浅谈网格技术实现网络立体化教学资源建设模式

来源 :硅谷 | 被引量 : 0次 | 上传用户:NET399
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  [摘要]先给出作者研究的网络立体化教学资源的概念,再简单介绍网格技术的概念、研究现状、体系结构和核心技术,然后提出利用网格技术建设网络立体化教学资源的模式,为网络立体化教学资源建设摸索一种新的模式。
  [关键词]网络 立体化 教学资源 网格技术
  中图分类号:G43 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2008)1020158-02
  
  有人说,网格技术是继传统因特网、Web之后的第三次互联网浪潮,或称之为第三代因特网应用。传统因特网实现了计算机硬件的连通,Web实现了网页的连通,而网格技术则试图实现互联网上所有资源的全面连通与共享。网格技术是什么?如何应用网格技术建设网络立体化教学资源,本文试图做初步的探讨。
  
  一、网络立体化教学资源
  
  网络立体化教学资源是以计算机网络为基本教、学和管理为环境,以现代化的信息技术为手段,以适合远程网络传输的数字化教育教学信息为载体,以人为本,帮助以自主式、开放式、交互式学习为主体的学习模式进行学习,服务于所有社会成员在整个教、学过程中各个环节包括“人”、“物”、“环境”的三维立体结构的教学资源。
  网络立体化教学资源从“人”本体出发,把“人”作为教学资源的源泉,重点突出“人力资源”的建设与应用,发挥“人”在教学过程中潜在的、直接或间接的作用,挖掘“人”最大的教学资源宝库。网络立体化教学资源将学员的学习从传统教学转到网络教育,把传统的教学资源数字化、简单媒体多媒体化、教与学的方式立体化。网络立体化教学资源把“环境”引入作为教学资源之一,从网络环境建设到网络环境服务于教学的应用,从网络教学环境建设到网络人文环境的建设与应用,从教学支持与管理环境到教学网络交互平台建设与应用,通过网络环境促进教学活动。
  网络立体化教学资源涵盖“人”、“物”、“环境”三大主体内涵,把三者进行全方位、多层次、系统性整合,构建立体化、数字化、实时性或非实时性的教学空间。
  网络立体化教学资源=[人]*[物]*[环境]。
  人=[人力资源],物=[系统化教学信息],环境=[网络环境资源]。
  人力资源=[教师]+[学员]+[专家]+[学者]+[技术人员]+[管理人员]+…+[各类人员的智慧产品、精神、经验、魅力、…]+[与人有关的政策与法规]+[培养、培训、招生、就业信息] +[个人知识管理]+…,包括显性资源和隐性资源。
  系统化教学信息=[教学包]+[教学素材库]+[专业(专题)网站]+[图书信息文献]+…。
  网络环境资源=[网络环境建设]+[多媒体网络教室建设]+[网络人文环境]+[网络交互平台]+…。[1]
  根据以上对网络立体化教学资源研究,构建了如图1、图2所示的立体化教学资源体系结构。
  


  
  二、网格技术概述
  
  纵观互联网的发展历程,Internet技术和Web技术的主要成就是实现了计算机和网页的连通,提供收发邮件、浏览和下载网页信息等相关服务,它所关注的问题是如何使信息传输流量更大、传输速度更快、传输更加安全。而网格(Grid)技术则关注如何有效安全地管理和共享连接到Internet上的各种资源,并提供相应的服务,网格所关注的问题无论从范围、程度还是本质上都已经与互联网所关心的互连问题有了很大的不同。
  (一)什么是网格技术
  全球网格研究的领军人物、美国阿岗(Argonne)国家实验室的资深科学家、美国Globus项目的领导人Ian Foster 在1998 年如此描述网格:“网格是构筑在互联网上的一组新兴技术,它将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体,为科技人员和普通老百姓提供更多的资源、功能和交互性。互联网主要为人们提供电子邮件、网页浏览等通信功能,而网格功能则更多更强,让人们透明地使用计算、存储等其他资源。”2000 年,把网格进一步描述为“在动态变化的多个虚拟机构间共享资源和协同解决问题。” 2002 年7 月,又限定网格必须同时满足三个条件:(1) 在非集中控制的环境中协同使用资源;(2)使用标准的、开放的和通用的协议和接口;(3) 提供非平凡的服务。[2]
  网格技术是在连通计算机和网页的基础上,将各种信息资源,例如数据库、软件以及各种信息获取设备都连接成一个整体,整个网络如同一台巨大无比的计算机,向每个用户提供包括计算能力、数据存储能力以及各种应用工具等一体化的透明服务。它强调的是实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、软件资源、通信资源、知识资源、专家资源等全面地共享资源、全面地应用服务。可以从三个方面来理解网格技术:第一、网格技术是构建信息系统新的思维方式和新的概念;第二、网格计算技术是解决广泛的分布资源共享和协同工作的新技术;第
  三、网格技术是支撑各类应用的新的国家信息基础设施。
  
  (二)网格技术的研究现状
  网格技术概念起源于上世纪90年初美国的高性能计算计划,网格技术的名称却是到1996年美国国家自然科学基金会提出先进计算伙伴计划(PACI)时才正式出现。
  1.国外网格发展现状。Ian Foster在1998年对网格技术描述后,美国PACI支持以加州大学圣地亚哥分校和伊利诺宜大学两个国家超级计算中心牵头的两支研究队伍开展网格技术的研究。项目自1997年至2002年,参与研究的有美国100多家国家实验室、大学和研究机构。该计划的任务包括建立网格计算和数据资源,开发网格软件工具,开展网格应用试验,培养网格人才。项目延续到2005年,其使命是加强现有的DTF软件和硬件,测试大规模应用,为用户提供更为广泛的接入。之后,每年在此项目中投资6-10亿美元,网格和超级计算机是核心部分。
  英国e-Science计划总经费2.5亿英镑,其第一期计划从2001年到2004年,核心研究计划主要支持基础中间件开发、e-Science中心和英国e-Science网格建设,促进技术辐射和国际合作。e-Science的第二阶段(2003年-2006年)从2003年起开始实施。核心研究计划将突出网格中间件和e-Science网格的建设。为了加强运行管理,成立了一个网格支持中心,对网络提供统一服务。另外,成立开放中间件基础设施研究所,专门从事网格中间件的研究、开发和工程化。
  2.国内网格相关研究。国内的国家863计划智能计算机系统主题自1997年起关注网格的研究,经过一年多的酝酿,于1999初年正式启动了863计划重点项目“国家高性能计算环境”。 2002年4月,国家863计划“高性能计算机及其核心软件”重大专项启动,专项启动了4个方面的研究课题。①面向网格的高性能计算机的研制。②中国国家网格建设:该网格试验床由8个节点组成,网格节点提供资源共享、协同工作的服务,支持网格软件开发和网格应用。③网格软件研制。④应用网格开发:在资源环境、科学研究、制造业和服务业等领域选择能体现网格特点,具有重大应用价值和示范意义的行业应用网格予以支持。
  经过多年的研究开发,专项已经取得一些成果。应用网格方面完成了应用网格支撑技术的研究,正在进行实质性应用系统的开发。中国国家网格试验床的主要资源到位,正在通过对应用的支持,摸索网格运行管理的机制,寻求可持续发展的道路。
  近年来,国内多个部门先后启动了与网格相关的研究计划和项目,开展网格基础理论研究、技术开发和应用试验,如教育部支持的教育网格(ChinaGrid),国家自然科学基金委启动的“以网络为基础的科学活动环境”等,这是一个令人鼓舞的趋势。[3]
  
  三、网格技术的典型体系结构与核心技术
  
  网格技术不断地发展使人们逐渐地意识到了网格体系结构的重要性。网格体系结构用来划分系统的基本组件,指定系统组件的目的和功能,说明组件之间如何相互作用,规定了网格各部分相互的关系与集成的方法。
  (一)典型的五层沙漏结构
  五层沙漏结构是一种早期的抽象层次结构,以“协议”为中心,强调协议在网格的资源共享和互操作中的地位。通过协议实现一种机制,使得虚拟组织的用户与资源之间可以进行资源使用的协商、建立共享关系,并且可以进一步管理和开发新的共享关系。这一标准化的开放结构对网格的扩展性、互操作性、一致性以及代码共享都很有好处。图3为五层沙漏结构的典型结构图。
  


  (二)网格核心技术
  为解决不同领域复杂科学计算与海量数据服务问题,人们以网络互连为基础构造了不同的网格,有代表性的如计算网格、拾遗网格、数据网格等,它们在体系结构和需要解决的问题类型等方面不尽相同,但都需要共同的关键技术,主要有如下几种:
  高性能调度技术:在网格系统中,大量的应用共享网格的各种资源,网格调度技术就是要解决如何使得这些应用获得最大的性能。网格调度技术要考虑网格资源的动态变化性、资源的类型异构性和多样性、调度器的局部管理性等。还需要考虑移植性、扩展性、效率、可重复性以及网格调度和本地调度的结合等一系列问题。
  资源管理技术:资源管理的关键问题是为用户有效地分配资源。
  网格安全技术:网格计算环境对安全的要求比 Internet的安全要求更为复杂。网格计算环境中的用户数量、资源数量都很大且动态可变,一个计算过程中的多个进程间存在不同的通信机制,资源支持不同的认证和授权机制且可以属于多个组织。[4]
  
  四、应用网格技术实现立体化教学资源建设模式
  
  目前的互联网技术只能是实现计算机的互联及网页的互联,要真正能达到网格技术所希望的资源共享,仍然有待网格技术的广泛应用。但是以目前的网络环境,按照网格技术的思路与已有研究成果,在一定程度上也可以实现资源共享。本文提出几点应用网格技术建设立体化教学资源的初步模式。
  (一)采用友情链接模式
  大家都知道,很多网站如校园网、政府网、公司网站等,甚至博客网页上都有“友情链接”功能,目的就是让浏览者快速访问相关联的同类网站,获取信息资源。因此,在网络立体化教学资源管理系统中开设“友情链接”模块,方便学习者访问相关站点。在“友情链接”模块中,系统按专业、学科、行业、部门等形式分类,在这些分类中再按媒体格式、站点性质等设置二级分类,等等。总之以有序的安排,方便学习者的访问。
  (二)建立服务器地址数据库
  “友情链接”模式具有一定的局限性,当链接站点数量巨大的情况下,网页中呈现着众多网站名称,而其中具体内容却难以了解,并不能满足学习者快速获取信息的要求。即使提供搜索功能,或者把友情链接的网站地址建立数据库,也只能是权宜之计,并不能解决实际的问题。
  但是,采用网格技术应用于建立服务器数据库,就能在一定程度上解决上述问题。其思路是:把分散的站点的共享资源映射成一个统一入网的虚拟机器,服务器得到的是各站点的资源的路径,将所有的路径以数据库的形式汇总到服务器,便于搜索。
  当客户端向服务器请求资源时,客户会很快的得到所要的资源,但他并不关心资源来自何处,服务器是将被请求资源的地址返回了客户端,客户端根据地址建立连接,接收到请求资源。在这个过程中,服务器只担任了一个转发的工作。将资源的地址进行了转发,这样不但可以提高网络利用率,提高下载资源的速度,服务器也可以在同一时间处理更多的请求。
  (三)建立数据准备与倒排索引结构
  采用数据资源积累与倒排索引技术,实现网络立体化教学资源共享。数据准备包括数据选择、数据预处理和数据转换三部分。
  首先,搜索所有与业务对象有关的内部和外部数据信息,并从中选择出适用于数据挖掘应用的数据。网络立体化教学资源管理系统搜索的信息大部分将来自客户端发送的资源地址列表。资源的地址列表包括各条资源的名称、数据类型和大小、所在地的网内IP地址和资源的存储路径。第二步,数据预处理研究数据的质量,为进一步的分析做准备,并确定将要进行的挖掘操作的类型。最后是数据转换,将数据转换成符合分析模型需要的格式。
  (四)应用中国教育科研网格
  中国教育科研网格目前正处于调试与试用阶段,当能够推广应用,将涵盖全国所有大、中、小学及科研院所的资源。再以中国教育科研网格为基础,扩展到外围包括国外网络的资源,网络立体化教育资源网格共享将成为现实。
  
  五、结束语
  
  作者对网络立体化教学资源系统建设做了较多的模式研究,而应用网格技术实现网络教学资源立体化建设是其中的一种,由于受到经费及设备等条件的限制,目前也只是初步的研究状态,实现网络立体化教学资源建设需要更多深入地研究。
  
  广西哲学社会科学“十一五”规划立项课题研究阶段性成果。
  
  参考文献:
  [1]余朝文.学习型社会网络立体化教学资源概念辨析.广西教育学院学报,2008年第5期.
  [2]Grid Computing Info Centre: Frequently Asked Questions (FAQ). What is Grid. http://www.gridcomputing.com/gridfaq.html.
  [3]钱德沛.网格技术与信息化建设,http://www.enet.com.cn/article/
  2004/0630/A20040630321036.shtml.
  [4]庞亚红,王彬.网格技术漫谈,http://www.net130.com.
  
  作者简介:
  余朝文,男,广西隆安人,壮族,硕士,广西教育学院现代教育技术系,副教授。
其他文献
该文从挂篮荷载计算、施工流程、支座及临时固结施工、挂篮安装及试验、合拢段施工、模板制作安装、钢筋安装、混凝土的浇筑及养生、测量监控等方面人手,介绍了S226海滨大桥
[摘要]基于网络的教育和学习模式的出现,使现代教育面临着巨大的挑战而急需改革。基于网络的大学英语教学体现了极大的优势,同时也存在着许多问题。在分析这些优势和问题之后探索其可能的对策。  [关键词]网络 大学英语 问题 对策  中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2008)1020153-01    一、基于网络的大学英语教学的优势    多媒体网络系统给英语的教学提供
有些研究指明了心肌梗塞(MI)急性期时患者的血清脂类及脂蛋白,特别是LDL 及HDL 的变化,但尚无对此时期LDL 及HDL 组成变化的报告。本文报告了对此时期中患者血清LDL 中载脂
[摘要]论述目前高校计算机基础课程教学改革的方向,就如何提高教学效果、培养学生的应用能力,对高校计算机教学模式提出一些切实可行的探索方法。主要在教学模式,教学方法,教学内容以及教学考核等方面进行一些探讨。   [关键词]计算机基础教育 教学改革 应用能力  中图分类号:G42 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2008)1020156-01    一、高校计算机教学的地位和作用    
中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2008)1020152-01    高职是职业技术性质的高等教育,以培养全面发展的技术应用操作型人才为办学目的,突出“技能、实用” [1]。为此,国家有关部门制定了一系列职业资格证书制度,各高职院校采取了一系列鼓励和支持学生考职业资格证书的措施。开展职业技能鉴定,推行职业资格证书制度,是落实党中央、国务院提出的“科教兴国”战略的重
[摘要]由于少数民族地区多数地处偏僻,自然环境恶劣,经济相对滞后等多方面的原因,导致目前教育上存在的问题仍然相当突出。只有解决好这些问题,不断发展少数民族教育事业,提高人民素质,使少数民族适应当今社会的需要,才能把我国建设成为一个全面发展的社会主义强国。  [关键词]少数民族地区 教育发展  中图分类号:G75 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2008)1020157-01    一
期刊
[摘要]隐喻的理解不仅要从其本质入手,而且要结合人的认知能力、隐喻本身的非对称性等来考察隐喻的意义。关联理论从人的认知角度出发,在动态语境中对隐喻做出阐释,为揭示隐喻的实质提供崭新视角和理论依据。  [关键词]隐喻 关联理论 认知语境  中图分类号:HO8文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2008)1020161-01    一、引言    传统的隐喻理论将隐喻看作是一种语言现象,是一
[摘要]根据职业学校学生年龄、专业特点,满足学生生理,心理需求,促进学生生长发育、增强体质、搞好体育教学,是职业学校体育改革中面临的重要问题,急需认真研究,以便更好地完成职业学校体育教学任务,达到培养人才的目的。  [关键词]职业学校 体育教学 问题 改革思路  中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2008)1020160-01    我国社会主义改革开放尤其加入WT
该文从挂篮荷载计算、施工流程、支座及临时固结施工、挂篮安装及试验、合拢段施工、模板制作安装、钢筋安装、混凝土的浇筑及养生、测量监控等方面人手,介绍了S226海滨大桥