Поддержка

Цифровая школа: решения 2015

18.06.2015
Источник:

Школа будущего в Подольске

ifrovaya_shkola_resheniya_2015_1.jpg 

Что скрывать, ситуация ныне едва не революционная: юные «низы» не желают учиться по-старому, а «верхи» с указкой не готовы согласиться с запросами поколения, привыкшего управляться с планшетом еще до того, как научилось говорить. К счастью, ИТ все увереннее проникают даже в такую консервативную отрасль, как образование. А усилиями специалистов и энтузиастов выкристаллизовываются технические решения, превращающие привычную «схолу» в современную цифровую среду, где юные граждане страны получают актуальные знания и практические навыки. 

Один из таких энтузиастов — компания «Аквариус», старейшая российская ИТ-компания. Она была основана в1989г., на сегодня имеет собственные производственные мощности, включая завод с конвейерно-стапельным производством (г. Шуя Ивановской области), предоставляет полный комплекс гарантийного обслуживания, имея сервисные центры в135городах страны, научно-технический центр, предлагает услуги мониторинга и сопровождения. Модельный ряд изделий и оригинальные разработки позволяют комплексно решать самые разные задачи. 

Среди интеграционных проектов «Аквариус» особое место занимают системы автоматизации образовательных учреждений. (Не только школ, но и дошкольного образования, вузов, дистанционного обучения.) 

Структурная схема «цифровой школы» (см. рис.) предполагает сквозную автоматизацию, буквально от входа. Ученик, приходя на занятия, сразу проходит через рамку СКУД или прикладывает электронную карту к терминалу, фиксируя факт входа, на дисплее информационного киоска он может посмотреть расписание занятий или ознакомиться со школьными новостями и анонсами мероприятий. 

На серверах образовательного учреждения хранится вся информация, от учебников до видеоконтента. В качестве терминалов используются моноблоки, ноутбуки, планшеты, обычные и трансформеры. Не менее важный элемент — портал школы и интегрированные системы электронных дневников (на практике это обычно внешние облачные службы, что связано с нормативными требованиями Минобразования и ПдН). Учебная информация воспроизводится на экранах учеников, информационных панелях, отображается с использованием интерактивных досок. 

В идеальном случае данные и профиль ученика, собранные в ходе его обучения, должны передаваться в вуз или колледж, куда тот собирается поступать… Впрочем, это пока фантастика. А вот результаты предварительных тестов дошколят, полученные в группах компьютеризованных детских садов, во многих случаях уже доступны и преподавательскому составу школы. 

Цифровой шкафчик 

Серверное ядро. Серверное ядро школы обеспечивает решение двух принципиально важных задач. Во-первых, это функционирование базовых инфраструктурных служб. В их минимальный набор должны входить средства организации сетевой инфраструктуры, система дистрибьюции электронного контента (в частности, возможность легального и защищенного распространения цифровых копий учебников), хранилище учебных материалов, общедоступная электронная библиотека и доступ в Интернет, модули дистанционного обучения, иногда со средствами видеоконференцсвязи, и административная консоль (из нее обеспечивается управление базовыми службами, СКУД, видеонаблюдением, правами доступа и др.). В зависимости от требований, предъявляемых масштабами проекта, это может быть как отдельный сервер, так и кластерные системы. Во-вторых, это выделенный сервер безопасности. Как правило, его целесообразно разместить на отдельной, физически изолированной машине, на которую лягут задачи контроля и протоколирование трафика. 

С технический точки зрения существенных проблем не возникает. Но если речь идет о сервере для образования, нюансы, безусловно, имеются. В частности, в большинстве случаев возникает закономерное желание получить целостную систему, сформированную на оборудовании одного изготовителя. Этим требованиям вполне отвечает применение серверов «Аквариус». В модельном ряду имеется целый спектр конфигураций, включая системы как для установки в стандартную 19-дюйм промышленную стойку, так и для настольного размещения. Отметим, что серверы «Аквариус» неоднократно становились лауреатами нашей технологической премии «Россия: лучшие из лучших» как системы, обеспечивающие отличное соотношение цены и функциональности. Кроме того, как один из компонентов серверного ядра можно рассматривать системы хранения. Важное преимущество компактных NAS заключается в том, что они предъявляют минимальные требования к помещению, где будут установлены. Не требуется ни специальных серверных комнат, ни кондиционеров, не нужно постоянного внимания со стороны системного администратора. Функциональные возможности таких систем не ограничиваются только хранением информации; современное сетевое хранилище легко справляется с несложными задачами вроде организации учебного онлайн-сервера для выполнения лабораторных работ по информатике или трансляции видеоматериалов. 

Сеть. Наличие беспроводной сети, охватывающей все помещения и кабинеты, дает возможность учащимся пользоваться собственными гаджетами, а не только теми, которые им представляет школа. Доступ в Интернет, разумеется, контролируется — из школьной сети должны быть доступны только безопасные для детей сайты. 

Компьютеры. Стационарные компьютерные классы могут быть построены на базе рабочих станций, моноблоков либо тонких клиентов. В мобильных же используются специализированные нетбуки-трансформеры. Такие модели представляют интерес и при использовании в младших и средних классах: благодаря поворотному либо съемному экрану они компактны и легко заменяют обычный учебник. Если говорить о моделях «Аквариус», стоит также отметить, что они выполнены в особо прочных корпусах с ручкой для переноски (описание одного из таких трансформеров см. на с. 15). 

Выбор конкретного типа оснащения зависит от специфики каждой школы. Конфигурации со стационарным оборудованием гарантируют надежность и отказоустойчивость, высокий уровень физической безопасности, работу с большими объемами данных, что важно при использовании видео и интерактивных курсов, мультимедиа-учебников, организации цифровых лабораторных работ ит. д. Недостатки также вполне очевидны, и главный из них — невысокая гибкость такой схемы. 

При наличии в школьном здании беспроводной сети целесообразно рассмотреть вариант с мобильными решениями. В этом случае значительно увеличивается гибкость, а заодно существенно снижается стоимость оборудования. В то же время вычислительная мощность мобильных терминалов иногда оказывается ниже, чем у стационарных ПК, да и размер экрана у них меньше. Это обстоятельство нужно учитывать, если имеются особые требования к эргономике. 

В некоторых моделях мобильных компьютеров «Аквариус» помимо традиционных возможностей предусмотрены и специальные средства, ориентированные на применение в школах. Это и специальное программное обеспечение (Intel Education Software, FoxIt и др.) и дополнительные аксессуары. Например, выносной термодатчик, который можно подключить к аудиоразъему ноутбука и использовать для измерения температуры различных сред в ходе лабораторных работ. Или установить дополнительную внешнюю линзу на тыльную камеру планшета, чтобы использовать ее для макросъемки или даже в роли учебного микроскопа. 

Шкафчик для оборудования. Учитывая непростую школьную специфику, в мобильные версии компьютерных классов входят не только сами терминалы, но и инфраструктурные элементы. Сегодня выпускается несколько таких изделий, в частности, AquaRel. Это специализированные шкафы для хранения техники и одновременной ее подзарядки. Каждый ноутбук располагается в своей ячейке, в шкафах смонтированы сетевые устройства, кабельные органайзеры, есть возможность подключения периферии. 

Корпус изготовлен из стали, изделия снабжены поворотными колесиками с тормозными механизмами, на корпусе имеются ручки для транспортировки. Верхняя часть представляет собой столешницу, изготовленную из древесно-стружечной плиты, и может использоваться как рабочий стол для преподавателя (см. фото и врезку «Школа будущего в Подольске»). Имеются стойки на 18 ноутбуков, 40 планшетов и 40 док-станций, 30 нетбуков и один ноутбук.

Классы и безопасность 

Инфокиоски. Информационные терминалы с говорящей маркой AquaTerminal имеют вполне очевидное назначение. В школе они могут играть роль информационных киосков, обеспечивающих некоторый уровень интерактивности. Информация выводится на крупноформатную панель либо рассылается на устройства учащихся в широковещательном режиме. Инфостенды оборудованы сенсорными экранами с диагональю 17 или19дюймов, могут снабжаться обширным набором аксессуаров (считыватели штрих-кодов, электронных карт, термопринтеры, ит. д.), возможно даже подключение обычных принтеров и МФУ. 

Особенность оборудования этого типа — высокая степень индивидуализации; при проектировании инфокиосков могут учитываться самые разные требования к дизайну и комплектации. Если говорить о готовых системах, адаптированных в соответствии с требованиями школ и дошкольных учреждений, как пример можно указать инфокиоски с интегрированными порталами. В версии для средней школы такой портал предоставляет возможность просмотра расписания уроков, графика консультаций, планов занятий по конкретным предметам, уведомлений о датах проведения экзаменов либо ЕГЭ, распространения информационных материалов. Варианты, ориентированные на детские сады и дошкольное образование, позволяют родителям, приведшим малыша, ознакомиться с планами надень, меню, оставить пожелания воспитателям. 

Этот страшный ЕГЭ. Особый интерес представляют интерактивные компьютерные классы, обеспечивающие подготовку к единому госэкзамену. Такая программно-аппаратная система рассчитана на организацию в школе конкретного класса, обеспечивающего эффективное обучение учеников и, то самое главное, автоматизированный контроль знаний на базе локальной школьной инфраструктуры. 

Точнее говоря, разработано две версии: локальная, созданная для развертывания в конкретном классе, и дистанционная. Основой той и другой служит специализированный интерфейс подготовки к ЕГЭ. Он позволяет организовать контрольные тесты, вести подготовку, содержит рекомендации, связанные с организацией экзамена. Комплекс охватывает все основные разделы, в том числе математику, физику, химию, биологию, информатику, русский язык, общественные науки, географию и английский язык. 

Отличия между воплощениями системы, в сущности, сводятся к наличию модуля дистанционного доступа. Если в школе ЕГЭ-тренажеры работают на технике, установленной в компьютерных классах, то дистанционная версия также обеспечивает возможность работы с личных устройств учеников и преподавателей (своего рода образовательный BYOD). Факультативно могут предлагаться электронные учебные ресурсы, ориентированные на использование классов с интерактивными досками. 

Далекое — близкое! Средства дистанционного образования, входящие в состав инфраструктурного комплекса «Аквариус» для школ, позволяют решить целый ряд проблем. Среди них — обучение детей с ограниченными возможностями, проживающих в труднодоступной местности, сельских школах, недоукомплектованных учителями, необходимость проведения открытых уроков особо квалифицированными преподавателями. 

Вообще говоря, существует несколько подходов к формированию системы дистанционного обучения. В одном случае делается акцент на выкладку сухих учебных материалов, в сущности — просто публикацию учебников, снабженных модулями ответов на заранее заготовленные вопросы. Здесь нет существенных сложностей, достаточно иметь набор учебных материалов и более или менее развитую систему онлайнового приема экзаменов. 

Более сложный, но и более удобный вариант — мультимедийные уроки, скорее напоминающие вебинары, когда преподаватель общается сучащимися посредством видеоконференцсвязи. От традиционных вебинаров, в том смысле, в каком это слово понимается для бизнес-применений, такого рода инструменты отличает значительно большая интерактивность. 

Ведущий, учитель, не просто зачитывает материал, но должен постоянно общаться с учениками, видеть их реакцию и оперативно принимать решения, какие вопросы изложить более детально. Аппаратной базой такого рода систем становятся те же клиентские устройства, что используются в традиционных классах. Учитель с интерактивным оборудованием может одновременно транслировать урок и на терминалы учеников в локальном классе, и на гаджеты учащихся, подключенных через Интернет. Для организации видеосвязи специалисты «Аквариус» рекомендуют программный продукт «Видеомост», адаптированный для аппаратного обеспечения «Аквариус». (Заметим, что это тоже отечественная разработка, имеющая отличие «Лучший программный продукт» в рамках спецпроекта PCMagazine/RE «Лучшие программы года».) 

И в школе видно все… Комплекс информационных панелей (Aquarius Digital Signage) предназначен для информирования как школьников, так их родителей о разнообразных мероприятиях. Это может быть вывод учебных работ, подготовленных в рамках одного из российских конкурсов, трансляция новостей (как отдельной ленты либо в связи с публикацией их на сайте), вывод разнообразных графиков и анонсов. 

Основа медиаинфраструктуры — сервер трансляции, обеспечивающий доставку информации на сеть школьных инфопанелей (а возможно и в инфокиоски, когда те функционируют в режиме ожидания). Обычно он вынесен на отдельный аппаратный модуль, где функционирует ПО доставки потокового контента, подключенный к центральному медиакоммутатору. Туда же подключены инфопанели, а через виртуальные ЛВС данные могут передаваться на внешние площадки, где развернуты аналогичные комплексы. Управление системой выполняется со специализированного рабочего места, это обеспечивает дополнительную безопасность, исключая самодеятельность школьников (которая в их возрасте может быть весьма сомнительной). 

Безопасность. Это один из основных критериев выбора комплекса автоматизации. Что касается организации, в том числе и доступа в Интернет, то она может обеспечиваться разными методами. В рамках инфраструктуры, предлагаемой «Аквариус», за этот участок отвечает программно-аппаратный продукт AquaUserGate. С технической точки зрения он представляет собой известную систему UserGate, адаптированную для соответствующих школьных задач и аппаратных изделий компании. Отметим, что кроме программной, существует и аппаратная реализация комплекса AquaInspector, сертифицированная, снабженная трехлетней гарантией и полностью готовая к развертыванию в школьной сети. 

Школа будущего в Подольске

Какой могла бы стать цифровая школа при максимальном воплощении возможностей, предоставляемых информационными технологиями? Впрочем, почему «стать»? Такая школа уже существует, и ее ученики не зубрят предметы, готовясь ставить галочки в ЕГЭ, а получают живые знания в школьном планетарии, выполняя практические проекты в кабинете биологии, самостоятельно создавая передачи для школьный телесети, измеряя энергию космических частиц в кабинете физики. В школе есть собственная студия виртуальной реальности, 3D-кинотеатр и многое другое. 

Подольская школа № 29 (МОУ СОШ № 29 им. П. И. Забродина, school29.ru) уникальна. В 2008г. она стала победителем национального проекта «Образование», в 2009г. — лауреатом конкурса «Лучшие школы Подмосковья», в 2011 г. — победителем областного конкурса инновационных школ, в 2013 г. — конкурса образовательных учреждений на присвоение статуса Региональной инновационной площадки Московской области. 

Школа стала одной из площадок, где отрабатываются методы и подходы к внедрению ИТ в школьную жизнь. Задача состоит прежде всего в достижении педагогических результатов, ИТ — не самоцель, а средство образования и воспитания и далеко не все модные технологические новинки тут применимы. Еще одна важная роль школы № 29 — проверка ИТ-решений не входе «пилотных проектов», а долговременной эксплуатации. Если говорить о сотрудничестве с«Аквариус», то можно отметить интересный факт: нетбуки серии Cmp доказали свою надежность, в суровых школьных условиях они эксплуатируются уже более трех лет.
ifrovaya_shkola_resheniya_2015_11.jpg
Шкаф для школьных нетбуков. В нем мобильные компьютеры также могут подзаряжаться 

ИТ-инфраструктура школы построена по схеме, напоминающей типовую конфигурацию (см. основной текст статьи), содержит около трех сотен ПК и ноутбуков, имеется 7 серверов и 8 маршрутизаторов, обеспечивающих работу беспроводной сети, к школе подведена оптико-волоконная линия (100 Мбит/с).

Ученик имеет возможность пользоваться как школьными нетбуками, так и работать с собственными мобильными терминалами. Приходя в школу, он подключается к внутренней сети, получая доступ в Интернет, к школьному порталу и т. д. 
ifrovaya_shkola_resheniya_2015_4.jpg
Панель администратора школьной сети. К вопросам безопасности в школе относятся серьезно

Кстати, по рассказам преподавателей, в ходе внедрения возникла довольно интересная задача. Все мы знаем, что современные дети буквально растут с планшетами в руках, но оказалось, что когда дело доходит до задач сложнее загрузки новой игры или просмотра развлекательного видео, у них возникают сложности. При воплощении идей цифрового образования в жизнь стало понятно, что детям нужно давать и базовые навыки: подключение нетбуков к разветвленной беспроводной сети, умение обменяться информацией через школьный сервер, а не одним кликом в облачную систему, использовать протоколы сетевого доступа и FTP, справляться с несложными сбоями устройств. (Не будет же учитель вызывать системного администратора при каждом «зависании»… Да и в будущем навык исправления мелких ИТ-сбоев вступающей во взрослую жизнь молодежи, безусловно, пригодится.) 

В школе есть несколько оригинальных разработок, яркий пример — столы-лаборатории. Такая «парта XXI века», раскладывающаяся как трансформер, содержит полный набор оборудования, необходимого в работе, от ноутбука и кабелей до инструментов и датчиков. Роль мобильного компьютера тут принципиально важна: он используется не только в роли «печатной машинки» или терминала доступа в Интернет, но и заменяет традиционные приборы (амперметры, секундомеры и др.). Здесь же используется и мобильный класс ноутбуков.
ifrovaya_shkola_resheniya_2015_2.jpg
Цифровая парта в кабинете физики. Оригинальная разработка для проведения лабораторных работ 

Гордость школы — автоматизированная обсерватория и цифровой планетарий. К телескопу обеспечивается дистанционный доступ, управление им полностью автоматизировано, картинка может выводиться на информационные панели в любом классе. Телескоп традиционно вызывает большой интерес у учащихся, да и не только — например, очень популярна была трансляция солнечного затмения 20 марта 2015г.
ifrovaya_shkola_resheniya_2015_5.jpg
Проекционная система планетария 

ifrovaya_shkola_resheniya_2015_6.jpg
Пол планетария словно лунная поверхность

ifrovaya_shkola_resheniya_2015_7.jpg
Метеорологическое оборудование 
ifrovaya_shkola_resheniya_2015_8.jpg
Школьный телескоп. К нему обеспечивается дистанционный доступ, управление полностью автоматизировано
Замечателен и биологический комплекс с живым уголком, аквариумами, вольерами для экзотических птиц, зимним садом. Там проводятся проектные работы, школьники могут не только получать навыки ухода за животными, но и наблюдать процессы зарождения новой жизни в инкубаторе. Ноутбуки и специализированные датчики обеспечивают контроль температуры и влажности. Школьная телестудия готовит программы для канала «Школьное TV» (новости, интервью, трансляции спортивных матчей и др.). В актовом зале установлены 3D-проекторы, трансляции учебных фильмов в 3D-режиме позволяют иллюстрировать материал.
ifrovaya_shkola_resheniya_2015_9.jpg
Школьная телестудия

ifrovaya_shkola_resheniya_2015_10.jpg 
Серверное ядро школьной сети

ifrovaya_shkola_resheniya_2015_12.jpg 
В школе довольно много питомцев

ifrovaya_shkola_resheniya_2015_13.jpg 
Один из биологических проектов, инкубатор с компьютерным управлением

FotorCreated4.jpg 
3D-принтеры в школьной лаборатории и готовые 3D-объекты, распечатанные учениками  

Школа № 29 производит огромное впечатление. Но о принципах и уровне отечественного образования сегодня ведется немало споров, и неизбежно возникает вопрос: не останется ли она островком «живых знаний», насколько ее опыт можно распространить на другие, не передовые и уникальные, а обычные средние школы? Можно ли тиражировать этот опыт в масштабах страны? 

На наш взгляд, ничего невозможного в этом нет. По крайней мере с технической точки зрения. Вопросы выбора оборудования, развертывания и монтажа сетей, оснащения кабинетов интерактивной и проекционной техникой давно проработаны. Современные цифровые комплексы, адресованные образованию, проверены, апробированы, в том числе и благодаря сотрудничеству компаний-изготовителей оборудования с инновационными школами. Поставщики аппаратных средств и ПО сегодня предоставляют целый набор типизированных ИТ-конфигураций. Дело за педагогами!