Ein wartungsarmes Computernetz für den Unterricht
mit Internet-Zugang

Martin Cornel, MRCornel@t-online.de
Dr. Michael Mrowka, michael.mrowka@auge.de

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 ).

 

Inhalt: 1. Anforderungen an die Computer-Ausstattung
2. Unser wartungsarmes Konzept
3. Die benötigte Hard- und Software
4. Anmerkungen zur benötigten Computer-Einrichtung
     Der Server: Aufgaben, Betriebssytem, Konfiguration, Sicherheit
     Die Workstations: Betriebssystem
     Der Daten-Airbag: das Sicherheitskonzept
     Clonen: das Vervielfältigen eines Rechners
     Das Netz
     Multimedia
     MasterEye
     Drucker
     Internet
     E-Mail
     Software
5. Wie sieht der Alltag an der Computer-Anlage aus?
6. Arbeitsaufwand für den Administrator
7. Bezugsquellen und Adressen

 

1. Anforderungen an die Computer-Ausstattung

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

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:

 

2. Unser wartungsarmes Konzept

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:

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.

 

3. Die benötigte Hard- und Software

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

1 Server:

Tower mit Pentium III / 500 MHz
128 MB SDRAM
Festplatte EIDE 6,4 GB
Festplatte EIDE 20 GB
Festplatte EIDE 20 GB
SCSI-Controller
CD-ROM SCSI
ZIP-Drive 250 MB SCSI
Grafikkarte AGP (einfach)
Monitor 15" (einfach)
Parallele Printerkarte 3 Port bidirektional ECP
Netzkarte PCI 100 MHz
Tastatur/Maus
ISDN-Karte
 

Systempreis 4.000 DM

Betriebssyst. Windows NT Server 4.0 Klassenraumlizenz

800 DM
SAN-Schulen kostenlos!

MasterEye Bildschirmverwaltung

800 DM

ProxyServer Sambar Vers.4.3 für Internet-Zugang

kostenlos

1 Netzeinrichtung:

Hub 100 Mbit/s 16 Port

600 DM

Installation Kabelkanal, Verkabelung, Netzsteckdosen

1.000 DM

12 Workstations:

Mini-Tower (z.B. AMD K6-II 450 MHz)
64 MB SDRAM
Festplatte EIDE 6,4 GB
CD-ROM ATAPI
Grafikkarte AGP (gute Grafikkarte!)
Soundkarte 16 bit
3 Kopfhörer + Bausatz für deren Anschluss
Netzkarte PCI 100 MHz
Tastatur/Maus
 

12 x 1.000 DM 12.000 DM

Monitor 17" 

12 x 400 DM 4.800 DM

Daten-Airbag (Elabo)

12 x 200 DM 2.400 DM

Betriebssystem Windows 98

12 x 180 DM 2.160 DM

MS Office Professional 97 Klassenraumlizenz

800 DM

Borland Delphi 4.0 Klassenraumlizenz

800 DM

Farstone Virtual Drive

800 DM

Netscape Navigator, IE 4.0, Cute-FTP, Eudora, Outlook Express,
MS Frontpage, F-Prot Antiviren-Software, WinZip, diverse Freeware,
Star-Office, Turbo Pascal 6.0, Netcopy bzw. HDCopy zum Vervielfältigen der Rechner

Peripherie und sonstiges

Druckertisch für 3 Drucker

350 DM

Drucker HP-Laserjet 1100

750 DM

Drucker HP Deskjet 710 C

370 DM

Scanner parallel

150 DM

CD-ROM-Brenner

500 DM

Interfaces zum Messen-Steuern-Regeln (Lego, Fischer...)  
Medien (Disketten, CD-Rohlinge, ZIP-Medien)

300 DM

Multimedia-Lernprogramme, anfängliche Auswahl

1.000 DM

Summe der gesamten Installation

ca. 35.000 DM

4. Anmerkungen zur benötigten Computer-Einrichtung

Festplatte 0
6,4 GB EIDE
Formatierung NTFS
C: 1,5 GB Boot WindowsNT/Proxy/MasterEye
Internet Expl./Outlook ...
D: 2,4 GB Kopie von Workstations
E: 2,5 GB Arbeitsblätter, Anleit. und Datei-Austausch
Festplatte 1
10 GB EIDE
Formatierung NTFS
1,5 GB Spiegelung von C:
F: 8,5 GB für CD-ROMs und gemeinsame Progr.
Festplatte 2
20 GB EIDE
Formatierung NTFS
G: 20 GB für CD-ROMs
Festplatte
6,4 GB EIDE
FAT32
C: 2,2 GB Windows 98 und alle Programme
C: 0,4 GB leere Partition für den Anwendermodus
D: 3,8 GB Ordner mit Schülerdateien
  1. DriveImage, das Standard-Programm zum Clonen, läuft leider nicht mit dem DatenAirbag. Der Grund dafür ist, dass der Daten-Airbag den Master-Boot-Record versteckt und dieser dann von den meisten Imageprogrammen nicht erkannt wird.
  2. Das Programm HDCopy von der Fa. HDTRONIC. EDV-Service GmbH ( www.hdcopy.com ) läuft unter dem Daten-Airbag. Laufwerk C: eines Schülerrechners wird von diesem Programm in eine Imagedatei auf dem Server kopiert und kann von dort auf jeden anderen Schülerrechner gezogen werden. Das Programm kann als Shareware mit den üblichen Zeitverzögerungen ausgetestet werden, die Standard-Version kostet 99 DM.
  3. Man hängt die Festplatte eines zweiten Rechners als zweite Platte in den Masterrechner und kopiert Festplatte 1 auf Festplatte 2. Das wird durch eigene BIOS-Routinen des Daten-Airbags komfortabel unterstützt. Kopierzeit ca. 25 Minuten für 6,4 GB, allerdings müssen dazu immer alle Computer-Gehäuse geöffnet werden.
  4. Ist Windows 95/98 installiert, so gibt es eine unfeine aber trotzdem funktionierende Kopiermethode (jeder Fachmann jault auf und fragt nach den offenen Dateien, aber es ist vielfach erprobt und gab bisher nie Probleme): eine Kopie des Masterrechners (mit Explorer) auf den Server zu legen (ohne Papierkorb und win386.swp, die sollte möglichst auf einer anderen Partition liegen), auf dem Server den Ordner "Windows" in "w" und "Programme" in "p" umbenennen. Diese Dateien werden (mit dem Explorer) von jeder anderen Workstation heruntergeladen, "Programme" gelöscht und "p" in "Programme" umbenannt. Anschließend von DOS aus den Ordner "Windows" in "winalt" und "w" in "Windows" umbenennen. "winalt" kann dann nach dem Hochfahren mit dem Explorer gelöscht werden.
  5. Optimal ist das parallele Kopieren aller Rechner über den Hub. Dazu liefert die Fa. Elabo das kostenlose Netcopy. Unschön ist im Moment noch, dass nur die komplette Festplatte kopiert werden kann (bei uns 6,4 GB in genau 65 Minuten), die Schülerdateien müssen daher vorher gesichert sein. Ein komplettes Update für alle Rechner mit allen Vor- und Nacharbeiten dauert bei uns ca. 2 Stunden. Das halten wir für akzeptabel. Laut Angaben von der Fa. Elabo wird an der Möglichkeit gearbeitet, nur einzelne Partitionen zu kopieren. Das wäre dann das Non-plus-ultra.

c_multi1.jpg (87392 Byte)

Für die Schule ist es überlebenswichtig, billig auch an kommerzielle Software zu gelangen. Viele Händler (wie z.B. CoTec, Basis1...) bieten verbilligte Schulversionen an.
Microsoft-Produkte bekommen hessische Schulen sehr billig über die Hessische Zentrale für Datenverarbeitung (HZD), Mainzer Str.29, 65185 Wiesbaden.
Über bestimmte Projekte und Aktionen wie SaN usw. bekommt man Software sogar kostenlos.

Um den Platz, an dem diese Software aufgespielt wird, tobt seit Jahren ein heftiger Glaubenskrieg: Konzept des Programm- oder Datenservers. Hier halte ich mich weise heraus. Server- und Netzgeschwindigkeit erlauben an der Helmholtzschule die Installation von Programmen auf dem Server. Wer es kann und keine Angst vor dem Patchen von Zugriffsordnern usw. hat, es kann die Wartung der Programme erleichtern und spart Speicherplatz auf den Workstations. Man kann auch anders argumentieren: Wozu soll ich mir den Stress machen, ich schmeiße alles auf die lokalen Platten mit einer simplen Standardinstallation, Festplatten gibt es in fast beliebiger Größe für ein paar Mark.

 

5. Wie sieht der Alltag an der Computer-Anlage aus?

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 ).

5.1. Wie arbeiten Schüler mit den Rechnern?

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...

c_works1.jpg (41532 Byte)

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

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:

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. 

5.3. Wie arbeiten Lehrer an den Rechnern?

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:

c_lehre1.jpg (30212 Byte)

Die verschiedenen Spalten geben die verschiedenen Arbeitsmöglichkeiten wieder.

5.4. Ein Resümee:

Wir arbeiten jetzt über ein Jahr mit der Anlage. Die Anforderungen an Funktionalität und Sicherheit erfüllte die Anlage bisher vollständig. Informatik-Kurse arbeiten problemlos auf der Anlage, AGs und Unterrichts-Klassen nutzen die Internet- bzw. Multimedia-Möglichkeiten. Alle kleinen Anlaufprobleme konnten bisher beseitigt werden. Es hat bisher kein Schüler geschafft, das System in irgendeiner Weise anzuschlagen - und die Schule besitzt wirklich Freaks! Die Anlage läuft Tag für Tag zuverlässig ohne jeden Reparatur-Aufwand!

Dies haben nicht nur der Administrator und die Informatik-Lehrer mit Freude bemerkt, sondern auch die Nicht-Informatik-Lehrer nutzen den Raum nun immer stärker, so dass es manchmal schon Zeitprobleme gibt.

 

6. Arbeitsaufwand für den Administrator

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?

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:

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.

 

7. Bezugsquellen und Adressen

Computer,
Netzwerkeinrichtung,
Grundinstallation
Fa. Arndt & Baumgartl
Senefelder Str. 58
36069 Offenbach
Tel. 83 50 28
Software:
Windows NT-Server
MS-Office
Borland Delphi 4.0
MasterEye
Multimedia-CDs
HZD Hessische Zentrale für Datenverarb.
Mainzer Str.29
65185 Wiesbaden
Tel. 0611 / 340 - 0
(Microsoft Select Preisliste)

Basis1 - Softwarevertriebs-GmbH
Ohmstr. 10
92318 Neumarkt
Tel. 09181 / 47 99 63
http://www.basis1.com

Fa. BtB - Business to Business
Bernsteinstr. 2
93152 Nittendorf

Fa. CoTec
Traberhofstr. 12
83031 Rosenheim
Tel. 08031 - 2635 - 0

Proxy-Server Sambar Sambar Technologies
www.sambar.com und www.skyweb.de/sambar
Daten-Airbag mit
Netcopy
Fa. ELABO Trainingssysteme GmbH
Am Hopfengarten 8
85125 Kinding
Tel. 08467 - 8404 - 0
eMail: info.elabo-ts@AltmuehlNet.Baynet.de
HDCopy (Imagekopierer) Fa. HDTRONIC EDV-Service GmbH
Hauptstr. 99
21629 Neu Wulmstorf
Tel. 04070 - 0120 - 91
Fax 04070 - 0120 - 92
www.hdcopy.com
Virtual Drive Far Stone Techn. Inc.
Taipei, Taiwan
www.farstone.com
MasterEye Fa. MasterEye
Höhenweg 694
CH-4622 Egerkingen
Tel. 0041-62957-7040
www.mastereye.com 
www.mastereye.ch/deutsch/willkommen.htm 
Support Deutschland: Tel. 0358-2233546
bknittel@cadis.de 
Messen-Steuern-Regeln www.fischertechnik.de 
www.legomindstorms.com 
www.mattel.com
 
www.media.mit.edu 

Martin Cornel
- Dipl.Math. und selbständiger EDV-Berater -
Große Spillingsgasse 10
60385 Frankfurt am Main
Tel: 069 - 46 59 81
Fax: +49 (0)69 - 46 99 42 51
E-Mail: MRCornel@t-online.de
http://home.t-online.de/home/MRCornel

Dr. Michael Mrowka
- StD. (M/Ph) und Fachbereichsleiter an der Helmholtzschule Frankfurt -
Liebigstraße 27b
60323 Frankfurt am Main
Tel.: 069 - 722 363
E-Mail: michael.mrowka@auge.de

Helmholtzschule Frankfurt
- Gymnasium -
Habsburgeralle 57-59
60385 Frankfurt am Main
Tel. 069 - 212 - 35284
E-Mail: fxhes222@rz.uni-frankfurt.de
http://www.rz.uni-frankfurt.de/schule/hes