基于网格技术的区域性教育资源库共建共享机制研究

基于网格技术的区域性教育资源库共建共享机制研究柯和平，李春林（深圳职业技术学院电教信息中心，广东深圳５１８０５５）［摘要］我国不同区域学校教育资源库建设与应用的发展极不均衡，即便是同一区域不同学校也是如此。

网格技术可以经济地实现教育资源共享，打破信息孤岛，实现资源效益的最大化。

建立区域性教育资源库可极大提高教育资源的共享度，促进区域性教育水平的整体提升。

科学合理的区域性教育资源共建共享机制将会带来极大的效益。

［关键词］网格技术；教育资源库；共建共享；机制［中图分类号］Ｇ４３４［文献标识码］Ａ一、引言我国各级学校的教育信息化建设与应用工作已持续多年，教育资源建设作为教育信息化建设与应用的核心工作受到越来越多的重视，但由于诸多因素，如缺乏统一规划、经费不足、技术力量不够、没有相应机制等，教育资源建设与应用极为不够，特别是优质教育资源尤显不足，如真正全方位支持自主学习的网络课程、精品课程、大型权威性强的专业资源库、特色鲜明的专题学习网站等。

教育资源建设与应用普遍存在以下现象：（１）区域性发展极不平衡，经济较发达地区优势明显。

（２）同一区域各高校发展不均衡，尤其缺乏统一性的区域发展规划。

（３）许多院校教学资源严重匮乏。

（４）信息资源重复建设，资金重复投入、浪费严重。

（５）信息孤岛林立，没有实现资源的有效共享，甚至单个院校内的资源整合都是一大难题，导致大量特色资源不能在更广阔的范围内得到利用。

（６）信息资源质量不高，没有统一的质量考核标准。

（７）资源的教学应用极为不够。

［１］网格技术可以实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享，基于网格技术的区域性教育资源库建设可有效缓解目前存在的困难。

二、网格技术特点与区域性教育资源库建设网格技术是近年来国际上兴起的重要信息技术，它能够吸收各种计算资源，将它们转化成一种随处可得的、可靠的、标准的且相对经济的计算能力。

美国、欧盟国家、日本、韩国等国相继启动了网格方向的国家研究计划，开展网格技术研究，建设网格基础设施。

中国在“国家８６３计划”重大专项支持下也全面开展了网格方向的研究工作，建立了中国国家网格，研制了网格软件ＣＮＧｒｉｄＧＯＳ，开发了科学研究和资源环境、制造业与服务业等领域一系列网格应用系统，取得了令人瞩目的成绩。

１．网格的技术特点与优势（１）超强的计算和存储能力。

网格所提供的计算能力远远超过以往我们所能够想象的程度。

我国计划到２０１０年，实现每秒３００万亿次以上聚合浮点计算能力和１０００万亿字节（１ＰＢ）以上存储能力的中国国家网格服务与应用环境。

［２］（２）资源统一共享和管理。

可以实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源等的全面共享。

网格可以对网格中的各种资源进行有效的管理和调度。

（３）互操作性强。

网格通过中间件来实现网格内所有异构硬件和软件的互操作性，保证分布在各地节［文章编号］１００３－１５５３（２００８）０１－００６３－０６资源开发与应用６３点的正常接入与操作。

（４）资源共享高效。

用户可以在任何时间和地点，以自己习惯的形式访问和使用各种网格资源。

（５）可扩展性强。

网格系统可以很容易地被扩展，支持异构接入，从而为广域范围内实现信息共享提供条件。

且有很强的自适应性，可自动实现信息和资源的更新，智能地适应各种不测情况的发生，保证系统的正常运转。

（６）可靠的安全保证。

网格较完善的安全机制可以满足各种形式的安全要求，比如数据传输加密，权限认证，避免非法入侵和非法使用等。

［３］２．基于网格技术的区域性教育资源库功能（１）网格成为公用设施，促进区域性教育资源的均衡发展。

网格能够吸收各种计算资源，将它们转化成一种随处可得的、可靠的、标准的且相对经济的计算能力和网格服务。

各校之间通过建立合作机制，充分调动每一所学校、每一位教师积极参与并利用网格技术共建共享优质教学资源，促进教育的均衡发展，甚至可实现不同区域联合或全国性的资源共建共享平台。

（２）区域性教育资源统筹规划，统一制作标准、系统建设，同一共建共享机制，避免资源重复建设、资金重复投入、浪费严重现象，并有利于提高资源的建设质量、提升资源共享程度。

（３）打破信息孤岛，实现教育资源多元一体化服务。

目前，教育信息化建设中存在大量的“资源孤岛”、“信息孤岛”，利用网格技术可以实现各校间横向联合与协作，实现资源的全面共享，实现基于网格的资源多元一体化服务，实现资源的充分利用。

（４）提高资源的利用效益。

基于网络技术同一标准，统一制作与共享平台，极有利于资源的共享，有利于教育教学过程中的具体应用，且有利于开展统一区域大规模的教学应用试验推广工作，进一步提高资源的利用效益。

采用适当的市场运营机制，可实现资源效益的最大化。

（５）资源系统更加安全可靠。

通过网格技术实现分布式、异构性资源的负载平衡，避免网络拥宕，实现资源数据存储备份，容错容灾，确保资源系统更加安全可靠。

三、区域性教育资源库共享平台及系统模型１．基于网格的教育资源库共享平台由于技术发展及历史原因，目前存在大量异构教育资源库。

教育资源库之间的异构性存在平台层、系统层和语义层三个层次。

如何把现有异构教育资源库进行集成，提供一个大规模的资源共享平台，是当前亟待解决的问题。

资源共享平台客观上应达到如下目标：①消除异构性，使各种异构资源库管理系统能够互操作；②灵活性和可扩展性，资源共享系统应具有较好的可扩展性，网络拓扑结构可根据需求灵活调整；③自治性和松散耦合性，各分布资源库管理系统应相对独立，它们之间的连接应具有松散耦合关系，节点可自主方便地加入和离开网络系统；④负载均衡，网络中应避免存在因部分节点负载过重而形成的通信或服务瓶颈。

［４］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，具有重要作用。

网格技术支持下的教育资源库共享平台结构如图１所示。

图１基于网格的教育资源库共享平台（１）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。

（２）注册中心：其功能是为用户提供大范围的网格教学服务的查询。

在一个网格内，可以分层次由多个服务注册中心组成。

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。

（３）网格门户（ＧｒｉｄＰｏｒｔａｌ）：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。

网格用户通过网格门户网站进入网格系统，取得所需服务。

（４）网格用户：在共享型资源库网格系统中，网格用户代表网格服务的使用者，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。

用户必须通过网格门户注册才能进入教育资源网格。

［５］２．基于网格技术的区域性教育资源库系统模型６４网格技术可以实现不同地理位置上分布的各类资源连接，如计算机（包括机群）、数据库、各类设备和存储设备等，形成对用户相对透明的虚拟的高性能计算环境，其应用包括分布式计算、高吞吐量计算、协同工程和数据查询等诸多功能。

各节点资源的设计与开发人员将自行开发的数字资源上传到统一接口，其他节点用户自动调用ＧｒｉｄＦＴＰ，将教育资源文件同步到各节点上，实现自动分布和同步功能。

［６］利用网格的资源共享能力，可以构造教育资源访问和集成的虚拟化界面。

其效果是，用户只需专注于资源的利用，而不需考虑系统构架、技术路线、资源位置等。

（１）区域性教育资源库系统结构模型基于网格技术建立的区域性教育资源库系统结构模型如图２所示。

图２基于网格的区域性教育资源库系统模型①中心库平台中心库平台包含统一建设的资源信息，也包含所有网格节点的共享资源信息。

提供全局命名服务管理。

中心库平台是资源共享平台，直接架构在网格上，存储、管理所有优质信息资源，实现资源展示、搜索、下载等功能，还提供会员注册、积分制度等附加功能服务。

中心库平台资源信息全部来自网格，通过检索全国所有学校共享到网格上的资源，提供展示和下载，同时记录积分等信息。

中心库结构模型如图３所示。

图３中心库结构模型②节点库平台节点库具有强大的教学功能。

节点库具备课程和资源创作平台。

节点库是资源共知、共建、共享平台。

实现资源上传、展示、搜索、下载等功能，同时提供会员注册、积分制度等其他附加功能。

节点库平台欢迎其他学校加盟到这个平台，共建、共用这个资源库，并且采用贡献越多共享越多的激励机制。

节点库结构模型如图４所示。

图４节点库结构模型（２）管理应用模型①中心库管理应用模型如图５所示。

图５中心库管理应用模型②节点库管理应用模型图６节点库管理应用模型６５四、区域性教育资源库共建共享机制探索１．区域性教育资源库内容结构模型区域性教育资源库建设以创建精品资源为核心，以资源共享为目的，要求实现海量资源处理、资源分布式存储，资源管理、资源评价、知识管理为一体，终极目标是能高效地应用于教育教学过程中，实现资源价值的最大化。

教育资源库的内容结构可以根据各区域、各组成学校的学科、专业、课程设置的具体情况而定。

［７］一般情况下，高校的共享型教育资源库以专业为单位进行建设较为科学合理。

专业类共享型教学资源库主要内容可包括专业标准大全库、专业信息文献库、专题特色资源库、多媒体课件库、专业图片库、专业视频动画库、试题库、案例库等。

［８］（１）教学资源建设与应用平台：包括资源制作平台、资源管理平台、资源利用平台和资源交流平台等四大系列，并提供多系统耦合平台。

在网络环境中实现各平台耦合，共享数据，形成一个基于Ｅ－ｌｅａｒｎｉｎｇ技术标准的数据互操作的教育资源库软件环境，通过教育资源门户对用户服务。

（２）每个专业资源库由专业标准大全库、专业课程库、专业试题库、专业案例库、专业视频库、专业动画库、专业信息文献库、多媒体课件库、专业图片库等组成。

专业类区域性教育资源库内容结构模型如图７所示。

图７区域性教育资源库内容结构模型（３）资源的建设紧紧围绕专业教学目标与标准、课程体系、教学内容、模拟实验实训、教学指导、学习评价等模块进行。

２．教育资源建设机制信息资源可以有几个来源，如大量的注册用户、财政拨款支持的院校、专业公司等，系统通过对资源的内容、结构、形式、制作等各方面的审核，如果能达到入库标准，则将资源加入数据库中。

教育资源建设机制如图８所示。

图８教育资源建设机制结构区域性教育资源库建设原则：［９］（１）循序渐进原则：总体规划，分步实施，形成“规划—实施建设—培训—应用评价”流程。

（２）标准化原则：资源建设应以教育部颁布的《现代远程教育资源建设技术规范》、《教育资源建设技术规范》等标准为指导，并结合学科、专业、课程特点制定资源建设标准。