Организация образовательного процесса в компьютерном классе
методическая разработка по теме

При организации учебного процесса в компьютерном классе всегда встает вопрос о том, каким образом организовать учебные занятия, требующие различного программного обеспечения, и как настроить персональные компьютеры.

Класс с персональными компьютерами обычно используется для обучения нескольким разноплановым учебным курсам – это может быть работа с офисными пакетами, с графическими пакетами, обработка фото- и видеоинформации.

При обучении по таким курсам как «Администрирование и настройка ПК», «Установка ПО» и т.д. (там, где пользователю требуются права администратора) обучение проводят в отдельных классах на тех машинах, которые условно говоря можно портить, если что. Вряд ли кто-то решится давать административный доступ к персональным компьютерам, на которых организован ежедневный образовательный процесс.

( Collapse )

Основные задачи организации учебного процесса:

1. Обучение принципиально разным технологиям в одном учебном классе

2. Легкое администрирование класса

3. Быстрое восстановление учебного процесса в случае сбоя настроек ОС или ПО

4. Более широкие возможности обучения (непосредственная настройка ОС и ПО)

Каким образом подобные задачи решаются сегодня различными учебными заведениями.

Для начала нужно пояснить, что такое виртуализация. В широком смысле, понятие виртуализации представляет собой сокрытие настоящей реализации какого-либо процесса или объекта от истинного его представления для того, кто им пользуется. В компьютерных технологиях под термином «виртуализация» обычно понимается абстракция вычислительных ресурсов и предоставление пользователю системы, которая «инкапсулирует» (скрывает в себе) собственную реализацию. Проще говоря, пользователь работает с удобным для себя представлением объекта, и для него не имеет значения, как объект устроен в действительности. [1] 

Суть программного обеспечения системы виртуальных машин (СВМ) в том, что на компьютере, работающем под управлением основной (базовой) операционной системы (ОС), создаются один или несколько виртуальных компьютеров (виртуальных машин - ВМ), на каждом из которых можно запустить собственную ОС. В виртуальной машине есть возможности работы с виртуальными устройствами, либо использовать напрямую устройства хостовой операционной системы (USB, CD-ROM, floppy).

Естественно, что все это получается путем разделения ресурсов реального компьютера, поэтому требования к базовому компьютеру повышаются. На данный момент для комфортной работы внутри виртуальной машины потребуется от 2Gb оперативной памяти базового ПК.

Общая системная архитектура виртуальной машины построена на взаимодействии трех основных компонентов: приложение виртуальной машины; драйвер виртуальных машин; монитор виртуальной машины.

Приложение виртуальной машины - это обычное приложение, выполняющееся под управлением хостовой операционной системы. Приложение виртуальной машины имеет графический интерфейс и позволяет пользователю взаимодействовать с виртуальной машиной и гостевой операционной системой. Приложение является непереносимым компонентом виртуальной машины, поскольку разрабатывается для конкретной хостовой операционной системы и использует ее функции для отображения графического интерфейса и доступа к внешним устройствам. Как правило, для портирования виртуальной машины под другую хостовую операционную систему, необходимо полностью переписать приложение.

Виртуализационная схема может использовать два различных метода эмуляции внешних устройств: метод полной эмуляции и/или метод сквозного взаимодействия .

В первом случае, все регистры и области устройства полностью эмулируются, а для взаимодействия с реальным устройством используются функции хостовой операционной системы. При этом реальное устройство может использоваться виртуальной машиной совершенно не так, как это предполагалось гостевой операционной системой.

Например, виртуальный CD-ROM может быть отображен как на реальный CD-ROM, так и в файл на жестком диске. Несмотря на то, что виртуальная машина может запускаться на самых разных компьютерах с разными конфигурациями, для гостевой операционной системы всегда будет эмулироваться единый набор виртуального "железа". То есть, один раз настроенную и проинсталлированную виртуальную машину можно переносить с одного компьютера на другой, не заботясь о совместимости.

Основные преимущества использования виртуальных машин в образовательном процессе заключаются в следующем:

1. Удобное администрирование учебного класса

2. Быстрое восстановление «испорченной» виртуальной машины

3. Возможность длительной работы с триал-версиями программ

4. Поддержка старого прикладного софта

5. Защита от вирусов

Рассмотрим каждый из этих пунктов.

Удобное администрирование учебного класса, в котором используются виртуальные машины заключается в следующем. Чтобы создатьвиртуальную машину саму по себе потребуется около 10 минут (если мы не будет предварительно размечать жесткий диск ВМ). К этому добавляется время на установку гостевой операционной системы (около 30-40 минут), а также установку программного обеспечения в виртуальную машину и настройку устройств. Еще около 3-х часов займет установка программного обеспечения, например, для виртуальной машины с двумя жесткими дисками 10Gb и 4Gb с ОС Windows XP SP2 и следующим ПО: MS Office 2003, FreeHand MXa, Corel Draw GraphicsSuite X3 Adobe Reader 8, Adobe FlashCS3 Professional, Adobe Illustrator CS3, Adobe InDesign CS3, Adobe Photoshop CS3, WinRAR 3.0, PDF Creator
Также к преимуществам можно отнести быстрое восстановление уже готовой к работе виртуальной машины (с настройками ОС, программного обеспечения и железа). Заранее сконфигурированная виртуальная машина с установленной ОС и ПО может быть заархивирована и храниться на жестком диске или сменном носителе для первоначального восстановления системы в случае сбоя. Восстановление готовой к работе виртуальной машины (например той, которая была описана выше) из архива займет 12-14 минут Единственное замечание состоит в том, чтобы хранить свои собственные файлы на удаленном сервере или внешнем носителе, а не внутри ВМ.
Внутри виртуальной машины можно использовать в образовательных целях триал-версии программ. В базовой ОС триал-версия продукта по окончании своего оценочного периода работы становится недоступна; простой переустановкой оценочного продукта не всегда можно воспользоваться, так как в системе остаются ее следы и программа начинает требовать активации по лицензии. ВМ позволяет работать в лицензионной гостевой ОС с установленными триал-версиями ПО. По истечении срока работы этих триал-версий ВМ полностью разархивируется из подготовленного архива, где эти программы еще не разу не были открыты.
В виртуальных машинах может быть установлена практическая любая операционная система. VMWare Workstation позволяет работать в таких ОС как DOS, Windows, Linux, FreeBSD, Netware, Solaris. И неоспоримым преимуществом является то, что таким образом можно поддерживать и использовать старый прикладной софт внутри виртуальной машины. На примере образовательного процесса Юношеского клуба космонавтики в виртуальной машине с Windows98 ребята работают с DOS-приложением, которое моделирует ракетоносители.
Следует отметить, что виртуальная среда служит некоторой защитой от вирусов базового персонального компьютера. Попадая внутрь виртуальной машины, вирусы по большей части остаются внутри нее и удаляются с удалением самой виртуальной машины. Но существуют «поумневшие» вирусы, которые могут обнаруживать процессы, характерные для виртуальных машин и определяющие тем самым свое местонахождение.
В образовательных учреждениях особо остро стоит проблема использования лицензионного программного обеспечения, и в качестве решения этого вопроса российские власти приняли решение о переходе на свободное программное обеспечение. В 2007 году состоялся конкурс на разработку пакета свободного ПО для внедрения в школах трех пилотных регионов, который выиграл консорциум во главе с группой компаний «Армада». В результате произошедших изменений все больше организаций ориентируются на свободное ПО и альтернативой Windows в качестве базовой операционной системы становятся операционные системы семейства Linux.
Виртуальные машины в образовательном процессе могут использоваться в двух вариантах. Базовой операционной системой является Linux(нами была выбрана ОС Ubuntu 7.10), а гостевой – либо Windows (лицензионная), либо Ubuntu. Внутри каждой виртуальной машины может быть установлены триал-версии пакетов и свободный софт.
Если говорить о цене вопроса, то общая стоимость базового комплекта проприетарного софта обойдется примерно в 70 тысяч рублей, для школ соответственно на 7 тысяч меньше. Второй вариант, изучать свободное ПО, бесплатно получать обновления и поддержку специалистов.