网格教育：现代远程教育的新浪潮，本文主要内容关键词为：网格论文,现代远程教育论文,新浪潮论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
互联网技术的兴起，给人类的生产、工作、学习、生活方式带来了重大影响。从最初的Internet到Web，我们已经感受到了互联网技术带来的机遇和挑战。随着信息化的进展，专家预测，信息技术的新浪潮即将出现，其本质特征就是Internet提升为网格。网格作为下一代互联网，将极大地改变人们的工作和生活方式，并对全球的经济产生巨大的推动作用；同样，鉴于现代远程教育已十分依赖计算机和网络，因此可以预计，随着Internet向网格的过渡，现代远程教育也将逐渐与网格密不可分。
网格技术及其特点
网络信息技术发展到今天已经过两代的历程。第一代的时间跨度从20世纪70～80年代，主要成就是把分布在世界各地的计算机用TCP/IP协议连接起来，在信息服务方面的用途主要是E-mail。第二代的时间跨度是从20世纪90年代至今，这一代互联网技术的主要应用是Web信息浏览及电子商务等，也就是给当代人们带来巨大影响的Internet及WWW技术。网络应用技术的发展速度出乎人们的意料，短短20年时间，这些技术已深入人们生活的方方面面，并飞快地接近成熟期。在现有技术已接近成熟的情况下，西方信息技术发达国家特别是美国的专家提出又一种具有革命性的信息技术“网格”。
“网格”名词曾在很多领域里都有出现，最早出现是在20世纪60年代，但其含义随着研究领域的不同有着很大的差异。这里所说的“网格”(Grid)，是作为一种新兴技术，在20世纪90年代中期才出现的。网格就是将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体，为用户提供更多的资源、功能和服务。这是一个相对广义的定义。人们还分别从网格的影响、网格的功能、网格的存在形式、网格提供什么样的环境等方面来描述，这些是对网格某个层次、某些方面、某些特征的抽象。仅从网格抽象的定义，还不能对其有清晰的认识，还需从网格的发展、目的、意义等多方面进一步阐述，才能真正掌握网格的内涵。实际上，到目前网格还没有一个普遍被人们接受的定义。简单地说，网格就是将整个互联网整合成一台巨大的超级计算机，实现计算、存储及其他资源的全面共享。随着对网格应用的实际需求，网格概念也在得到不断的变异和完善。
我们认为网格是一种新的技术，而从抽象的意义来讲，还可以认为是一个环境。作为一种技术，我们应了解其性质，才能更好地把握和运用它，充分展示其非常广泛的应用前景；而作为一个环境，我们更应熟悉其性质，才能更好地在其中生存与发展。比如网格强大的计算能力，网格由于集成了众多的大型计算机，它所提供的计算能力远远超出以往我们所能想象的程度。再比如资源统一管理和调度，网格必须对其中的各种部件，如处理器时间、内存、网络、存储进行有效的管理和调度，进行统一资源管理、信息管理和用户管理及调度。但网格也可以视为一种新出现的重要的网络系统，与其他系统相比显示出它的不同特性。有论者总结出这样几个特性，诸如分布与共享、自相似性、动态性与多样性、自治性与管理的多重性等。
我们认为，最能形象地揭示出网格特点的，还是将它类比为“电力网”。在传统Internet中，人们获取信息并不直接从网本身获取，必须告诉电脑去访问某一个网站，这就好比在打开电灯的开关时必须告诉它我们需要某一电站来的电一样。但我们实际在使用电器时，只需要接通电源就行，并不需要知道电是由哪个发电厂供应的，是火电、水电还是核电，电力是怎样传输的以及怎样管理的等。网格的目标，就是让人们在使用网格服务时，就像用电一样方便简单。在Internet上，有不可估量的资源，有上千万的网站在提供网络服务，而网格提供给用户与地理位置、具体计算机设施无关的透明服务。网格的目标就是提供给人们随取即用的资源，实现包括硬件、软件、数据库等资源的动态共享。
网格是继传统Internet、Web之后的第三代互联网。简单地说，传统Internet实现了计算机硬件的连通，Web实现了网页的连通，而网格试图将分布在不同地理位置的所有资源全面连通，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，消除信息孤岛和资源孤岛，最终实现虚拟环境上的一种高性能计算、管理及服务的资源能力。虽然网格技术现在还没有普遍地应用，但是因为网格技术本身具有的优势，其应用范围必将随着自身的发展和成熟而不断扩大，也必然包括教育的应用。
网格技术将创新远程教育
现代教育技术以计算机网络为代表，基于网络的远程教育在现代教育中扮演着重要的角色，给无数的学习者提供了快速、便捷的学习方式，使得学习超越了时间和地点的限制。远程教育在全球范围内呈现快速发展的趋势，但现有的远程教学系统普遍存在着一些问题，主要表现在远程教育标准不完善、网络的异构给远程教学系统的开发带来了很大的难度，造成教育资源不能大范围内共享。网格技术的出现，为解决这些问题带来了契机，网格技术由于自己的优势，应用到远程教育体系中，将对现在的网络教育进行明显的创新。这里着重分析网格对于远程教育在四个方面的创新：
1.教育资源的共享性
现代远程教育的核心和精髓是教育资源的共享，这种资源包括师资、教学内容和教学思想等。资源，尤其是优秀网络教学资源的缺乏，是制约远程教育发展的瓶颈之一，而目前网络教育只是把自己所拥有的资源向社会开放，共享的范围和程度还远远不够，充其量只达到部分和单向的资源共享。同时，现有网络为学习资源的共享、学习活动的合作所提供的技术条件处在较低水平，缺乏在课程知识和教学管理水平层次上的交换，造成现代远程教育运作模式的僵化。资源的重复建设，资源检索技术的智能化水平不高，资源的获取和应用及更新速度较慢，动态适应性较差等，也影响资源的有效共享。
网格技术的最大特点是信息资源共享。网格的资源是分布的，即不同计算能力的计算机、各种类型的数据库乃至电子图书馆以及其他各种分布在不同地理位置的设备与资源，都是网格资源。分布是网格在物理上的特征，因为网格设计的原始动机就是要把物理上分散的资源整合、协调工作，而共享是在网格软件支持下实现的逻辑上的特征。由于网格可以实现现代远程教育最需要的资源共享，包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等的共享，因此网格技术在远程教育中的运用，可以解决当前远程教育领域资源库的建设问题，并提升资源的质量和智能化水平。
2.学习系统的互操作性
以网络为支撑的现代远程教育，本应具有时空自由、资源共享、系统开放、便于协作等优点，但由于基于Internet的网络教育具有地域广泛性、技术复杂性、文化多样性等特点，不但网上学习资源难以实现共享，而且不同的教育系统也难以互相沟通。网络是典型的异构系统，不同时期的网络技术会在网络中共存，但不同的机型、操作系统、计算机编程语言等存在，使得开发分布式系统软件十分困难。当一个远程教育系统移植到另一个网络平台时，可能会发现该系统与其硬件平台或操作系统不兼容，导致应用系统的重新开发，造成巨大的重复劳动。网络和操作系统的异构性，影响系统之间的数据共享，形成一个个的信息孤岛，资源管理及互操作性也难以完成。
世界各国在发展远程教育时深刻认识到，学习资源的可共享性和系统的互操作性对于教育系统的实用性和经济性具有决定性意义。学习资源共享是指一个学习对象可被多个学习系统利用，系统互操作性是指多个系统及组件之间能交换与使用彼此的信息。网格是动态变化的系统、充满活力的系统，网格的动态性包括网格资源、网格规模会随着时间的变化不断调整，或充实内容，或去除不再使用的资源。在网格环境中，能够解决不同体系结构的计算机系统和类别不同的资源之间的通信和互操作问题，学习者可在任何时间和地点，以自己习惯的形式访问和使用各种网格学习资源。
3.实验活动的远程可行性
远程实验教学是整个远程教育中的一个重要组成部分。实验的基点是学生必须亲自动手实践，因此就产生了实验教学与远程教学模式不适应的状况。实验教学的远程化一直是远程教育的难题，也是远程教育中最具挑战性的课题之一，这一难题在网络教育中未能完全解决。
网格所具有的大规模快速计算能力，为远程教育提供了制作模拟实验课件的技术基础。这将大大加强远程学习的实践性，从而使现代远程教育在实验课程方面上一个新的台阶。可以用网格管理分布在各地的贵重仪器系统(分布式仪器系统)，提供远程实验所需要的访问仪器的手段，提高仪器的利用率，方便学习者的使用。网格技术具有的远程沉浸，是一种特殊的网络化虚拟现实环境，这个环境可以是对现实的或历史的逼真反映，可以是对高性能计算结果或数据库的可视化，也可以是个纯粹虚构的空间。“沉浸”的意思是人可以完全融入其中，各地的参与者通过网络聚在同一个虚拟空间里，既可以随意漫游，又可以相互沟通，还可以与虚拟环境交互，使之发生改变。如虚拟博物馆、虚拟实验室、协同式学习环境等就是远程沉浸的应用。远程沉浸为实验教学的远程化问题提供了一种新的解决方式和可能。
4.支持服务的应需性
现代远程教育的支持服务目标是实现4A，即Anyone、Anytime、Anyplace、Anything，也就是说，任何人在任何时间、任何地点都可以进行任何内容的学习。但现在的远程教育站点对学习者的学习服务支持远远不能达到4A，比如所提供的资源基本上还是以HTML格式为主，开发的教育资源严重依赖操作系统、运行环境，无法跨平台运行，无法进行更大范围内的共享。更为关键的是，网站只能提供单一的具体的服务，不能满足学习者的要求。教育资源的组织基本上都还处于信息层次，远远没有达到知识的水平，等等。
基于网格的教育将会改变这一切。学习者进入网格门户后，按照自己的需求，提出学习请求，而教育网格系统会按照学习者的要求，在网格系统内统一协调、组织和管理，以提供给学习者快速准确的服务。教育网格内的每个节点，只需提供相应的资源库、知识库和相应的服务，许许多多的节点构成一台巨大的虚拟的计算机，网格内各节点的资源、知识、服务相互协调、补充或共同为学习者提供服务，从而达到教育服务为任何人、任何时间、任何地点、任何内容的全面共享。
现代远程教育的新浪潮
现代远程教育是远程教育发展的高级阶段，它是从传统远程教育发展而来的。一般将函授教育视为传统远程教育。当20世纪50年代开始广泛利用广播电视(卫星和微波)、录音录像、电话电传和计算机等现代大众、个人和电信传播媒体为主要教学媒体(多媒体)的远程教育，以代替采用印刷文字作为教学媒体(单媒体)的传统远程教育(函授教育)时，“现代远程教育”就诞生了，其技术代表和特征之一，就是广播电视(卫星和微波)和录音录像等模拟技术。20世纪90年代以Internet传播教学信息为技术特点的远程教育强劲发展，网络教育使远程教育在技术、模式和理念等方面发生了一场深刻的教育革命。网格技术的发展，必然会像其它新技术一样渗透到教育应用中，产生以网格作为技术支持的远程教育。由于网格技术将对远程教育产生革命性的影响，可以将基于网格技术的远程教育称为“网格教育”，并认为网格教育将掀起现代远程教育的新浪潮，使远程教育在技术、模式和理念等方面产生又一场深刻的教育革命。
网格教育对于网络教育来说，之所以是一场新的教育革命，是因为它不仅仅是教育方式或形式上的改变。从理论和技术上来讲，网格是对传统理论和技术的一次重大突破，而从思想上讲，可以改变人们的观念和理念，使人们从另一个高度来认识这个世界。
首先，从资源共享来看，尽管网络教育也强调共享，但这种共享处于相对较低的水平上：教育资源形式多样，格式不统一，无法进行统一有效的协调和管理；硬件和操作系统中各种异构系统并存，远程教学系统无法在不同平台上运行；实现的方式大多是静态或动态的Web页面，没有体现服务的概念。而网格教育通过为用户提供统一的服务接口，实现更高层次的共享，这种共享不仅仅体现在教学资源上，而且包括各种硬件资源的共享。网格打破了以往教育资源地理位置的限制，整个网络成为一台虚拟超级计算机，只需通过网格门户，就可透明地访问整个网络上的资源，从而使人们可以以一种全新的、更自由、更方便的方式使用教育资源。另外，传统对资源的共享往往停留在数据或文件传输的层次上，且往往把教育资源和特定的有形的计算机联系起来，而网格则去除了各种资源外在的形式，将其内在的资源抽象出来，形成了统一协调的资源能力，因此网格资源的共享可以做到对资源的直接控制，打破了传统的共享协作模式。
第二，网格教育创新了“服务”的概念。在网络教育时代，教育服务是指学习者登录到某个学习网站，去学习由网站提供的特定内容。而网格教育服务是指学习者只需要提出自己的学习(服务)要求，网格系统就会按照学习者的意愿，提供相应的学习资源。网格教育系统结构的核心是网格服务的概念。网格是有“大脑”的，它以服务为中心，能根据用户的需求自动地生产知识。在理想的网格教育环境中，对学习者来讲，服务是透明的，不必关心学习资源是谁来提供和怎样提供的，因为整个网络就是一个计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源等可以得到全面共享的超级计算机。大多数网络教育系统注重找到更好的技术方法向学习者展示学习内容，即面向内容，而不是面向用户、面向服务，对用户的支持不足。而学习者通过无缝的网格教育共享平台，可以独立地获取“自己”需要的学习内容，从而实现按需学习；同时，网格教育实现了从数据共享向应用共享的转移，因此是面向用户、面向服务的。
第三，在目前的网络教育中，学习模式单一，且多数的网络教育系统仍然以教师为中心，学习者没有足够的选择与弹性，无法实现最有效而公平的学习环境。而网格技术的广泛应用，将会引发现代远程教育的教育模式更深层次的变革，因为它不仅能实现资源的完全共享和知识的再生产，还特别适应于协作学习和协同工作。信息时代的学习是开放式、协作式的，学习者需要通过网络进行交流与合作。通过基于网格的学习环境，我们可以调度不同位置的众多计算机、应用程序、信息资源等，使学习者能实现自主性、合作式或研究性学习，更好地完成自己的学习任务。从“人—机”操作关系的视角来观察信息技术，我们可以发现，人与PC机是“一对一”的关系，人与网络虽然有“一对多”或“多对多”的信息交互关系，但“人—机”操作则依然是“一对一”；而网格则会实现“一对多”(即一人使用多台电脑)甚至是“多对多”的人机操作关系。这样，基于网格技术的多种“人—机”操作关系必将会催生新的远程教育模式。
此外，网格的出现，还会引起学习者的远程学习过程的变化。根据以上所论，网格能够实现互联网上所有资源的全面联通，包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等等，这就使学习资源的范围扩大了，那么作为学习过程重要环节的学习资源的取得和应用也将发生相应改变。在网格环境中开展学习，学习资源的定位将会极为准确，教师可以根据学习者的特点提供资源，学习者则能容易、便捷地得到自己需要的与他人不同的学习内容，而且这些资源都是最直接地以最适当的方式传达给学习者的，大大提高了学习的效率。其次，在网格实现虚拟环境上的资源共享以后，协作变得越来越重要，那么网格教育环境下的学习过程势必也将发生变化。
总之，随着网格技术的成熟和在远程教育领域的应用，必将根据网格的特点，对网格环境下的学习资源和学习过程进行新的设计、开发、利用、管理和评价；远程教育的理念也将随之发生新的、未可完全预料的变化。网格教育将继广播电视教育、网络教育后，引发远程教育改革的又一浪潮，它将会如何掀起新的远程教育革命，我们在不久的将来就可以看到并亲身体验到。
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