“现代教育技术发展史话”连载三 现代教育技术的前沿
阅读次数:     发布时间:2011-10-13
     各位看官,上回对现代远程教育中广泛应用的传统远程传播手段进行了追溯,本节要对现代远程教育技术手段中的前沿—计算机和互联网技术的发展进行一次探讨。立足于数字化传输的现代远程教育,其传输和处理都离不开计算机及计算机互联网,可以说计算机和互联网是现代远程教育最基础的手段和最核心的技术。
    计算机
    人类自发明数字和数学以后,知识经验的增长导致了计算的复杂化,人们一直都在寻求一种能进行快速计算的工具。早期的计算只能依靠人脑和其它辅助计算工具进行,如竹签、算筹、算盘、对数计算尺等。在科学家的努力下,计算工具向早期的机械模拟计算器前进了一步。
    1642年,法国帕斯卡为其担任税务计算的父亲制造了一台“加法器”,成为广为人知的第一台计算机器,它能做六位数的加减法,第一次确立了计算机器的概念。法国机械师杰卡德,大约在1801年完成了“自动提花编织机”的设计制作,其中采用穿孔纸卡片输人编织图案的方法,确定了程序控制的诞生。英国科学家巴贝奇采用穿孔卡片控制的方法于1822年完成了第一台差分机,可以处理3个不同的5位数,计算精度达到6位小数。后来巴贝奇与女数学家阿达•奥古斯塔合作制造分析机,巴贝奇以他天才的思想,划时代地提出了类似于现代电脑五大部件的逻辑结构。英国数学家布尔于1854发表逻辑代数(又称布尔代数),为计算机设计奠定了逻辑理论。
    1873年,美国人鲍德温发明手摇式计算机。19世纪末,美国人口普查局的统计学家霍列瑞斯博士发明了第一台制表机,首次用穿孔卡完成了大规模数据处理,用于美国第12次人口普查,统计工作仅用了6个星期时间,为人口普查局节省了约500万美元费用。1931年美国人布什发明微分分析仪。1937年11月,美国AT}T贝尔实验室研究人员斯蒂比兹的全电磁式计算机诞生;1906年,德•福雷斯特发明真空三级管。所有这些人的努力,都为计算机的诞生打下了坚实的理论实践基础。
    1943年美国马里兰州阿贝丁陆军试炮场承担美国陆军新式火炮的试验任务,陆军军械部派青年军官戈德斯坦中尉从宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院召集来一批研究人员,计算弹道表。他从陆军抽调了100多人作辅助性人工计算,不仅效率低还经常出错。后来,莫尔学院的莫契利和埃克特向戈德斯坦提交了一份研制电子计算机的设计方案—“高速电子管计算装置的使用”,建议用电子管为主要元件,制造一台前所未有的计算机,把弹道计算的效率提高成百上千倍。莫契利是总设计师,主持机器的总体设计;埃克特是总工程师,负责解决复杂而困难的工程技术问题;勃克斯则作为逻辑学家,为计算机设计乘法器等大型逻辑元件。1946年2月14日,世界上第一台电子计算机研制成功,机器的名字叫“ENIAC"(埃历阿克),它采用穿孔卡输人输出数据,每分钟可以输人125张卡片,输出100张卡片。在ENIAC内部,总共安装了17468只电子管、7200个二极管、70000多个电阻器、10000多只电容器和6000只继电器,电路的焊接点多达50万个;在机器表面,则布满电表、电线和指示灯。机器被安装在一排2.75米高的金属柜里,占地面积为170平方米左右,总重盆达到30吨,其耗电f超过174千瓦,电子管平均每隔7分钟就要被烧坏一只。ENIAC的运算速度达到每秒钟5000次加法,可以在3/1000秒时间内做完两个10位数乘法。一条炮弹的轨迹,20秒钟就能被它算完,比炮弹本身的飞行速度还要快。EIVIAC标志着电子计算机的间世,也确立了第一代电子管计算机的开始,人类社会从此大步迈进了电脑时代的门槛。在研制第一台计算机期间的1945年6月,冯•诺依里与戈德斯坦、勃克斯等人,联名发表了一篇长达101页纸的报告,即计算机史上著名的“101页报告”,被认为是现代电脑科学发展里程碑式的文献口报告明确规定出计算机由运算器、控制器、存储器和输人设备、输出设备五大部件构成,并用二进制替代十进制运算。此报告为日后的计算机发展莫定了结构基础。      
    1951年6月14日莫契利和埃克斯研制的“通用自动计算机”(UNIVAC)正式移交给美国人口统计局使用,标志着人类社会从此进人了计算机时代。这台机器使用了500(〕个电子管,是第一代电子管计算机趋子成熟的标志,共服役了7万多个小时才引退。
    1955年,贝尔实验室研制出世界上第一台全晶体管计算机TRADIC,装有800只晶体管,仅100瓦功率,体积也只有3立方英尺。TRADIC宜告了第二代电子晶体管计算机的诞生。以晶体管为主要器件的IBM7090型电脑,从1960年到1964年一直统治着科学计算的领域,并作为第二代电子计算机的典型代表,被永远载人电脑的史册里。1959年,DEC公司第一台晶体管电脑装配完成,简称PDP-1。它的主机就像一台冰箱,配里了圆形屏幕的显示器,成为第一台“有面孔”的计算机。
    1959年2月6日,基尔比和诺依斯发明由半导体元件构成的微型固体组合件,被命名为“集成电路” (IC)o  1961年,德州仪器公司仅用不到9个月时间,研制出第一台用集成电路组装的计算机,该机共有587块集成电路,重不过300克,体积不到100立方厘米,功率只有16瓦,标志着电脑从此进入第三代集成电路计算机。1975年,享誉全球的超级电脑“克雷1号”(CRAY-1)完成,实现了当时绝无仅有的超高速—可持续保持每秒1亿次运算,占地不到7平方米,重里不超过5吨.共安装了约35万块集成电路。
    1971年1月,专门生产集成电路的INTEL公司下的称夫研制小组制成了能够实际工作的108KHz微处理器Intel 4004,在大约12平方毫米的芯片上,共集成了2250个晶体管。微处理器的诞生,宜告计算机进人了第四代大规模计算机时代。
    1974年之前,计算机技术主要集中在大型机和小型机领域发展,但随着超大规模集成电路和微处理器技术的进步,计算机进入寻常百姓家的技术障碍已层层突破。特别是从INTEL发布其面向个人机的徽处理器8080之后,8086,80286,80386,80486,80586,奔二、奔三等微处理器按摩尔定律(即集成电路上能被集成的晶体管数目,将会以每18个月翻一番的速度稳定增长)飞速发展,并很快地应用于各行各业中。计算机产生之时,主要为军事服务,同时逐步扩展到教育科研领域。不过,它在远程教育领域中的应用还得依赖于互联网的出现和发展。
    计算机和互联网的发展
    1958年1月7日,美国艾森豪威尔总统正式向国会提出要建立国防高级研究计划局(DARPA,也被称为ARPA ). 1962年,该机构下成立“信息处理技术办公室”(IPTO ),把全国最强的电脑专家团结到ARPA周围,包括麻省理工学院、斯坦福大学、加州大学伯克利分校和洛杉矶分校的一批科学家和工程师。实际上,这些人就是后来研制ARPANET(阿帕网)的中坚力量。1963年,后来被薄称为‘'ASCII之父”的Bob Bemer制定出统一的信息表示方法ASCII美国信息交换标准码),为不同的计算机之间相互通信打下了基础。直到1981年,IBM最终开始在PC中使用ASCII ; ASCII才真正成为计算机通信的标准01964年3月Paul Baran发表“论分布式通信网络”,为计算机网络提供了理论基础。19“年,林肯实验室的TX-2计算机与位于加州圣莫尼卡的系统开发公司的Q_32计算机通过1200bp:的电话专线直接连接,第一次实现了计算机互联。ARPANET于1969年10月29日22:30诞生,把洛杉矶的加利福尼亚州大学洛杉矶分校、圣巴巴拉分校、斯坦福大学、犹他州大学4所大学的4台大型计算机采用分组交换技术,通过专门的接口信号处理机(IMP )和专门的通信线路相互连接,使这四个不同型号、使用不同操作系统、不同数据格式、不同终端的计算机连在一起,实现了相互通信和资源共享,宜告了计算机网络的开始。
    1970年ARPANET已初具雏形,并且开始向非军用部门开放,许多大学和商业部门开始接人。到了1971年4月,ARPANET上已经连接了美国加州大学洛杉矶分校、斯坦福研究院、加州大学圣巴巴拉分校、犹他州大学、BBN公司、麻省理工学院等巧个节点,共有23台主机联到了一起。这些电脑都是通过接口信号处理机(IMP)实现互相连接的。1972年,“互联网络工作小组”成立,使ARPANET的网络工作方式得到了确认。ARPANET上影响最大、使用最为频繁的电子邮件也开始在用户中间广泛流传。1973年ARPANET第一次实现同英国伦敦大学和挪威皇家雷达机构的国际间联网,使ARPANET超越了本土网络,首次实现国际化,为以后的Internet的发展提供了一定技术支持。
    1974年,ARPANET已经发展到有60多个结节点,连接了100多台主机,跨越整个美国大陆,并通过卫星连至夏威夷,触角伸至欧洲,形成了搜盖世界范围的通信网络。网络的多样化促使DARPA开始研究网络互连技术,并开始使用多处理器的IMP。接着第二年和UNIX一同开发出多处理器多总线IMPo1977年DARPA正式规定了在ARPANET上使用的电子邮件标准(RFC733 ) 0 70年代末到80年代初,各类网络应运而生,阿帕网(ARPANET)、  UNIX、以太网(Ethernet)群雄并起。
    随着1977年电子邮件等网络应用的日趋成熟,阿帕网(ARPANET)的主机数目已经突破100台,In-tetnet变得越来越现实。 1979年5月,美国威斯康星和其它6所大学以及DARPA,美国国家科学墓金会 (NS日计划建立一个连接各学校计算机系的计算机科研网络,称为CSNET。由于CSNET网络用的是比阿帕网络慢一些的连接设备,而且不要求冗余,所以整个系统要省钱得多。同时,l}BN公司推出第一台基于C/30的“界面信息处理机”(IMP),它就是今天“路由器”的前身和雏形。
    1982年是Internet历史上的转折点。当时的阿帕网络—Internet的前身准备正式转换成TCP/IP系统。此时,ARPANET分为为国家军队服务的MIL网络和为计算机研究界服务的阿帕网络。分开前,全网共有113个节点,分开后,阿帕网上剩下了45个节点。1983年1月1日,当时世界最大的网络—阿帕网络正式转换成TCP/IP协议的网络。由于阿帕网络采用了TCP月P协议,成了阿帕互联网络的中心。在整个80年代前期,各种类型的网络均围绕处于中央的阿帕网络组成阿帕互联网。
    1984年.Internet主机数从1983年的562台一跃而超过1000台。1985年,Internet上正式引人域名服务器DNS(Domain  Name  Server),提供给我们如今已经很熟悉的域名系统如一net}.com}.gov等。1986年,NSFnet创建了。NSFnet的建立是Internet历史上的一个里程碑,标志着美国国家科学基金(National Science  Foundation,简称NSF)成为促进Internet发展的主要角色,作为军事用途的ARPANET则开始逐渐退出舞台。1989年,从APPANET衍生出来的几个独立网络都独立长大,并开始了合并和互联,为In-ternet的形成铺平了最后一段道路。1990年蒂姆•伯纳斯利创建了WWW计划,并开发了相关技术标准,主要是由两部分组成:一是W eb服务器(Web  Serv-er),发布信息;二是浏览器((Browser),获得信息。1993年1月,NSF建立lnterNIC,开始提供目录和数据库服务、注册服务、信息服务。同年,浏览器软件发布,使用户可以简单方便地访间互联网。此后,计算机互联网将世界各地的计算机融汇为一体。各地学校先后以互联网为中心,开通了网上学院,使这一先进的教学手段及时地应用到教育中。
    中国的计算机和网络
    1953年1月3日,华罗庚受命在刚成立不久的中国科学院数学所内,正式组建我国第一个计算机科研小组,清华大学电机系阂大可教授任组长,目标就是研制中国自己的计算机。1958年8月1日,第一台国产小型电子计算机—103机问世,它采用磁芯和磁鼓存储器,内存仅有1KB,运算速度每秒30次。第二年,他们又研制成功我国第一台大型通用电脑104机,内存扩大到2KB,速度达到了每秒1万次。同年,我国自行设计研制成功107电脑。
    1960年,中科院计算所研制出第二代晶体管电脑109乙机。1971年,我国自行开发的第一台集成电路电脑150机问世; 1974年8月,电子工业部集中力盆攻关研制的叨S-130电脑通过鉴定,并逐渐形成我国第一种国产功S-100系列机。1975年,华东计算所推出新型655电脑,运算速度达到了每秒100万次的高水平。这一进程在文革那场摧残科学的“浩劫”下,被迫中断和延缓了多年。1983年,国防科技大学慈云桂教授等电脑专家,在极其简陋的条件下,为中国奉献出第一台运算速度达1亿次的“银河t号”巨型机,保障了洲际导弹发射的准确性;1992年完成了“银河n号”巨型机,每秒运算速度为10亿次;1997年6月,他们再次推出“银河uI号”巨型机,运算速度达到100亿次.综合技术达到国际先进水平。
    1984年,国家计算机工业总局副局长王之,委派卢明等一批青年技术专家开发出与IBM PC兼容的“长城0520CH”微型计算机。这台电脑,不仅是我国第一台商品化个人电脑,而且还催生了一个新兴的电脑产业—长城计算机公司。1984年,中国电脑的发源地.也组建了一家“中科院计算所公司”,这就是后来更名为“联想”的企业集团。在另一条战线上,国家高技术“863计划”开始实施,1993年10月,在李国杰院士领导下,“曙光1号”并行计算机通过国家鉴定。
    1995年5月,他们再次研制出“曙光1000”大规模并行计算机,速度达到每秒25亿次,不仅批t进人国内市场,而且还出口到非洲国家。1996年以后,徽型电脑在intel}amd等芯片公司的竞争下急剧增长,我国的IT产业基本上保持相同的速度推出产品,跟上了国际先进水平。
    中国能源科学网(ESNET)在1993年3月与美国互联网络有条件地连通,宜告了中国进人了国际互联网。1994年3月,我国开通并测试了64Kbps专线,中国获准加人Interneto  4月初中科院副院长胡启恒院士在中美科技合作联委会上,代表中国政府向美国国家科学基金会(NSF)正式提出要求连人Internet,并得到认可。在4月20日,以中科院科技网(NCFC )工程连人Internet国际专线为标志,中国与Internet全面接触。同年5月.中国联网工作全部完成,中国网络的城名也最终确定为 CN并于1994年5月21日在中国科学院计算机网络信息中心开始启用。此后,中国公用计算机互联网(CHINANET)、中科院科技网(NCFC.又名CSTNET )、国家教育和科研网(CERNET )、中国金桥网(ChinaGBN )等四大网络相继开通。
    1995年1月,中国电信分别在北京、上海设立的64K专线开通,并且通过电话网、DDN专线以及X. 25网等方式开始向社会提供Internet接人服务。1995年5月,CHINANET全国骨干网开始筹建。7月,CERNET连人美国的128K国际专线开通。1995年8月8日,建在CERNET上的水木清华BBS正式开通,成为中国大陆第一个 Internet上的BBS .
 
1997年6月3日,中国科学院在中国科学院计算机网络信息中心组建了中国互联网络信息中心(CNNIC ),行使国家互联网络信息中心的职贵。1998年,国际出口只有84.64Mbps。同年,中国公用计算机互联网(CHI-NANET)骨千网二期工程开始启动,计划将八个大区间的主干带宽扩充至155M,并将八个大区的节点路由器全部换成千兆路由器。1999年,出口带宽242M 。1999年1月,中国教育和科研计算机网 (CERNET)的卫星主干网全线开通,大大提高了网络的运行速度,中国科技网(CSTNET)开通了两套卫星系统,并用高速卫星信道连到了全国40多个城市。
    2000年,我国上网用户再次翻番,已突破千万大关,我国国际线路的总容盆达到1234M 。   
 
    互联网在中国的迟到并未影响到它的快速发展。教育科研单位相继上网,在充分利用好传统教育手段的同时,开通了基于互联网的网络教育。随粉国家骨干网的改造,相信各位看官在家中仅利用计算机和互联网就读于天下任一网络学校的日子不远了。

                           (摘自 《现代远程教育研究》 杨永其



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