網(wǎng)格計算與信息化教育

1、    網(wǎng)格計算與信息化教育    在當代計算機科學技術領域，網(wǎng)格計算越來越多地引起了人們的注意，因為從實質(zhì)上看現(xiàn)代計算機應用的基礎就是計算，計算機計算能力提高了，計算機應用的范圍就會更廣。而網(wǎng)格計算的實質(zhì)就是提高計算能力，因此網(wǎng)格計算吸引注意力也就不足為怪了，甚至有人把它稱為“下一代internet”。    回顧歷史，網(wǎng)格計算是為了滿足對超量計算能力的需要而產(chǎn)生的。在某些領域，需要計算能力特別強的計算機，于是超級計算機應運而生了。超級計算機雖然是一臺處理能力強大的“巨無霸”，但它造價極高，通常只有一些國家級的部門，如航天、氣象等部

2、門才有能力配置這樣的設備，單個企業(yè)根本不敢想。    于是，人們開始尋找一種造價低廉而數(shù)據(jù)處理能力超強的計算模式，其中經(jīng)歷了負載均衡技術、集群技術、分布式計算技術，這幾種技術淺層次地部分解決了對較高計算能力的需求，對于那些對計算能力要求很高的應用仍然代替不了超級計算機，這種情況一直持續(xù)到網(wǎng)格計算技術的出現(xiàn)。從技術的觀點來說，網(wǎng)格計算是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)而迅速發(fā)展起來的、專門針對復雜科學計算的新型計算模式。這種計算模式是利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的電腦組織成一個“虛擬的超級計算機”，其中每一臺參與計算的計算機就是一個“節(jié)點”，而整個計算是由成千上萬個“節(jié)點”組成的“一張網(wǎng)格”，

3、所以這種計算方式叫網(wǎng)格計算。由此可知，網(wǎng)格計算有兩個優(yōu)點：一是能擁有如超級計算機一樣的運算能力，二是能夠利用網(wǎng)格中空閑不用的計算機的運算能力；三是價格便宜。    仔細梳理最近10多年的科學技術成果，我們很容易發(fā)現(xiàn)某些技術如果最終能被普遍應用，一方面一定要有一個或多個實力派企業(yè)作為這項技術的堅定支持者；另一方面確實能滿足某種強烈的需求，我們也能依此判定一項技術能否最后被普遍性應用。如上所述，網(wǎng)格計算確實能夠解決人們對超級計算能力的需求，另外值得提出的是網(wǎng)格計算得到多個大型國際公司的堅定支持：sun公司在2000年就啟動了以網(wǎng)格引擎分布式資源管理軟件為基礎的開放源代碼戰(zhàn)略并已

4、發(fā)布了“網(wǎng)格引擎”企業(yè)版的測試版，使企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)格計算更易聯(lián)接；ibm宣布在網(wǎng)格計算領域投資40億美元，以在全球建設40家數(shù)據(jù)中心，正式進入網(wǎng)格計算領域；microsoft決定支持網(wǎng)格組織globus project，該組織的globus toolkit軟件使企業(yè)可以建造和管理網(wǎng)格；hp也表示將提供coolbase軟件，使用戶可以通過internet共享各種計算設備，當然還有其它的公司。由此看來，網(wǎng)格計算被普遍應用的可能性很大。    網(wǎng)格計算既然是作為代替超級計算機的功能而出現(xiàn)的，因此先前超級計算機擅長的領域如生物醫(yī)學、天氣預報、航空航天網(wǎng)絡計算當然也會侵入，然而一些新的領

5、域網(wǎng)格計算也會進入，其中就包括教育領域。    現(xiàn)代教育技術領域的研究對象是學習資源與學習過程，國外知名教育專家把學生的學習風格根據(jù)對媒體的敏感程度分為視覺型與言語型學習者。視覺性學習者很擅長記住他們的看到的東西，如圖片、圖表、流程圖、圖像、影片和演示者的內(nèi)容，言語型學習者更擅長從文字和口頭的解釋中獲取信息，但教育技術領域的專家研究結果表明：69%的學生是視覺型的，只有31%的學生是言語型的。而我們當今的課堂教學也好，網(wǎng)校學習也好，90%的信息仍是文字型的，不能適應大部分人的學習風格；另外，國外學者戴爾于1946年提出的“經(jīng)驗之塔”表明，學習者的直接經(jīng)驗及通過視聽環(huán)境得到的

6、信息對學生的刺激更深刻。從以上兩個方面我們可以看出不論是傳統(tǒng)的“黑板粉筆”模式還是當代比較時尚的以文字信息居多的網(wǎng)校模式，都無法取得最佳的學習效果。    于是，在當代比較流行的基于internet教學中，引入了流媒體技術與vrml技術。在這兩項技術出現(xiàn)之前，當我們用瀏覽器瀏覽web頁面時，計算機對web服務器上的視頻信息的處理模式是：先下載后顯示。即先把全部視頻信息從web服務器傳送到瀏覽者的計算機，作為文件存儲在硬盤上，再經(jīng)瀏覽器軟件的處理后顯示在屏幕上。當信息量較大時，用戶在看到頁面顯示之前往往要等待較長的時間。流媒體技術實現(xiàn)了信息的邊傳輸邊輸出，用戶端一般只需在開始

7、輸出前等待一小段預傳時間，就能進入輸出過程。隨著信息源源不斷地、陸續(xù)地從信息源通過網(wǎng)絡通路傳輸?shù)接脩粲嬎銠C上，用戶屏幕上也源源不斷地、陸續(xù)地顯示新的內(nèi)容。顯然，流技術特別適用于傳輸容量大的聲音、視頻信息。事實上，流技術出現(xiàn)之前，由于用戶不能忍受長時間的下載，web服務器只能提供很短的音頻、視頻信息文件，這些文件的壓縮比通常非常大，因此畫面質(zhì)量很差。采用流技術后，可實現(xiàn)較長時間的聲音或視頻內(nèi)容的連續(xù)播放，畫面質(zhì)量也可按網(wǎng)絡帶寬達到不同的等級。但是從現(xiàn)在的情況來看，實施流媒體技術的網(wǎng)絡內(nèi)容從速度方面考慮或者對用戶的數(shù)量是有一定的限制，或者采用服務器鏡像策略，同樣的信息放在散布在各地的服務器上，從資源的利用方面來說，這也是資源的浪費。   而網(wǎng)格計算技術進入教育領域以后，這一切都會大大改變， 在一臺服務器上從理論上就能提供數(shù)個用戶進行數(shù)據(jù)同時存取，流媒體學習資源才有可能充滿網(wǎng)校網(wǎng)站，才能滿足大多數(shù)學習者的學習需求，現(xiàn)代教育領域才會掀起另一個高潮，一方面會克服現(xiàn)代遠程教育對時間的依賴性，另一方面才能更好地貫徹當今風行的建構主義學習理論，且彌補當代基于internet學習模式缺少人文關懷之不足，更好地實行個性化學習、協(xié)作式學習。   作者注：最近作者