程结构的均衡性、综合性和选择性，在保留传统学科课程的同时，加强了旨在养成学生科学素养和实用技能方面的课程；新课程改革密切课程内容与生活和时代的联系，改变课程内容“繁、难、偏、旧”和过于注重书本知识的现状，注重课程内容与学生生活经验的结合。新课程改革倡导学生的主动参与，培养学生搜集处理信息的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。新一轮的基础教育课程改革对于课程功能、结构、目标等改变，对资源内容建设取向也产生了影响。
目前绝大多数资源内容建设围绕以教为主、为老师服务，主要是为一线教师学科教学提供素材、教案、试题、课件等，这些内容主要帮助老师来传授知识，而对学生自主学习、研究、发现、探索没有太多支持，根据新课程改革的需要，资源内容的设计开发要从以教为主的素材、课件类资源的设计开发向以网络课程、研究性学习专题、有一定组合力度的结构类资源设计开发发展，资源内容建设要重点从支持教向支持学的方向努力。
研究性学习专题就是典型的以学为中心的教育资源，这些专题除了一些基本的知识性网络课件之外，主体构成是一个与新课程标准密切相关的研究性学习专题项目，这些项目的主要构成要素是：情景、任务、资料、提示与反馈指导，要求学习者在学习过程中解决网站上所提出的问题，为此，学习者必须要主动探索网站上的学习资料、与他人协作、设计解决方案，并付之于实践。在使用时，有专门的学科专家在线指导与主持项目，可随时帮助和指导学生的学习。
3.资源管理集中与分布的两难
通过城域教育网整合一个地区的教育资源，为整个地区提供一个量大、质优的教育资源服务系统，是大势所趋。如果采用集中存储的模式，即要求各个学校都将自己积累的资源上载到区域资源中心，用户就可以检索所有的资源索引信息，可以检索完整的教学资源库，但它存在一些不可回避的问题。由于采用集中存储的方式，必然会出现资源中心的拥塞瓶颈，从而导致资源的可用性不高。同时资源集中存储使得资源管理与维护的任务集中到资源中心管理机构，这需要一个庞大的组织机构来承担，需要庞大的资金来配置中心的硬件设备、维护中心机构的日常运转，这在现实中基本上是不可行的。而且，对于一个有多级行政级别的区域来说，将资源物理上集中，那在行政上将是很困难的事，比如一个市教育局，如果要求各区县教育局上缴全部教育资源，那将是很困难的事情。
网格计算是近年兴起的一种重要的并行分布式计算技术，其关键技术之一就是对网格中的资源进行管理。
二、网格技术的基本概念和基本特性
1.网格计算的基本概念
众所周知，分布式计算是未来计算技术的发展方向，而网格技术则是分布式计算研究领域的最新成果。网格实际上是一个集成的计算与资源环境（也叫“计算资源池”），网格能充分吸纳各种软硬件计算资源，并将它们转化为可方便利用的计算能力。所谓网格计算就是基于网格的问题求解。从本质上说，网格就是撇开各种计算资源的外部形态，而将其内在的计算功能提取出来，从而形成一种分布在网上的统一的计算能力。就像电力网一样——网上的各种类型发电机（燃汽发电机、水轮发电机、核能发电机）所发出的电力都被转换为一种分布在网上的统一的电力。
2.网格技术的基本特性
网格是高性能计算机、数据源、因特网等几种技术的有机组合和发展，它与当前的因特网相比，具有高性能、一体化、资源共享、协同工作、知识生产等技术优点。
（1）高性能
首先，基于网格的互联网络比现有的因特网具有更大的带宽。科学家们这样来形容网格的带宽：“如果把因特网和今天的道路相比，那么网格的带宽就相当于Ｎ条车道的高速公路”；其次，网格上将有更多高性能计算机，因此网格的计算速度、数据处理速度可以大幅度提高；第三，网格的体系结构将比因特网更能有效地利用这些资源，比如网格采用的“广域缓存技术”能自动地把用户最需要的信息放在离用户最近的服务器上。
（2）一体化
网格的重要特征之一就是一体化。因特网只是通过网页的形式把全球的计算机联为一体，各个机构和公司可以在网上建立自己的网站，并为用户提供相应的信息；但用户却必须通过一定的网址或搜索引擎查找自己所需的信息，而且找到的信息往往是重复繁杂的。网格则进一步把这些计算机上的所有资源和知识孤岛联为一体，在逻辑上就像一台机器。用户可以方便地使用网上的各种资源，就像现在使用自己计算机上的资源那样方便。
（3）资源共享
因特网通过网页为用户提供共享信息，或通过专门的ＦＴＰ网站共享部分的软件等资源，但其适用范围却很小。网格能够共享的资源范围则可以无限大，它包括网络服务、应用软件、数据、信息、知识以及计算机、雷达、家用电器等设备和仪器，并具有面向用户和透明性的特点，用户可以在不考虑资源物理位置的情况下，通过网格来方便地使用这些资源。
（4）协同工作
协同工作包括资源共享协同和问题解决协同等方面。资源共享的协同是以资源互连为基础，它既包括资源使用时不同用户因时间、空间、权限等差异引起的协商，也包括用户对资源的组合。问题解决的协同则是指虚拟组织之间通过协作共同解决某一问题，以满足用户的新需求。网格的出现实现了网络的完全共享，通过众多结点计算机整合而成的“超级计算机”的协同工作，网格就能非常方便、迅速、准确地完成各种复杂的科学计算任务，如高能物理计算、航空设计、基因工程等。
（5）知识生产
因特网只是简单的资源互联和单一使用，用户仅能获取和使用有限的信息和资源，而并不能通过因特网进行知识的再加工。而网格则可以通过互连、组合、协同解决用户的各种复杂问题，从而产生出具有附加值的新服务、新数据和新信息等资源来满足用户的新需求，即可以进行知识的再生产。
三、利用网格计算实现新一代分布式资源网络系统
网格技术的最大特性就是资源共享。它不仅可以连通各种硬件设备、共享信息资源，而且能够共享硬件设施、共享存储、共享计算，并生成新的知识资源。一直以来，各类学校都是自己配置硬件设备，单独建立各自的教学资源库，耗费大量的财力购置教学软件，建立自己的数字信息资源库等，这些重复建设不仅造成了资源的浪费，而且也制约了网络教育应用的发展。随着网格技术的逐步成熟，我们可以建立国家或地区性的教育网格，将各种多媒体教学软件、数字信息资源和数据库资源等通过网格“集中”使用，从而实现教育资源的全面共享，避免资源建设的重复劳动和投资浪费。
网格按其实现目标的不同，一般分成两大类：计算网格和数据网格。数据网格主要是为了满足数据密集型应用的需要，显然，这和数据库的目标是完全一致的，因而可用来实现新一代的教育资源网络系统。目前已有一些可用来实现上述目标的商品化网格底层计算平台问世（例如SUN 公司的Globus）。总之，今天看来还无法做到的下列梦想：“享有无限的存储空间，真正的分布式资源存储，完全透明地使用各种资源（包括软件资源和硬件资源），动态管理各个资源站点，实现异构资源库之间的无缝连接与访问，瞬间应答并解决用户提出的问题”将会随着网格技术的逐步普及，和基于网格技术的新一代分布式教育资源网络系统的实现而很快变成现实。
网格是一种新兴的技术，正处在不断发展和变化当中，因而网格尚未有精确的定义和内容定位。但可以简单地说，网格是一种信息社会的网络基础设施，它将实现互联网上所有资源的互联互通，包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等。网格将连通一个个信息和资源孤岛，为教育资源的管理提供更简便、更有效的分布式资源管理模式。

资源评价：网格技术是一种新兴的技术，是网络技术的发展趋势，有着强大的优势，正在引起广大研究者尤其是教育技术研究者的研究兴趣。本文从目前教育资源的现状出发，分析了我国当前教育资源的不足，如有效资源缺乏、缺乏以学为中心的资源、资源管理集中于分布两难等等。然后提出网格技术是一种重要的并行分布式计算技术，其关键技术之一就是对网格中的资源进行管理。并对网格技术的基本概念、基本特性进行了较为深入的探讨，然后针对这些特性提出了网格技术对教育资源的最大特性即资源共享，最后就网格技术对教育资源的开发、使用与管理进行了展望。本文有助于读者了解目前的教育资源现状和网格技术的大概意思，并没有深入介绍如何利用网格技术来解决教育资源中的问题，因为这一问题正处于广大学者的研究中。

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2010-10-07 22:21:48【返回顶部】