基于网格的网络教育资源管理模式

第１２卷２００６年４月　第２期　开放教育研究　Ｏｐｅｎ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ａｐｒ．２００６　基于网格的网络教育资源管理模式　杨瑛霞　（华东师范大学教育信息技术学系，上海２０００６２）　【摘要】　在当前的资源建设中，存在优质资源缺少、重复建设严重、资源检索技术智能化水平低、资源的获　取及更新慢以及动态适应性差等问题，其中最大的缺陷是没有形成资源的有效共享。网格技术是实现网络信息　资源共享的技术之一，它不仅可以管理数量巨大的资源，而且也可以快速、有序、动态化地组织和整合异构的资　源，使网络的教育资源达到全面的共享，有效提高网络教育资源管理的水平。　【关键词】　网格；教育资源；管理模式；资源共享　【中图分类号】ＴＰ３９３．０２　【文献标识码】Ａ　【文章编号】１００７－２１７９（２００６）０２－００８３－０３　随着教育信息化的发展，网络教育资源呈现出海量庞　量的部分资源长期闲置，但一旦遇到超出本地计算和存储能　杂、分布零散、类型繁多、动态增长、搜索困难等特征。如何　力的临时任务又束手无策，只能更新设备。　将分散无序的资源有效组织、管理和整合，是网络信息资源　有效搜索、获取、共享和利用的前提，对更好地发挥网络教育　网格技术　的作用具有现实意义。　网格是由电力网的概念发展而来的，其最终的目标是使　纵观网络教育资源管理的历程，从技术层面上讲，经历　用网络服务时，能像用电一样　随时随地快速、方便地向用户　了以下几种发展模式（余胜泉等，２００３；杨瑛霞，２００５）：文件　提供所需的软硬件服务。Ｉａｎ　Ｆｏｓｔｅｒ（１９９８）将网格定义为：网　目录、专题网站、学科网站、资源管理数据库、资源中心，以　格是构筑在互联网上的一组新兴技术，它将高速互联网、高　及分布式教育资源网。前三种模式中，信息资源具有非结构　性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体。为　化特点，不便查询，数据安全性无法保障；而后三种模式以数　科技人员和普通百姓提供更多的资源、功能和交互性。　据库为基础，信息资源具有结构化特点。尽管以上几种模式　网格起源于人们对资源的更深层次的共享需求，在异构　提供了不同层次的资源共享，但目前对教育资源的有效管理　的、动态的环境下，实现资源的有效聚合与充分共享，从而进　还存在以下突出问题：　一步实现协同工作和服务集成。网格的目标是将整个Ｉｎｔｅｒ－　・信息孤岛：网络教育资源主要是由教育机构、学校和　ｎｅｔ整合成一台超级计算机，实现计算资源、存储资源、数据　个人依托互联网，运用不同的开发技术和数据库结构，以　资源、信息资源、知识资源等软硬件资源的全面共享。网格　Ｗｅｂ服务的形式发布，供用户通过浏览器以Ｈ，ＩＴＩ　协议完成　有以下几层主要涵义：　访问和共享。因此，软件、硬件的多样性和异构性使现有　・一种新的信息化系统构建方式：网格的全面共享和　Ｗｅｂ服务器就像ｌｎｔｅｍｅｔ世界中的信息孤岛，大量的信息被　协同思想可以指导行业资源的统一规划、部署、整合和共享，　锁在各个小岛的数据库中，并不能按照用户的需求实现有意　而不是各个部门自己规划、占有和使用资源，指导行业信息　义的共享，从而也导致低水平重复开发现象严重。　化构建的系统决策、运行管理。　・搜索困难：从网上海量结构化和非结构化教育资源　・多虚拟组织的分布协作平台：网格是解决大规模分　中，搜索到有用资源绝非易事。一是信息搜索的智能程度不　布资源共享和协同工作问题的新技术平台，该平台将互联网　高，每次搜索的结果输出许多无关信息、重复信息、虚假信　从通信和信息交互平台提升至多虚拟组织的分布协作平台。　息，即搜索噪音较大；二是许多搜索引擎并没有覆盖所有网　・聚合资源，按需服务：网格通过聚合资源来提供按需　络信息资源，因为除了万维网资源外，还包括ＦＴＰ、Ｔｅｌｎｅｔ等　服务，并支持各类应用系统。　类型的网络资源，而目前大多数搜索引擎只以万维网资源为　网格的一些基本的特点归结如下（王晓东等，２００５）：　主要搜索对象，这就极大地影响了搜索引擎的查全率。　・分布性与共享性：一个网格系统由分布在不同地点、　・硬件资源无法共享：各大学、教育机构都各自建有Ｉｎ－　不同类型的计算机、外部设备、各种各样的资源库和网格服　ｔｒａｎｅｔ，以及拥有独立的计算资源、存贮资源、昂贵的实验设备　务支持等构成。分布性是网格最根本、最典型和最重要的特　等，这些硬件设备都孤立地放置在各自网络中心和实验室　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　中，用于本地的教学科研需要，高于本地日常计算和存储容　合、协调工作；而共享性则可以看作是网格的一个非常重要　・８３・　维普资讯 http://www.cqvip.com

杨瑛霞．基于网格的网络教育资源管理模式　ＯＥＲ．２００６，１２（２）　么样来共享，用户怎么知道网格系统有这样的服务，都依赖　的目的，网格就是要做到对各种资源的充分共享，从计算资　源、设备资源到服务资源。　・动态性和异构性：网格作为一个系统，其规模、资源　和服务都是在不断的变化之中，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，充实内容或去除不再使　用的资源；异构性是指网格内存在形式各异的计算机系统，　同时，网格内的信息资源也是多样的，各种媒体信息、各种知　识库、由不同语言开发的应用等等。　・自相似性：网格的结构具有自相似的特征，网格可大　可小，大到整个全球范围的互联小到校园园区互联，但是大　规模的网格系统和小范围内的网格系统结构是相似的。　基于网格的网络教育资源管理模式　为了解决教育资源管理面临的问题，可以依托教育科研　网，建立一个教育资源网格，运用网格技术将高校校园网、科　研院所、教育机构或者企业、个人连接在一起，构建一个大　型、分布、异构的集成系统，如图１所示。　图１教育资源网格　１．教育资源网格（ＥＲＧ）　ＥＲＧ将网格的深层资源共享思想和网格技术应用于教育　系统，构成一种新的网络教育资源管理模式，实现教育资源的　软、硬件全面共享，协同工作、按需服务。ＥＲＧ中所有的基本　网格服务，如安全认证、资源管理、静态资源信息和数据管理　都由Ｇｌｏｂｕｓ　Ｔｏｏｌｋｉｔ提供。ＥＲＧ有以下几个主要组成部分：　・网格节点：网格节点是网格系统中最为重要的部分，　网格功能的实现从根本上来讲是依赖于网格节点的。网格　节点内含了网格资源和网格服务的实现。无论网格服务的　实现有多么复杂，网格节点提供的网格服务接口（Ｇｒｉｄ　Ｅｎ．　Ｓｉｎｅ）掩盖了网格服务实现的复杂性，使得人们可以透明的使　用这些网格服务。这些服务通过网格服务描述语言（ＧＳＤＬ）　或者ＷＥＢ服务描述语言（ＷＳＤＬ）对外发布。人们通过网格　服务描述语言或者ＷＥＢ服务描述语言，得到该服务需要的　参数以及服务为用户提供的反馈。　・ＧＳ注册中心：其功能是为用户提供大范围内的网格　教学服务的查询。学校、科研院所开发的网格教学服务，怎　・８４・　于教育资源网格服务注册中心。网格服务通过ＵＤＤＩ（Ｕｎｉ・　ｖｅｒｓａｌ　Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ，Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ，ａｎｄ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）协议，注册到教　育资源网格服务注册中心。在一个网格内，可以分层次由多　个Ｇｓ服务注册中心组成。客户端或者说学习者通过服务注　册中心可以查找到所有在此注册的网格教学服务的信息。　对于教学系统的开发者，可以把在注册中心查到的网格服　务，直接嵌入到教学软件的开发当中，而对于学习者，可以通　过网格门户网站直接进行学习活动。　・网格门户（Ｇｒｉｄ　Ｐｏｒｔａ１）：是用户访问网格服务的接　口，也可以看作为用户提供网格服务的ＷＥＢ页面。网格门　户和传统网页从表面上看没有太大的区别，但是其内涵却是　不同的。网格用户通过网格门户网站进入网格系统，取得所　需要的服务，从而进行学习活动。网格门户可由基于Ｊａｖａ　ＣｏＧ　Ｋｉｔ，Ｊａｖａ　Ｓｅｒｖｅｒ　Ｐａｇｅｓ等网格门户开发工具构建而成。　Ｇｌｏｂｕｓ安全体系结构ＧＳＩ和Ｍｙｐｒｏｘｙ用于安全和认证，当用　户访问网格服务时，Ｍｙｐｒｏｘｙ进行安全和身份认证，网格门户　获取用户证书，随后该Ｐｏｒｔａｌ代理用户与网格交互。　・网格用户：在教育资源网格系统中，网格用户代表网　格服务的使用者或者说学习者，用户不仅可以使用网格资　源，享受网格服务，同时也可以利用网格资源和服务构建自　己的应用。用户都要通过网格门户注册进入教育资源网格。　ｉｎｔｒａｎｅｔ内的用户通过本地的网格引擎访问网格资源。　２．教育资源网格体系结构　ＥＲＧ体系结构如图２所示。位于最底层的是分布式资　源。利用网格中间件技术：Ｇｌｏｂｕｓ工具集和存储资源代理／　元数据目录（ＳＲＢ／ＣＡＴ），将分布的计算、存储、仪器设备、数　据资源构建在一起，这里的数据资源指分布式系统实时采集　的数据，如实验仪器产生的实验数据。Ｇｌｏｂｕｓ工具集技术包　含四个方面的内容：安全、信息服务、资源管理和数据管理。　教育资源网格入口　教育资源ｆ５ｌ格　俳ｌ应月ｌ　ｌ黼翻ｌ　／躲ｌ　ｆ　客户端　ｗ南服务／应用服务器　Ｉ　Ｉ　服　白舣ＡＰＩ　　ＩＡＨ　ｌ砌眦胴ｌ信息　ＡＰＩ　Ｉ　认证ｌ信息　工作管理ｌ文件／黼ｌ　网格端口服务　Ｉ　Ｉ　ｌ　／＼　安全Ｉ信息ｌ资源管理Ｉ　管理ｌＳＲＢ／ＣＡＴｌ协漏器　网格中间件服务（ｏ　工具集）　ｌ数据库Ｉ数据库　计算资源存储资源数据资源实验设备　Ｉ黼　Ｉ　图２教育资源网格体系结构　维普资讯 http://www.cqvip.com

杨瑛霞．基于网格的网络教育资源管理模式　（Ｉａｎ　Ｆｏｓｔｅｒ，１９９８）网格安全基础设施（ＧＳＩ）通过使用公共密　ＯＥＲ．２００６，１２（２）　整合，在异构的分布式数据库之间进行查询（如图３），通过　配置信息协调框架，将分布的、使用不同模式的多个数据库　连接起来，这样就好像系统只有一个数据库一样。　钥证书，提供了认证和授权服务。网格资源分配管理服务　（ＧＲＡＭ）负责解决资源异构性问题、按用户需求协调调度所　需资源、对资源负载管理、远程激活应用程序系统等。数据　・对数据库联合体进行协作式数据挖掘，增强网络服　务的个性化、智能化。数据挖掘就是从大量的、不完全的、有　噪声的、模糊的、随机的实际应用数据中，提取隐含在其中　网格服务负责向远程应用程序传送参数文件、管理数据文　件。协调器负责在大量异构分布式数据库之问进行查询。　网格端口服务和白定义的ＡＰＩ用于扩展网格中间件服务置　Ｗｅｂ接口层，为网格用户提供集中执行的环境和开发工具，　用户可以根据需要动态定义该环境。网格用户通过网格入　的，人们事先不知道的，但又是潜在有用信息和知识的过程。　・实现远程虚拟实验的协同，一是远程操纵实验设备　获取实验数据；二是通过分布的实验设备获取不同的数据，　口，访问网格服务和使用网格提供的工具包。　３．教育资源网格的主要功能　教育资源网格从功能上解决以下问题：　在同一虚拟空间进行模拟或协同完成同一项目。从而共享　分布的实验设备。　圣宣＝日　谭日　　・基于标准网格基础设施（ＯＧＳＡ体系结构、Ｇｌｏｂｕｓ开　发工具包），建立稳定、快速、高可靠的网络，实现分布在各个　校园网内的计算资源、存储资源、数据库、数据仓库、软件系　统、实验设备互联。　・硬件资源的分布式管理。各校园网内的计算资源、　存储资源除满足本地工作需求外，以Ｗｅｂ服务的形式通过　网络教育资源管理是网络教育能否有效发挥作用的重　要环节，探讨新的管理模式对网络教育资源建设和发展具有　重要实际意义。网格作为下一代互联网的主要结构形式，对　有效整合异构环境的教育资源，提高资源共享、利用程度和　教育资源效能，都将具有深远影响。本文探讨了现有教育资　源管理模式存在的问题，提出基于教育资源网格的教育资源　整合模式，并对其体系结构和功能进行了初步探讨。　网格引擎接口（ＧＥ）对网格用户开放，如果本地计算、存储资　源不能满足需要，也可通过网格门户使用异地分布资源。　【参考文献】　［１］王晓东，高宏卿，张际平（２００５）．基于网格的远程教学研究　［Ｊ］．中国电化教育，２００５，（５）：５３－５６．　［２］扬瑛霞（２００５）．网络教育资源管理的发展模式［Ｊ］．计算　机与教育．２００５，（１０）．　［３］余胜采，朱凌云，曹晓明（２００３）．教育资源管理的新发展　［Ｊ］．中国电化教育，２００３，（９）：．９６－９９．　［４］Ｉａｎ　Ｆｏｓｔｅｒ（１９９８）．网格计算［Ｍ］．金海，袁平鹏，石柯　（２Ｏ０４）．北京：电子工业出版社，２００４．　（编辑：魏志慧）　图３信息协调的结构　・软件资源的集成。一是远程激活共享的应用程序　如：远程教学系统，实现按需服务。二是能够将网格成员网　络中心的数据库联合起来，运用信息协调技术，进行数据的　【收稿日期】２０ｏ６．（）１－０２　一　【修回日期】２００６．０３．ｏ７　—　０　【作者简介】杨瑛霞，在￣－ｔ－，华东师范大学教育信　息技术学系。　Ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｇｒｉｄ　ＹＡＮＧ　Ｙｉ　ｎｇｘｉａ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００６２，Ｃｈｉａ）ｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ．Ｉｔ　ｉｓ　Ｏｎｅ　０ｆ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｉｓｓｕｅｓ　ｔｈａｔ　ｗｅｂ　ｂａｓｅｄ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｒｅ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｉｓｏｒｄｅｒ　ｗｈｉｃｈ　ｌｉｍｉｔｓ　ｔｈｅ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｄｅｖｅｌ０ｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ．Ｔｏｄａｙ，ｍｏｓｔ　ｓｅｒｉａｌｓ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｉｓ　ｔｈａｔ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｒｅ　ｎｏｔ　ｅｆｆｅｃ－　ｔｉｖｅｌｙ　ｓｈａｒｅｄ．Ｇｒｉｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ａ　ｍｅａｎｉｎｇｆｕｌ　ｗａｙ　ｆｏｒ　ＳＵｒｅ　ｔｈａｔ　ｗｅｂ－ｂａｓｅｄ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｓｈａｒｅｄ　ａｎｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｌｅｖｅｌ　ｗｏｕｌｄ　ｂｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｇｒｉｄ；ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ；ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｅｌ；ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｓｈａｒｅ・　・８Ｓ，