Difference between revisions of "Σχολικό Εργαστήριο Ανοιχτών Τεχνολογιών - 5ο ΓΕΛ Βύρωνα"

From Ελεύθερο Λογισμικό / Λογισμικό ανοιχτού κώδικα
Jump to navigation Jump to search
 
(20 intermediate revisions by 4 users not shown)
Line 2: Line 2:
 
== ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ==
 
== ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ==
  
Στα ελληνικά δημόσια σχολεία γίνονται συχνά σοβαρές προσπάθειες για την γνωριμία των μαθητών με το ΕΛ/ΛΑΚ. Υπάρχουν πολλοί εκπαιδευτικοί που επιχειρούν να μυήσουν τους μαθητές τους στον κόσμο του ανοιχτού κώδικα και μέσα από αυτόν να καλλιεργήσουν την δημιουργικότητα και την εφευρετικότητα των παιδιών. <br> Ένα τέτοιο σχολείο είναι το 5ο ΓΕΛ Βύρωνα, στο οποίο έχει οργανωθεί και λειτουργεί σε εβδομαδιαία βάση ένα σχολικό hackerspace. Τα παιδιά αυτά συμμετείχαν στην 8η FOSSCOΜΜ στο ΤΕΙ Αθήνας στις 7/11/2015, παρουσιάζοντας κάποιες από τις κατασκευές τους και παρακολουθώντας ομιλίες και εργαστήρια του συνεδρίου. <br> Αυτή ήταν η αρχή της γνωριμίας και συνεργασίας της ΕΕΛ/ΛΑΚ με το Σχολείο τους.
+
Στα ελληνικά δημόσια σχολεία γίνονται συχνά σοβαρές προσπάθειες για την γνωριμία των μαθητών με το ΕΛ/ΛΑΚ. Υπάρχουν πολλοί εκπαιδευτικοί που επιχειρούν να μυήσουν τους μαθητές τους στον κόσμο του ανοιχτού κώδικα και μέσα από αυτόν να καλλιεργήσουν την δημιουργικότητα και την εφευρετικότητα των παιδιών. <br> Ένα τέτοιο σχολείο είναι το 5ο ΓΕΛ Βύρωνα, στο οποίο έχει οργανωθεί και λειτουργεί από το 2012 σε εβδομαδιαία βάση ένα σχολικό hackerspace. Τα παιδιά αυτά συμμετείχαν στην 8η FOSSCOΜΜ στο ΤΕΙ Αθήνας στις 7/11/2015, παρουσιάζοντας κάποιες από τις κατασκευές τους και παρακολουθώντας ομιλίες και εργαστήρια του συνεδρίου. <br> Αυτή ήταν η αρχή της γνωριμίας και συνεργασίας της ΕΕΛ/ΛΑΚ με το Σχολείο τους.
  
 +
'''Το εργαστήριο του 5ου ΓΕΛ Βύρωνα χρησιμοποιήθηκε ως το παράδειγμα για να σχεδιαστεί η δράση [http://edulabs.minedu.gov.gr/ edulabs] του Υπουργείου Παιδείας.'''
 +
 +
<br><center>
 +
<table>
 +
<tr>
 +
<td>[[Αρχείο:p9.jpg]]</td> <td>[[Αρχείο:P24.jpg]] </td>
 +
</tr>
 +
</table>
 +
</center>
  
 
== Η ΙΔΕΑ ==
 
== Η ΙΔΕΑ ==
Η πρόταση που έγινε από την ΕΕΛ/ΛΑΚ προς το Σχολείο ήταν η παραχώρηση εξοπλισμού για το στήσιμο ενός Εργαστηρίου Ανοιχτών Τεχνολογιών. Ανοιχτές τεχνολογίες τόσο για το υλικό όσο και για το λογισμικό. Συγκεκριμένα, προτάθηκε η υλοποίηση 12 σταθμών εργασίας με '''RaspberrryPi''' ως clients ενός κεντρικού '''server Ubuntu 14.04'''. <br>Η πρόταση έγινε δεκτή με ενθουσιασμό από την διεύθυνση και τους καθηγητές πληροφορικής του Σχολείου.
+
Η πρόταση που έγινε από την ΕΕΛ/ΛΑΚ προς το Σχολείο ήταν η παραχώρηση εξοπλισμού για το στήσιμο ενός Εργαστηρίου Ανοιχτών Τεχνολογιών. Ανοιχτές τεχνολογίες τόσο για το υλικό όσο και για το λογισμικό. Συγκεκριμένα, προτάθηκε η υλοποίηση 12 σταθμών εργασίας με '''RaspberrryPi 2''' ως clients ενός κεντρικού '''server Ubuntu 14.04'''. <br>Η πρόταση έγινε δεκτή με ενθουσιασμό από την διεύθυνση και τους καθηγητές πληροφορικής του Σχολείου.
 
+
<br><center>
 +
[[Αρχείο:erg1.jpg]]
 +
</center>
  
 
== ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ==
 
== ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ==
Ο εξοπλισμός που παραχωρήθηκε στο Σχολείο από την ΕΕΛ/ΛΑΚ είναι ο εξής: <br>
+
Ο εξοπλισμός που παραχωρήθηκε στο Σχολείο από την ΕΕΛ/ΛΑΚ είναι ο εξής: <br><br>
''(εδώ θα βάλουμε τον πίνακα υποθέτω)''
+
'''ΣΤΑΘΜΟΙ ΕΡΓΑΣΙΑΣ''' (x 12)
 
+
<ul>
 +
<li>ΟΘΟΝΗ 22 LED FULL HD HDMI BLACK
 +
<li>SPEAKER SET
 +
<li>USB OPTICAL MOUSE - RUBBER COATED
 +
<li>ΠΛΗΚΤΡΟΛΟΓΙΟ BASIC WIRED USB BLACK GR
 +
<li>HDMI M/M CABLE 2M BLACK
 +
<li>POWER SUPPLY - EU PLUG 5V 2A
 +
<li>ΜΗΤΡΙΚΗ RASPBERRY PI
 +
<li>RASPBERRY PI ACRYL CASE
 +
</ul>
 +
<br>
 +
'''SERVER'''
 +
<ul>
 +
<li>HDD SEAGATE 1TB
 +
<li>ΜΗΤΡΙΚΗ ASROCK
 +
<li>CPU INTEL CORE I3-4170 3.70GHZ LGA1150 - BOX
 +
<li>VGA ASUS R7 240 R7240-2GD3-L 2GB GDDR3 PCI-E RETAIL
 +
<li>RAM G.SKILL F3-1600C11D-8GIS 8GB (2X4GB) DDR3 PC3-12800 1600MHZ AEGIS DUAL CHANNEL KIT
 +
<li>INTEL PRO/1000 CT DESKTOP PCI-E ADAPTER BULK
 +
<li>PSU FORCE FO28XD 500W
 +
<li>CASE AEROCOOL V3X MIDI TOWER EVIL BLACK EDITION BLACK/ORANGE
 +
<li>SAMSUNG DVD-RW SH-224FB/BEBE SATA BLACK BULK
 +
</ul>
 +
<br>
 +
'''ΔΙΚΤΥΟ'''
 +
<ul>
 +
<li>24 PORT GIGABIT ETHERNET RACKMOUNT SWITCH
 +
</ul>
  
 
== ΣΤΗΣΙΜΟ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ==
 
== ΣΤΗΣΙΜΟ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ==
Το εργαστήριο στήθηκε προς το τέλος του Δεκεμβρίου 2015 με την συμμετοχή τεχνικών συνεργατών της ΕΕΛ/ΛΑΚ και μελών της σχολικής κοινότητας. <br> Στην τωρινή του δομή, οι σταθμοί εργασίας επικοινωνούν ως '''thin clients''' με έναν '''Ubuntu 14.04 LTSP server'''. Το λειτουργικό που ''τρέχει'' στους clients είναι το '''BerryTerminal''' [http://www.berryterminal.com/doku.php]. <br> Ιδιαίτερα χρήσιμο εργαλείο στην διαχείριση των clients όσο και στην διαχείριση της τάξης κατά την διάρκεια του μαθήματος είναι το '''Epoptes''' [http://www.epoptes.org/], το οποίο επίσης έχει εγκατασταθεί.
+
Το εργαστήριο στήθηκε προς το τέλος του Δεκεμβρίου 2015 με την συμμετοχή τεχνικών συνεργατών της ΕΕΛ/ΛΑΚ και μελών της σχολικής κοινότητας.  
 +
<br><center>
 +
<table>
 +
<tr>
 +
<td>[[Αρχείο:erg4b.jpg]] </td> <td> [[Αρχείο:erg4c.jpg]] </td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>[[Αρχείο:erg4d.jpg]] </td> <td> <center>[[Αρχείο:erg4e.jpg]] </center></td>
 +
</tr>
 +
</table>
 +
</center>
 +
Αρχικά, δοκιμάστηκε η λειτουργία των RaspberryPI ως '''thin clients''' ενός '''Ubuntu 14.04 LTSP server'''. Το λειτουργικό που ''τρέχει'' στους clients είναι το '''BerryTerminal''' [http://www.berryterminal.com/doku.php]. <br>Ένα σχετικά χρήσιμο εργαλείο στην διαχείριση των clients όσο και στην διαχείριση της τάξης κατά την διάρκεια του μαθήματος είναι το '''Epoptes''' [http://www.epoptes.org/], το οποίο επίσης έχει εγκατασταθεί. Η πιλοτική αυτή εγκατάσταση δεν χρησιμοποίησε ειδικά παραμετροποιημένα ή τροποποιημένα πακέτα από άλλα αποθετήρια, π.χ. ελληνικά. Χρησιμοποιήθηκαν τα προτεινόμενα (default) αποθετήρια για τον Ubuntu LTSP Server καθώς και το προτεινόμενο (default) από το BerryTerminal αποθετήριο για τους LTSP Clients.
  
 
Εν συντομία, οδηγίες για την εγκατάσταση των παραπάνω λογισμικών για '''thin-clients''': <br>
 
Εν συντομία, οδηγίες για την εγκατάσταση των παραπάνω λογισμικών για '''thin-clients''': <br>
Line 26: Line 75:
 
<li> Δημιουργία χρηστών (sudo adduser student1, sudo adduser student2, κλπ.).
 
<li> Δημιουργία χρηστών (sudo adduser student1, sudo adduser student2, κλπ.).
 
<li> Εγκατάσταση του Epoptes (sudo apt-get install epoptes-client, sudo apt-get install epoptes).
 
<li> Εγκατάσταση του Epoptes (sudo apt-get install epoptes-client, sudo apt-get install epoptes).
<li> Καθορισμός του χρήστη-διαχειριστή του Epoptes (gpasswd -a ονομαχρηστη epoptes).
+
<li> Καθορισμός του χρήστη-διαχειριστή του Epoptes (gpasswd -a όνομα χρήστη epoptes).
 
<li> Ενημέρωση του LTSP (sudo ltsp-update-image).
 
<li> Ενημέρωση του LTSP (sudo ltsp-update-image).
 
<li> Κατέβασμα του BerryBoot από http://www.berryterminal.com/doku.php/berryboot και αντιγραφή του φακέλου στην SD κάρτα κάθε RaspberryPi.
 
<li> Κατέβασμα του BerryBoot από http://www.berryterminal.com/doku.php/berryboot και αντιγραφή του φακέλου στην SD κάρτα κάθε RaspberryPi.
Line 38: Line 87:
 
<br>
 
<br>
 
Σε περίπτωση που έχει χρησιμοποιηθεί 2η κάρτα δικτύου στον server (με στατική IP, η οποία θα περιέχεται και στο cmdline.txt αρχείο των raspberryPi όπως φαίνεται παραπάνω), ώστε να λειτουργεί και ως DHCP server για το (εσωτερικό πλέον) δίκτυο των raspberryPi, θα πρέπει να ενεργοποιείται πριν το boot των clients: sudo service isc-dhcp-server restart.
 
Σε περίπτωση που έχει χρησιμοποιηθεί 2η κάρτα δικτύου στον server (με στατική IP, η οποία θα περιέχεται και στο cmdline.txt αρχείο των raspberryPi όπως φαίνεται παραπάνω), ώστε να λειτουργεί και ως DHCP server για το (εσωτερικό πλέον) δίκτυο των raspberryPi, θα πρέπει να ενεργοποιείται πριν το boot των clients: sudo service isc-dhcp-server restart.
 +
<br>
 +
Για τη υποστήριξη των ελληνικών, θα πρέπει σε κάθε client να εκτελεστεί η εντολή <nowiki>setxkbmap -layout us,gr -option '' -option grp:alt_shift_toggle,grp_led:scroll &</nowiki>.
 +
<center>
 +
[[Αρχείο:erg4j.jpg]]
 +
</center>
 +
 +
Στη συνέχεια, δοκιμάστηκε η λειτουργία των RaspberryPI ως '''fat clients''' ενός '''Ubuntu 14.04 PINET server'''. H εγκατάσταση αυτή ακολούθησε πιστά τις οδηγίες του επίσημου ιστοχώρου του PINET [[http://pinet.org.uk/]] (Centralised user accounts and file storage system for a Raspberry Pi Classroom).
 +
 +
Η λειτουργία των RaspberryPI σε αυτή τη μορφή προσφέρει το σαφέστατο πλεονέκτημα της πρόσβασης στα GPIO pins. Η πρόσβαση αυτή ανοίγει τεράστιους ορίζοντες από διδακτικής πλευράς, καθώς ο καθηγητής πληροφορικής μπορεί να  εμπλουτίσει και να επεκτείνει την διδασκαλία του προγραμματισμού στο πεδίο του physical computing και της ρομποτικής.
 +
 +
Προς το τέλος του σχολικού έτους, για περίπου 4 εβδομάδες, τα RaspberryPi λειτούργησαν ως '''ανεξάρτητοι σταθμοί εργασίας''' με λειτουργικό σύστημα '''Raspbian''', χρησιμποιώντας  κοινόχρηστο χώρο στον server για την αποθήκευση των εργασιών των μαθητών. Η εγκατάσταση του λειτουργικού έγινε σύμφωνα με τις οδηγίες του Raspberry PI Foundation [[https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/]], καθώς το Raspbian είναι το επίσημο λειτουργικό σύστημα (βασισμένο στο Debian Linux) το οποίο προτείνεται για εγκατάσταση. Περιέχει πληθώρα εκπαιδευτικών περιβαλλόντων, με έμφαση στον προγραμματισμό και για τον λόγο αυτό αποτελεί ιδανικό εργαλείο για την διδασκαλία της πληροφορικής. Ταυτόχρονα, υπάρχει απόλυτη πρόσβαση στα GPIO pins με τα πλεονεκτήματα που αναφέρθηκαν παραπάνω.
  
 +
Τέλος, ας σημειωθεί πως η λειτουργία των RaspberryPI ως thin clients, αποκλείει την πρόσβαση στο υλικό (π.χ. GPIO pins), ωστόσο καθιστά δυνατή την εκτέλεση εφαρμογών που δεν έχουν ακόμη υλοποιηθεί για ARM αρχιτεκτονικές. Αυτός είναι ίσως και ο μοναδικός λόγος χρήσης thin clients στο εργαστήριο, καθώς τόσο το PiNet (fat clients) όσο και το Raspbian (standalone) καλύπτουν τις διδακτικές απαιτήσεις τόσο της πληροφορικής όσο και των ΤΠΕ.
  
 
== ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ==
 
== ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ==
Το εργαστήριο θα λειτουργήσει για κάποιο εύλογο χρονικό διάστημα με την τωρινή του μορφή, ώστε να μελετηθούν <br> (α) οι δυνατότητες και οι περιορισμοί, και <br> (β) η χρηστικότητα και απόδοσή του. <br> Ήδη γίνονται σε αυτό τα μαθήματα Πληροφορικής που περιλαμβάνονται στο πρόγραμμα σπουδών του Γενικού Λυκείου, κάποια μαθήματα Γενικής Παιδείας (φιλολογικά, ερευνητικές εργασίες), καθώς και το σχολικό hackerspace. <br> Το τελευταίο είναι ιδιαίτερα σημαντικό, διότι οι μαθητές θα έχουν την δυνατότητα να πειραματιστούν με την χρήση των GPIO pins του RaspberryPi, θα μπορέσουν να υλοποιήοσυν ιδέες που αγγίζουν νέες τεχνολογίες (π.χ. IoT), ενώ ταυτόχρονα οι καθηγητές πληροφορικής του σχολείου θα μπορέσουν να επεκταθούν πέραν της προβλεπόμενης σχολικής διδακτέας ύλης.  
+
Στο εργαστήριο, και στις τρεις μορφές του, διεξάγονται κανονικά όλα τα μαθήματα πληροφορικής και η απόδοση του εργαστηρίου κρίνεται απόλυτα ικανοποιητική. Πολύ καλή είναι επίσης η υποστήριξη μαθημάτων γενικής παιδείας με ΤΠΕ, όπως φιλολογικά μαθήματα, ερευνητικές εργασίες, θετικά μαθήματα (π.χ. χημεία). Οι συναντήσεις των μελών του''' σχολικού hackerpsace''' γίνονται επίσης στο εργαστήριο, με προϋπόθεση την standalone λειτουργία των RaspberryPI, ώστε να υπάρχει απρόσκοπτη πρόσβαση στο υλικό (GPIO pins, κλπ).
 +
 
 +
Στο site του σχολείου έχουν αναρτηθεί διάφορα άρθρα [[http://5lykeiovyrona.gr/article.php?id=111]] σχετικά με την χρήση του εργαστηρίου και την γενικότερη δραστηριότητα που εμπνέει ένα περιβάλλον ανοιχτών τεχνολογιών.
 +
 
 +
<center>
 +
[[Αρχείο:erg4i.jpg]] </center>
  
== ΧΡΗΣΗ LTSP ==
+
== ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ==
Το [http://www.ltsp.org/ LTSP]
+
Δείτε τις διαφάνειες παρουσίασης του εργαστηρίου [https://ellak.gr/wiki/images/4/47/ErgAnoixTexn.pdf (.pdf)]'''<nowiki/>'''
χρησιμοποιείται ευρύτατα στην Ελλάδα,
 
το [http://www.ltsp.org/stories/ 57,9%] των
 
καταγεγραμμένων εγκαταστάσεων παγκοσμίως
 
είναι στην Ελλάδα.  Το LTSP μειώνει σημαντικά
 
το κόστος λειτουργίας του σχολικού
 
εργαστηρίου γιατί επιτρέπει την
 
επαναχρησιμοποίηση παλαιού εξοπλισμού
 
και συμβάλλει στην απόκτηση τοπικής
 
τεχνογνωσίας σε εκπαιδευτικούς αλλά
 
και σε εταιρείες του ιδιωτικού τομέα
 
που παρέχουν υπηρεσίες τεχνικής
 
υποστήριξης.  Το LTSP στην Ελλάδα
 
υποστηρίζεται από το [http://ts.sch.gr/wiki/Linux/LTSP Σχολικό
 
Δίκτυο], αλλά και από φορείς όπως ο
 
[https://www.hellug.gr/ HELLUG] που σε συνεργασία
 
με εκπαιδευτικούς έχουν σχεδιάσει και
 
εγκαταστήσει [https://wiki.hellug.gr/index.php/13%CE%BF_%CE%93.%CE%95.%CE%9B%CF%8D%CE%BA%CE%B5%CE%B9%CE%BF_%CE%91%CE%B8%CE%B7%CE%BD%CF%8E%CE%BD πρότυπα
 
εργαστήρια] σε αρκετά σχολεία.
 
  
<br>
+
Τα '''πλεονεκτήματα''' του Εργαστηρίου Ανοιχτών Τεχνολογιών είναι τεχνικά και διδακτικά. Από τεχνικής πλευράς, η εγκατάσταση διάφορων λειτουργικών είναι πολύ απλή διαδικασία. Στην SD κάρτα ενός RaspberryPI μπορούν να συνυπάρχουν πολλά λειτουργικά (π.χ. OpenElec, Raspbian, BerryTerminal, Fedora Mate, κλπ.) και ο χρήστης να επιλέγει με ποιο θα κάνει boot. Μια άλλη επιλογή είναι η ύπαρξη πολλών SD καρτών για κάθε RaspberryPI (π.χ. μια κάρτα με BerryTerminal (thin client), μια κάρτα με Pinet (fat client), μια κάρτα με Raspbian, κλπ.), οπότε η άμεση αλλαγή της αρχιτεκτονικής του εργαστηρίου είναι δυνατή με απλή αλλαγή της SD κάρτας στα RaspberryPI.
 +
 
 +
Τα RaspberryPI δεν διαθέτουν μηχανικά μέρη, συνεπώς ελαχιστοποιείται το όποιο κόστος συντήρησής τους. Η αναβάθμιση συνίσταται στην αντικατάσταση ολόκληρης της πλακέτας (χαμηλό κόστος), χωρίς ωστόσο τα "παλιά" RaspberryPI να αχρηστεύονται: μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τους μαθητές για διάφορα projects και ρομποτικές κατασκευές. Οι επιδόσεις των RaspberryPI συνεχώς βελτιώνονται, ήδη έχει διατεθεί στην αγορά το Raspberry PI 3, το οποίο λειτουργεί σε πραγματικά διπλάσια ταχύτητα από το Raspberry PI 2.
 +
 
 +
Από διδακτικής πλευράς, τα RaspberryPI επιτρέπουν στους μαθητές να έρθουν σε άμεση επαφή με το υλικό. Να γράψουν προγράμματα, σε διάφορες γλώσσες προγραμματισμού, τα οποία να περιλαμβάνουν και κώδικα που επικοινωνεί (μέσω διάφορων πρωτοκόλλων) με το υλικό. Με τον τρόπο αυτό οι μαθητές μπορούν να ανακαλύψουν ''τι υπάρχει από πίσω'', να ερμηνεύσουν όσα στα συμβατικά PC βλέπουν να γίνονται με κάποιον μαγικό τρόπο, κι -ακόμη περισσότερο- μπορούν να επέμβουν στον τρόπο που υλοποιούνται οι διάφορες λειτουργίες και να τις αλλάξουν ή βελτιώσουν.
 +
 
 +
Ουσιαστικά, ένα '''Εργαστήριο Ανοιχτών Τεχνολογιών''' παρέχει τις '''βέλτιστες συνθήκες''' για την '''διδασκαλία της πληροφορικής''' αλλά και για την '''ενίσχυση''' της '''καινοτομίας''' και '''δημιουργικότητας''' των μαθητών.
  
 
[[Κατηγορία:Εκπαίδευση και ΕΛΛΑΚ‏‎]]
 
[[Κατηγορία:Εκπαίδευση και ΕΛΛΑΚ‏‎]]

Latest revision as of 18:23, 16 August 2018

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ[edit | edit source]

Στα ελληνικά δημόσια σχολεία γίνονται συχνά σοβαρές προσπάθειες για την γνωριμία των μαθητών με το ΕΛ/ΛΑΚ. Υπάρχουν πολλοί εκπαιδευτικοί που επιχειρούν να μυήσουν τους μαθητές τους στον κόσμο του ανοιχτού κώδικα και μέσα από αυτόν να καλλιεργήσουν την δημιουργικότητα και την εφευρετικότητα των παιδιών.
Ένα τέτοιο σχολείο είναι το 5ο ΓΕΛ Βύρωνα, στο οποίο έχει οργανωθεί και λειτουργεί από το 2012 σε εβδομαδιαία βάση ένα σχολικό hackerspace. Τα παιδιά αυτά συμμετείχαν στην 8η FOSSCOΜΜ στο ΤΕΙ Αθήνας στις 7/11/2015, παρουσιάζοντας κάποιες από τις κατασκευές τους και παρακολουθώντας ομιλίες και εργαστήρια του συνεδρίου.
Αυτή ήταν η αρχή της γνωριμίας και συνεργασίας της ΕΕΛ/ΛΑΚ με το Σχολείο τους.

Το εργαστήριο του 5ου ΓΕΛ Βύρωνα χρησιμοποιήθηκε ως το παράδειγμα για να σχεδιαστεί η δράση edulabs του Υπουργείου Παιδείας.


P9.jpg P24.jpg

Η ΙΔΕΑ[edit | edit source]

Η πρόταση που έγινε από την ΕΕΛ/ΛΑΚ προς το Σχολείο ήταν η παραχώρηση εξοπλισμού για το στήσιμο ενός Εργαστηρίου Ανοιχτών Τεχνολογιών. Ανοιχτές τεχνολογίες τόσο για το υλικό όσο και για το λογισμικό. Συγκεκριμένα, προτάθηκε η υλοποίηση 12 σταθμών εργασίας με RaspberrryPi 2 ως clients ενός κεντρικού server Ubuntu 14.04.
Η πρόταση έγινε δεκτή με ενθουσιασμό από την διεύθυνση και τους καθηγητές πληροφορικής του Σχολείου.


Erg1.jpg

ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ[edit | edit source]

Ο εξοπλισμός που παραχωρήθηκε στο Σχολείο από την ΕΕΛ/ΛΑΚ είναι ο εξής:

ΣΤΑΘΜΟΙ ΕΡΓΑΣΙΑΣ (x 12)

  • ΟΘΟΝΗ 22 LED FULL HD HDMI BLACK
  • SPEAKER SET
  • USB OPTICAL MOUSE - RUBBER COATED
  • ΠΛΗΚΤΡΟΛΟΓΙΟ BASIC WIRED USB BLACK GR
  • HDMI M/M CABLE 2M BLACK
  • POWER SUPPLY - EU PLUG 5V 2A
  • ΜΗΤΡΙΚΗ RASPBERRY PI
  • RASPBERRY PI ACRYL CASE


SERVER

  • HDD SEAGATE 1TB
  • ΜΗΤΡΙΚΗ ASROCK
  • CPU INTEL CORE I3-4170 3.70GHZ LGA1150 - BOX
  • VGA ASUS R7 240 R7240-2GD3-L 2GB GDDR3 PCI-E RETAIL
  • RAM G.SKILL F3-1600C11D-8GIS 8GB (2X4GB) DDR3 PC3-12800 1600MHZ AEGIS DUAL CHANNEL KIT
  • INTEL PRO/1000 CT DESKTOP PCI-E ADAPTER BULK
  • PSU FORCE FO28XD 500W
  • CASE AEROCOOL V3X MIDI TOWER EVIL BLACK EDITION BLACK/ORANGE
  • SAMSUNG DVD-RW SH-224FB/BEBE SATA BLACK BULK


ΔΙΚΤΥΟ

  • 24 PORT GIGABIT ETHERNET RACKMOUNT SWITCH

ΣΤΗΣΙΜΟ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ[edit | edit source]

Το εργαστήριο στήθηκε προς το τέλος του Δεκεμβρίου 2015 με την συμμετοχή τεχνικών συνεργατών της ΕΕΛ/ΛΑΚ και μελών της σχολικής κοινότητας.


Erg4b.jpg Erg4c.jpg
Erg4d.jpg
Erg4e.jpg

Αρχικά, δοκιμάστηκε η λειτουργία των RaspberryPI ως thin clients ενός Ubuntu 14.04 LTSP server. Το λειτουργικό που τρέχει στους clients είναι το BerryTerminal [1].
Ένα σχετικά χρήσιμο εργαλείο στην διαχείριση των clients όσο και στην διαχείριση της τάξης κατά την διάρκεια του μαθήματος είναι το Epoptes [2], το οποίο επίσης έχει εγκατασταθεί. Η πιλοτική αυτή εγκατάσταση δεν χρησιμοποίησε ειδικά παραμετροποιημένα ή τροποποιημένα πακέτα από άλλα αποθετήρια, π.χ. ελληνικά. Χρησιμοποιήθηκαν τα προτεινόμενα (default) αποθετήρια για τον Ubuntu LTSP Server καθώς και το προτεινόμενο (default) από το BerryTerminal αποθετήριο για τους LTSP Clients.

Εν συντομία, οδηγίες για την εγκατάσταση των παραπάνω λογισμικών για thin-clients:

  1. Εγκατάσταση του Ubuntu 14.04 στον server.
  2. Επιβεβαίωση ότι το λειτουργικό είναι πλήρως ενημερωμένο (sudo apt-get update, sudo apt-get upgrade).
  3. Εγκατάσταση Gnome 3 (sudo apt-get install gnome-desktop-environment).
  4. Εγκατάσταση LTSP (sudo apt-get install ltsp-server-standalone, sudo ltsp-build-client --arch i386).
  5. Ρύθμιση του δικτύου και καθορισμός στατικής IP του server την οποία θα χρησιμοποιούν οι clients κατά τη σύνδεση.
  6. Δημιουργία χρηστών (sudo adduser student1, sudo adduser student2, κλπ.).
  7. Εγκατάσταση του Epoptes (sudo apt-get install epoptes-client, sudo apt-get install epoptes).
  8. Καθορισμός του χρήστη-διαχειριστή του Epoptes (gpasswd -a όνομα χρήστη epoptes).
  9. Ενημέρωση του LTSP (sudo ltsp-update-image).
  10. Κατέβασμα του BerryBoot από http://www.berryterminal.com/doku.php/berryboot και αντιγραφή του φακέλου στην SD κάρτα κάθε RaspberryPi.
  11. Τοποθέτηση των SD καρτών στα RaspberryPi και κατέβασμα σε καθένα από αυτά του LTSP Client.
  12. Προσθήκη στο τέλος του αρχείου cmdline.txt καθενός RaspberryPi: server=1.2.3.4 (όπου 1.2.3.4 η IP του Ubuntu LTSP Server με τον οποίο θα συνομιλούν οι clients).
  13. Boot των RaspberryPi και δοκιμή.

Σε περίπτωση επιτυχημένης επαλήθευσης username και password των clients από τον server, αλλά αδυναμίας φόρτωσης του γραφικού περιβάλλοντος στους clients, συνιστάται η δημιουργία ενός νέου αρχείου με όνομα .xsession και με το ακόλουθο περιεχόμενο:
gnome -session --session=gnome-flashback --disable-acceleration-check
το οποίο πρέπει να αντιγραφεί στο /home κάθε χρήστη και στη συνέχεια να οριστεί ως ιδιοκτήτης του αρχείου (π.χ. sudo chown student1.student1 .xsession).
Σε περίπτωση που έχει χρησιμοποιηθεί 2η κάρτα δικτύου στον server (με στατική IP, η οποία θα περιέχεται και στο cmdline.txt αρχείο των raspberryPi όπως φαίνεται παραπάνω), ώστε να λειτουργεί και ως DHCP server για το (εσωτερικό πλέον) δίκτυο των raspberryPi, θα πρέπει να ενεργοποιείται πριν το boot των clients: sudo service isc-dhcp-server restart.
Για τη υποστήριξη των ελληνικών, θα πρέπει σε κάθε client να εκτελεστεί η εντολή setxkbmap -layout us,gr -option '' -option grp:alt_shift_toggle,grp_led:scroll &.

Erg4j.jpg

Στη συνέχεια, δοκιμάστηκε η λειτουργία των RaspberryPI ως fat clients ενός Ubuntu 14.04 PINET server. H εγκατάσταση αυτή ακολούθησε πιστά τις οδηγίες του επίσημου ιστοχώρου του PINET [[3]] (Centralised user accounts and file storage system for a Raspberry Pi Classroom).

Η λειτουργία των RaspberryPI σε αυτή τη μορφή προσφέρει το σαφέστατο πλεονέκτημα της πρόσβασης στα GPIO pins. Η πρόσβαση αυτή ανοίγει τεράστιους ορίζοντες από διδακτικής πλευράς, καθώς ο καθηγητής πληροφορικής μπορεί να εμπλουτίσει και να επεκτείνει την διδασκαλία του προγραμματισμού στο πεδίο του physical computing και της ρομποτικής.

Προς το τέλος του σχολικού έτους, για περίπου 4 εβδομάδες, τα RaspberryPi λειτούργησαν ως ανεξάρτητοι σταθμοί εργασίας με λειτουργικό σύστημα Raspbian, χρησιμποιώντας κοινόχρηστο χώρο στον server για την αποθήκευση των εργασιών των μαθητών. Η εγκατάσταση του λειτουργικού έγινε σύμφωνα με τις οδηγίες του Raspberry PI Foundation [[4]], καθώς το Raspbian είναι το επίσημο λειτουργικό σύστημα (βασισμένο στο Debian Linux) το οποίο προτείνεται για εγκατάσταση. Περιέχει πληθώρα εκπαιδευτικών περιβαλλόντων, με έμφαση στον προγραμματισμό και για τον λόγο αυτό αποτελεί ιδανικό εργαλείο για την διδασκαλία της πληροφορικής. Ταυτόχρονα, υπάρχει απόλυτη πρόσβαση στα GPIO pins με τα πλεονεκτήματα που αναφέρθηκαν παραπάνω.

Τέλος, ας σημειωθεί πως η λειτουργία των RaspberryPI ως thin clients, αποκλείει την πρόσβαση στο υλικό (π.χ. GPIO pins), ωστόσο καθιστά δυνατή την εκτέλεση εφαρμογών που δεν έχουν ακόμη υλοποιηθεί για ARM αρχιτεκτονικές. Αυτός είναι ίσως και ο μοναδικός λόγος χρήσης thin clients στο εργαστήριο, καθώς τόσο το PiNet (fat clients) όσο και το Raspbian (standalone) καλύπτουν τις διδακτικές απαιτήσεις τόσο της πληροφορικής όσο και των ΤΠΕ.

ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ[edit | edit source]

Στο εργαστήριο, και στις τρεις μορφές του, διεξάγονται κανονικά όλα τα μαθήματα πληροφορικής και η απόδοση του εργαστηρίου κρίνεται απόλυτα ικανοποιητική. Πολύ καλή είναι επίσης η υποστήριξη μαθημάτων γενικής παιδείας με ΤΠΕ, όπως φιλολογικά μαθήματα, ερευνητικές εργασίες, θετικά μαθήματα (π.χ. χημεία). Οι συναντήσεις των μελών του σχολικού hackerpsace γίνονται επίσης στο εργαστήριο, με προϋπόθεση την standalone λειτουργία των RaspberryPI, ώστε να υπάρχει απρόσκοπτη πρόσβαση στο υλικό (GPIO pins, κλπ).

Στο site του σχολείου έχουν αναρτηθεί διάφορα άρθρα [[5]] σχετικά με την χρήση του εργαστηρίου και την γενικότερη δραστηριότητα που εμπνέει ένα περιβάλλον ανοιχτών τεχνολογιών.

Erg4i.jpg

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ[edit | edit source]

Δείτε τις διαφάνειες παρουσίασης του εργαστηρίου (.pdf)

Τα πλεονεκτήματα του Εργαστηρίου Ανοιχτών Τεχνολογιών είναι τεχνικά και διδακτικά. Από τεχνικής πλευράς, η εγκατάσταση διάφορων λειτουργικών είναι πολύ απλή διαδικασία. Στην SD κάρτα ενός RaspberryPI μπορούν να συνυπάρχουν πολλά λειτουργικά (π.χ. OpenElec, Raspbian, BerryTerminal, Fedora Mate, κλπ.) και ο χρήστης να επιλέγει με ποιο θα κάνει boot. Μια άλλη επιλογή είναι η ύπαρξη πολλών SD καρτών για κάθε RaspberryPI (π.χ. μια κάρτα με BerryTerminal (thin client), μια κάρτα με Pinet (fat client), μια κάρτα με Raspbian, κλπ.), οπότε η άμεση αλλαγή της αρχιτεκτονικής του εργαστηρίου είναι δυνατή με απλή αλλαγή της SD κάρτας στα RaspberryPI.

Τα RaspberryPI δεν διαθέτουν μηχανικά μέρη, συνεπώς ελαχιστοποιείται το όποιο κόστος συντήρησής τους. Η αναβάθμιση συνίσταται στην αντικατάσταση ολόκληρης της πλακέτας (χαμηλό κόστος), χωρίς ωστόσο τα "παλιά" RaspberryPI να αχρηστεύονται: μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τους μαθητές για διάφορα projects και ρομποτικές κατασκευές. Οι επιδόσεις των RaspberryPI συνεχώς βελτιώνονται, ήδη έχει διατεθεί στην αγορά το Raspberry PI 3, το οποίο λειτουργεί σε πραγματικά διπλάσια ταχύτητα από το Raspberry PI 2.

Από διδακτικής πλευράς, τα RaspberryPI επιτρέπουν στους μαθητές να έρθουν σε άμεση επαφή με το υλικό. Να γράψουν προγράμματα, σε διάφορες γλώσσες προγραμματισμού, τα οποία να περιλαμβάνουν και κώδικα που επικοινωνεί (μέσω διάφορων πρωτοκόλλων) με το υλικό. Με τον τρόπο αυτό οι μαθητές μπορούν να ανακαλύψουν τι υπάρχει από πίσω, να ερμηνεύσουν όσα στα συμβατικά PC βλέπουν να γίνονται με κάποιον μαγικό τρόπο, κι -ακόμη περισσότερο- μπορούν να επέμβουν στον τρόπο που υλοποιούνται οι διάφορες λειτουργίες και να τις αλλάξουν ή βελτιώσουν.

Ουσιαστικά, ένα Εργαστήριο Ανοιχτών Τεχνολογιών παρέχει τις βέλτιστες συνθήκες για την διδασκαλία της πληροφορικής αλλά και για την ενίσχυση της καινοτομίας και δημιουργικότητας των μαθητών.