| 出版日期：1999-08-09 总期号：847 本年期号：57 |
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迎接远程教育
李晓明、韩华 
李晓明，北京大学计算机科学技术系教授，博士生导师，系主任，中国计算机学会理事，教育部高等学校计算机教学指导委员会委员，中国运筹学会可靠性学会副理事长，美国电气工程荣誉学社etakappa nu成员和ieee cs、acm会员。 作为国家教育振兴行动计划的一个重要组成部分，“现代远程教育工程”正作为国家行为从不同层次、不同角度蓬勃展开。尽管不同的技术手段都在这个大舞台上表演，但从长远看，现代远程教育必须以web技术为主要依托。这是因为，教学过程基本上是一种信息交流过程。历史告诉我们，新的教育形式的出现通常是社会其它与信息交流有关的基础设施出现的“副产品”。没有邮政系统，就难以想像函授教育；没有电视广播系统，自然也就没有电视和广播教育；没有www，人们现在也就不会谈现代远程教育。 优势———分布性 作为以web为媒介来从事教学活动的最基本行为特征，分布性是现代远程教育优势的根源，也是对我们的技术挑战的根源，还是对传统教育学和教育管理模式挑战的根源。在理想的情况下，这种分布性可以体现在各个方面：教师的分布性；学生的分布性；教室的分布性；教学管理的分布性；以及学分的分布性。 分布性是一把双刃剑。一方面，它的确给人们接受教育带来了极大的便利：随时，随地，个性化；同时也给整个社会的教育事业向更大规模、更高效益、更高质量发展提供了巨大的潜力：精品课程可以得到广泛共享，避免低水平（或者高水平）的重复。另一方面，这种广泛“分布性”的有效实现也向计算机技术和通信技术提出了空前的挑战。当前的web，基本上还是通过“地址”的概念，面向信息访问的。在超文本和多媒体技术的支持下，作为群众性、大范围信息访问的基础设施，它是成功和有效的。但我们注意到，作为一套技术，它所提供的服务是低质量的。典型的情况是，点击一个超链，我们通常要有等待一段时间，甚至一无所获的思想准备。这不仅是硬件设施还不够过硬，还反映了web软件技术也不够先进。 随着web的普及，人们对它的要求也越来越高，希望它能做的事情也越来越多。1994～1995年，人们一般还只是讲“internet／web”；1996～1997年，“intranet，extranet”开始时兴起来；而近一年来，“portal”（指门、入口，尤指壮观的大门。有些应用领域也有称为portal的软件服务设施，如lotusnotes可以称为一商业portal）又成了人们追求的新概念。这些演变从一个侧面反映了人们对web能为我们做什么的认识的变化。我们这里说的portal，从功能上看，解决了所在应用领域的一些具有共性的问题，使得人们在该领域做应用的时候，不必考虑这些共性问题，而可直接使用portal提供的解决方法。从实体上看，绝大多数portal对应的是一些对外提供服务的软件模块，它们本身既可构成某个应用领域的应用系统，同时还对该应用的再开发提供支持。“教育信息平台”从其技术含义和要求来讲，也就是“教育portal”，正是这种理念在教育领域的体现。 挑战———教育信息平台技术 可用性（availability）。学校收了学生的学费，就相当于在学生和学校之间达成了一个协议，其最基本部分就是“按时向学生传授知识”。如何保证网上教育资源的高可用性是建设教育信息平台首先要考虑的问题。可用性有一些具体的含义，“及时”和“容错”就是两个重要的方面。学生们需要在可以容忍的时间范围内得到应该得到的教学内容，无论网络是否阻塞或者某个服务器是否出了故障。数据的复制和迁移是获得高可用性的最基本软件手段。 开放性（openness）。这个术语在不同的场合含义不尽相同，我们讲的是系统能够支持自身变化的能力。软件系统的开放性主要不在于公开源代码，而在于它是否有支持变化的机制。“虚拟大学”作为一个信息系统和网络系统，显然应该是充分开放的。而“教育信息平台”作为一个软件系统，其所涉及领域的明确需要一个过程，针对这些问题的解决方法也应有一个扩展与逐步完善的过程，“教育信息平台”应能支持这种变化，从这个意义上讲，要求它具有很好的开放性。 和开放性相关的一个概念是灵活性（flexibility）。软件系统的灵活性是指基于它配置各种不同应用系统的能力，或者是在它上面进行二次开发容易程度的一种度量。“教育信息平台”作为一个基础软件系统，应该有很高的灵活性。这种灵活性体现在能够容易地开发出不同的虚拟大学、中学、小学，等等，不同层次、不同类型的学校运行逻辑自然会有所不同。在共性的基础上适应不同的个性，就是教育portal要追求的目标之一。 可扩展性（scalability）是和开放性相关的另一个概念。一般来讲，可扩展性指的是系统规模扩大时，其典型应用性能改变程度的一种度量。在本文所限定的意义下，教育portal本身谈不上可扩展性，而由它所生成的各种虚拟学校，则需要有很强的可扩展性。在这个学校中进行的各种教学活动，应该允许学生规模在一个较大范围内变化，性能基本不受影响。显然，这种可扩展性需要教育portal提供机制上的支持。 透明性（transparency）。前面，我们指出了基于web的远程教育的最基本特征是分布性。从技术上讲，对透明性的追求是和这种基本特征最直接相关的。透明性问题是在设计分布式系统时所面临的共性问题。其含义是指：用户在使用一个分布式系统时，无法分辨该系统到底是分布式系统，还是集中式系统。研究透明性问题，首先要明确的是透明性针对的用户是谁。对于不同应用领域的分布式系统，其用户的概念是有区别的。对于教育portal而言，其用户有两类：虚拟学校的最终用户（如学生、老师、教务等）和基于教育portal建立虚拟学校的工程技术人员。对于不同级别的用户，透明程度是不同的，面临的透明性问题与解决该问题的方法与策略也是不同的。教育portal将针对两个级别的用户提供两个不同级别的透明性。其中，针对最终用户的透明性将是主要问题，它涉及几个不同的方面： （1）地点透明性：用户在使用系统时，不需知道所用资源的所在地。这将是虚拟学校的一个非常重要的特性。可以想像：虚拟学校是遍布全世界的多台服务器的互连；教师在虚拟学校上课，他可以不知道所教学生的所在地，可以不知道所准备的课件上载在哪台服务器上；对于学生而言，他可以接受来自全世界的多位教师的教育，可以学习来自不同服务器的课件，可以从不同的学籍管理服务器上拿学分，而不需要关心其所在地；对于其他用户（如教务、助教等）而言，也存在着大量的需要提供地点透明性的需求。人们访问一个信息资源，最好直接给出资源的名字，而不是地址。 地点透明性的解决策略是：建立用户所看到的逻辑资源与实际存在的物理资源的对应关系。由此引出的两个主要问题是：如何在分布环境中建立能有效支持动态维护的逻辑资源与物理资源的对应关系；如何利用该对应关系，在分布环境中提供对物理资源的访问，即针对该对应关系提供有效的分布算法，实现逻辑资源请求到物理资源请求的转换。 （2）迁移透明性：用户意识不到资源在分布式系统中的移动。虚拟学校的迁移透明体现在：由于性能、安全等原因，系统资源需要从一台服务器上迁移到另一台服务器上。对用户而言，除了访问课件的速度发生显著变化以外，不会意识到其他的改变。 要做到迁移的透明性，首先要建立迁移的策略，即确定什么资源可以迁移，什么时候应该迁移，怎样迁移等；其次是提供相应的后台操作。涉及的两个主要问题是：怎样在迁移的过程中，保证用户对资源的正常访问；怎样在地点透明性的解决策略中，增加对迁移透明的支持成分。 （3）复制透明性：用户无法分辨一份资源在分布式系统中的拷贝数目。资源复制是分布式系统中解决数据安全性与数据可用性及使用效率的常用方法，虚拟学校也不例外。由于其覆盖面大、用户多、数据量大，资源（如课件、人员资料、学籍资料等）复制显得尤为必要。 解决复制透明性，首先要确定资源复制的策略，什么资源可以复制？复制到哪里？复制多少？怎样复制等？其次是维护复制的透明，中心问题是对资源多拷贝的管理，而该管理方法中的一个核心问题是解决多拷贝资源的一致性问题。 （4）功能透明性：系统执行一个任务时，用户无法分辨该任务是在一个服务器上执行完成，还是由多个服务器共同执行完成。虚拟学校中存在着分布计算的需求，例如，学生信息是分存在不同的服务器上的，对学生成绩的统计任务将会涉及到多台服务器，该统计算法将是一基于分布资源的分布式算法。 系统应能提供相应机制，不仅使这种类型的分布式算法的实现可行、有效，而且还能对用户屏蔽算法中所涉及到的节点信息，提供功能实现的透明。 在实际设计时，往往是理论的最优化与性能考虑的折中。显然，一个既能保证性能，又能保证正确性，同时又使资源占用较少的策略将是我们所追求的。 关键———协作机制 和诸如数字图书馆portal比起来，除基本工作逻辑不同外，教育portal最大的一个特点就是强调协作机制。现代教育学的研究表明：交流与协作能大大提高学生学习的效率。基于此，教育portal应能提供强大的协作机制，促进各类人员（教师、学生、助教、教务、家长等）之间的交流与协作。 cscw（computersupportedcooperativework）是近年来新兴的一个重要的研究领域，主要是研究如何将计算机与人类协同的本质特点相结合，使得计算机能更好地支持人的协作。它的研究成果将能够用于教育portal的建设中。目前，主要存在两种研究思路：基于信息交换的cscw和基于信息共享的cscw。其中，基于信息交换的cscw是指：在工作组内部成员之间提供交流渠道，支持成员之间的交流；基于信息共享的cscw是指：多用户共享信息媒体，利用它完成协同工作。 在建立教育portal的过程中，除了要考虑上述技术问题以外，还要考虑如何将某些教育学研究成果融入系统，使教育portal不仅成为传统教学的有效补充，而且真正地从扩展教育方式、革新教育理念、提高教育效果等方面实现传统教学很难实现的功能，发挥其特有的优势。我们相信，在网络信息时代，建立有效的教育portal，不管是从经济效益，还是从社会效益上看，都将是一件利国利民的大事。 |
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