Szabó István
Városi informatikai hálózat kialakítása és felhasználási lehetőségei az oktatásban
A szerző a Gyöngyösön kiépített városi informatikai hálózat létrejöttének körülményeit, vázlatos technikai leírását, valamint oktatási célú felhasználásának lehetőségeit és eddigi tapasztalatait ismerteti. |
Napjainkban az informatika és az informatikaoktatás súlya és fontossága egyre növekszik. Az iskolák a NAT által is megfogalmazott követelményeket és a társadalmi igényeket követve arra törekednek, hogy számítástechnikai eszköztudással rendelkező, a számítógép kínálta információszerzési lehetőségeket kihasználni tudó fiatalokat képezzenek. Ez azonban az informatika oktatási célú felhasználásának csak egyik oldala, amely a számítástechnika mint tantárgy oktatásához kötődik. Az informatika alkalmazásának az oktatás területén számos olyan egyéb területe is van azonban, amelyről kevés szó esik és nem mindig tudatosul bennünk:
más tantárgyakhoz kapcsolódó anyaggyűjtés;
multimédia alkalmazások felhasználása bármely tantárgy oktatásában;
tanulás saját ütem szerint oktatócsomagok segítségével;
az elektronikus kommunikációs képesség kifejlesztése;
az információ megszerzésére és szelektálására irányuló hatékony módszerek kialakítása;
tanulói és tanári munkacsoportok létrehozása a fizikai távolságok leküzdésével, a csoportmunkára és kooperációra való készség fejlesztése;
az iskolán belüli írásbeli kommunikáció átalakulása elektronikus kommunikációvá;
a véleménynyilvánítás lehetősége, demokráciára nevelés.
Mindezek azonban csak lehetőségek maradnak a megfelelő sebességű és minőségű adatkommunikációt biztosító iskolán belüli helyi (LAN1) hálózatok, illetve az egyes iskolákat is összekötő és a világhálóra (WAN2) nyíló kapuval rendelkező városi (MAN<$MAN: Metropolitan Area Network, nagyvárosi hálózat. Egy városon belül kiépített, többnyire a város információszolgáltató és oktatási intézményeit összekötő hálózat.>)3 hálózat nélkül, hiszen a hálózatok biztosítják a kommunikáció és az információcsere fizikai alapját.
A városi hálózat kiépítésének előzményei
A hálózat létrehozásának ötlete abból eredt, hogy a bevezetőben foglalt célok megvalósításához elengedhetetlen egy nagy sebességű, de ugyanakkor olcsó fenntartású telekommunikációs infrastruktúra. Az Interneten keresztül sikerült olyan technológiát találni, amelyet az Amerikai Egyesült Államokban már sikeresen alkalmaznak kábeltelevíziós hálózaton történő adatcserére.
Találnunk kellett olyan kábeltelevíziós vállalkozást, amelynek technikai kiépítettsége eléggé fejlett ahhoz, hogy viszonylag csekély költséggel alkalmassá lehessen tenni adattovábbításra, valamint hajlandó az új technológia bevezetése érdekében anyagi áldozatot is hozni. Ezeknek a feltételeknek a gyöngyösi U.J. COLOR Kft. hálózata tett eleget, és a cég vezetése kinyilvánította együttműködési szándékát. Ezen túlmenően keresnünk kellett továbbá olyan lehetőleg gyöngyösi székhelyű számítástechnikai céget, amely megfelelő tapasztalatokkal rendelkezett az Internet-technológia területén, és hajlandó volt anyagi részvételre a hálózat kialakításában. A HevesNet 2000 Bt. vállalta a hálózat számítástechnikai kiépítését és üzemeltetését.
Az információs társadalom megteremtésének a leghatékonyabb módja, ha a tanulóifjúság legszélesebb rétegeivel megismertetjük az informatika ilyen célú felhasználását. Az iskolákban viszonylag kis beruházással sok fiatal hozzáférését biztosíthatjuk a hálózathoz.
A város iskolái közül a Berze Nagy János Gimnázium már előzőleg is rendelkezett Internet-eléréssel, és részt vett a Soros Alapítvány Jefferson-programjában, valamint az I*EARN4 programban, de szerettük volna a számítástechnikai eszköztár ilyen célú felhasználását minden iskolára kiterjeszteni. Felhívtuk tehát a figyelmet arra, hogy az elektronikus kommunikáció mint eszköz tudatosítja a gyerekekben, hogy sokan mások is hasonló értékrend szerint gondolkodnak, valamint, hogy a véleménycsere és együttes cselekvés hatalmas társadalmi erőt képvisel. A telekommunikáció eszközrendszerének segítségével a fiatalokat virtuális közösségekben való együttműködésre, véleménynyilvánításra és cselekvésre tudjuk ösztönözni.
A második lépcsőben olyan, nem önkormányzati intézmények bekapcsolását tervezzük, amelyeknek a város életében jelentős szerepe van (munkaügyi központ, városi könyvtár, Mátra Múzeum, kamarák, egészségügyi intézmények stb.). Ezen szervezetek széles tömegeket érdeklő közérdekű információkat tehetnek közzé a hálózaton, így jelenlétük meghatározó a közösség életében.
A tervezett rendszer egyik nagy előnye, hogy a kábeltelevízión a lakosság közvetlenül, egyénileg is hozzáférhet otthoni számítógépén keresztül. A kábeles átvitel nagy sebességű, az Intranet és az Internet erőforrásainak azonnali elérését nyújtó kapcsolatot biztosít.
Már a tervezés fázisában elkészült költségkalkuláció alapján látszott, hogy a részt vevő vállalkozások saját anyagi erőforrásai nem lesznek elegendőek a hálózat létrehozására, ezért a hiányzó összeget megpróbáltuk pályázat útján megszerezni.
A gyöngyösi önkormányzat mint az iskolák fenntartója és a részt vevő vállalkozások mint a tervezett hálózat kivitelezői és üzemeltetői közösen nyújtottak be egy pályázatot a Soros Alapítványhoz a hálózat első szakaszának, a tíz gyöngyösi alap- és középfokú oktatási intézmény bekötésének megvalósítására. A pályázat ezen szakaszának költségterve hatmillió forint volt, melyből a vállalkozók kétmillió forint önerős kifizetést vállaltak.
A Soros Alapítvány kuratóriuma támogatásra érdemesnek ítélte a pályázatot, és négymillió forint támogatást szavazott meg. A támogatás kedvezményezettje Gyöngyös Város Önkormányzata, ezért valamennyi, a pályázati összegből beszerzett eszköz önkormányzati tulajdonba került. A projekt képviseletére és szakmai vezetésére e sorok íróját kérték fel.
A Soros Alapítvánnyal történt szerződéskötés és az összeg átutalása
után megkezdődött a hálózat kiépítése, és
A rendszer technikai leírása
A rendszer adatátviteli közege 75 ohmos koaxiális kábel, a kábeltelevíziós csatornák mellett két darab 6 MHZ sávszélességű oda-, illetve visszirányú csatornát használ adatátvitelre. Ez két televíziós csatorna sávszélességének felel meg. A kábelrendszer nagyrészt csillagpontos kiépítésű volt, ezeken a területeken az oda- és visszirány erősítése már induláskor megoldott volt. Nem minden kábeltelevíziós rendszer képes ilyen jeltovábbításra, ennek megfelelő műszaki követelményei vannak. A médiatörvény előírásai szerint azonban 2002-re minden kábeltelevíziós rendszert ilyenné kell alakítani, és sok vállalkozás már elvégezte vagy most végzi ezt az átalakítást. A hálózat vázlatos felépítése az 1. ábrán látható.
1. ábra A hálózat fizikai felépítéseA Polgármesteri Hivatalban működő Internet-végpont (router5: CISCO 2509) és a kábelrendszer összeköttetését Channelworks Internet Brouter végzi, amely kétirányú, szimmetrikus adatátvitelt biztosít. Az oda- és vissziránynak egyaránt 6 MHZ sávszélességű csatornát kell biztosítani 10550 MHZ frekvenciatartományban.
Az eszköz IP6 -routolást végez a Polgármesteri Hivatalban levő Ethernet-szegmens (amely közvetlenül kapcsolódik az Internet routerre) és a TV-kábel között. Megfelel az Ethernet-szabvány előírásainak, és filtertevékenységre is képes.
A rendszerre az iskolák és intézmények belső Ethernet-hálózatai szintén Brouter egységgel, a kisfelhasználók egyedi gépei kábelmodemmel kapcsolódnak. A Brouter egység az intézmény 256 számítógépének egyidejű hálózatra kapcsolására képes, 10 Mbit/sec névleges adatátviteli sebességgel.
A hálózat kiépítése és a rendszer beindítása meglehetősen sok
technikai nehézséget vetett fel, de valamennyit sikerült megoldanunk.
Mivel a hálózat teljesen Internet-technológián alapul, ugyanazon szoftverek segítségével érhetjük el a városi hálózat szolgáltatásait, mint az Internet szolgáltatásait. Gyakorlatilag a számítógépet kezelő felhasználó a kezelés tekintetében nem érzékeli a különbséget a városi hálózat és az Internet használata között. Ez a kialakítás az oktatás területén jelentős előnyökkel jár (ezekről részletesen szó lesz a továbbiakban).
Az oktatás jelenlegi jellemző infrastrukturális háttere és az iskolák által kialakított megoldás összevetése
A belső információcsere alapját képező iskolán belüli LAN hálózatot az intézmények többnyire már kiépítették, bár tapasztalataim szerint néhány kivételtől eltekintve csak a legszűkebben értelmezett számítástechnika-oktatásban használják, csupán kevés esetben használják ki a belső kommunikáció és a csoportmunka területén nyújtott előnyeit.
A közoktatás néhány oktatási intézményében (főleg középiskolákban) különböző anyagi források (pályázatok, szakképzési alap) segítségével már megvalósult az Internet világhálózatra történő csatlakozás (a minisztérium által meghirdetett Internet-program keretében pedig ez a szám rohamosan emelkedik majd). Az ilyen típusú közvetlen kapcsolatok esetében három fő problémakör jelentkezik:
az elérhető adatátviteli sebesség;
az üzemeltetési költség;
az egy településen levő intézmények áttételes, közvetett kapcsolata.
A jelenleg elérhető és használatos műszaki megoldásoknak (telefonmodemes7, jobb esetben bérelt8 vonali kapcsolat) egyrészt meglehetősen magas az üzemeltetési költségük, másrészt az elérhető adatátviteli sebesség eléggé alacsony. A telefonmodemes kapcsolat esetében ez jellemzően 28 Kbit/sec, a bérelt vonali kapcsolat esetében 64 Kbit/sec. Egyszerű példával illusztrálva ez annyit jelent, hogy telefonmodemes kapcsolat esetében másodpercenként mintegy 3600, a bérelt vonali kapcsolat esetében 8200 karakter9 átvitelét teszi elméletileg lehetővé (ha nem számolunk a hálózati protokoll10 saját adatforgalmával). Szöveges adatátvitel esetében ez megfelelőnek látszik, hiszen átlagosan 70 karakter/sor és 65 sor/oldal értékkel számolva 4550 karakter átvitele szükséges egy oldal továbbításához.
Ennek figyelembevételével megállapíthatjuk, hogy
Ez a sebesség szövegek továbbításakor többnyire
elegendő, bár nagyobb terjedelmű szövegek esetében már ez is lassú.
Más a helyzet azonban, ha digitalizált képanyagot, hangot vagy videoanyagot
kívánunk továbbítani. A korszerű multimédia oktatóprogramok ilyen
anyagokat tartalmaznak,
Az általunk kiépített városi hálózat a sebesség problémájára
kielégítő megoldást nyújt: a hálózaton a jelenleg alkalmazott eszközök
mellett a hálózat elméleti sebessége 10 Mbit/sec, a mérhető effektív
sebesség 8 Mbit/sec.
Természetesen megváltoznak a sebességviszonyok, ha a városi
hálózatból kilépünk az Internetre itt már a szűk keresztmetszet,
az Internet-kapcsolat sebessége határozza meg a ténylegesen elérhető
sebességet. A városi hálózat előnyeit azonban ilyen esetben is kihasználhatjuk:
Annak meglehetősen csekély a valószínűsége, hogy minden iskola minden gépe egy időben az Internetet fogja használni, de még ilyen esetben sem lesz rosszabb a helyzet, mintha egyetlen 64 Kbit/sec vonala lenne.
Az üzemeltetési költségek döntő részét a telekommunikációs infrastruktúra költségei jelentik. (A költségek az áfát tartalmazzák, mivel azt az iskolák nem igényelhetik vissza).
Telefonmodemes kapcsolat esetében a telefondíj helyi hívás esetében
óránként 300 Ft,
A Gyöngyösön kiépített hálózat esetében az iskolák számára különösen
kedvező a helyzet, hiszen
A jelenleg elterjedt gyakorlat az, hogy amennyiben egy településen több oktatási intézmény is rendelkezik Internet-kapcsolattal, azok nem mindig egy szolgáltatón keresztül kapcsolódnak. A városi hálózat kiépítése előtt pl. a gyöngyösi Berze Nagy János Gimnázium a Soros Alapítvány C3 központjához, az Agrártudományi Egyetem Mezőgazdasági Főiskolai Kara az IIF program országos felsőoktatási hálózatához, a Vak Bottyán Szakközépiskola a HevesNet 2000 Bt. helyi Internet-szolgáltatóhoz kapcsolódott.
Mivel a magyarországi telekommunikációs infrastruktúra erősen centralizált, az ezen oktatási intézmények közötti adatforgalom jobb esetben Budapesten keresztül, rosszabb esetben (a budapesti peering13 rendszer túlterheltsége miatt) Londonon vagy éppen Amszterdamon keresztül történt. Ez többször megfigyelhető volt, hiszen az adatcsomagok útja a traceroute paranccsal egyszerűen ellenőrizhető.
Ez a helyzet gyökeresen megváltozott a városi hálózat kiépítésével,
A városi hálózat felhasználásának lehetőségei az oktatásban
A hálózat műszaki kiépítésénél munkaigényesebb feladat a tartalomszolgáltatás fejlesztése. Tulajdonképpen a hálózat használhatóságát a sebesség és adatbiztonság mellett a rajta keresztül elérhető információtartalom határozza meg. Oktatási szempontból a hálózat előnyeit több területen is kihasználhatjuk.
Legkézenfekvőbb de korántsem egyetlen és leglényegesebb területe a városi hálózat felhasználásának a hagyományos számítástechnika oktatás. Korunk nagy kihívása az Internet, a társadalmi környezet jogos elvárása az iskolával szemben, hogy tanulóit ennek kezelésére és az információtengerben történő tájékozódásra felkészítse. Mivel a hálózat teljesen Internet-technológián alapul, alkalmas minden, az Interneten használatos szoftver és akár rendszergazdai tevékenység oktatására olyan sebesség mellett, amely az Interneten jelenleg nem érhető el. Iskolánkban például minden tanuló megtanulja használatát, az informatika tagozatra járók pedig egyes rendszergazdai teendőket is (pl. WWW14 -oldalak készítése, WWW-szerver üzemeltetése) elsajátítanak.
Az Internet és reményeink szerint a városi hálózat is sok olyan információ forrása lehet, amelyekkel bármely tantárgy tanóráit színesebbé, gazdagabbá tehetjük. Földrajztanár kollégánk például elámult, amikor megmutattuk, hogy milyen könnyedén, milyen bőséges anyaghoz juthat az Interneten keresztül, de ez minden tantárgy esetében elmondható. Iskolánkban arra törekszünk, hogy a számítógépet mint oktatástechnológiai eszközt egyre inkább más tantárgyak oktatásába is bevonjunk.
A nagy sebességű hálózat lehetővé teszi olyan virtuális munkacsoportok kialakítását, amelyek külön iskolákban, de a hálózaton keresztül kapcsolatot tartva korszerű multimédia anyagokat készíthetnek elő, amelyet a hálózaton keresztül a városi szerverről bármelyik iskola bármely tanára vagy tanulója on-line módon, közvetlenül használhat. Nagy előnye a megoldásnak, hogy kiküszöbölhető a párhuzamos, egymást átfedő munkavégzés, valamint hogy a közös anyagban történt bármely javítás vagy módosítás azonnal megjelenik a hálózat minden számítógépén, mivel azok közvetlenül a városi kiszolgáló szerverről töltik le az anyagot.
Iskolánkban a tanulók korlátlanul férhetnek hozzá a hálózathoz, a könyvtárban elhelyezett öt számítógépen egész nap (pl. délelőtti lyukasórák), a gépteremben pedig délután. Ezáltal lehetőségük nyílik részben az Interneten történő anyaggyűjtésre, részben a városi hálózaton levő oktatási anyagok önálló, interaktív használatára. Minden érdeklődő tanuló saját egyéni üteme szerint dolgozhatja fel a kiválasztott oktatóanyagot.
A hálózaton nagyon sok olyan oktatási szempontból is értékes információ érhető el, amely több tantárgy anyagát is integrálja. Ezeket a tanulók önálló munkával gyűjthetik össze a városi hálózatról, illetve az Internetről. Terveink szerint a jövőben fokozzuk az ilyen jellegű komplex, több tantárgyat (pl. idegen nyelv, földrajz, történelem) is érintő házi feladatok arányát. Az ilyen feladatok egyben az információ megszerzésére és szelektálására irányuló hatékony módszerek kialakítását is elősegítik. Természetesen ennek megvalósításához az idegen nyelvet és számítástechnikát egyaránt ismerő más szakos tanárok közreműködése is szükséges.
A tanulók más iskolák diákjaival kommunikálhatnak elektronikus levelezés vagy a közvetlen élő szöveges üzenetváltás, az IRC15 segítségével. Nagyban elősegíti a tanulók motivációját az a gyakorlat, hogy iskolánkban minden tanuló saját e-mail címmel rendelkezhet. Eddig több mint 300 diákunk élt ezzel a lehetőséggel. A városi hálózatban levő valamennyi iskola üzemeltethet saját levelezési szervert, és adhat ki diákjainak egyéni e-mail címeket, gyakorlatilag korlátlan számban.
Ezek a technikai lehetőségek tapasztalataim szerint erősen motiválják
a tanulókat.
A városi hálózat kitűnő lehetőséget nyújt arra, hogy a városi kiszolgálógépen levő közös adatállományokat a különböző iskolák tanáraiból álló munkacsoport tagjai közösen, interaktív módon szerkesszék. Egy olyan csoportmunka kialakulásának katalizátora lehet a hálózat, amely az egész térség szellemi központja lehet.
A közös programokban való részvétel pedagógiai előnyei közismertek. A hálózat segítségével ez a kommunikáció felgyorsul, napi kapcsolattá válhat. Gimnáziumunk több nemzetközi programban is részt vesz, pl. a savas eső program, az I*EARN program, a most induló Global Lab16 program. A más országbeli diákokkal létesített, gyakran személyes kapcsolat olyan motiváló erő a diákok számára, amely hihetetlen energiaforrásokat szabadít fel bennük. Magam is csodálkoztam, amikor tanulóink az I*EARN program keretében egy japán iskola diákjaival leveleztek, és minden délután bejöttek a gépterembe, hogy ellenőrizzék: jött-e levelük, sőt azonnal válaszoltak is minden levélre. Ugyanez a kommunikáció tanári szinten is működik, pl. az I*EARN programnak külön tanári elektronikus konferenciája van, ahol a kollégák váltanak üzenetet számos szakmai kérdésben.
Az I*EARN talán a legjobb példa a nemzetközi programok jelentőségére: rendkívül kötetlen, családias hangvételű kommunikáció zajlik az Interneten keresztül 32 ország iskolái, tanárai és diákjai között. A programok felölelik nemcsak az oktatás, de a mindennapi élet problémáit is. Számos konferenciaterület van sok-sok témában (pl. művészet, irodalom, környezetvédelem, személyiségproblémák, népek kultúrája, tolerancia stb.). Így mindenki találhat saját érdeklődésének megfelelőt.
A városi hálózat adatátviteli sebessége lehetővé teszi videokonferencia tartását, ily módon az egyes iskolák között közös órák tarthatók valamely témában. Különösen az osztályfőnöki órák egyes kiemelt témaköreiben (drog- és alkoholproblémák, etnikai konfliktusok kezelése stb.) célszerű mások véleményére nyitott vitafórumot rendezni.
A kialakított iskolai belső hálózatnak érdekes mellékterméke figyelhető meg gimnáziumunkban: egyre inkább terjed az a spontán gyakorlat, hogy a különböző iskolai ügyekben készített jelentéseket, kimutatásokat, javaslatokat elektronikus formában, legtöbbször e-mailben csatolt WORD dokumentumként juttatják el a kollegák a címzettnek. A legtöbb nem számítástechnika szakos kollegánk is természetes módon, napi eszközként használja a számítógépet.
A folyamatnak két, markánsan elkülönülő lépcsőfokát figyeltem meg: először csak az írógépről tértek át a kollégák a számítógépre. Tulajdonképpen intelligens írógépként használták azt, és az elkészült dokumentumot kinyomtatva adták át. Később egyre többen ki sem nyomtatták, hanem elektronikus kísérőlevélhez csatolva küldték el a belső hálózaton.
Ez nemcsak egyszerűen a továbbítás módjának megváltoztatása,
hanem egy más minőségű munkastílus kialakulásához vezetett, ugyanis
így a fogadó fél átnézheti és megjegyzésekkel, kiegészítésekkel láthatja
el a dokumentumot, és ebben a módosított formában visszaküldheti a
feladónak.
Ezek a változások csak lassan és fokozatosan érlelődnek, de iskolánkban már megfigyelhetők ennek első jelei. Az információáramlás a számítástechnika, főleg a hálózatok fejlődésével felgyorsul, a tanár már nem az információ egyedüli birtokosa és átadója, mivel a nagy hálózatokon keresztül a diák is könnyedén, néhány percnyi keresés után hozzájuthat bármilyen, őt érdeklő információhoz. A tanár szerepe lassan megváltozik, egyre inkább a rendelkezésre álló információ keresésében, szelektálásában és elemzésében segíti a tanulókat. A tárgyi ismeretek tanulásáról a hangsúly az önálló tanulás módszereinek tanulására tevődik át. Jó példa erre a számítástechnika oktatása, mivel ezen a területen az ismeretek erkölcsi elavulása egy-két év. Ezért főként arra kell törekednünk, hogy a diákok a jelenleg korszerűnek mondható ismeretek mellett sajátítsák el az önfejlesztés, a folyamatos tanulás módszereit is, hiszen az iskolapadból kikerülve néhány év alatt jelenlegi tudásuk a fejlődő tudományos-technikai szint mellett már nem lesz elegendő.
Érdekes folyamatot figyelhettünk meg a gimnázium World Wide Web oldalainak (az Interneten és a városi hálózaton egyaránt megjelenő képes-szöveges ismertető az iskoláról) készítése közben. Mivel az oldalak három nyelven készültek, angol és német szakos kollégák is eleve részt vettek a munkában a számítástechnika szakos kollégák mellett. Később valakinek eszébe jutott, hogy jó lenne megrajzolni az iskola címerét, amit rajz szakos kolléganőnk meg is tett. A WWW-oldalak első, házi bemutatója után másvalakinek eszébe jutott, hogy meg kellene írni az iskola történetét. Egyik történelem szakos kollégánk megírta, más pedig képeket gyűjtött hozzá. A dolog még korántsem ért véget, tudniillik a WWW-oldalak szerkesztése olyan, mint a saját ház építése: teljesen soha nincs kész. (A gimnázium WWW-oldalai a http://www.berze.c3.hu címen tekinthetők meg.)
Ez az együttműködés különösen jól megfigyelhető a nemzetközi programokban való részvétel kapcsán. Egyik környezetvédelmi programunkban például a nyelv, a számítástechnika és a biológia ismerői dolgoznak együtt.
Az általunk elért informatikai eredményeknek lényeges összetevője az a kellemes hangulat és jó személyes kapcsolatrendszer, amely a tantestület többségére jellemző. Gyakran szervezünk közös szabadidős programokat (hegyi és kenutúrák, kötetlen hétvégi programok), melyeken sokan családostól is részt vesznek. Úgy gondolom hogy ez a jó, gyakran baráti kapcsolat és segítőkészség hozzájárult ahhoz, hogy iskolánk ezen és más területeken végzett (pl. tantervek készítése, tankönyvírás) innovatív tevékenysége eredményes.