März 1999, überarbeitete Fassung vom 26. Januar 2000

Ziel des Artikels ist die Vorstellung eines seit nunmehr über einem Jahr in der Schulpraxis bewährten Konzepts für einen Computer-Raum mit geringem Arbeitsaufwand und wenig Spezialwissen für den Administrator. Das Konzept wurde auf einer neuen Computeranlage realisiert, lässt sich aber auch mit relativ geringem Kostenaufwand auf einer bestehenden installieren (natürlich von der Ausgangslage abhängig). Der Artikel richtet sich nicht an phantastisch ausgestattete Schulen mit angestellten Netzwerkadministratoren, sondern will einen Weg zeigen, wie man trotz knappester Mittel und engster personeller Ressourcen die neuen Medien nutzen kann.

Die folgenden Aussagen verstehen sich als Fortsetzung und eine mögliche Konkretisierung des bekannten Artikels von Rüddigkeit/Kuhley: "Pädagogisch-technische Konzepte für den Einsatz von WINDOWS 95 in den lokalen Netzwerken der Schulen" (s. http://www.bildung.hessen.de/abereich/inform/techhilf/w95lan.htm ). Die dort sehr kompetent diskutierten Konzepte mit  ihren Vorteilen, Schwachstellen und Konsequenzen werden im folgenden verwendet und als bekannt vorausgesetzt. Mittlerweile gibt es einen Folgeartikel von Volker Rüddigkeit (Juni 99): "Beim nächsten Boot wird alles wieder gut" (s.  http://www.bildung.hessen.de/anbieter/help/frankf/support/techhilf/boot/boot.htm ).

Die Helmholtzschule Frankfurt (Gymnasium) stellte für die Einrichtung ihres Computer-Raums folgende grundlegende Anforderungen: Ein serverbasiertes Computer-Netzwerk für den

• Einsatz im Informatik-Unterricht der Oberstufe (Programmieren in Delphi/Pascal), Kursgröße bis 24 Schüler.
• Einsatz in der Informationstechnischen Grundbildung (Textverarb./Zeichnen/Tabellenkalkulation/Datenbank).
• Einsatz in der Kommunikationstechnischen Grundbildung (Internet/FTP/Newsgroups).
• E-Mail-Möglichkeit für alle (interessierten) Lehrer und Schüler.
• Einsatz von Multimedia-Programmen im Nicht-Informatik-Unterricht (Lern-CDs), Klassengröße bis 33 Schüler.
• Einsatz in besonderen Projekten und AGs (Scannen/Klaviatur/Homepageerst./Messen-Steuern-Regeln...).

Im wesentlichen sind das die Anforderungen, wie sie sich allen Schulen stellen. Üblicherweise wird dann ein klassisches Computer-Netz aufgebaut, wie es auch in jeder Firma steht (Windows-NT, Windows 95, Novell...). Dass dessen Betrieb in der Schule dann nicht oder nur mit enormem Erhaltungsaufwand funktioniert, ist mittlerweile klar geworden. Eine der Hauptgründe dafür: es gibt keinen für diese Aufgabe extra angestellten Administrator. Man kann sich nun mit Forderungen nach einem solchen, nach mehr Geld oder mehr Fortbildung und Entlastungsstd. für den Computer-Betreuer aufhalten oder geht - wie wir - den anderen Weg: die Computer-Anlage muss der personellen Realität angepasst werden: möglichst "zero-administration".

Wir legen nun unsere Ansichten dar, worin sich die Randbedingungen für eine Computer-Ausstattung an Schulen vom Firmeneinsatz unterscheiden und welche Konsequenzen daraus für ein Schulkonzept gezogen werden können:

• Es gibt keinen hauptberuflichen Administrator (fest nur für diese Aufgabe eingestellt):
1. Die Computer-Verwaltung wird von einem Informatik-Lehrer nebenher durchgeführt (wie schon oben erwähnt:)
   Forderung: Die Administration muss zeitlich auf ein Minimum reduziert werden ("zero-administration"). Konkret heißt das: stabile Workstations, die nicht jede Woche neu aufgespielt werden müssen. Und es heißt: ein Minimum an Benutzerverwaltung.
2. Vom Wissensstand her kann der Lehrer kein System-Administrator sein, der serverbasierte Installationen mit ihren tausend Tricks und Patches aus dem Ärmel schüttelt, weil er es jahrelang gelernt und nichts anderes getan hat.
   Forderung: Die Rechner sollten ein gängiges und von zu Hause her bekanntes Betriebssystem haben: Windows 95/98-Workstations. Als Server bietet sich das ganz ähnliche System Windows NT 4.0 an.

• Es arbeiten viel zu wenige Lehrer im Computer-Raum mit:
1. Selbst engagierte Informatik-Lehrer halten das hohe Innovationstempo nicht lange mit. Nebenher jedes Jahr eine oder mehrere neue Programmiersprachen, Betriebssysteme und Internet-Techniken zu lernen überfordert und treibt zum Rückzug.
   Forderung: Bekanntes einsetzen (Windows 95/98, MS Word, MS Excel...), auch ältere Programmiersprachen wie Turbo Pascal installieren, gewohnte Programme auch aus DOS-Zeiten...
   Forderung: Lernprogramme (Lern-CDs) installieren, mit denen sich Lehrer und Schüler gemeinsam neueres Wissen aneignen können ("Interaktives Lernen: Windows 98", "Word 97 in 15 Lektionen"...).
   Forderung: Einrichtung eines zentralen Pools für Anleitungen und Arbeitsblätter, den Nachwuchslehrer benutzen können.
2. Hält man es für wichtig, dass die Computer auch im Nicht-Informatik-Unterricht eingesetzt werden, z.B. für Textbearbeitung, Informationsbeschaffung oder Multimediale Lernprogramme, so erfordert das ein Abbauen von Hemmschwellen.
   Forderung: Die Workstation agiert so, wie der Lehrer-Rechner zu Hause: kein Einloggen, keine vergessenen Passwörter. Der Rechner muss nach dem Booten zuverlässig den gewohnten Desktop zeigen. Auf die mitgebrachte Diskette oder CD muss am Arbeitsplatz zugegriffen werden können, keine Einschränkungen in der Funktionsfähigkeit der Schulrechner.

• Es arbeitet nicht ein, und schon gar nicht ein geschulter Benutzer an seinem PC:
1. SachbearbeiterInnen in Firmen decken ihre Tastatur mit einer Schablone ab, damit ihr geliebter Computer nicht vom Staub belästigt wird, der Schüler betrachtet es eher als sportiven Anreiz, die Maschine in Grund und Boden zu fahren.
2. Die Vielzahl der wechselnden Anfänger tut ein übriges, dass Programme, Links und Systemeinstellungen verschwinden.
3. Viele Anfänger scheitern schon am Einloggen und der Handhabung diverser Passwörter.
4. Am System muss auch der Umgang mit dem System gelernt werden. Ein total dichtes System, bei dem der Benutzer gerade nur noch ein Programm starten darf, ist für die Schule unsinnig.
   Forderung: (hört sich erst einmal absurd an) Die Schule braucht Workstations mit völliger System-Stabilität bei trotzdem völliger System-Offenheit.

• Programme von außerhalb werden mitgebracht und installiert:
1. Lehrer haben zu Hause ein schönes Lernprogramm ausprobiert, das soll jetzt im Unterricht laufen. Schüler versuchen häufig die Installation von Programmen/Spielen.
   Forderung: trotz vieler (oft missglückter) Installationen und Deinstallationen muss das System stabil bleiben.
2. Schüler bringen gern virenverseuchte Disketten mit.
   Forderung: ein effektiver Viren-Schutz der Geräte muss vorhanden sein.

• Schüler sind keine Angestellte:
  Angestellte produzieren auf den Firmencomputern Dateien für die Firma. Diese Dateien sind für die Firma wichtig und müssen daher von der Firma verwaltet und geschützt werden. Schüler dagegen erstellen Dateien in ihrem Lernweg nur für sich. Daher sind sie selbst für deren Verwaltung und Sicherheit zuständig.
  Forderung: Keine Verwaltung von Homedirectories der Schüler durch den Administrator.
  Forderung: Für die Wahrung ihres Postgeheimnisses beim E-Mailen sind die Nutzer selbst zuständig.

Als Server dient ein Windows NT 4.0 - Domaine-Server. Und wir sagen zunächst einmal, was der Server nicht organisiert: keine klassische Benutzerverwaltung mit Verwaltung von Hunderten von Schülern und Lehrern! 
Seine Aufgaben sind vielmehr:

• Nur rudimentäre Benutzerverwaltung mit drei Benutzergruppen: Administratoren, Lehrergruppe (mit wenigen, benötigten Zugriffsmöglichkeiten wie: lokales Einloggen, Einwahl ins Internet, Bildschirm-Verwaltung, Drucker-Kontrolle und Zugriff auf Teile der Server-Festplatte) und Schülergruppe (mit nur einem einzigen Benutzer "Schüler")
• Bereitstellen von Programmen (Office, Programmiersprachen... soweit nicht lokal auf den Workstations installiert)
• Bereitstellen eines Dateipools mit Lesezugriff für jede Workstation (Arbeitsblätter, Beispielprogramme usw.)
• Bereitstellen eines offenen Ordners für Datei-Austausch zwischen den Workstations: Tauschbörse
• Bereitstellen von Multimedia CDs (in der Regel auf Server-Festplatte kopiert oder vom Server-CD-ROM)
• Bereitstellen eines ZIP-Drives zum Speichern größerer Schülerdateien
• Druck-Server
• Bereitstellen einer Sicherheitskopie für die Workstations
• Bereitstellen eines Internet-Zugangs für jede Workstation (Proxy-Server)
• Bereitstellen von E-Mail-Zugang (über Freemail-Server)
• Bereitstellen einer Bildschirm -Verwaltung (MasterEye)

Im Computerraum werden 12 Windows 98-Rechner als Workstations aufgestellt, ein weiterer im Lehrerzimmer zur Unterrichtsvorbereitung. Die Rechner booten wie ein Einzelplatz-Rechner normal hoch, das Anmelden am Server geschieht automatisch und ohne Schülereingabe (alle unter dem gleichen Kennwort "Schüler").

Geschützt wird dieses völlig offene System von einer Hardware-Karte, bei uns dem "Daten-Airbag". Diese kleine Einsteck-Platine hält auf der Festplatte der Workstation eine Kopie des Systems versteckt vorrätig. Bei jedem Neueinschalten des Computers wird dem Schüler von diesem Ursystem eine neue Kopie zur Verfügung gestellt. Der Schüler kann also die Maschine in Grund und Boden fahren: ausschalten, einschalten, die Maschine ist wieder wie gewohnt lauffähig. Genaueres dazu später.

Auf der Grundlage dieses Konzepts ergib sich folgende Computer-Zusammenstellung (aktualisiert für November 1999):

• Das Betriebsystem der Workstations: Windows 98
  Von der grundsätzlichen Forderung eines allen Lehrern bekannten Systems her kamen nur Windows 98 oder Windows NT in Frage. Die bessere Treiber- und Multimedia-Versorgung (zumindest momentan) sprach für Win98, Stabilität und Sicherheitsaspekte sprachen für NT. Da wir für die Sicherheit der Workstations aber auf anderem Weg sorgen, brachte uns NT in unserem Konzept keine zusätzlichen Vorteile, wir entschieden uns daher für Win98. 
  Bisher arbeiteten die auf dem Markt befindlichen Schutzkarten auch nur mit DOS/Windows 3.11/95/98 auf zufriedenstellende Weise zusammen. Unter NT waren unsere Anforderungen nicht erfüllbar. Erst seit neuestem (Mitte Januar 2000) gibt es eine Karte ( www.dr-kaiser.de ) , welche im Automatik-Mode unter Windows NT läuft, so dass man ab jetzt durchaus auch eine Computer-Anlage mit NT-Clients aufbauen könnte.
  
  
• Die Sicherheit der Workstations: Der Daten-Airbag
  Hier kommt nun der Knackpunkt für unser System:
  bisher löste man den Sicherheitsaspekt über die Benutzerverwaltung, schränkte alle Rechte mittels Richtlinien-Editor rigoros ein, dass der Schüler schließlich gerade noch ein Programm starten konnte und sonst nichts. Und trotzdem funktionierte das nicht: ein läppisches Makro in Word - und eine wichtige DLL war überschrieben oder die Festplatte gelöscht.
  Unsere ersten Überlegungen, wie wir ein völlig offenes und doch unzerstörbares System aufstellen könnten, führten zu einer Softwarelösung: Von einem Rechner wird (z.B. mit DriveImage oder Ghost...) ein Image auf den Server gelegt. Wenn eine Workstation zerschossen ist, dann wird über eine Netzdiskette das Image wieder aufgespielt. Aber wir verwarfen diese Lösung. Selbst mit einem schnellen Netz dauert das Aufspielen ca. 20 Minuten, damit ist diese Unterrichtsstd. gelaufen. Und wenn sich ein Anfänger irgendwo in der Systemsteuerung verrannt hat, dann ist eben doch nicht garantiert, dass in der nächsten Stunde der Rechner wieder zuverlässig aussieht und wie gewohnt reagiert . Unser Ziel wäre damit nicht erreicht: Jeder Lehrer (vor allem auch jeder Nicht-Informatik-Lehrer) soll mit der Gewissheit in den Computer-Raum gehen, alle Maschinen laufen zuverlässig.

Wir schafften daher schließlich eine Hardware-Lösung an: Die Firma ELABO vertreibt eine winzige Platine, genannt Daten-Airbag (heute gibt es auch noch andere Karten von anderen Anbietern, die Arbeitsweise aller Karten ist aber gleich). Diese steckt man in einen freien ISA-Slot jeder Workstation. Die Karte kennt zwei Modi:

1. Im Supervisormodus (durch Passwort gesichert, ganz ähnlich wie beim BIOS-Passwort) richtet man die Festplatte ein, hier verhält sich der Computer wie ohne diese Platine. Die Helmholtzschule richtete Windows 98 und alle Programme auf Laufwerk C: ein (Supervisorpartition 2,2 MB). Von sich aus legt die Karte dann automatisch noch eine weitere, leere Partition an (Anwenderpartition z.B. 0,4 MB). Eine dritte Partition der Festplatte bleibt vom Daten-Airbag unberührt: hier speichern die Schüler später ihre eigenen Dateien (Laufwerk D: 3,8 MB).
2. Nach dem Einrichten aller Programme wird in den Anwendermodus umgeschaltet. Äußerlich gesehen fährt der Computer wie jeder andere hoch. Jeweils benötigte Programme werden von der Original-Partition gelesen, aber geschrieben wird nur auf die leere. Das alles merkt man aber gar nicht, gearbeitet wird nominal weiterhin auf Laufwerk C:, alle Programme laufen wie gewohnt. Da aber alle Speichervorgänge auf C: immer auf die leere Partition laufen, sind Änderungen auf C: nur temporär - auf der originalen Festplatte C: wird ja nichts geändert! Nach dem erneuten Einschalten ist der Computer wieder bereinigt, man arbeitet auf einer neuen Kopie. Kopiert werden dabei nur die Systemverweise und abgeänderte Dateien, nicht die ganze Festplatte. Nur beim Booten bemerkt man einen geringfügigen Zeitverlust (bei uns anstelle 49 sec ohne Airbag jetzt 62 sec mit Airbag). Später beim Arbeiten gibt es keine merkbaren Geschwindigkeitseinbußen mehr. Aber sicher ist der Computer jetzt: verschwundene Links, verstellter Desktop, gelöschte DLLs, selbst der Befehl FORMAT C: oder ein Virenbefall sind kein Problem mehr, Rechner nur neu starten.

• Partitionierung und Einteilung der Workstation-Festplatte:

• Das Netz:
  Am billigsten ist ein 10 Mbit-Bus-Netz (10Base2), bei dem alle Rechner an einem BNC-Kabel hintereinander hängen. Ein beliebter Scherz ist es dann, bei Rechner Nr. 4 das Kabel abzustöpseln, dann können die Rechner Nr. 5 bis 12 nicht mehr auf den Server zugreifen. Aber selbst ohne diese Späße ist die Störanfälligkeit bei diesem Netzwerktyp sehr hoch. Die Folge sind häufige Fehler im Netzwerk, die selbst von Profis schwer zu lokalisieren sind. Wir raten davon dringend ab. Sicherer ist eine Sterntopologie (10BaseT oder besser 100BaseTX). Jeder Rechner hängt mit einer eigenen Leitung am sogenannten Hub, einem kleinen Metallkasten mit 16 Buchsen, der den Netzverkehr regelt.
  
  Das Netz der Helmholtzschule ist auf eine Übertragungsrate von 100 Mbit/s ausgelegt (100BaseTX). Der Hub erkennt und akzeptiert aber auch 10 Mbit-Karten. Für die hohe Übertragungsrate werden UTP-Kabel der Kategorie 5 benötigt, zwischen Hub und Rechner dürfen jeweils maximal 100 m liegen. Steckdosen im Hub und Kabelkanal und die entspr. Stecker entsprechen der Norm RJ-45.
  Die Rechnung ist ziemlich einfach: Bei einer Übertragungsgeschwindigkeit von 10 Mbit/s können theoretisch 1,25 MByte/s übertragen werden. Damit eine Netzübertragung aber klappt, müssen jede Menge Zusatzinformationen wie Zieladresse, Quelladresse, Prüfsummen usw. mit den eigentlichen Daten mitgeschickt werden. Tatsächlich werden daher nur etwa 0,8 MByte/s an Nutzdaten übertragen.
  Wenn 100 Mbit pro Sekunde übertragen werden können, so kommt man auf geeigneten Rechnern entsprechend auf 8 MByte/s. Das hört sich phantastisch an, wird auf unseren Rechnern allerdings nicht erreicht - man stößt an die Rechnergrenzen, es können gar nicht so schnell Daten bereitgestellt werden, wie sie die Netzkarte versenden könnte. Immerhin: wenn wir mit dem Windows-Explorer zwischen Server und einer Workstation kopieren, dann kommen wir auf Werte von etwa 1,5 bis 3 MByte/s, je nach dem, was der Server sonst noch zu tun hat.
  Für Multimedia-Anwendungen (Filme z.B. im AVI-Format, kleines Fenster) rechnet man 100 bis 200 KByte pro Sekunde. Liegen nun die CDs auf dem Server und an allen 12 Rechnern werden Multimedia-Anwendungen gefahren, so müssen pro Sekunde bis zu 2,4 MByte über das Netz transportiert werden, ein 100Mbit/s-Netz schafft das. Auf einem 10 Mbit-Netz hätte man nur noch geruckelte Standbilder.
  Wichtig ist die Netzgeschwindigkeit auch für die Wartung der Workstations: Nach unserer Erfahrung braucht man bei einem 100 Mbit-Netz nur etwa ein Drittel der Zeit wie beim 10 Mbit-Netz: Statt Vervielfältigung der Rechner in 3-4 Stunden nur in 65 Minuten.

• Monitore:
  Als Monitore sind 17" beinahe unerlässlich: bei den heutigen Klassengrößen sitzen während der Multimedia-Nutzung 3 Schüler vor einem Gerät. Der Abstand zum Bildschirm ist dabei schon so groß, dass ein 17"-Monitor dringend zu empfehlen ist. Die Preise dafür sind auch dermaßen in den Keller gegangen, dass darüber keine Diskussion mehr herrschen sollte: für 400 DM bekommt man mittlerweile exzellente 17"er. Die Helmholtzschule hatte dafür allerdings keine Gelder, es werden alte Firmenspenden (14" und 15") genutzt.
  
  
• Multimedia:
1. Viele Programme sind ohne ihre Tonausgabe nicht nutzbar: Erläuterungen werden nicht mehr schriftlich vorgelegt, sondern mündlich gegeben, während auf dem Bildschirm die zugehörige Animation abläuft. An jeden Rechner Lautsprecher zu hängen, ist nicht besonders sinnvoll, im dann einsetzenden Lärm kann keiner arbeiten oder etwas verstehen. Kopfhörer gibt es bereits ab 3,95 DM, Schüler können sie im Informatik-Raum beim ersten Mal käuflich erwerben oder sie haben vom Walkman sowieso den Ohrclip dabei. Bei 12 Geräten für Klassengrößen über 30 müssen also 3 Schüler an jedes Gerät. Die Schulwerkstatt bastelt 3 Klinkenbuchsen 3,5 mm vorn in eine leere Einbaublende an den Computer, jeweils mit 150 Ohm abgesichert und einem Kabel durch den Computer zur Soundkarte. An einem Gerät sollte allerdings ein Lautsprecherpaar für Vorführungen angeschlossen sein.

2. Viele Lernprogramm-CDs kann man auf den Server kopieren und sie von dort im gesamten Netz benutzen. Das ist natürlich optimal, die CDs werden nicht zerkratzt, verschwinden nicht oder sind im Schrank eingeschlossen und nicht greifbar. So etwa ein Drittel der LernCDs fordert allerdings nach dem Start vom Server: "Bitte legen Sie die CD in das lokale CD-ROM-Laufwerk ein." Im Programm ist fest eingestellt, daß Bilder, Filme, Sprache nur auf dem lokalen CD-ROM-Laufwerk gesucht werden. Dies kann man mit dem Installieren eines virtuellen CD-ROMs umgehen. Dem Lernprogramm wird ein lokales CD-ROM-Laufwerk vorgegaukelt, was aber in Wirklichkeit auf die Festplatte des Servers weist, wo die Lernprogramme liegen. Es gibt da übrigens verschiedene Programme mit unterschiedlichem Komfort. Hier sollte das "virtuelle CD-ROM"- Programm unbedingt batch-fähig sein, was eine Parameter-Übergabe ermöglicht (das von CoTec vertriebene Programm der Firma Microtest ist in diesem Sinne nicht komfortabel).

• Demonstrationen vor der gesamten Klasse:
  Die meisten Programme sind wirklich so angelegt, dass einer allein (bzw. eine kleine Schülergruppe) an dem Multimedia-Programm arbeiten muss. Um aber Aktionen dem Plenum zu zeigen, gibt es verschiedene Methoden: Die Helmholtzschule hat zwei:
1. Softwaremäßig können alle Bildschirme zusammengeschlossen werden (MasterEye), so dass jeder Schüler das gleiche Bild sieht. Mit der Standardversion von MasterEye gab es bei uns übrigens technische Probleme, erst die Pro-Version lief einwandfrei. Das zentrale Sperren von Tastatur und Monitor an allen Workstations ist sehr schön und verhilft wirklich zur Aufmerksamkeit auf den Lehrer. Und das Übersenden eines Bildschirms an alle anderen Rechner läuft in Verbindung mit dem 100 Mbit-Netz sehr schnell (nach etwa 3 sec sind alle Rechner an den gemeinsamen Bildschirm angebunden, dann erfolgt die Übertragung fast verzögerungsfrei.
2. Als Alternative kann die Schule noch einen Overhead-Aufsatz an einen Computer anstöpseln, der das Bild an die Leinwand wirft. Dazu muss der Raum aber abgedunkelt werden.
3. Eine dritte Methode ist noch relativ teuer: der Video-Beamer (6.000 - 15.000 DM). Den konnte sich die Schule natürlich nicht leisten.
   
• Drucker:
  Man erleichtert sich wieder die Pflege der Workstations, wenn alle Drucker am Server hängen. Dazu besitzt dieser eine parallele Printerkarte mit 3 Druckeranschlüssen. Es sollten daran Drucker für Massen-, Schönschreib- und Farbausgaben liegen, evtl. sogar über einen mechanischen Switch je zwei, falls einer ausfällt oder Papierstau hat.
  
  
• Internet-Zugang:
1. Der Computer-Raum besitzt einen eigenen ISDN-Anschluss, der Server hängt über seine ISDN-Karte an diesem Anschluss (64 Kbit/s). Wenn von 12 Rechnern gleichzeitig über eine Leitung im Internet gesurft werden soll, dann ist ein analoger Anschluss weit überfordert. Dann dauert der Aufbau einer Bildschirmseite Minuten! Kann man mit ISDN-Kanalbündelung fahren, so erreicht man 128 Kbit/s. Für Schulen ist möglicherweise der neue ADSL-Zugang der Telekom (T-DSL) von Interesse: nominal kann über die normale ISDN-Leitung mit 768 Kbits/s gefahren werden! Allerdings bei 98 DM monatl. Grundgebühr incl. Modem-Miete plus 3 Pfg/Min. Verbindungsgebühr.
2. Aber selbst mit einer ISDN-Verbindung ist Geschwindigkeit noch nicht garantiert. Um ins Internet zu gelangen, muss man bei einem Provider (Vermittlungscomputer) angemeldet sein (AOL, Compuserve, T-Online usw.) In den Computer-Zeitschriften werden alle paar Wochen die Übertragungsbandbreiten dieser Provider getestet, da gibt es gigantische Unterschiede. Die Helmholtzschule hängt dank dem Kooperationsvertrag der Stadt mit der Uni-Frankfurt am kostenlosen Zugang über den Uni-Rechner mit 64 kbit/s. Dafür sind wir wirklich dankbar, da sonst erhebliche Kosten auf die Schule zukämen. Im letzten Jahr wurde auch viel in diesen Uni-Zugang investiert, so dass nunmehr die Übertragungszeiten recht gut und auch für den Zugriff von 12 Rechnern aus akzeptabel sind. 
3. Nun ist es so, dass eigentlich über eine Telefonleitung nur ein Gespräch/eine Internetsitzung geführt werden kann. Damit mehrere Schüler gleichzeitig im Internet arbeiten können, muss man sich etwas einfallen lassen: entweder man installiert einen Proxy-Server, was wir machten, oder man kauft einen Router. Der Vorgang an der Helmholtzschule läuft dann so ab: Ein Schüler möchte z.B. die Internet-Seite der Fa. Microsoft ansehen. Diese Seitenanforderung wird an den Proxy-Server, ein Programm auf dem Server, geschickt und der geht übers Telefon ins Internet. Er holt die Seite und schickt sie über das lokale Netz zum Schüler. Und das macht er mit allen Schülern praktisch parallel. Leistungsumfang und Preise für Proxy-Server sind sehr unterschiedlich, die Schule setzt den billigen Sambar-Proxy ein.
4. Insbesondere ist zu bedenken, wie die Gebühren und Telefonkosten kontrolliert werden können. Die Helmholtzschule hat sich gegen einen Auto-Dial-Connect entschieden: Nur der Lehrer mit seinem Passwort kann das Internet direkt vom Server aus anwählen, dann können die Schüler surfen, anschließend trennt der Lehrer die Verbindung.
5. Eine Inhaltskontrolle (Schmuddel-Seiten, Gewalt...) kann im Proxy (und auch dem Internet-Explorer bzw. Netscape Navigator) eingestellt werden. Das Problem ist aber folgendes: im Prinzip muss man sich jede Seite im Internet angesehen haben und entscheiden, das dürfen Schüler sehen, das nicht. Wenn nicht, muss man die Seitenadresse in eine Liste der verbotenen Seiten auf dem Server eintragen, auf diese Seite können Schüler dann nicht zugreifen. Bei Millionen von dauernd wechselnden Seiten ist dieses Verfahren ziemlich hoffnungslos. Es gibt Firmen, die sich darauf spezialisiert haben und solche Listen anbieten (www.rsac.org, www.cyberpatrol.com usw.), entweder sie taugen nichts oder ein Abonnement ist für Schulen unerschwinglich teuer.
   Eine andere Technik bietet das Packet-Filtering. Hier wird von einem Programm jede Seite vor dem Darstellen auf bestimmte Worte untersucht: tritt das Wort "Sex" auf, dann wird die Seite nicht dargestellt. Solche Programme gibt es für Linux-Systeme, unter Windows habe ich bisher noch keine gefunden. Optimal sind solche Programme allerdings auch nicht. Medizinische Seiten oder englische Seiten, die z.B. das Geschlecht (sex?) abfragen, wären in unserem Beispiel gesperrt.
   Die Diskussion geht allerdings ohnehin in die Richtung: Sollte man den Schülern nicht vielmehr den verantwortungsvollen Umgang mit dem Medium beibringen anstelle rigoroser Zensur? Nach Versuchen und Diskussionen hat sich die Helmholtzschule für einen freien Internet-Zugang entschieden. Verbindliche Regeln werden mit den Schülern abgesprochen. Die Protokollierung der angeforderten Seiten im Proxy-Server unter Angabe, welches Gerät zu welcher Zeit welche Seite angefordert hat, gestattet eine wirksame Kontrolle.

• E-Mail einrichten:
  Das Problem: Normalerweise bekommt man von seinem Provider genau eine E-Mail-Adresse. Unter der könnten natürlich Dutzende von Lehrern E-Mails schreiben und empfangen. Aber jeder kann die Post von jedem lesen. Es gibt kein Kriterium, nach dem die E-Mails in separate und geschützte Postfächer sortiert werden könnten.
  Zunächst probierten wir folgende Lösung: Über die Internet-Firma Bigfoot (es gibt noch etliche andere) richtet man für jeden Lehrer eine E-Mail-Adresse ein (Müller@bigfoot.com) mit Weiterleitung von dort an die E-Mail-Adresse der Schule. Dort sorgt ein Mail-Server (z.B. Mercury) für die Verteilung anhand der beigefügten ursprünglichen Lehrer-Adresse. Aber von diesem Weg kamen wir schnell ab: Die Mail-Verwaltung für Lehrer war schon enorm arbeitsaufwendig, wollten wir auch E-Mail für Schüler zulassen, so käme man sofort wieder in die zeitfressende Benutzerverwaltung.
  Deshalb gehen wir jetzt einen ganz anderen Weg: Seit kurzer Zeit gibt es Free-Mail-Anbieter, wir wählten die Firma gmx für die Helmholtzschule aus. Jeder Lehrer/Schüler geht zunächst über einen Browser ins Internet zu www.gmx.de. Dort beantragt er (kostenlos) ein Postfach (Müller.HHS@gmx.de - HHS für Helmholtzschule). Zu diesem Postfach hat nur der Besitzer über ein Passwort Zugriff. Über ein Mail-Programm (z.B. Outlook Express) oder sogar über den Browser kann er nun Mails schreiben und empfangen. Der Administrator hat nun überhaupt nichts mehr mit der E-Mail-Verwaltung von Lehrern und Schülern zu tun.
  Einen nicht zu unterschätzenden Nebeneffekt hat übrigens diese Organisation der E-Mail: da das Postfach beim Provider liegt, kann jeder auch vom eigenen Rechner zu Hause auf dieses Postfach zugreifen. Gerade Lehrern kommt dies von ihrer Arbeitsorganisation sehr entgegen.
  
  
• Software:
  Ein lebendiger Unterricht lebt von einem breiten Spektrum an interessanter und aktueller Software. Sehr viele Programme gibt es zum Glück kostenlos via Internet (http://www.kostenlos.de , http://www.datatip.de , http://freewarepage.de , http://top-download.de , http://www.zdnet.com , http://www.simtel.net usw.). Andererseits muß man aufpassen, daß man nicht nur im universitären oder Free-/Shareware-Bereich lebt und die Verbindung zur Software, wie sie in Firmen eingesetzt wird, verliert. Wenn der Schule schon so häufig der Vorwurf der Weltferne gemacht wird, hier können wir viel von diesem Bild korrigieren. Viele Schüler setzen ihre Word- oder Excel-Kenntnisse gewinnbringend in Freizeit und Ferien ein.
  Es werden Programme für fünf Bereiche benötigt:
1. Informatik-Unterricht Oberstufe: Turbo Pascal(DOS) und Delphi, evtl. C/C++ und Visual Basic, VBA für MS-Office-Anwendungen
2. ITG: Office-Paket, Adressenverwaltung, Corel Draw, PaintShop Pro, KHK kaufm. Software, Quicken oder MSMoney, HELP-Programme, Hardcopy, ClipArts, Fonts ...
3. IKG: Internet Explorer, Outlook Express, Netscape Navigator, CuteFTP, Telnet, MS-Frontpage, Terminal-Programm
4. Multimedia: s. Zentralstelle Medien (http://www.rz.uni-frankfurt.de/labi/didaso.html) oder Infothek Didaktische Computersoftware (http://www.lbw.bwue.de)   ...
5. AGs und Projekte: Freeware zu Kryptographie, Musik, Spracherkennung, Morphing,...

Der Server steht in der Ecke und läuft Tag und Nacht, der Bildschirm ist meist ausgeschaltet, man merkt eigentlich gar nicht, dass der Server da ist. (Die folgenden Ausführungen greifen auf die hausinterne Bedienungsanleitung für die Computer-Anlage der Helmholtzschule zurück http://home.t-online.de/home/MRCornel ).

Schaltet man einen Rechner ein, so fährt der Rechner ohne Verzögerung oder gar Eingaben von Passwörtern in Windows 98 hoch, nach kurzer Zeit sieht man den Desktop. Diese Oberfläche steht nach jedem Neustart fest. Jeder Schüler kann jedes Programm benutzen, die Windows-Einstellungen nach seinem Belieben ändern, er kann Programme löschen, die Festplatte C: formatieren, mit DOS von einer Diskette booten und auf C: herumwüten, den Rechner mit Viren infizieren - der Rechner wird ausgeschaltet und nach dem Einschalten ist der normale Desktop wieder da und alles funktionstüchtig.

Für den Anfänger, aber auch für Fortgeschrittene und Lehrer, ist ein Fragezeichen mit einem Link auf ein stetig wachsendes Hilfe-System auf dem Desktop: Wie beantrage ich eine E-Mail-Adresse für mich, wo sind interessante Internet-Informationen, wie programmiere ich in Delphi usw...

Auf dem Desktop liegen 4 Ordner, in denen Links für verschiedene Schülergruppen zusammengefasst sind:

• Im Internet & E-Mail-Ordner befinden sich Browser, E-Mail-Programme und FTP-Explorer, Lernprogramme zum Internet.
• Im Informatik-Ordner befinden sich alle Werkzeuge für den Informatik-Unterricht: Links auf Programmiersprachen, Kalkulations- und Datenbankprogramme, Arbeitsblätter, Lernprogramme zu Windows 98 usw.
• Im Ordner Multimedia-Lernprogramme befinden sich Lernprogramme im weitesten Sinne, diese werden zumeist von Klassen außerhalb des Informatik-Unterrichts genutzt. Beispiele: Englisch-Vokabeltrainer, Mathematik-Programme, Musik-Trainer usw.
• Die Programme im Ordner Büroprogramme & Lexika werden von allen genutzt (MSWord, StarOffice, MSEncarta, ... ).

Im Ordner "Eigene Dateien" auf Laufwerk D: hat jeder Schüler eines Informatik-Kurses oder einer AG seinen eigenen Ordner mit seinen selbsterstellten Briefen, Bildern, Programmen, Favoriten usw. Ein wichtiger Punkt zu den Schülerdateien: Während alle Programme auf Laufwerk C: gegen Zerstörung geschützt sind, sind alle Schülerdateien auf Laufwerk D: völlig frei zugänglich. Ein Zerstören fremder Dateien zählt zu den schlimmsten Vergehen im Unterricht. Im übrigen sollte jeder Sicherheitskopien seiner eigenen Dateien auf Diskette oder ZIP-Medium erstellen.

Neben den lokalen Festplatten und dem CD-ROM stehen den Schülern folgende Bereiche im Explorer zur Verfügung. Es sind Ordner auf dem Server, was aber für den Anwender praktisch ohne Belang ist:

• Tauschbörse V: ist ein Bereich auf dem Server, in den jeder eigene Dateien zur Veröffentlichung hineinstellen kann: ein besonders gut gelungenes Bild, einen Text, ein geniales, selbsterstelltes Programm. Alle anderen Schüler können auf diese Daten zugreifen, sich auf ihren Rechner holen und damit arbeiten.
• Beispiele W: hier geben Lehrer ihre Daten für den Unterricht hinein: Arbeitsblätter, Beispielprogramme usw. Alle Schüler können davon lesen, sich die Daten auf den eigenen Rechner holen und damit arbeiten.
• ZIP-Drive auf Ntserver Y: ist das Zip-Drive im Server. Jeder Schüler kann hier größere Dateien sichern.
• CD-ROM auf Ntserver Z: ist das CD-ROM-Laufwerk des Servers. Wird dort eine CD eingelegt, kann die CD von jedem Schülerrechner genutzt werden.

5.2. Was wird auf der Anlage alles gemacht?

Wir hatten ganz am Anfang dieses Artikels die Anforderungen an die Computer-Anlage aufgelistet. Anhand der mittlerweile erstellten hausinternen Anleitungsseiten ( Bedienungsanleitungen ) zeigen wir, was erfüllt wurde. 

• Einsatz im Informatik-Unterricht der Oberstufe (Programmieren in Delphi/Pascal):
  erfüllt, s. Der Anfang: Eine neue Anwendung mit Delphi erstellen , Zeichnen in der Paintbox usw.
• Einsatz in der Informationstechnischen Grundbildung (Textverarb./Zeichnen/Tabellenkalkulation/Datenbank):
  natürlich erfüllt.
• Einsatz in der Kommunikationstechnischen Grundbildung (Internet/FTP/Newsgroups):
  erfüllt, s. Wie gelange ich ins Internet? , Wichtige Regeln für die Benutzung des Internet usw.
• E-Mail-Möglichkeit für alle (interessierten) Lehrer und Schüler:
  erfüllt, s. E-Mail anmelden und empfangen/versenden
• Einsatz von Multimedia-Programmen im Nicht-Informatik-Unterricht (Lern-CDs):
  erfüllt: auf dem Server liegen z.Zt. gut 10 GB mit Multimedia-Lernprogrammen zu den unterschiedlichsten Fachgebieten und Themen, z.B. Sofies Welt - eine kurze Bedienungsanleitung
• Einsatz in besonderen Projekten und AGs (Scannen/Klaviatur/Homepageerst./Messen-Steuern Regeln...):
  eine breite Palette ist erfüllt: vom Steuern einer Märklin-Eisenbahn über die Pflege der Homepage der Helmholtzschule ( http://www.rz.uni-frankfurt.de/schule/hes ) bis zum Scannen und Bildbearbeiten für anstehende Schulfeste.

Normalerweise arbeiten auch Lehrer an einem Schülerrechner, ein Gerät steht ja auch im Lehrerzimmer, so dass ungestört gearbeitet werden kann. Meist genügt sogar die automatische Anmeldung, das heißt, der Lehrer arbeitet mit Schülerrechten.

Dazu einige Hintergrund-Informationen: Wir haben gesagt, dass die Daten auf Laufwerk D: völlig ungeschützt sind. Jeder kann dort speichern, löschen, kaputtmachen. Das ist in anderen Bereichen natürlich unerwünscht. Spaßig aber lästig sind kleine Abänderungen an den Arbeitsblättern, Bedienungsanleitungen usw. Dazu sind im Netz verschiedene Gruppen mit verschiedenen Rechten festgelegt. Das dürfen Schüler, das dürfen Lehrer und der Administrator kann am meisten kaputt machen.

Für bestimmte Zwecke sollte sich also der Lehrer unter seinem Usernamen und Passwort am Computernetz anmelden: Lehrer arbeiten an der Workstation

Darüber hinaus müssen einige Aktionen allerdings vom Server aus durchgeführt werden. Nach dem Einloggen am Server, sieht man folgenden Server-Desktop:

Die verschiedenen Spalten geben die verschiedenen Arbeitsmöglichkeiten wieder.

• Links die Spalte dient der Server-Verwaltung, auf das meiste haben nur die Administratoren Zugriff.
  Ganz unten der Explorer. Wenn Lehrer Dateien auf den Server kopieren wollen, können sie dies auch hier direkt am Server mit dem Explorer machen (s. z.B. Lehrer schreiben an den Anleitungen mit ).
• Die zweite Spalte ist für das Internet zuständig: Lehrer müssen von hier aus ins Internet einwählen, damit alle Schüler an ihren Rechnern surfen oder E-Mail empfangen und versenden können (s. Wie gelangt mein Kurs ins Internet? ).
• Die dritte Spalte: Wenn es beim Drucken von den Schülerrechnern aus irgendwelche Fehler gab, können von hier aus die Drucker angehalten und Druckaufträge gelöscht werden (s. Was mache ich bei Druckerproblemen? ).
• Das Symbol "MasterEye" in der vierten Spalte: Von hier aus können alle Schülerbildschirme und Tastaturen zentral gesperrt oder ein ausgewählter Bildschirm auf alle anderen Bildschirme gelegt werden (s. Das MasterEye ).
• Mit dem Symbol ganz rechts kann eine Mitteilung auf alle Schülerbildschirme gelegt werden. Wie z.B. "Nächste Woche werden die Festplatten aufgeräumt. Alle Dateien außerhalb von Schülerordnern werden rigoros gelöscht!"

6.1. Die Installation der Anlage:

Wir zwei Idealisten haben über mehrere Wochen verteilt in überschlägig 12-15 nachmittäglichen Orgien die Anlage sukzessive hochgefahren. Dabei war die Anlage innerhalb einer knappen Woche betriebsbereit und stand für den Unterricht zur Verfügung. Bis aber alle Multimedia- und Internet-Anwendungen liefen, das dauerte dann doch noch gut 8 Wochen. Es traten natürlich auch die tausend üblichen kleinen Probleme auf, die man bei jedem Computeraufbau hat. 

Aber ich denke, es gab einen Aspekt, der bei unserem Konzept einen besonderen Stellenwert hat:

Die einerseits erfreuliche Tatsache, dass die Festplatte C: im Normalbetrieb nur temporär beschrieben werden kann, hat auch verblüffende Konsequenzen. Das Sammeln von Links aus dem Internet in den Favoriten (Ordner C:\Windows\Favoriten) ist ziemlich sinnlos, auch das Adreßbuch in Outlook Express ist erst einmal nutzlos. Sollen Druckformatvorlagen von Word geändert werden können (C:\Programme\Microsoft Office\Vorlagen ) ?

Das Lösen dieser Probleme ist in der Regel einfach: in Programm-Menüs wie Extras...Optionen... oder der Registry muss man nur einen anderen Ordner einstellen usw. Keine weltbewegenden Dinge, aber man muss sich alles sehr, sehr genau überlegen. Alles, was man im Supervisor-Modus einstellt, wird ja dann "eingefroren". Ich empfand es immer als feines Austarieren zwischen einerseits statischem und unzerstörbarem System und andererseits dynamischen, entwicklungsfähigen Anwendungen.

Unsere Wertung zum Installationsaufwand: Wenn man so ein neues Konzept zum ersten Mal auf die Beine stellt, so ist es immer eine Menge Arbeit. Aber es spielt sich alles in einer gewohnten Umgebung ab, es sind meistens Probleme, die jeder Windows-Nutzer zu Hause auch irgendwann einmal hat. Wir denken, die Installation dieses Systems ist wesentlich leichter, als die Einarbeitung in Novell- oder Linux-Systeme. Außerdem kann sich ja jetzt jeder bei uns Unterstützung holen. 

6.2. Die Pflege des laufenden Systems:

Am spannendsten ist die Frage: Ist die Wartung und Administration der Anlage in Zukunft mit einem vertretbaren Aufwand an Einarbeitung und Zeit zu verwirklichen? Was hat der Administrator zu tun?

• Windows NT 4.0 wird genauso wie Windows 95/98 bedient. Da bedarf es kaum zusätzlicher Einarbeitung. Die Benutzerverwaltung erlernt man schnell, neue Lehrerzugänge (Benutzer) werden durch einfaches Kopieren bestehender Benutzer erzeugt, das erfordert keine Einarbeitung und kaum Zeit. Ordnerfreigaben sind einfach und schnell gemacht.
• Der dickste Brocken, die permanente Neuinstallation von Schülergeräten wegen Zerstörung oder Virenbefall ist bisher tatsächlich weggefallen. Jetzt schon über ein Jahr lang musste kein einziges Gerät wegen Zerstörung neu aufgespielt werden!!!
• Der zweite Brocken, die sonst nötige, zeitaufwendige Benutzerverwaltung und E-Mail-Verwaltung für Schüler gibt es nicht.
• Neuinstallationen von Programmen laufen in der Regel lokal auf einem Windows98-Rechner, kein Herumschlagen mit Patches und Tricks. Mittels des NetCopy-Programms wird dann innerhalb von zwei Stunden auf alle übrigen Rechner vervielfältigt Das passiert etwa 4-mal im Jahr.

Fazit: ist der Rechnerraum einmal richtig eingerichtet, so laufen die Computer auch am 100. Tag genauso wie am ersten. Der Arbeitsanfall für den Administrator ist verblüffend gering.

Wir wollen aber nicht verschweigen, dass bei all dieser Zeiteinsparung doch eine zusätzliche Belastung hinzugekommen ist:

• Da die Computer-Anlage so zuverlässig läuft und so viele Möglichkeiten bietet, die vorher völlig utopisch waren, kommen nun die Kollegen und benutzen die Anlage. Das Aufspielen und Installieren von Multimedia-CDs muss vom Administrator gemacht werden, das benötigt zwar keine besonderen Kenntnisse, kostet aber Zeit. Eine Englisch-Kollegin wollte im gesamten Shakespeare-Werk (liegt auf dem Server) nachforschen, wo und wie oft ein "raven" vorkommt. Ruck-zuck ist ein Volltext-Such-Programm installiert und ihre Wünsche werden erfüllt. Ein multimediales Französisch-Programm, ein neuer MP3-Player, ein neues Lexikon? - null problemo. Weil die Anlage funktioniert und wir nicht mehr mit Reparieren beschäftigt sind, kann zum erstenmal viel Neues ausprobiert werden. Das macht natürlich Arbeit, aber auch viel Spaß - in der Schule steht nicht mehr eine müde, belächelte, altertümliche und am besten gemiedene Anlage. Hier machen wir es mittlerweile so, dass Termine angekündigt werden, wann wieder neue Programme installiert und auf alle Rechner vervielfältigt werden.

Alles in allem sind wir von unserem Konzept immer noch (eigentlich: immer mehr) überzeugt. Die Anlage läuft rund und der Erhaltungsaufwand ist sehr gering. Trotzdem wird die Administration eine Arbeit für einen engagierten und fortbildungswilligen Lehrer bleiben, aber sie ist jetzt einigermaßen während der zur Verfügung stehenden Stundenentlastung und ohne mehrjährige Administrator-Ausbildung leistbar. Und die Arbeit hat sich entscheidend geändert: keine hoffnungslosen Dauerreparaturen, sondern Neues erproben an einer zuverlässig laufenden Anlage.

Martin Cornel
- Dipl.Math. und selbständiger EDV-Berater -
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Dr. Michael Mrowka
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