AAA

Wirtualizacja na usługach e-learningu

Lucyna Pyzik

Dostęp do laboratoriów specjalistycznych oraz bezpośrednia obserwacja wykonywanych zadań przez uczniów lub studentów są bardzo ważnymi czynnikami w kształcenia na odległość. Problemem w zdalnym nauczaniu jest zapewnienie interakcji pomiędzy prowadzącym a studentem. Dostępne platformy e-learningowe są projektowane - przeważnie - do samodzielnej pracy studenta czy ucznia. Dodanie do LMS rozwiązań dla e-learningu synchronicznego stwarza warunki zbliżone do rzeczywistych zajęć prowadzonych w laboratoriach, jednak brak możliwości kontrolowania studenta i pomocy mu przy wykonywaniu poszczególnych ćwiczeń obniża walory e-learningu synchronicznego. Kontrolę, pomoc studentowi, czy też interakcję pomiędzy prowadzącym a słuchaczem umożliwia wprowadzenie mechanizmów wirtualizacyjnych. Opracowanie przedstawia ideę wprowadzenia wirtualnych laboratoriów do nauczania synchronicznego. Opisany został sposób wykorzystania mechanizmów wirtualizacji do nadzoru, kontroli i pomocy studentom, uczestnikom zarówno zajęć e-learningowych, jak i stacjonarnych, wykorzystujących tę metodę. Przedstawione w opracowaniu rozwiązanie pozwala na zdalną, ale w pełni kontrolowaną pracę studenta na jego osobistej maszynie wirtualnej, jedynie z wykorzystaniem dostępu do internetu i przeglądarki.

Zajęcia prowadzone w specjalistycznych laboratoriach są ogromnym obciążeniem dla wielu uczelni. Konieczność stworzenia takiego laboratorium i utrzymania odpowiedniej kadry dydaktycznej to wyzwania, z którymi mierzą się uczelnie na całym świecie. Mała dostępność laboratoriów specjalistycznych, brak kadry dydaktycznej i duże koszty oprogramowania przyczyniły się do powstania idei wprowadzenia wirtualizacji do kształcenia na odległość. Połączenie platform LCMS, konferencyjnych i maszyn wirtualnych tworzy w pełni zintegrowany nowoczesny system e-learningowy. W literaturze można znaleźć odniesienia do zastosowania wirtualnych laboratoriów1. Przeglądając dostępne zasoby, można znaleźć oprogramowanie różnych firm oferujące symulatory, względnie kursy e-learningowe zawierające dodatkowe prezentacje wykonane w technologii Flash. Firma Cisco przygotowała w swojej ofercie szkoleniowej specjalny rodzaj laboratoriów dostępnych poprzez internet, przy wykorzystaniu szyfrowanych połączeń i tuneli VPN. Jednym z lepszych symulatorów sieci jest CCNP and CCNA Network Visualizer 6.02 - służący do tworzenia, sprawdzania i konfiguracji sieci protokołów sieciowych. Wirtualne laboratoria Microsoftu zostały zaprojektowane z myślą o testowaniu nowego oprogramowania wytworzonego przez firmę. Wykorzystanie tego rodzaju wirtualnych laboratoriów w edukacji jest bardzo przydatne, jednak cały system opiera się na e-learningu asynchronicznym. Wchodząc w wirtualne laboratorium oprogramowania, otrzymujemy samouczek do danego oprogramowania, możemy przerabiać i wypróbowywać samodzielnie poszczególne funkcje dostarczanego oprogramowania. Wirtualne laboratorium opiera się na podręczniku interaktywnym i oprogramowaniu dostępnym zdalnie. Jest to jeden z lepszych projektów dostępnych obecnie na rynku usług e-learningowych3. Szwajcarska grupa Swiss Virtual Campus stworzyła specjalne oprogramowanie, wydzierżawiane uniwersytetom i szkołom oraz instytucjom państwowym. Swiss Virtual Campus oferuje uniwersytetom kursy tematyczne, do których dostęp mogą mieć wszyscy studenci z danej organizacji.

Przegląd dostępnych platform e-learningowych nasuwa spostrzeżenie, iż systemy te projektowane są przeważnie dla samodzielnej pracy studenta lub ucznia. Mimo iż np. systemy Microsoft są naprawdę dobrze przygotowane, jednak przez cały okres szkolenia student pozostaje sam, bez wsparcia ze strony instruktora. Idea integracji dwóch omawianych systemów jest bardzo atrakcyjna, dlatego w ramach Centrum Akademickiego NATP (Novell Academic Training Partner)4 powstał projekt połączenia systemów e-learningu asynchronicznego - ILIAS5 i synchronicznego - DimDim6 oraz specjalnie zaprojektowany serwer maszyn wirtualnych. Głównym założeniem tej inicjatywy było oparcie się o systemy wolnego oprogramowania. Założenie to zostało przyjęte ze względu na otwartość kodu źródłowego oraz możliwość szerokiego wykorzystania osiągniętych celów i rozwijania projektu w nauczaniu przedmiotów informatycznych, szczególnie takich jak np. administracja systemami sieciowymi. Tak więc, opierając się na wolnym oprogramowaniu, opracowany system dostarcza uczelniom cennego narzędzia, które pozwala na zdalne nauczanie i prowadzenie wszystkich laboratoriów przez internet lub z wykorzystaniem lokalnej sieci. Opracowanie przedstawia jeden składnik tego systemu - wirtualizację.

Koncepcja zastosowania wirtualizacji w zdalnym nauczaniu

Zdalne nauczanie jest bardzo dobrą formą kształcenia, niemniej jednak poważnym mankamentem może tu być brak wystarczającej możliwości podglądu działań studenta w procesie uczenia się. Jeżeli do systemu e-learningu synchronicznego dodamy narzędzie umożliwiające informowanie prowadzącego zajęcia o wszelkich aktywnościach studenta, system taki zbliży się bardzo do postaci zajęć stacjonarnych.

Na czym więc polega opracowana przez autorkę koncepcja wykorzystania maszyn wirtualnych w zdalnym nauczaniu? Na wykorzystaniu serwera linuksowego pracującego w trybie XEN7. Tworzone są wówczas tzw. wirtualne maszyny dla poszczególnych studentów. W niniejszym opracowaniu przedstawione zostanie rozwiązanie dostosowane do nauczania administracji systemami operacyjnymi, jednak nic nie stoi na przeszkodzie, aby dostosować obrazy tych maszyn do nauczania innych przedmiotów, takich jak np. podstawy informatyki czy obsługa pakietów biurowych. Studenckie maszyny wirtualne są identyczne, ponieważ wykorzystują wzorcowy obraz, stworzony dla celów poszczególnych przedmiotów. W drugim etapie powstaje wirtualna maszyna instruktorska, która ma dodatkowo wbudowane narzędzie do zarządzania maszynami studenckimi - iTalc. iTalc jest programem pozwalającym na pełny nadzór nad maszynami studenckimi pracującymi w sieci. Stworzyła go grupa użytkowników ze szkoły w Chemnitz8. W koncepcji wykorzystanej w zdalnym nauczaniu przekształcono oprogramowanie iTalc tak, by pracowało w obrębie przypisanych maszyn wirtualnych. W rezultacie otrzymujemy przedstawiony na rysunku 1 obraz maszyny wirtualnej instruktora.

Rysunek 1. Widok ekranu instruktorskiego
Źródło: opracowanie własne

Zainstalowane i przerobione oprogramowanie na maszynie instruktorskiej daje ogromne możliwości prowadzącemu zajęcia w systemie online. Jedną z podstawowych funkcjonalności systemu jest podgląd ekranów maszyn studenckich. W tej opcji mamy możliwość powiększenia ekranu studenckiego do pełnych wymiarów, co pozwala śledzić poczynania studenta w czasie rzeczywistym. Dodatkowo po przesunięciu kursora do górnej części ekranu wyświetla się okno narzędziowe, oferujące różne opcje, w tym funkcje włączenia trybu kontroli zdalnej. Po kliknięciu na oknie danej maszyny uzyskujemy bezpośredni dostęp do niej. Jedną z bardziej imponujących funkcji tego oprogramowania jest możliwość przejścia do trybu demonstracyjnego. Pozwala to na prowadzenie różnego rodzaju pokazów, a włączając tryb pełnoekranowy, mamy możliwość wyświetlenia ekranu instruktora na wszystkich maszynach studenckich. Przy użyciu trybu pełnoekranowego blokujemy wszystkie urządzenia wyjściowe na maszynach studenckich, w wyniku czego studenci nie mają możliwości oglądania niczego poza demonstracją prowadzoną przez instruktora. Dodatkowo można zablokować maszyny studenckie, przesyłać komunikaty grupowe i indywidualne.

Przebieg zajęć z użyciem metody maszyn wirtualnych

Autorka opisuje jedynie część systemu nauczania zdalnego. Cały system składa się z klasycznego systemu LMS, w tym przypadku - systemu ILIAS, systemu e-learningu synchronicznego DimDim oraz systemu maszyn wirtualnych. Bez wnikania w szczegóły techniczne przedstawiony zostanie sposób prowadzenia zajęć. Student otrzymuje konto na serwerze e-learningowym LMS. Oczywiście konto to tworzone jest automatycznie, a dane pobierane są z uczelnianego systemu dziekanatu. Można również generować dodatkowe konta ręcznie lub importować je z plików Excela czy Calca (Open Office). Następnie automatycznie tworzone są maszyny wirtualne dla poszczególnych studentów oraz maszyny instruktorskie - dla prowadzących, z przypisanymi odpowiednimi grupami maszyn studenckich. Ponieważ pracująca maszyna wirtualna pochłania część pamięci operacyjnej serwera, należałoby ograniczyć liczbę równocześnie pracujących maszyn wirtualnych. W opisywanym systemie te ograniczenia są wprowadzane automatycznie. Dodatkowo dodano ograniczenia czasowe pracy poszczególnych grup studenckich. Rozpoczęcie pracy maszyn studenckich i instruktorskich odbywa się z wyprzedzeniem 10-minutowym, tak by na czas zajęć maszyny były gotowe do pracy. Jednocześnie w drugiej odnodze systemu generowane są dla poszczególnych grup sesje w systemie e-learningu synchronicznego. Student, logując się na swoje konto, widzi dostępne dla niego sesje i plik dostępowy do maszyny wirtualnej, który otwiera za pomocą „cienkiego klienta” NX9. NX jest technologią pozwalającą na zdalną pracę z wykorzystaniem graficznego pulpitu. Oczywiście przedstawione rozwiązanie opiera się na wolnej wersji oprogramowania FreeNX10. Student jednym kliknięciem otwiera sesję e-learningu synchronicznego, a następnie łączy się ze swoją maszyną wirtualną. Prowadzący zajęcia przedstawia odpowiednio zagadnienia realizowane w czasie zajęć, wykorzystując zestawioną sesję w e-learningu synchronicznym, gdzie ma możliwość korzystania ze strumienia audio-wideo, czatu publicznego i prywatnego, „białej tablicy”, za pomocą której rysuje i pisze jak na tablicy interaktywnej. Może również pokazywać prezentacje w formacie PDF oraz dzielić swój pulpit. Równocześnie ma do dyspozycji cały system maszyn wirtualnych, na których studenci wykonują określone zadania, a prowadzący ma możliwość kontroli poczynań poszczególnych studentów, ingerencji w ich pracę i dodatkowo może ustawić te maszyny na tryb demonstracyjny, przeprowadzając prezentację danych ćwiczeń.

Podsumowanie

W opracowaniu przedstawiono zarysy wprowadzenia wirtualizacji do nauczania synchronicznego. Opisana metoda pozwala na włączenie do scenariusza zajęć online maszyn wirtualnych z oprogramowaniem dostosowanym do rodzaju prowadzonego kursu. Metoda doskonale sprawdziła się w nauczaniu systemów operacyjnych, lecz jej zastosowanie do innych przedmiotów również nie nastręcza żadnych trudności. Autorka przeprowadziła kilka pokazowych lekcji z pakietu biurowego oraz z wykorzystania alternatywnego systemu operacyjnego Opensuse Desktop. Wprowadzenie tej metody pozwoliło ponadto na uczestnictwo osób niepełnosprawnych w zajęciach prowadzonych w laboratoriach stacjonarnych. Opisana w opracowaniu nowa metoda jest zintegrowana w jeden system nauczania zdalnego, który pozwala na zarządzanie treściami statycznymi oraz integruje i optymalizuje parametry sesji online. Dzięki zintegrowanemu systemowi prowadzący jest w stanie z jednego miejsca zarządzać studentami, przekazywać treści wykładu lub ćwiczeń za pomocą pokazów oraz wspomagać studenta przy wykonywaniu zadań, tak jakby znajdował się on w stacjonarnym laboratorium lub sali wykładowej.

INFORMACJE O AUTORZE

LUCYNA PYZIK

Autorka jest pracownikiem naukowo-dydaktycznym Katedry Systemów Rozproszonych Wyższej Szkoły Informatyki i Zarządzania w Rzeszowie. Od kilku lat zajmuje się tematyką nauczania na odległość. Szczególną uwagę poświęca konsolidacji i optymalizacji pracy systemów e-learningowych. W ramach tych zainteresowań prowadzi Centrum Akademickie NATP WSIZ, w ramach którego wdrożony jest zintegrowany system zdalnego nauczania systemu Linux, udostępniany również uczelniom i szkołom partnerskim programu NATP. Kierowała projektem Wirtualna Gmina Raszyn.

 

Komentarze

Nie ma jeszcze komentarzy do tego artykułu.

dodaj komentarz dodaj komentarz

Przypisy

1 W. Półjanowicz, U. Citko Wykorzystanie „wirtualnych laboratoriów” w edukacji studentów, VII Ogólnopolskie Forum SNTI, Gdynia, 03-05.06.2005; B. Balamuralithara, P.C. Woods, Virtual Laboratories in Engineering Education: The Simulation Lab and Remote Lab, „Computer Application in Engineering Education” 2009, nr 17.

2 Routersim, www.routersim.com. [03.12.2009].

3 Microsoft TechNet, technet.microsoft.c...(en-us).aspx, [03.12.2009].

4 Centrum Akademickie NATP-WSIZ, natp.wsiz.rzeszow.p.... [03.12.2009].

5 Ilias Lerning Management, www.ilias.de/docu. [03.12.2009].

6 DimDim Free Web Meeting, www.dimdim.com. [03.12.2009].

7 Xen® hypervisor, www.xen.org. [03.12.2009].

8 iTalc, italc.sorceforge.ne.... [03.12.2009].

9 NoMachine NX, www.nomachine.com. [3.12.2009].

10 FreeNX, freenx.berlios.de. [03.12.2009].