网格技术条件下的远程学习支持服务系统研究*

孙壮桥,逯海霞

(1.河北广播电视大学,河北石家庄 050071; 2.石家庄幼儿师范学校,河北石家庄 050228)

网格技术条件下的远程学习支持服务系统研究*

孙壮桥1,逯海霞2

(1.河北广播电视大学,河北石家庄 050071; 2.石家庄幼儿师范学校,河北石家庄 050228)

网格技术的出现和不断发展为解决远程教育学习支持系统面临的问题提供了机遇,利用网格技术实现各类学习支持系统的整合和对接,以实现更大范围的资源共享是基于网格远程学习支持系统模型的目标。网格环境下的远程学习支持系统的设计思想、体系结构、实现构想及其服务优势,需借助网格技术建立较为完善的远程学习支持系统,为远程教育提供良好的学习支持服务系统。

网格技术;支持服务;远程教育

学生学习支持服务(Student Learning Support Service)也称为学习支持服务、学生支助服务或支助服务,是为学生提供学习支持与帮助的意思。在远程教育学习中,学生学习支持服务是以学生为中心的远程学习得以顺利进行的重要条件和保证,也是远程教育院校保证远程教育质量。

一、远程学习支持服务系统服务的内容

学习支持服务系统的主要服务内容可归纳为硬件设施服务、学习辅导服务、学习资源服务、学生学习评价服务、实践教学服务、信息咨询服务等。这些服务是保证现代远程教育质量的关键。

1.硬件设施服务

现代远程教育系统的一切支持活动是建立在硬件基础之上的,硬件子系统主要包括各种设备,包括通信设施(如路由器、交换机、服务器等)、多媒体设备(如多媒体计算机、投影仪、媒体播放机等)、其他设备(如卫星接收终端、电视机等)。

2.学习辅导服务

主要指对学生学习课程进行教学辅导和答疑:一是指教学辅导,如课程说明、教学大纲、实施方案、课程论坛答疑等;二是与课程学科性质和教学内容有关的学习方法指导,实验和其他实践性教学环节和训练项目的指导;三是组织学生小组讨论和小组学习;四是其他各种与课程学习有关的教学帮助等。

3.学习资源服务

向学生提供丰富的学习资源是远程教育学习效果好坏的首要保障。学习资源服务包括建设标准化、规范化的学习资源专用平台;制作统一的网络课程和网络课件等网络资源;学习资源的参与共享、及时更新等都是学习资源服务的内容。

4.学生学习评价服务

学习评价是课程教与学全过程中的必要环节。在远程教育环境下,教师要注重对课程学习考核内容的布置、及时批改,并注重个别辅导。学生要通过教师的评价,自查学习效果,调整自学方法,查漏补缺。教师也要检查课程学习资源的使用效果和质量,及时取得学习评价反馈,改进学习服务内容。

5.实践教学服务

实践教学包括实验、实习、调查等。与一般课堂教学相比,远程教学难以组织学生进行统一的实践性教学,而这个问题的解决离不开学习支持服务的支持。电大系统在实践性教学环节方面提供了灵活、全面的支持,包括设计实验箱、在各级地方电大建设实验中心或实验基地。同时,组织野外考察、社会调查、生产实习和教学实习等实践教学。

6.信息咨询服务

信息咨询服务是为学生提供在学习期间遇到的各类问题提供解答、帮助和建议的服务。咨询服务和学习辅导服务的差异就在于问题对象是否与学科教学内容有关。咨询通常主要针对那些与特定课程学科教学内容无关的学习交流的和个人问题的解答、帮助和建议。在学习中,辅导和咨询所解决的两类问题经常混在一起。

上述的这些学习支持服务内容之间是相互关联的,一个服务需要多个服务要素共同完成。学习支持服务各项功能的顺利实现和开展,必须依托整个系统各要素的相互协调和配合。

二、远程学习支持服务系统中存在的问题

目前,学生在远程学习的过程中遇到的困难和问题是多方面的,远程教学系统也存在许多问题。尽管基于网络的远程教学系统都强调共享,但这种共享还是处于相对较低的水平上。从实现的方式上来讲,大多是静态或动态的Web页面,没有体现服务的概念。从硬件和操作系统来看,各种异构系统并存,兼容性较差。从技术角度来看,目前的远程教育仅仅是利用信息技术实现学习资源简单的信息传递和交流,简化了学习者真实的学习情景,无法满足远程学习对交互性、分布性和群体协作的需求。以全国电大系统构建远程学习支持系统为例进行讨论,中央广播电视大学作为世界上最大的远程教育系统,在全国电大系统内还没有一套相对成熟的用于学习支持服务的专门系统,已有的专门用于学习的电大在线平台,提供的学习支持服务比较少;另外,国家现代远程教育资源库独立运行,没有很好地作好互通互联,等等。

网格技术的出现和不断发展为解决远程教育支持系统面临的问题提供了机遇。利用网格技术实现各类学习支持系统的整合和对接,可以实现更大范围的资源共享。

三、网格环境下的远程学习支持系统

网格(Grid)是一个集成的计算与资源环境,或者说是一个计算资源池。网格试图实现所有资源的全面联通,把整个网络整合成一台巨大的虚拟超级计算机,实现计算资源、软件资源、信息资源、知识资源、存储资源、通信资源的全面共享,消除资源孤岛和信息孤岛。因此,网格计算是继Web技术和Internet技术之后,信息技术的第三次革命,最终将改变资源的服务方式和共享方式。

1.网格学习支持系统的设计思想

以网格服务为中心的体系结构通过提供一组相对统一的核心接口,实现服务的重用,并构造更高级别的、有层次结构的网格服务;网格服务将网格资源虚拟化,可以使得一个逻辑资源映射到多个物理资源上,也可以将多个逻辑资源实例映射到相同的物理资源上,这种虚拟化可以对资源进行有效的重新组合;通过网格服务将资源抽象化,并提供统一的接口来使用不同的异构资源,能够更好地实现资源的共享。在网格服务框架中,一切网格资源都以服务的形式存在,最基本的思想就是以“服务”为中心。资源的共享就体现为服务的共享。

2.网格学习支持系统的体系结构

网格环境下的远程学习支持系统有中央节点、子节点等多层次结构特点。中央节点负责总体协调;子节点保持本身的自治性,有自己的控制中心,内部事务都有各自的的控制中心来处理。这种体系结构有利于对具有节点自治性和底层异构性信息资源进行管理,还具有较强的适用性;同时使系统具有可扩展性,在一定程度上实现系统节点任务和资源的联合分配。

网格环境下的远程学习支持系统模型为学生提供一个开放式的、框架式、插件式的学习空间,充分吸收了网格计算技术、移动代理技术等技术的优势,为学习者提供了人性化、智能化、丰富的学习环境。根据网格面向服务的层次结构设计的基于网格的远程学习支持系统体系结构,如图所示。

从功能的角度,它可以看作三层结构:资源层、中间件层和应用层。资源层是网格学习资源的实际提供者,中间件层用于屏蔽异构系统的细节,向上提供一致的、透明的服务接口,应用层主要是面向用户,实现基于应用的网格管理与调度。这里的资源层中实际包括信息资源以及网格的基础设施,网格的基础设施含网格的管理系统和网络设施。

3.网格环境下的远程学习支持系统的实现

很多学校都在利用网络新技术进行教学服务,都建立了功能丰富、各具特色的网站,有的还建立了自己的网络学校。网站为学习者提供了很大的方便。但由于各个系统独立运行,信息源之间不能联通,不能满足对信息准确全面获取的要求,信息不能有效共享,形成了一个个信息孤岛,造成资源的巨大浪费。

网格环境下的学习支持系统,只需要有一台主服务器,主服务器要求每个资源服务器的所有网格服务都要向其注册;如果应用程序服务器要用到资源服务时,首先在主服务器上进行网格服务查询,看在主服务器中有多少资源服务器发布了相同的网格服务。在实际应用时,使用者登录本地服务器,然后向主服务器查询,主服务器返回有这一项服务的服务器列表的信息。在得到在主服务器注册了该资源的服务器列表后,应用程序服务器再根据主服务器返回的信息,逐个访问有这个服务的查询服务,最后连同本地服务器上的资源信息返回给使用者供其选择浏览。

网格环境下的远程学习支持系统的设计实施必须充分考虑和利用现有的大量存在的教学系统和资源。网格环境下的远程学习支持系统要建立在原有的Web教学平台的基础上,把网格的技术应用进来,提高已有的远程教学系统的性能,这种模式开发既开发周期短,又充分利用了现有的教学系统和资源。但是,在具体实现时,各类教学系统的互连存在一定难度,资源的复杂性降低了系统的效率。目前,网格环境下的远程学习支持系统实验采用G lobus工具包来开发。在网格学习支持系统平台的每个网格节点都安装了G lobus工具包,网格服务开发工具需要其他学习资源、学习系统的支持,为开发网格服务提供广义的资源支持。G lobus工具包是网格服务的容器,由它进行网格服务的注册、发现、调度、管理、执行等服务,而通过网格服务实现共享远程学习支持系统各个网格节点的学习内容以及其他远程教学系统创建、管理的学习资源。可以使用 GridFTP组件来访问各节点的学习资源并进行资源的推送。为了提高访问资源效率,G lobus工具包的拷贝位置服务为同一文件支持多位置分布。学习者通过网格环境下的远程学习支持系统的门户使用学习网格提供的网格服务。学习支持系统网格门户是所有网格平台用户的入口。参加远程学习的学生,无论归属那个学校,一旦完成用户注册就能共享各个系统的学习资源,而不必知道资源由谁提供。

4.网格环境下的远程学习支持系统的优势

网格环境下的远程学习支持系统学习者进入网格门户后,结合自身的需要,提出学习要求,网格环境下的远程学习支持系统便会统一协调、组织和管理,按照学习者的需求,提供给最终用户与具体的计算机设施、地域无关的、快速准确的透明服务。通过为用户提供统一的服务接口,它可以提升资源的质量和智能化水平,实现更高层次的共享;利用网格的动态和多样性功能来实现不同渠道提供的各类资源和资源制作不同格式准入性。

四、结论

远程教育目前正由规模发展向提高教育质量转变,借助网格技术建立较为完善的远程学习支持系统,提供良好的学习支持服务系统,实现教育资源的充分共享,是当前提高现代远程教育质量的行之有效的办法,也是现代远程教育的核心和精髓,是今后一段时期远程教育的必然选择。

[1]丁兴富.论远程教育中的学生学习支助服务(上)[J].中国电化教育,2002,(3).

[2]朱晓鸽.完善学习支持服务体系发展电大教育事业[J].现代远程教育,2004,(5).

[3]都志辉,陈渝,刘鹏,王小鸽,杜江,周念生.以服务为中心的网格体系结构OGSA[J].计算机科学,2003,(7).

[4]徐志伟,冯百明,李伟.网格计算技术[M].北京:电子工业出版社,2004.

G434

A

1008-469X(2010)05-0020-03

2010-06-11

注:本文为河北省社会科学发展研究课题《现代远程教育中新技术应用的研究》(课题编号:200903193)的研究成果之一。

孙壮桥(1980-),男,河北邯郸人,讲师,工程硕士,主要从事远程教育、网络管理与界面设计研究。