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基础教育网格应用初现端倪

作者:来源:弘成教育集团发表日期:2006-04-30 10:53:55

  在开始尝试深入应用信息技术的中小学,对网格技术似乎还感到非常陌生和遥远。近日,“基于ipV6的国家基础教育网格应用示范”项目课题,在中国人民大学附中启动。网格技术的应用能给基础教育带来怎样的好处,能解决信息化过程中出现的优质资源难求、设备频繁升级换代的问题吗?就此记者采访了课题组执行负责人、人大附中的王军博士。

  基础教育首次引入网格

  2003年底,《计算机世界》发表过一篇文章,题目是《网络前头是网格》,作者高丽华在文章中提到,当时,包括很多专家在内都不知道网格是什么。两年多时间过去了,人们对网格的认识已经今非昔比。根据记者的了解,现在再提起网格,人们大都知道它是一种技术,利用这种技术,人们可以将互联网上所有计算机连接起来,可以调用闲置的计算机处理能力,自然也可以共享其他计算机上的资源。可以说,网格技术使得传统的网络来了一次巨大升级,实现了真正意义上的互连互通。

  中国科学院计算所副所长徐志伟认为,网格是继因特网、万维网之后,互联网发展的第三个里程碑。因特网把计算机连了起来,万维网把网页连起来,而网格要实现的是应用的互连互通。王军认为,网格是构筑在因特网上的一组新兴技术,网格把整个网络变成了一台虚拟的计算机。这台“虚拟的超级计算机”具有超强的数据处理能力,能充分利用网上的闲置处理资源,减少和避免设备升级和购买的投入成本,实现处于不同机构的计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的综合利用和全面共享。利用网格可以使得用户把整个网络视为一个计算机,并从中享受一体化的、动态变化的、可灵活控制的、智能的、协作式信息服务。因此网格被推崇为代替传统技术方案的首选。

  在教育信息化领域,资源共享共建的呼声从来不绝于耳,人们呼吁要减少重复建设,扩大散落在各地各处各个学校的特色资源的共享范围。但真正的共建共享到底应采取何种形式才最为经济合理?据记者了解,已经有厂商和研究机构在关注如何利用网格实现基础教育信息化的创新性应用。由中国人民大学附属中学、国家图书馆、清华大学、北京理工大学等共同承担的 “基于IPV6的国家基础教育网格应用示范”项目课题,就是要在基础教育领域应用网格技术。

  据课题组执行负责人王军博士介绍,这是我国基础教育领域第一次将网格技术应用于资源的整合应用。王军说,为了以研究促进应用,以应用推动研究,由人大附中牵头,教育部科技司以及课题承担单位共同决定成立“国家基础教育资源共建共享联盟”。作为公益性质的非营利组织,联盟由从事与基础教育资源相关的研发、教学单位以及相关企业在自愿的基础上组成。联盟将在全国范围内发展合作学校,以共同承担课题研究和资源共建共享。

  共同参与真正共享

  经过多年的信息化建设,我国中小学校园网建设可谓成绩斐然。据初步统计,目前已经建立校园网的中小学数量为5万所左右。而农村中小学现代远程教育工程的实施,也大大改变了农村技术设施的条件,根据《国家教育督导报告2005》,到2004年,农村初中每百名学生拥有计算机台数为3.2台,建网学校达13.1%。

  但是,问题也不容忽视。王军博士指出,有很多校园网建设之初就面临着设备升级问题,甚至有些学校的校园网建起来就落后了,还有的学校建起校园网之后根本不会用。

  我国东西部的差距,城乡之间差距都是现实情况。对发达地区的教育资源很难做到完全共享。尽管有很多老师每天都在使用计算机备课、设计课件以及开展远程教学,而且每天都会由此产生大量的基础教育信息资源,但是也有更多的老师无法自由快捷地获取这些资源。孤立、封闭的资源,无论量有多大,对大多数人而言还是无法访问无法利用的。

  网格能给基础教育带来好处吗?网格能解决信息化过程中出现的优质资源难求,教学应用不灵,以及频繁的设备升级换代的问题吗?课题执行副组长王琬对这一系列问题的回答是肯定的。

  还是从资源共建共享说起,在教育信息化的诸多要素中,教学资源的地位是重要的,缺乏好的资源,教师将陷入巧妇难为无米之炊的境地,尤其是西部农村地区,对优质教育资源更是求之若渴。资源共建共享的提法并不新,但真正做到却不容易。

  国家基础教育资源网格与以往的资源建设方式有什么根本性的不同?王琬认为,技术只是工具,最关键的是理念。以前教育信息化主要靠教育行政部门的推动,信息化的推进结构是层级的,即上级靠行政命令推动下级,而网格技术帮助我们从另一个途径实现大家共同参与。网格技术的特点决定了只要网络畅通,只要服务器开着,在任何地方的人都可以方便地查找并共享资源。如果每个学校都只作自己的特色资源,就不会跟别人重复,而且可以共享到其他学校的特色资源。这就是联盟想要达到的效果。

  首先是资源共建。基础教育数字化资源总体匮乏的问题该如何解决呢?王军认为,只靠少数商业机构难以达到目的。需要整个教育界的参与,特别是在信息化建设应用走到前面的中小学的参与。为了避免重复建设,各学校资源建设的重点应该放在特色课程、优势课程和校本资源库的建设上。

  然后是资源共享。简单地说,放在各学校本地的资源终究是零散的,一旦连在一起,就成了一个巨大的资源库,但网格所实现的功能,却远非资源库能比。网格提供了一个巨大的基础教育平台和良好的共建共享环境。通过基础教育网格的建设和开发,实现各个地区基础教育资源的全面连接和共享,并将优质的教育资源传送到教育水平不发达的地区,提供了一种利用教育水平发达地区的丰富资源弥补教育落后地区资源贫乏的有效途径。

  基于IPV6的网格应用前景广阔

  王军还认为,如果我们的眼光看得再远一点,那么可以发现这个课题的价值和意义绝不仅仅是局限在当前。

  从基础教育用户群数量来看,基础教育在校学生有2亿3千万,教师人数达1000万,各类基础教育学校有58万所之多。如果要满足如此众多用户对信息化的需求,必须要能够担负起大流量的数据流的互联网技术支持,而要真正实现大规模的远程协同教学,更对数据传输速度和质量提出更高要求。目前,国内还没有哪个应用网格的用户量能够和基础教育网格的用户量相比,基础教育网格的建成将为最多的国民提供优质的教育信息服务。

  面对急剧增长的现实需求,IPV4和万维网技术已经不能满足。基于万维网技术的信息共享使用起来很不方便,也非常有限,无法实现计算资源、知识资源、软件资源等各种信息化资源的透明共享;现有的IPV4和万维网技术条件下,难以支持大规模的并发用户对共享资源的访问,以及大规模并发用户的在线协同教学互动。

  正是由于基础教育网格具有极为庞大的潜在用户群,将其与IPV6相结合就能够最大程度地验证现存IPV6技术的可用性、可靠性和实用性,促进IPV6技术的快速发展和成熟,同时也为IPV6和下一代互联网打开应用局面。

  建成后的中国基础教育网格,可为全国数亿中小学师生和家长提供优质资源共享;同时可容纳1-5万学生老师在线使用网格;网格中包含5T的优质教育信息资源,2000小时的优质精品课程、名师课堂,10万条知识点的百科知识库,为远在海外的华侨子弟送去祖国最优秀的教育资源。

  届时,学生能够方便地获取教育资源,在线听课,自主学习,享受全国最好的学校的优质教育资源。老师在课程设计和教学过程中获得丰富的优质教育资源的支持,时刻与全国最好的学校保持同步。校长能够及时获取在网格上开展的协同教学的状况,共享各个学校的优秀教育思想和模式。家长借助网格能够更好地关心、辅导自己的孩子。

  在IPV6上应用网格技术,似乎让我们看到了远程教学和资源共建共享的新曙光,但是,能否以此乐观地认为,信息化从此就是艳阳高照?由于经济条件、硬件环境等种种原因,真正大面积普及应用网格技术,目前并不现实。而且,就是现在的应用示范也面临很多实际的难题需要解决。

  面临创新点

  目前,无论在国内还是国外,网格技术在基础教育领域的应用,都是第一次尝试。如何将这种应用体现到现实的教育资源共享,可供直接借鉴的经验并不多。与网格技术应用最多的科研机构和高等院校的高性能计算课题不同,对于基础教育来说,计算的要求不高,但是对共享和存储的要求则非常高,

  不同于科学数据的网格共享,科学数据往往以数据库的形式出现,而教育资源则不仅仅以数据库的形式出现,更多地以多媒体数据形式、非结构化数据形式等复杂形式存在,这为网格技术在基础教育中的运用带来了相当的难度和复杂性。能够实现对各种数据资源的全面共享是网格技术在基础教育领域的不可忽视的创新点。

  网格计算环境将各个层次的信息化资源整合起来,但是建立在这种整合之上的教育应用模式是何种形式,却是一个关键的应用创新性问题。课题的主要目光将聚焦如何在网格上实现远程协同教学和研究性自主学习。

  在网络硬件方面,需要一定的条件支持。项目将在人大附中建立IPV6试验网格的骨干节点,以该骨干节点为中心,向全国辐射,建设若干应用示范节点,以实施基于IPV6的基础教育网格应用示范工程。根据基础教育网格的建设理念,即网格技术的理念,需要每一所加盟学校都是一个网格节点,各个学校的特色资源只需要放在本地的节点上。因此需要参与网格应用的学校具备一定的网络条件,而且需要首批参与的学校具备一定的科研力量。要想首批尝到网格的滋味,对那些忙于应试教育的中学而言,并非易事。王军说,如果当地的教育城域网能够成为网格的主节点,则对下面学校的网络条件就没有特殊要求。教育城域网作为网格中心节点,还可为一些硬件条件不够理想,但却愿意提供资源的学校建立虚拟节点。

  根据中国基础教育实际的应用环境,并结合未来的发展方向,为基础教育网格设计出一整套应用模型和规范,对网格技术在基础教育的持续发展和深入应用,具有长远的指导意义。积极探索基础教育网格的应用模式和规范,为下一步的可持续发展提供参考和指导,也是国家基础教育网格项目的核心任务。

  当前,如何吸引更多发达地区的学校,参与到这个资源共建共享的大家庭中来,共同为西部农村地区提供优质的教学资源;同时通过与企业合作,让西部农村地区共享名校优质资源,也是这个联盟的一个主要宗旨。比起相对遥远的网格应用,这种做法似乎更加立竿见影。

  据悉,今年5月份,由“联盟”发起的一个活动将使得西藏、新疆、宁夏、贵州四省的农村地区首先享受到优质教育资源,届时四地的教育主管部门将与电信部门合作,由电信部门免费提供带宽,人大附中、长沙一中等学校免费提供各自的优质特色资源,这四个省将成为首批“联盟”惠及的地区。
 

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