Konzept Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg in Aachen Stand: 5.5.2004 Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 1
Präambel Dieses Konzept wurde im Januar 2001 von einer Arbeitsgruppe unter Mitwirkung: des Rektors der Schule, fachkundiger Eltern, der Medienbeauftragten der Stadt Aachen erarbeitet. Es wurde in den Folgejahren unter Mitwirkung der Lehrerinnen und Lehrer der Schule weiter ausgebaut und vertieft. Im Mai 2004 wurde es auf den aktuellen Stand gebracht. Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 2
Einleitende Zusammenfassung Im Oktober 2000 bildete sich eine Arbeitsgruppe, die sich aus engagierten Eltern, der Medienbeauftragten der Stadt Aachen und dem Schulleiter zusammensetzte. Diese Arbeitsgruppe setzte sich zum Ziel, kurzfristig ein tragfähiges und zukunftsfähiges pädagogisches sowie technisches Konzept des computergestützten Lernens an unserer Schule zu entwickeln und vorerst eigenständig umzusetzen. Zudem wurde ein Konzept der Internetpräsenz mit mehrfacher Zielsetzung entwickelt: Darstellung der Schule nach außen Verbesserung der Kommunikation zwischen Schule und Elternhaus Präsentation von Arbeiten von Kindern für Kinder innerhalb eines begrenzten, genau definierten Adressatenkreises. Mit großem Engagement beteiligter Firmen und Eltern wurden ab Januar 2001 das Schulhauptgebäude und die Pavillons miteinander vernetzt und es konnten in in allen Klassen jeweils zwei moderne Rechner aufgestellt werden, von denen aus die Kinder über einen Server auf aktuelle Lernprogramme sowie auf das Internet zugreifen können. Jede Klasse verfügt zudem über einen leistungsfähigen Drucker und einen Scanner. Seit Sommer 2002 verfügen wir auch über einen Computerarbeitsraum mit derzeit 14 Rechnern und seit Januar 2003 auch über einen Lehrer-PC mit Beamer. Auch unser Konzept der Internetpräsenz konnte Dank intensiver und fortdauernder professioneller Unterstützung in seiner Struktur bereits realisiert werden und es wird fortwährend ausgebaut. Aufgrund der zur Verfügung gestellten technischen Möglichkeiten wird auch der (verantwortungsvolle!) Umgang mit den neuen Medien im Unterricht intensiviert werden können. Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 3
Umgebungsbedingungen Die katholische Grundschule Höfchensweg wird durch folgende Zahlen beschrieben: Ca. 280 Kinder 12 Klassenzimmer 1 Sekretariat 2 Büros für Rektor und Stellvertreterin 1 Lehrerzimmer Ein Hauptgebäude, 2 Pavillons und ein Neubau-Pavillon für die Betreuungsgruppe Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 4
Ziele und Abgrenzungen Der Einsatz von PC s bzw. Lernprogrammen an der Grundschule wird ebenso wenig als Selbstzweck gesehen wie der schulübergreifende Zugang zum Internet. Im Vordergrund aller Überlegungen steht die Unterstützung der traditionellen Ziele der Grundschularbeit. Der Einsatz von PC s mit der ausgewählten Lernsoftware und die Möglichkeit des Internetzugangs aus allen Klassen sowie die Einrichtung eines Computerarbeitsraums erfolgt auf der Grundlage eben dieser Zielsetzung und bietet große Chancen weiterer Förderungsmöglichkeiten besonders in den Kernfächern Sprache und Mathematik, aber auch im Sachkunde- und im Fremdsprachenunterricht (Früh-Englisch / Früh-Französisch) In der Diskussion wurden die folgenden direkt erkennbaren Vorteile gesehen: Teilbereiche des Sachkundeunterrichts und der Mathematik sind multimedial besser umsetzbar bzw. bilden eine ideale Ergänzung. Kinder mit erhöhtem Förderbedarf und besonders schnell lernende Kinder können durch auf ihren Lernbedarf genau abgestimmte Software gezielt gefördert werden. Durch den kombinierten Einsatz von Lernsoftware sowohl in der Schule als auch im Elternhaus kann intensiver auf den individuellen Förderbedarf mit all seinen Chancen eingegangen werden. Es wird nicht als Ziel angesehen, Grundschulkindern den Umgang mit dem PC und dem Internet zu vermitteln. Dies wird sich aber als Nebeneffekt ergeben. Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 5
Projekt-Risiken Es gibt mindestens zwei Schlüssel-Faktoren, die den Projekterfolg sehr stark beeinflussen werden: Die Lehrerinnen und Lehrer können die Umsetzung des Konzeptes eines computergestützten Unterrichts nur realisieren, wenn sie ausreichende Kenntnisse der Einsatzmöglichkeiten der installierten Software besitzen. Die Hard- und Softwarepflege der vernetzten Infrastruktur der Schule und die Aktualisierung des Webservers erfordern einen permanenten Betriebsaufwand, der grundsätzlich nicht unterschätzt werden darf. Beide Risikofaktoren wurden bei der Projekterstellung berücksichtigt: Es wurde ein mehrstufiges Konzept zum Softwareeinsatz und zur Heranführung des Kollegiums an die neuen Möglichkeiten erstellt (siehe Folgeseite). Die gesamte technische Lösung wurde nach den aktuellsten Erkenntnissen der PC- und Netzwerk-Technologie bewusst so gestaltet, dass der dauerhafte Betriebsaufwand einerseits klein ist und andererseits wechselnde Personen die Betreuung übernehmen können. Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 6
Mehrstufen-Konzept der Umsetzung 1. Stufe Auswahl der grundlegenden Software durch die Arbeitsgruppe in den Fächern Sachkunde und Mathematik nach fachkundiger Beratung durch die Medienbeauftragte der Stadt Aachen auf der Grundlage genauer Prüfung und Erfahrungen anderer Schulen. 2. Stufe Erstellung eines Software-Handbuches KGS-Höfchensweg aus Handbüchern und Hilfedateien der Programme, in dem die genauen Programmübersichten und Einsatzmöglichkeiten dargestellt sind. Dieses Handbuch wird jedem Mitglied des Kollegiums in Kopie zur Verfügung gestellt. 3. Stufe Durchführung einer Fortbildung des Kollegiums im Medienzentrum der Stadt Aachen, auf der die Programme und ihre Einsatzmöglichkeiten vorgestellt werden. 4. Stufe Auswahl der grundlegenden Software im Fach Sprache nach gemeinsamer Prüfung unterschiedlicher Programme durch das gesamte Kollegium. 5. Stufe Auswahl der Software in den anderen Fächern sowie in Fremdsprachen durch Arbeitsgruppen des Kollegiums. Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 7
Prinzip der Medienecke Computergestütztes Lernen wurde in diesem Projekt in seinem Ursprungsgedanken über Medienecken in den Klassen umgesetzt. Dies bedeutet, dass in jeder Klasse eine Arbeitsecke mit jeweils 2 PC s eingerichtet wurde. Gegenstand des Konzepts der Medienecke ist die Aufteilung einer Klasse in mehrere Arbeitsgruppen, die sich jeweils mit verschiedenen Themenbereichen befassen und durch Rotation zwischen den Themenbereichen wechseln. Grundlage des Konzepts der Medienecke ist das heutige Verständnis einer Grundschule, in der den Kindern ermöglicht wird, die grundlegenden Ziele auf unterschiedlichem Niveau, zu unterschiedlichen Zeiten und auf unterschiedlichen Wegen erreichen zu können. Die Medienecke bietet eine weitere Chance, auf die persönlichen Neigungen und Fähigkeiten der Kinder gezielter einzugehen und ihnen Auswahlmöglichkeiten zwischen verschiedenen Lernangeboten einzuräumen. Langsamer und schwerer lernenden Kindern können zusätzliche Lernhilfen angeboten werden, schneller und leichter lernende Kinder hingegen erhalten weitere in Einzelfällen auch über die Lehrplanvorgaben hinausgehende - Lernangebote. Über die Einsatzmöglichkeiten im Rahmen der Inneren Differenzierung hinaus bietet sich die Medienecke besonders an in Phasen der Freiarbeit, für die Wochenplanarbeit und im Rahmen des Stationen-Lernens. Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 8
Der Computer-Arbeitsraum als sinnvolle und notwendige Ergänzung der Medienecke Das Projekt Computergestütztes Lernen an der KGS Höfchensweg ging in seiner Ursprungskonzeption von einem Konzept der Medienecke aus. Es zeigte sich schnell, dass der Einsatz in den Medienecken durch die Einrichtung eines Computer-Arbeitsraums sinnvoll und notwendig ergänzt werden musste. Seit Sommer 2002 wird der von den Eltern der Schule erstellte Neubau auch als Computer- Arbeitsraum genutzt. Er enthält: 14 mit dem Server verbundene Schülerarbeitsplätze 1 Lehrerarbeitsplatz 1 Beamer Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 9
Rahmenbedingungen und Einfluss-Faktoren Die Realisierung von Computergestütztem Lernen erfordert mehr als nur die Aufstellung einzelner Rechner und geeigneter Lernsoftware. Im Rahmen des Projektes wurden speziell folgende Rahmenbedingungen berücksichtigt: Jede Auswahl von Hardware- und Software-Produkten erfolgt auch unter besonderer Berücksichtigung der Konsequenzen für die Eltern. So wird beispielsweise eine Software ggf. nicht empfohlen, wenn sie zwar für die Schule günstig zu erwerben ist, für die Eltern jedoch deutlich teurer wäre (Beispiel: Microsoft Office). Diverse Hersteller bieten Sonderkonditionen für den Einsatz ihrer Produkte in den Schulen. Dies erfolgt nicht in jedem Fall aus rein sozialen Gründen. Bei der Auswahl bzw. der Konfiguration von Produkten wurde deshalb gezielt darauf geachtet, Kinder nicht einer vermeidbaren produkttechnischen Indoktrination auszusetzen (Beispiel: in der Anfangsphase wurde der Internet-Zugang auf den Endgeräten ohne die Software von T- Online konfiguriert). Die Einführung von PC s und Lernsoftware führen in Folge zu einer nicht zu unterschätzenden Betriebsaufgabe. Der Umfang der erforderlichen Arbeiten wird dabei schnell im gegebenen Umfeld in den Bereich von mehreren Personen-Monaten kommen. Ein wesentlicher Teil der Gesamtlösung wird dementsprechend damit begründet, einen effizienten und personalarmen Betrieb umsetzen zu können. Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 10
Sicherheits-Überlegungen Es wurden folgende Sicherheits-Überlegungen im Projekt berücksichtigt Für externe Personen soll über die entstehende Infrastruktur keinerlei Information weder intern noch extern über Aussehen, Namen, Anschriften von Schülern, Lehrerinnen und Lehrern ermittelbar sein Für externe Personen soll keine direkte Möglichkeit des Zugangs zur Schulinfrastruktur aus dem Internet heraus bestehen Der Einsatz schulischer Daten unterliegt dem Datenschutz und wurde in der Dienstanweisung für über die automatisierte Verarbeitung von personenbezogenen Daten in der Schule gem. RdErl KM v. 15.9.1988 geregelt. Diese Dienstanweisung wurde berücksichtigt. Um den Betrieb mit Hilfe der Eltern umsetzen zu können, war geplant, eine sichere Remote-Konfiguration des Netzwerks und des Servers geschaffen, so dass ein Betreuer von zu Hause im Notfall helfen kann. Auf diesen Remote-Zugang musste u.a. deshalb verzichtet werden, weil aus Sicherheitsgründen ein Netzzugang nur über Port 80 erlaubt ist. Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 11
Teilbereiche des Projekts Im Rahmen des Projekts wurden folgende Punkte bearbeitet, auf die im folgenden eingegangen wird: Infrastruktur-Prüfung Vernetzung der Schule DV-Architektur der Lösung Internet-Server der Schule Auswahl der Lernsoftware Ausbildung der Lehrerinnen und Lehrer Ausbildung der Eltern Zeitplan Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 12
Infrastruktur-Prüfung Generell wurde zur Abwicklung des Projekts unterstellt, dass bestehende Baustandards und Auflagen zur elektrischen Sicherheit und zum Brandschutz einzuhalten sind Speziell wurden vor Beginn der Planung geprüft: Das Vorhandensein einer ausreichenden Zahl von getrennt abgesicherten Stromkreisen zur Versorgung der zukünftigen Endgeräte und der Netzwerk-Komponenten Die Existenz eines einheitlichen elektrischen Potentials zur späteren VDE-gerechten Schirmung einzusetzender Kabel Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 13
Vernetzung der Schule Warum Vernetzung? Eine Vernetzung der Schule mit einem Lokalen Netzwerk war aus folgenden Gründen unvermeidbar: Zur Sicherung der lokalen Daten wird ein zentraler Server eingesetzt Zu Verwaltungszwecken ist der Zugriff auf zentrale Schuldaten von mehreren Stellen aus erforderlich (Sekretariat, Rektor) Ein Internet-Zugang soll aus jeder Klasse möglich sein. Der Zugang zum Internet wurde zuerst dabei über einen ISDN-Zugang realisiert. In Zusammenarbeit mit der regioit Aachen und der Accom wurde 2003 ein Zugang geschaffen, der 2000 kbit/s erlaubt. Wie Vernetzung? Die Vernetzung wird auf der Basis der gültigen internationalen Standards für CSMA/CD nach ISO 8802-3 realisiert und auf eine Nutzungsdauer von 10 Jahren vollständig ausgelegt. Dies beinhaltet folgende Rahmenannahmen: Start mit Übertragungsraten von 100 Mbit/s (IEEE 802.3 100 Base TX / FX) Spätere Ausbaubarkeit auf 1000 Mbit/s (IEEE 802.3 1000 Base TX / SX) Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 14
Grundprinzip der Vernetzung Die Vernetzung besteht aus zwei Bereichen der Realisierung einer Verkabelungs-Infrastruktur der Aktivierung dieser Infrastruktur zu einem Lokalen Netzwerk Auf ein Funknetz nach IEEE 802.11 wurde verzichtet, da einerseits Widerstände der Eltern gegen einer Funkübertragung zu erwarten gewesen wären und andererseits die resultierende Datenrate zu niedrig wäre (die theoretisch verfügbaren 11 Mbit/s können in der Praxis nicht erreicht werden, die zu erzielenden 1 bis 4 Mbit/s werden für ein Server-zentriertes Netzwerk als unzureichend angesehen) Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 15
Verkabelungs-Infrastruktur Die Verkabelungs-Infrastruktur wurde im Haupthaus durch eine sternförmige Verkabelung mit 8-adrigen Twisted Pair Kabeln ausgehend von einem zentralen Verteilerraum zu den einzelnen Klassenzimmern realisiert. Die Verkabelung basiert auf dem Standard EN 50173 mit Anhang vom 1.1.2000 und wurde bereits auf die zukünftige ISO Link Klasse E mit 200 MHz eingemessen. Die Kabelwege wurden so ausgewählt, dass keine besonderen Baumassnahmen erforderlich sind. Dies wurde durch Aufteilung der Kabelstränge auf mehrere Steigzonen erreicht. Gleichzeitig entstand dadurch eine Steigzonen-Redundanz. Pro Medienecke wurden vier 8-adrige Anschlüsse geplant, um damit 2 PC s sowie Drucker oder sonstige Peripherie betreiben zu können. Als Hauptverteiler wurde ein Lehrmittelraum ausgewählt, der auch die Aufstellung des zentralen Servers gestattet und die allgemeinen Anforderungen an den Hauptverteiler gemäß EN 50173 und EN 50174 erfüllt. Alle Kabel sowie die eingesetzten Kabelkanäle sind halogenfrei. Die Anbindung der Pavillons an das Hauptgebäude erfolgte über ein neu verlegtes LWL- Erdkabel, innerhalb der Pavillons wurde eine weitere sternförmige Unterverkabelung realisiert. Eine Anbindung mit Twisted Pair wäre auf Grund der Potentialgleichheit von Pavillon und Hauptgebäude möglich gewesen, wurde aber wegen der Gefahr von Überspannungen (Blitzschutz) sowie einer eventuellen Veränderung der Potential- Situation verworfen. Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 16
Das aktive Lokale Netzwerk Aus folgenden Gründen wurde von einer Repeater-basierten Lösung nach IEEE 802.3 100 Base TX Abstand genommen: Stör-Risiko durch bastelnde Schüler Der Datenschutz erfordert die netzwerktechnische Abtrennung der Verwaltungs-Rechner von den Unterrichts-Rechnern, gleichzeitig war geplant, dass auch die Verwaltungs-Rechner Server-basiert arbeiten, damit von mehreren Arbeitsplätzen auf die zentralen Schuldaten zugegriffen werden kann. Durch die Vernetzung der Verwaltung innerhalb der Stadt Aachen erübrigte sich die Einbindung der Verwaltung in das schuleigene Netz. Weiterhin soll ein Rechner-Zugriff zwischen den Klassen nicht möglich sein. Aus den genannten Gründen fiel die Entscheidung für eine Switch-basierte Layer-2-Infrastruktur nach IEEE 802.1D. Bei der Auswahl der in Frage kommenden Produkte wurden folgende Leistungsmerkmale vorausgesetzt: Mirror-Port für Analyse Konfiguration auf Web-Basis mit sicherer Möglichkeit des Fernzugriffs VLAN-Fähigkeit pro Port, mindestens 14 VLANS (Verwaltung, pro Klasse, Netzwerk-Komponenten) Store-and-Forward Arbeitsweise Integriertes Management mit Web-Front-End, mindestens RMON Gruppe 1, ideal SMON Nach diesen Anforderungen wurden als mögliche Produkte auch unter Berücksichtigung der Kosten BayStack 350 und Intel Express 510T ausgewählt Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 17
Netzwerk-Protokoll Das Lokale Netzwerk wird mit dem Protokoll TCP/IP betrieben. Die Vergabe der Adressen erfolgt über einen lokalen DHCP-Server, um Doppel- Adressierungen zu vermeiden. Namens-Auflösungen erfolgen über einen DNS-Server, dies betrifft auch Netbios, so dass Wins o.ä. nicht zum Einsatz kommt. Für den Webserver wurde ein eindeutiger Domain-Namen beantragt und zugewiesen: www.kgs-hoefchensweg.de Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 18
Internet-Zugang Zur Zeit der Projektplanung existierte ein von T-Online gesponsorter Internet-Zugang auf Basis ISDN. Es wurde beschlossen, den Internet-Zugang auf der Basis eines Routers zu realisieren, der sowohl ISDN als auch t-dsl unterstützt. Vorteile des Router-Einsatzes sind Keine Internet-Konfiguration am Endgerät, lediglich Eintragung der Gateway-Adresse und der Adresse des DNS-Servers am Endgerät. Die Parameter des Internet-Zugangs (Angaben des Providers) werden nur am Router eingestellt Einsatzmöglichkeit wahlfreier Browser-Software, kein Zwang, T-Online-Software zu nutzen. Damit besteht jederzeit die Möglichkeit, den Provider zu wechseln Der Router ermöglicht bereits einfache Schutzmassnahmen zur Vermeidung eines unerlaubten Zugriffs auf das Lokale Netzwerk aus dem Internet heraus Als Produkt wurde der integrierte ISDN/t-dsl-Router der Firma ELSA bis 2003 eingesetzt. Mit der Einrichtung des Accom-Zugangs wurde 2003 der Router vom Netz genommen. Auf den Einsatz eines Proxy-Servers wurde vorerst verzichtet Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 19
Sicherheit Grundsätzlich muss speziell bei Schulnetzen damit gerechnet werden, dass Schüler mit unterschiedlichen Motivationen versuchen, von außen in das Schulnetz einzudringen Aus diesem Grund wurde beschlossen, den Internet-Server der Schule bei einem externen Unternehmen zu realisieren, so dass innerhalb der Schule kein Gerät existiert, das von außen angesprochen werden muss. Auch aus diesem Grund wird in der Schule kein eigener E-Mail-Server betrieben, sondern auf einen externen Betreiber zugegriffen. Der Abruf der E-Mails erfolgt nur von einem ausgewählten Rechner, Attachments unbekannter Adressaten oder zweifelhaften Inhalts werden nicht geöffnet. Dementsprechend wird jeder Versuch einer Verbindungsaufnahme von Außen durch den Router abgelehnt. (seit 2003 hinfällig) Zusätzlich werden Paket-Filter definiert. Zur Vermeidung des beabsichtigten oder unbeabsichtigten Zugangs zu kinderkritischen Web- Servern oder Seiten wurde die Einführung eines Proxy-Servers mit entsprechender Filter-Funktion geprüft. Dies erübrigte sich 2003 mit dem Anschluss an das Accom-Netz, da in diesem Netz eine Filtersoftware eingesetzt wird. Auf jedem Endgerät und auf dem Server wird eine Virenschutz-Software installiert. Derzeit ist McAfee im Einsatz. Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 20
Internet-Server Es wird ein Web-Server der Schule aufgebaut, der sich unterteilt in einen öffentlichen und einen nicht-öffentlichen Bereich Im öffentlichen Bereich des Servers werden aus Sicherheitsgründen generell keine Informationen (Bilder, Namen, Adressen oder andere personenbezogene Angaben) über Schüler, Lehrerinnen und Lehrer oder Eltern veröffentlicht. Ausnahme: die offiziellen Ansprechpartner der Schule Der nicht-öffentliche Bereich wird unterteilt in Kommunikation zwischen Schule und Eltern Nutzung durch die einzelnen Klassen (Klassen-Web-Server, Schulzeitung) Kommunikation für die Lehrer (KGS-Intranet derzeit im Aufbau) Kommunikation der Schul-Arbeitsgruppen (KGS-Intranet derzeit im Aufbau) Der Web-Server wird von einem externen Unternehmen per Sponsoring betrieben. Darin enthalten ist auch eine Autoren-Software, die eine einfache Pflege des Inhalts des Servers ermöglicht. Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 21
DV-Architektur: Rahmenbedingungen Bei der Festlegung der DV-Architektur standen folgende Faktoren im Vordergrund Die einzusetzende Lernsoftware bildet Historien-Profile pro Schüler. Bei einem Datenverlust müsste ein Schüler quasi wieder von vorne beginnen. Daraus ist die Notwendigkeit einer Datensicherung zwingend abzuleiten. Es muss davon ausgegangen werden, dass absichtlich oder unabsichtlich die Konfiguration der Unterrichts-PC s so verändert wird, dass ein ordnungsgemäßes Arbeiten nicht mehr möglich ist. Ein Großteil der Gerätebetreuung wird mit Elternhilfe erbracht werden müssen. Dies erfordert zwingend ein Betriebskonzept, das den PC-Betrieb mit einem minimalen Aufwand gestattet. Generell werden die Betreuer mit der Zeit wechseln müssen, so dass bei der Wahl der Architektur nur Technologien eingesetzt werden sollten, deren Kenntnis für eine größere Zahl von Eltern vorausgesetzt werden kann. Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 22
DV-Architektur: Entscheidungen Es wird ein Server-basiertes Netzwerk aufgebaut. Als Betriebssoftware kommt Windows 2000 Server zum Einsatz Als Betriebssystem am Endgerät kommt Windows 98 SE zum Einsatz. Die Arbeitsgruppe würde Windows 2000 bzw. NT aufgrund der Sicherheitsvorteile bevorzugen, jedoch muss im Moment davon ausgegangen werden, dass die meisten Lernsoftware-Programme unter Windows 98 laufen. Die gesamte Konfiguration jedes PC s wird als Image auf dem Server gespeichert und kann bei Bedarf schnell und einfach erneut installiert werden Das Cloning-Produkt wurde nach betrieblichen Erwägungen ausgewählt. Von den in Frage kommenden Produkten Norton Ghost 6.5, PowerQuest DriveImage, StorageSoft ImageCast IC3 wurde ImageCast IC3 ausgewählt Alle Anwendungsdaten (Texte, Profile usw. ) werden grundsätzlich nur auf dem Server gespeichert. Auf dem Endgerät werden nur die Programme installiert, eine lokale Datenspeicherung wird nicht zugelassen, um einen Datenverlust zu vermeiden. Es erfolgt eine wöchentliche Komplett-Sicherung des Servers auf ein Bandlaufwerk Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 23
Server Folgende Leistungsmerkmale wurden für den Server entschieden: USV : nein Bandlaufwerk : ja, DAT 24 DDS-3 Sicherungssoftware : ja Desaster Recovery : nein Doppelprozessor : nein Mindestprozessor-Typ : Pentium 166 Spiegelplatte : ja Hauptspeicher-Ausbau : >= 128 MB Festplatten-Ausbau : 2 x 60 GB Klimatisierung : nein (nicht erforderlich) Netzwerk : 100 Base TX NIC Bei den Entscheidungen wurde abgewogen zwischen Förderbarkeit / Kosten (ein derartiger Server wird so einfach irgendwo ausgemustert) Notwendigkeiten für die Betriebssicherheit und einen geringen Betriebsaufwand Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 24
Endgeräte Folgende Entscheidungen wurden für die Ausstattung der Endgeräte getroffen: Betriebssystem: Windows 98 SE (später ggf. Win2000) Prozessor: mindestens Pentium 166 Hauptspeicher: mindestens 32 MB Maus: ja Bildschirm: 17 Zoll in der Endausbaustufe Auflösung: 800 x 600 x 65532 Farben x 75 Hz Festplatte: mindestens 2 GB Sound-Blaster: Ja Kopfhörer/Mikro/Lautsprecher: Ja, Ja, Ja Peripherie: Scanner und Drucker pro Medienecke Netzwerk: 100 Base TX NIC Folgende Standard-Software wird auf den Endgeräten genutzt: Textverarbeitung: MS Office (Medienecken) StarOffice (Computerraum) Zeichnen: MS Paint Tabellenkalkulation: MS Office (Medienecken) StarOffice (Computerraum) ZIP: WinZIP PDF: Adobe Acrobat Reader 4.x Virenschutz: McAfee Virtuelle CD-Laufwerke: VirtualCD von Microtest Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 25
Arbeitsplatz-Gestaltung Aufgrund der nur kurzen Bedienzeiten kommen die formalen Vorschriften für Bildschirmarbeitsplätze nicht zum Tragen. Trotzdem wurde festgelegt bzw. festgestellt: Ein ausreichender Abstand zum Bildschirm wird eingehalten. Die vorhandene Beleuchtung ist geeignet. Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 26
Auswahl der Lernsoftware Es muss zwischen Lernsoftware für die Schule und Lernsoftware für zu Hause unterschieden werden Schul-Software muss Lerneinheiten anbieten, deren Zeitbedarf sich an unterrichtstypischen Zeitrastern orientiert. Spielanteile sind eher unerwünscht.. Software für zu Hause sollte einen stärker motivierenden Teil und auch Belohnungen beinhalten Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 27
Lernsoftware für die Schule Derzeit ist folgende Lernsoftware im Einsatz: Blitzrechnen 1+2 sowie 3+4 Löwenzahn 1 bis 5 sowie Löwenzahn Lexikon Lernwerkstatt Schreiblabor Lesetrainer Puschi & Co. Matheland 1-2 sowie 3-4 BauWas Die Stadt im Mittelalter GUT 1 Feuer Im Straßenverkehr Budenberg Encarta 2001 Denken und Rechnen 1 Fritz und Fertig Der Zahlenteufel Fahrradwelt NRW Amtliche topografische Karten Verkehrserziehung (KHS) Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 28
Lernsoftware für zu Hause und für die Betreuung Neben der für die Schule empfohlenen Software wird für den Einsatz zu Hause und in der Betreuungsgruppe der Schule empfohlen: Sachkunde: Maus, Winnies Welt, MS Encarta 2001, Löwenzahn Mathematik: Matheland 1+2, Matheland 3+4 Rechtschreiben: GUT 1, Meisterdetektive jagen Lork fächerübergreifend: Lernwerkstatt Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 29
Installation der Lernsoftware Die Klassen bleiben in der Regel für die gesamte Dauer der vier Grundschuljahre in ihrem Klassenraum. Dementsprechend werden sie auch für diese Zeit die dort stehenden PC s nutzen. Dies führt automatisch zu der Frage der Konfiguration. Es hat sich als sinnvoll erwiesen, dass alle PCs in den Klassen sowie die PCs im Computerarbeitsraum eine jeweils identische Konfiguration erhalten. Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 30
Betriebliche Überlegung Lernprogramme werden häufig so installiert, dass das Programm auf dem Rechner installiert wird, die Daten aber dynamisch von einer Begleit-CD gelesen werden, die während der Programm-Ausführung im CD-Laufwerk sein muss. Der Einsatz von CD s im Unterricht soll, wenn möglich, vermieden werden, um Beschädigungen und Diebstählen aus dem Weg zu gehen. Auf den PC s werden deshalb virtuelle Laufwerke mit VirtualCD von Microtest eingerichtet. Dort werden die notwendigen CD s hin kopiert. Folgende permanenten Betriebsaufwendungen sind auch außerhalb der Bearbeitung von Störsituationen mindestens abzudecken Datensicherungs-Kontrolle, Bänderwechsel Update Virenscanner Pflege des Webserver-Inhalts Benutzerverwaltung im Netz (neue Benutzer, Änderung bestehender Rechte) Pflege der PC-Installationen (neue Treiber etc.) Pflege der Peripherie (Drucker etc.) Installation neuer Software Austausch von alten gegen neue Rechner und Aufspielen der gesamten Software Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 31
Einweisung der Lehrer Das Kollegium nahm in seiner Gesamtheit an einer Weiterbildung der Sparkasse Aachen teilnimmt. Zur Ersteinführung wurde bei der Installation der KGS Höfchensweg typische PC erzeugt. An diesem Gerät wurden die Lehrerinnen und Lehrer kollegiumsintern bzw. von Eltern der Arbeitsgruppe ab Februar 2001 in den Einsatz der Lernsoftware eingeführt. Die Einschränkung auf nur 2 Lernprogramme in den ersten 5 Monaten erfolgte u.a., um die Einweisungsphase nicht unnötig komplex zu gestalten. Sodann wurde sie Software kontinuierlich ergänzt. Zusätzlich wurde ein KGS-PC im Verwaltungsbereich der Schule aufgestellt, um die Möglichkeiten der gegenseitigen Beratung innerhalb des Kollegiums und zum Test neuer Software zu fördern. Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 32
Zeitplan Zur Umsetzung des Projekts wurde ein Zeitplan entworfen, an dessen Ende PC s regelmäßiger Bestandteil des Unterrichts der Klassen 2, 3 und 4 sein sollen. Dieser Zeitplan konnte eingehalten werden. Realisierung der Verkabelung: Ende KW 1 / 2001 Aktivierung und Inbetriebnahme des Lokalen Netzwerks Ende KW4 / 2001 Inbetriebnahme des ISDN / t-dsl-routers: Ende KW 4 / 2001 Installation des Servers: Ende KW 4 / 2001 Einrichtung der Benutzer und der Bandsicherung: Ende KW 4 / 2001 Installation der Endgeräte inkl. der Standardsoftware und der virtuellen CD s: Ende KW4/2001 Installation der Lernsoftware: Ende KW4/2001 Clonen der Endgeräte: Ende KW4/2001 Einführung der Lehrerinnen und Lehrer in den Probebetrieb: Februar 2001 Allgemein zum Thema PC und Internet Zum Einsatz der ausgewählten Lernsoftware Unterstützung der Eltern: Informations-Abend mit Vorstellung, Anfang März 2001 Probebetrieb: März bis Juni 2001 Operativer Einsatz: August 2001 (neues Schuljahr) Weiterbildung der Lehrerinnen und Lehrer Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 33
Folgekosten Mit der Einrichtung des Systems computergestützten Lernens sind Folgekosten verbunden: Reparaturen: ca. 2500 jährlich Mäuse Tastaturen Netzteile Bildschirme NIC`s Software Updates: ca. 2500 jährlich Verbauchsmaterialien: CD-Rohlinge Druckerpapier Tinte für die Drucker Disketten Es kann aber begründet davon ausgegangen werden, dass diese Folgekosten durch Spenden der Eltern und den Förderverein erbracht werden können. In den ersten Betriebsjahren zeigte sich, dass die laufenden Kosten für Druckertinte die finanziellen Möglichkeiten einer Grundschule übersteigen. Aus diesem Grund werden kontinuierlich Tintenstrahldrucker durch Laserdrucker ersetzt, da die Druckkosten hier wesentlich geringer sind. Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 34
Die KGS Höfchensweg im Vergleich Das Institut für Schulentwicklungsforschung an der Universität Dortmund hat im Juni 2003 über eine Evaluationsstudie der e-niatiative.nrw berichtet. Den dort gemachten Angaben über die Ausstattung an Grundschulen in NRW stellen wir die Zahlen der Ausstattung an unserer Schule gegenüber: Während sich im Durchschnitt an Grundschulen in NRW 24 Kinder einen PC teilen müssen, liegt diese Zahl an der KGS Höfchensweg bei 6,9. Prozentsatz gespendeter Computer Grundschulen in NRW (Mittelwerte) 37,5 % KGS Höfchensweg 69 % Prozentsatz multimediafähiger Computer 70,4 % 100 % Prozentsatz intern vernetzter Computer 56,0 % 100 % Anschluss der Computer ans Internet 50,0 % 100 % Scanner in den Klassen 56,0 % 100 % Computergestütztes Lernen an der Katholischen Grundschule Höfchensweg / Aachen Seite 35