网格计算与信息化教育

在当代计算机科学技术领域，网格计算越来越多地引起了人们的注意，因为从实质上看现代计算机应用的基础就是计算，计算机计算能力提高了，计算机应用的范围就会更广。而网格计算的实质就是提高计算能力，因此网格计算吸引注意力也就不足为怪了，甚至有人把它称为“下一代Internet”。

回顾历史，网格计算是为了满足对超量计算能力的需要而产生的。在某些领域，需要计算能力特别强的计算机，于是超级计算机应运而生了。超级计算机虽然是一台处理能力强大的“巨无霸”，但它造价极高，通常只有一些国家级的部门，如航天、气象等部门才有能力配置这样的设备，单个企业根本不敢想。

于是，人们开始寻找一种造价低廉而数据处理能力超强的计算模式，其中经历了负载均衡技术、集群技术、分布式计算技术，这几种技术浅层次地部分解决了对较高计算能力的需求，对于那些对计算能力要求很高的应用仍然代替不了超级计算机，这种情况一直持续到网格计算技术的出现。从技术的观点来说，网格计算是伴随着互联网而迅速发展起来的、专门针对复杂科学计算的新型计算模式。这种计算模式是利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的超级计算机”，其中每一台参与计算的计算机就是一个“节点”，而整个计算是由成千上万个“节点”组成的“一张网格”，所以这种计算方式叫网格计算。由此可知，网格计算有两个优点：一是能拥有如超级计算机一样的运算能力，二是能够利用网格中空闲不用的计算机的运算能力；三是价格便宜。

仔细梳理最近10多年的科学技术成果，我们很容易发现某些技术如果最终能被普遍应用，一方面一定要有一个或多个实力派企业作为这项技术的坚定支持者；另一方面确实能满足某种强烈的需求，我们也能依此判定一项技术能否最后被普遍性应用。如上所述，网格计算确实能够解决人们对超级计算能力的需求，另外值得提出的是网格计算得到多个大型国际公司的坚定支持：Sun公司在2000年就启动了以网格引擎分布式资源管理软件为基础的开放源代码战略并已发布了“网格引擎”企业版的测试版，使企业内部网格计算更易联接；IBM宣布在网格计算领域投资40亿美元，以在全球建设40家数据中心，正式进入网格计算领域；Microsoft决定支持网格组织Globus Project，该组织的Globus Toolkit软件使企业可以建造和管理网格；HP也表示将提供Coolbase软件，使用户可以通过Internet共享各种计算设备，当然还有其它的公司。由此看来，网格计算被普遍应用的可能性很大。

网格计算既然是作为代替超级计算机的功能而出现的，因此先前超级计算机擅长的领域如生物医学、天气预报、航空航天网络计算当然也会侵入，然而一些新的领域网格计算也会进入，其中就包括教育领域。

现代教育技术领域的研究对象是学习资源与学习过程，国外知名教育专家把学生的学习风格根据对媒体的敏感程度分为视觉型与言语型学习者。视觉性学习者很擅长记住他们的看到的东西，如图片、图表、流程图、图像、影片和演示者的内容，言语型学习者更擅长从文字和口头的解释中获取信息，但教育技术领域的专家研究结果表明：69%的学生是视觉型的，只有31%的学生是言语型的。而我们当今的课堂教学也好，网校学习也好，90%的信息仍是文字型的，不能适应大部分人的学习风格；另外，国外学者戴尔于1946年提出的“经验之塔”表明，学习者的直接经验及通过视听环境得到的信息对学生的刺激更深刻。从以上两个方面我们可以看出不论是传统的“黑板＋粉笔”模式还是当代比较时尚的以文字信息居多的网校模式，都无法取得最佳的学习效果。

于是，在当代比较流行的基于Internet教学中，引入了流媒体技术与VRML技术。在这两项技术出现之前，当我们用浏览器浏览Web页面时，计算机对Web服务器上的视频信息的处理模式是：先下载后显示。即先把全部视频信息从web服务器传送到浏览者的计算机，作为文件存储在硬盘上，再经浏览器软件的处理后显示在屏幕上。当信息量较大时，用户在看到页面显示之前往往要等待较长的时间。流媒体技术实现了信息的边传输边输出，用户端一般只需在开始输出前等待一小段预传时间，就能进入输出过程。随着信息源源不断地、陆续地从信息源通过网络通路传输到用户计算机上，用户屏幕上也源源不断地、陆续地显示新的内容。显然，流技术特别适用于传输容量大的声音、视频信息。事实上，流技术出现之前，由于用户不能忍受长时间的下载，Web服务器只能提供很短的音频、视频信息文件，这些文件的压缩比通常非常大，因此画面质量很差。采用流技术后，可实现较长时间的声音或视频内容的连续播放，画面质量也可按网络带宽达到不同的等级。但是从现在的情况来看，实施流媒体技术的网络内容从速度方面考虑或者对用户的数量是有一定的限制，或者采用服务器镜像策略，同样的信息放在散布在各地的服务器上，从资源的利用方面来说，这也是资源的浪费。

而网格计算技术进入教育领域以后，这一切都会大大改变， 在一台服务器上从理论上就能提供数个用户进行数据同时存取，流媒体学习资源才有可能充满网校网站，才能满足大多数学习者的学习需求，现代教育领域才会掀起另一个高潮，一方面会克服现代远程教育对时间的依赖性，另一方面才能更好地贯彻当今风行的建构主义学习理论，且弥补当代基于Internet学习模式缺少人文关怀之不足，更好地实行个性化学习、协作式学习。

（作者：张伟 摘自：在线教育资讯）