Linux in der Schule Dr. Karl Sarnow, Hannover

Linux in der Schule Autor: Dr. Karl Sarnow, Hannover Fachliches Lektorat: Stephan Barth, Daniel Bischof, Karl Eichwalder, Berthold Gunreben Alle in diesem Buch enthaltenen Programme, Darstellungen und Informationen wurden nach bestem Wissen erstellt und mit Sorgfalt getestet. Dennoch sind Fehler nicht ganz auszuschließen. Aus diesem Grund ist das in dem vorliegenden Buch enthaltene ProgrammMaterial mit keiner Verpflichtung oder Garantie irgendeiner Art verbunden. Autoren und die SuSE GmbH übernehmen infolgedessen keine Verantwortung und werden keine daraus folgende Haftung übernehmen, die auf irgendeine Art aus der Benutzung dieses ProgrammMaterials, oder Teilen davon, oder durch Rechtsverletzungen Dritter entsteht. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Buch berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann verwendet werden dürften. Alle Warennamen werden ohne Gewährleistung der freien Verwendbarkeit benutzt und sind möglicherweise eingetragene Warenzeichen. Die SuSE GmbH richtet sich im wesentlichen nach den Schreibweisen der Hersteller. Andere hier genannte Produkte können Warenzeichen des jeweiligen Herstellers sein. Die Deutsche Bibliothek – CIP-Einheitsaufnahme Ein Titeldatensatz für diese Publikation ist bei Der Deutschen Bibliothek erhältlich Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, auch die der Übersetzung, des Nachdruckes und der Vervielfältigung des Buches, oder Teilen daraus, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form (Druck, Fotokopie, Microfilm oder einem anderen Verfahren), auch nicht für Zwecke der Unterrichtsgestaltung, reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. © 2000 SuSE GmbH, Nürnberg Umschlaggestaltung: interface communications, München Internet: http://www.suse.de Gesamtlektorat: Nicolaus Millin Satz: LATEX 1. Auflage Druck: Buhl Data Service GmbH, Neunkirchen Printed in Germany ISBN 3-934678-21-1

Vorwort Mit dem Einsetzen der Schulvernetzung in großem Maßstab ist die Frage nach dem Sinn einer solchen Maßnahme brennender denn je geworden, denn es zeichnet sich ab, daß die Kosten einer globalen Schulvernetzung den Rahmen sprengen, den die in den Kultusministerien der Bundesrepublik Deutschland Verantwortlichen bisher zu beachten gewillt waren. Andererseits ist unzweifelhaft, daß durch die Nutzung der Informations- und Kommunikationstechnologie (IuK) in allen Bereichen des Lebens neue Impulse entstehen, deren Mißachtung die globale Wettbewerbsfähigkeit einer Nation gefährden kann. Die Beachtung der Kostenfrage ist deshalb ein entscheidender Faktor, der die Nutzbarkeit der IuK über den Gebrauch in Modellprojekten hinaus gelingen oder scheitern läßt. Daß Linux in dieser Hinsicht so etwas wie das Ei des Columbus darstellt, dürfte weitgehend bekannt sein, gleichwohl ist es wichtig, diese Argumente nochmals darzustellen. Ein anderer Aspekt der Schulvernetzung ist die Gewährung individueller Freiräume beim Lernen. Eine Erfahrung, die sich — beginnend mit der Ächtung des Frontalunterrichts bis hin zum fächerübergreifenden Projektunterricht — in vielen pädagogischen Konzepten durchgesetzt hat. Auch dieser Aspekt läßt sich unter Linux in hervorragender Weise beachten. Die Schaffung individueller Benutzeroberflächen, die sich dem persönlichen Geschmack und den erforderlichen Aufgaben entsprechend anpassen lassen, ohne deshalb die übrigen Benutzer mit der Änderung zu belästigen, ist ein Kennzeichen eines Multiuser-Betriebssystems wie Linux. Linux ist ein Betriebssystem, das entsprechend der GNU General Public License (GPL) freigegeben ist und damit jedermann kostenlos zugänglich ist. Darüber hinaus orientiert sich das Betriebssystem am Vorbild des Multiuser-Betriebssystems Unix. Weiterhin wurde in der letzten Zeit eine ganze Reihe bekannter Software aus dem PC-Segment nach Linux portiert. Und zu guter Letzt ist Linux sowohl als Arbeitsstation (Client) wie auch als Server zu betreiben, oder sogar als beides in einem. Diese vier Argumente sollten reichen, rationale Menschen in der Schule davon zu überzeugen, daß Linux als das Schul-Betriebssystem schlechthin angesehen werden kann. Die Vorteile der genannten Eigenschaften lassen sich im Hinblick auf die Schulumgebung leicht verstehen: ❏ Linux ist wie Unix ein Multiuser-Betriebssystem und unterstützt als solches

die Nutzung desselben Geräts durch viele Benutzer (Schüler und Lehrer), ohne daß diese in Konflikt mit den Daten oder Einstellungen anderer Benutzer desselben Geräts oder anderer Geräte in der Schule in Konflikt geraten. Es verhindert im Gegensatz zu anderen PC-Betriebssystemen Fehlbedienungen durch Unkundige, die zum Systemabsturz führen können, ohne V

daß besondere Maßnahmen erforderlich wären — dank der in 20 Jahren gewachsenen Systemverwaltung. Damit ist es besonders anspruchslos in der täglichen Systembetreuung und erspart dem Systembetreuer in der Schule erheblichen Arbeitsaufwand, den er bei Verwendung von EinbenutzerBetriebssystemen in die Restauration dekonfigurierter PCs oder ständiger Sicherheits- und Kontrollmaßnahmen investieren müßte. ❏ Linux ist mit all seinen Programmen für den privaten und schulischen Ge-

brauch zu reinen Materialkosten zu haben. Die Materialkosten bestehen im wesentlichen aus den Kosten der gedruckten Dokumentation und des Datenträgers (CD-ROM). Ein ganzes Schul-Netzwerk kann daher für unter DM 100 Softwarekosten komplett mit allen benötigten Softwarewerkzeugen eingerichtet werden. In Zeiten knapper Ressourcen, in denen selbst am Wertvollsten, was Schule zu bieten hat (gut ausgebildete Lehrer), gespart wird, ist dies das Argument schlechthin für Linux. Eine weitere Konsequenz aus dem Preis- und Lizenzargument besteht darin, daß die Schule ihren Schülern die für die Arbeit zu Hause notwendige Informations- und Kommunikationssoftware mitgeben darf. Eines der Hauptargumente gegen die Nutzung der IuK (Informations- und Kommunikationstechnologie) an Schulen war die bis dahin ungelöste Frage, wie Schüler ohne die in der Schule vorhandenen Werkzeuge ihre Hausaufgaben anfertigen sollen. Diese Frage erscheint mit der GPL beantwortet. Bei der Besprechung der Software werde ich im einzelnen darauf hinweisen, wenn ein Programm nicht der GPL unterliegt. In den meisten Fällen von Non-GPL-Software gibt es Sonderkonditionen für Schulen. ❏ Die Schaffung einer grafischen Benutzeroberfläche, die in Anlehnung an an-

dere Benutzeroberflächen intuitiv erfaßbar ist, sowie die hervorragende Stabilität und die zunehmende Verbreitung von Linux haben dazu geführt, daß immer mehr Softwarehersteller ihre Produkte auch für Linux anbieten. Damit steht dem Benutzer in der Schule unter Linux Software zur Verfügung, die sich im Aussehen und in der Bedienung nicht im geringsten von der Version für andere Betriebssysteme unterscheidet. Der Benutzer, der eine Software von seiner persönlichen Arbeitsumgebung zu Hause kennt, kann also in der Schule durchaus mit derselben Arbeitsumgebung wie in der Schule auch daheim unter Linux weiterarbeiten. Es darf dabei aber nicht vergessen werden, daß dieses Argument eigentlich nur Lehrende interessiert, während Lernende ohne Vorkenntnisse im Regelfall die Arbeitsumgebung akzeptieren, die sie als erstes kennenlernen und somit unvoreingenommen an die Arbeit mit dem Werkzeug Computer herangehen. ❏ Ermöglichung individualisierter Arbeitsumgebungen. Jeder Schüler lernt an-

ders, möglicherweise möchte deshalb auch ein Schüler seinen Arbeitsplatz individuell gestalten. Insbesondere die leistungsfähigen Schülerinnen und Schüler machen erfahrungsgemäß von solchen Möglichkeiten Gebrauch und setzen die damit verbundenen Vorteile zielgerichtet ein. Linux erlaubt ein VI

solches Vorgehen nicht nur, es ist wie alle Unix-ähnlichen Betriebssysteme um dieses Paradigma herum entstanden. Tief im Betriebssystem verankert ist der Grundsatz, die Initialisierungsdateien eines Programms aus einer globalen Vorlage in das individuelle Heimatverzeichnis zu kopieren und dort dem Benutzer die individuellen Anpassungen zu ermöglichen. ❏ Hervorragende Skalierbarkeit wird ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand un-

terstützt. Man kann mit einer einfachen Workstation anfangen, die an das Internet direkt angeschlossen ist und ohne Rekonfiguration diese Workstation zum LAN-Server (Server in einem lokalen Netzwerk, LAN: Local Area Network) machen. Weiter kann dieser Server zum Server eines ganzen Netzclusters ausgebaut werden. ❏ Sicherheit ist ein wichtiger Aspekt in der Schule. Insbesondere die Sicherheit

vor dem Mißbrauch der Anlage und die Sicherheit vor einer Kostenexplosion beim Anschluß des LAN an das Telefonnetz. Beide Sicherheitsaspekte beachtet Linux in selbstverständlicher Weise. Die Absicht des Autors ist es also, den Verantwortlichen — trotz mangelnder Ressourcen — eine arbeitsfähige Informations- und Kommunikationsstruktur in den öffentlichen Schulen nahezubringen. Im privaten Bereich mag jeder Lehrer oder Schüler sein geliebtes und mit ideologischer Verbohrtheit verteidigtes Betriebssystem pflegen. In der Schule ist mangels Geld Vernunft und Sachkenntnis gefragt. Die Kritik an Linux hat sich meistens um das Argument “Die Lehrer benutzen zu Hause das System *** und wollen das auch in der Schule haben” herum entzündet. Diese Argumentation kann nicht akzeptiert werden. “Schule” ist nicht “zu Hause”. Beide Umgebungen unterscheiden sich signifikant voneinander, und der Versuch dies zu übersehen, beschert den Betroffenen viel Ärger. Welcher Arbeitnehmer würde sich schon freuen, wenn er in einer Umzugsfirma für die Möbeltransporte eine Flotte von PkWs benutzen müßte, mit dem Argument: Du kennst deinen PkW “von zu Hause”? Und die Umzugsfirma wäre gut beraten, von vorne herein auf LkWs zu setzen. Jede halbwegs normale Umzugsfirma tut das ja auch. Oder man denke an die Hausfrauen/Hausmänner, die ihre tägliche Wäsche mit einer Waschmaschine der Fa. *** waschen. Würde man auch nur im Traum daran denken, die Wäsche in einer Großwäscherei mit derselben Waschmaschine zu waschen? Natürlich nicht. Weder dem bedienenden Personal noch dem Firmenmanagement oder dem Kunden wäre mit dem tröstenden Argument “wir kennen diese Maschine von zu Hause” geholfen. Besondere Umstände erfordern besondere Maßnahmen. Zu Hause sitzt der Computernutzer alleine vor seinem PC im ureigensten Sinne, dem Personal Computer, dem nur der eigenen Person dienstbaren Gerät. Es ist maßgeschneidert für die Situation zu Hause. Es wurden bewußt alle Verwaltungsmechanismen der Großrechnerwelt entfernt, damit jeder, aber auch wirklich jeder, einen Computer VII

nutzen kann. Ganz im Gegensatz dazu die Großrechnerwelt, in der viele hunderte Benutzer sich möglichst frei bewegen sollten, ohne sich gegenseitig zu behindern. Die klassische Schulsituation also. Und da Linux seine Erfahrungswerte aus genau dieser Umwelt herleitet, ist es (wie schon mehrfach begründet) nach Meinung des Autors das Standard-Betriebssystem für Schulen. Mit einem Vorurteil möchte der Autor allerdings schon an dieser Stelle aufräumen: Leistung verlangt auch unter Linux seinen Preis in Form von leistungsstarker Hardware. Gewiß ist der Ressourcenhunger von Linux geringer als der anderer Betriebssysteme mit vergleichbarer Leistung. Aber in der Schule wird Linux in Zusammenarbeit mit einer grafischen Benutzeroberfläche (engl.: Graphical User Interface, GUI) benutzt, die vernünftige Ressourcen benötigt. Wer glaubt, ein gut funktionierendes Schulsystem mit veralteter Hardware bestücken zu können, sieht sich auch unter Linux mit einer abschreckend langsam arbeitenden Computerumgebung konfrontiert. Aus diesem Grund möchte ich dem Vorschlag, alte Hardware an Schulen zu verschenken, als nicht sinnvoll einstufen. Der Gedanke, man könne schließlich immer noch ein Office-Paket mit alter Hardware betreiben, ist abwegig, denn wie dieses Buch zeigen soll, handelt es sich bei der Nutzung von informationstechnologischer Hardware in der Schule um ein hochintegratives Gesamtkonzept, in dem veraltete Hardware mangels Ressourcen nicht mehr eingesetzt werden kann. Es häufen sich im Internet die richtigen Analysen über die Problematik bei der Nutzung der IuK in Schulen [16], ohne daraus leider die richtige Konsequenz zu ziehen. Immer noch wird an für die Schule ungeeigneten Betriebssystemen festgehalten. Ich hoffe, mit diesem Buch einen Beitrag zur Entlastung der Schuletats, der Arbeitszeit der Systembetreuer und zum Umdenken der Verantwortlichen in Richtung Schuleignung der Schulausstattung geleistet zu haben. Das Buch ist so aufgebaut, daß neu auftauchende Fachbegriffe immer erst erklärt werden, bevor sie verwendet werden. Manchen Lesern wird dennoch vielleicht der eine oder andere verwendete Fachbegriff unklar sein. Eine Erläuterung der wichtigsten grundlegenden Begriffe findet sich daher im Glossar. Alle Ausführungen dieses Buches beziehen sich auf das SuSE Linux der Firma SuSE GmbH. Da dieses Buch über einige Monate hinweg entstanden ist und in der gesamten Linux-Welt die Entwicklung ständig weitergeht, hat der Autor sich entschlossen, die Programme in den Versionen zu beschreiben, die zum Zeitpunkt des Schreibens stabil liefen. Daher wird es nicht selten vorkommen, daß bereits eine Nachfolgeversion aktuell ist. An den Aussagen des Buches zu den einzelnen Programmen ändert sich dadurch aber nichts.

VIII

Der Autor bittet weiterhin um Verständnis, wenn die Mehrzahl der beschriebenen Anwendungen aus dem Bereich der Naturwissenschaften stammen. Dies liegt an der Fächerkombination, die dem Autor als langjährige Erfahrungsgrundlage zur Verfügung steht. Eine Übertragbarkeit auf andere Fächer sollte aber in den meisten Fällen leicht möglich sein. Mein besonderer Dank gilt dem Verlag SuSE PRESS für die gute Zusammenarbeit und die Unterstützung in vielen Fragen, die während der Entstehungsphase dieses Buches auftauchten. Ich danke der SuSE GmbH für viele gute Korrekturvorschläge und Hinweise. Ich danke meiner Familie für die Geduld, die meine Beschäftigung mit dem Buch ihr abverlangte. Zu guter Letzt danke ich der Schulleitung und den Kolleginnen und Kollegen des Gymnasiums Isernhagen für die Unterstützung bei der Realisierung der Installationsarbeiten. Dr. Karl Sarnow Hannover, den 14. Januar 2005

IX

X

Inhaltsverzeichnis 1 Lizenzpolitik

1

1.1

GNU General Public License (GPL)

1.2

SuSE-Schullizenz

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1.3

Kommerzielle Software

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1.4

Zusammenfassung Lizenzprobleme

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1

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3

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4

2 Das Schulnetzwerk – Grobkonzept 2.1

2.2

Vom Rechner zum Netzwerk

7 .

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7

2.1.1

Ein Rechner im Internet

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7

2.1.2

Erweiterung auf ein LAN

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8

2.1.3

Vom LAN zum Netzwerkcluster .

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9

2.1.4

Vom Netzwerkcluster zum Schulverbund

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10

Die Server im Schulnetzwerk

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11

2.2.1

Der Festplattenserver

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12

2.2.2

Der Druckerserver

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13

2.2.3

Der Server für Internet-Dienste

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13

2.3

Die Clientenrechner

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15

2.4

Der Zahn der Zeit

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17

3 Das Schulnetzwerk – Feinkonzept 3.1

3.2

Etwas TCP/IP-Technologie 3.1.1

Adressen

3.1.2

DNS

3.1.3

19 .

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21

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21

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22

Netzmaske

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26

Ein einzelner Rechner im Internet

XI

Inhaltsverzeichnis

4

3.3

Vom Einzelrechner zur LAN-Anbindung ans Internet

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27

3.4

Ein Schulzentrum geht ans Internet

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28

3.5

Der Schulträger vernetzt alle Schulen in seinem Verantwortungsbereich . . . . . . . . . . .

29

3.5.1

30

4.2

XII

Lösung für ländliche Schulen

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Einrichtung der Server 4.1

5

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33

Einrichtung des Kommunikationsservers .

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33

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34

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36

4.1.1

Installation von Linux

4.1.2

Konfiguration des Netzwerks

4.1.3

Auswahl zu installierender Software

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38

4.1.4

Konfiguration der ISDN-Karte

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40

4.1.5

Kosten, Kosten, Kosten

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44

4.1.6

Einrichtung von UUCP

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45

4.1.7

Die Konfiguration von News

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47

4.1.8

fetchmail

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4.1.9

News mit leafnode

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50

4.1.10 Der Webserver Apache

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51

4.1.11 Der Proxy-Server Squid

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52

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Einrichtung des File-Servers

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4.2.1

Benutzerverwaltung

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52

4.2.2

Zugriffsrechte

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53

4.2.3

Das Verzeichnis public_html

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57

4.4.1

Die Größe des CD-ROM-Servers .

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58

4.4.2

Einlegen der CD-ROMs

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4.3

Einrichtung des Druckerservers

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4.4

Einrichtung eines CD-ROM-Servers

4.5

Die Einrichtung eines NIS-Servers

4.6

Exportieren der Home-Verzeichnisse

4.7

Zeitdaemons

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59

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60

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61

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62

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Einrichtung der Clienten

63

5.1

Einrichten des NIS-Clienten (YP-Client) .

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67

5.2

Import der Home-Verzeichnisse

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68

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Inhaltsverzeichnis 5.3

Der KDE-Desktop

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69

5.4

Einrichtung des KDE-Desktops

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70

5.5

Einrichtung der Software auf dem KDE-Desktop

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70

6 Allgemeine Arbeitssoftware 6.1

6.2

Netscape

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75 .

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75

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76

6.1.1

Das erste Mal

6.1.2

Arbeiten mit dem Netscape Browser

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82

6.1.3

Arbeiten mit Netscape Mail .

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85

6.1.3.1

Schreiben einer E-Mail

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86

6.1.3.2

Empfangen von Nachrichten

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88

6.1.3.3

Mailverwaltung

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90

6.1.4

Arbeiten mit dem Newssystem

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93

6.1.5

Der Netscape Web Page Editor

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97

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101

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102

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103

StarOffice 5.1

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6.2.1

Installation von StarOffice 5.1

6.2.2

Lohnt sich der Aufwand?

6.3

Applixware Office 99

6.4

Acrobat Reader

6.5

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103

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103

KLYX . . . . . 6.5.1 Arbeiten mit KLYX

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105

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107

6.5.2

Übersicht behalten

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109

6.5.3

Aus WYSIWYM mach WYSIWIG

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111

6.5.4

Ein gutes Bild sagt mehr als tausend Worte

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111

6.5.5

Lasset Computer arbeiten und wehret ihnen nicht

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115

6.5.6

Mathematischer Formelsatz

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115

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7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften 7.1

MuPAD

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117 .

7.1.1

Was ist ein Computeralgebrasystem (CAS)?

7.1.2

Installation

7.1.3

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117

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117

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118

Arbeiten mit MuPAD

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119

7.1.3.1

Klasse 9

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121

7.1.3.2

Klasse 10

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122

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XIII

Inhaltsverzeichnis 7.1.3.3

Stundenplanung

7.1.3.4

Einführung des Summenzeichens

7.1.3.5

Herleitung des Summenzeichens für den algorithmischen Gebrauch . . . . .

125

Verwendung der Gleichung 7.2 in MuPAD

126

7.1.3.6 7.1.4

7.2

7.3

Einführung in MuPAD

8

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124

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124

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127

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127

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7.1.4.1

Randbedingungen

7.1.4.2

Stundenbeginn

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127

7.1.4.3

Umsetzung von Gleichung 7.2

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129

7.1.4.4

Ergebnis .

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129

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7.1.5

Oberstufe

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129

7.1.6

Softwarelösung versus Hardwarelösung

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130

7.1.7

Support

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131

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131

7.2.1

Das gnuplot-Handbuch

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133

7.2.2

Die gnuplot-Befehle

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133

7.2.3

Einfaches Beispiel: Die trigonometrischen Funktionen

gnuplot

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xmgr

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134

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136

7.3.1

Versuch: Modell eines idealen Gases

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136

7.3.2

Einlesen der ASCII-Werte

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138

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140

7.3.2.1

7.4

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Verändern der Darstellung

7.3.3

Die Maxwell-Boltzmann-Geschwindigkeitsverteilung

7.3.4

Vervollständigung des Graphen

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146

7.3.5

Achsenbeschriftungen

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147

7.3.6

Speichern und Laden

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148

7.3.7

Ausdrucken und als Bild speichern

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149

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150

RasMol

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142

7.4.1

Installation der Version 2.6b2 (24-Bit)

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150

7.4.2

RasMol starten

7.4.3

Die Kommandoumgebung

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151

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153

Fachspezifische Software – Internet 8.1

8.1.1 XIV

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155

Installation von asWedit

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157

asWedit

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155

Inhaltsverzeichnis

8.2

8.1.2

Eine Webseite erzeugen

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8.1.3

Besonderheiten syntaxorientierter Arbeitsweise

8.1.4

Fallbeispiel Formular

8.1.5

Fallbeispiel Java-Applet

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157

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158

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160

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167

Die JDK-Entwicklungsumgebung

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169

8.2.1

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171

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171

Die Eingabe-Klasse

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8.2.1.1

Arbeiten mit dem JDK

8.2.1.2

Struktur von Java-Programmen

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172

8.2.1.3

Objekte ohne Methode main

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173

8.2.1.4

Java <-> Pascal

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175

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176

8.2.2

Dynamische Datenstrukturen

8.2.3

Fallbeispiel TriStateButton

8.2.4

Ein Szenario für ein Schul-Curriculum “Informations- und Kommunikationstechnologie” . . . . .

.

9 Fachspezifische Software – Multimedia

179 181

9.1

Rosegarden (MIDI)

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181

9.2

GIMP

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183

9.2.1

Installation der Freefonts

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185

9.2.2

Fallbeispiel TriStateButton-Knöpfe

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186

9.2.3

Fallbeispiel Metamorphose

.

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190

9.2.4

Hinweise zur Installation in der Schulumgebung

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194

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10 Unterrichtsmaterialien

197

10.1 Installation der Unterrichtsmaterialien

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198

10.1.1 Linken des CD-ROM-Laufwerks in den Intranet-Dokumentenbaum . . . . . . . . .

198

10.1.2 Schritte zum Einbinden des Unterrichtsmaterials

.

199

.

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200

.

.

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200

10.1.3 Besonderheiten bei einem CD-ROM-Server 10.1.4 Das Netz als Simpel-CD-ROM-Server 10.1.5 Unterrichtsmaterialien per NFS 10.2 Geonet

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10.2.1 Eine Aufgabe .

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10.2.2 Entwicklungsarbeit 10.3 Biologie 98

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XV

Inhaltsverzeichnis 10.3.1 Einlegen der CD-ROM in den Intranet-Server

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10.3.2 Der Botanik-Online-Kurs

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10.3.3 Zielsetzung des Biologie 98-Projekts 10.4 cliXX Physik

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10.4.1 Aufruf der Lernsoftware

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10.4.2 Inhalt

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10.4.3 Applets

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10.4.4 Videos

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10.4.5 Herleitungen

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10.4.6 Lizenzpolitik

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10.4.7 Einsatz der CD-ROM im Unterricht

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10.5 cliXX Chemie

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10.6 Arbeitsblätter Geographie

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10.7 Walter Fendts Java-Applets

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10.7.1 Mathematik

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10.7.2 Physik

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10.7.3 Astronomie 10.8 Physics 2000

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11 Projektarbeit im Internet 11.1 BioNet e.V.

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11.1.1 Projektübersicht

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11.1.2 Kontaktaufnahme, Mitarbeit, Copyright und Sponsoring 11.2 ESP – The European Schools Project

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11.3 European Schoolnet EUN

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11.4 Schulen ans Netz (SaN e.V.)

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11.5 Offenes Deutsches Schulnetz (ODS e.V.) .

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11.6 FSuB e.V.

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12 Schulverwaltung

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12.1 Linux als sicheres Netzwerk-Betriebssystem

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12.2 SQL-Datenbanken

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12.2.2 Möglichkeiten eines SQL-Datenbankzugriffs

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12.2.1 Beispielhafte Nutzung

XVI

Inhaltsverzeichnis 12.3 Struktur einer Linux-Schulverwaltung

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12.4 Fazit

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13 Samba: Tanzen für Ängstliche

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14 Glossar

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XVII

Inhaltsverzeichnis

XVIII

Kapitel 1 Lizenzpolitik Die Lizenzpolitik für Linux ist einer der Hauptgründe für die Nutzung von Linux als Standard-Betriebssystem in Schulen, neben der technischen Exzellenz des Betriebssystems. Aus diesem Grunde steht die Lizenzpolitik für Linux-Software auch am Anfang des Buches, während normalerweise die Lizenzpolitik allenfalls im Anhang erwähnt wird. Lizenzpolitik hat immer auch mit Kosten zu tun, einem Faktor, der die Nutzbarkeit in der mit öffentlichen Geldern immer weniger ausgestatteten Schulen empfindlich bestimmt. Schließlich sind mit der Lizenzierungspolitik auch juristische Fragestellungen verbunden, die Lehrer wie Schüler im Zweifelsfall vor erhebliche Probleme stellen können.

1.1 GNU General Public License (GPL) Die GNU General Public License ist die Grundidee, der sich die Linux-Entwickler verpflichtet fühlen. Man findet diese in den Dokumenten der Linux-Distributoren abgedruckt. Sie besagt in Kurzform, daß der Benutzer von Software unter der GPL diese frei benutzen und weiterverwenden darf. Die Software wird im Regelfall compiliert (Binärcode) und als Quellcode weitergegeben. Veränderungen am Quellcode dürfen vorgenommen, müssen aber dokumentiert werden. Die Original-Urheberrechte werden davon nicht berührt, vielmehr vererben sich die GPL-Lizenzbedingungen auf den veränderten Quellcode. Die GPL könnte vereinfachend, aber richtig als “Einmal GPL – Immer GPL” charakterisiert werden. Die Original-GPL findet sich ebenso im Netz [2] wie die deutsche Übersetzung [1]. Aber auch im SuSE-Handbuch findet sich die deutsche Übersetzung. Diese Lizenzierungspolitik ist der Grund, weshalb Linux als freies Betriebssystem bezeichnet wird, obwohl es keineswegs rechtsfrei ist. Grundsätzlich gilt diese 1

1 Lizenzpolitik Lizenzpolitik für alle Teile des Betriebssystems und für die meisten Programme, die unter oder für Linux entwickelt oder portiert wurden. Wir werden im Kapitel über die Software im einzelnen auf diese Frage eingehen. Für den Lehrer bedeutet die Lizenzpolitik der GPL, daß er sich um die rechtliche Situation an seiner Schule keine Gedanken zu machen braucht. Er kann die Software, die der GPL unterliegt, auf beliebig vielen Computern in der Schule installieren und nutzen. Er kann die Software, die der GPL unterliegt, seinen Schülerinnen und Schülern zur Nutzung mit nach Hause geben. Und er kann sie (die GPL-Software) allen Kolleginnen und Kollegen auf ihren Rechnern zu Hause installieren, ohne eine Lizenzbedingung zu verletzen und sich damit einer juristischen Gefährdung auszusetzen. Der Begriff “Raubkopie” verliert unter der GPL seinen Schrecken und läßt die für die Informationstechnologie verantwortlichen Lehrer wieder ruhig schlafen. Zudem wird der Schuletat durch die Lizenzbedingungen erheblich geschont. Es gibt (leider) auch unter Linux Software, die nicht der GPL unterliegt. Dort, wo das der Fall ist, werden wir die speziellen Konditionen für Schulen hervorheben.

1.2

SuSE-Schullizenz

Wir beschreiben in diesem Buch die Nutzung von Linux aus der Distribution1 der Firma SuSE GmbH. Das hat mehrere Gründe: 1. SuSE Linux ist im deutschen Sprachraum stark verbreitet. 2. SuSE Linux wird gut gepflegt. 3. Das Installationstool YaST vereinfacht die Verwaltungsarbeit für das Betriebssystem erheblich. 4. Die SuSE GmbH unterstützt Schulen bei der Installation der Software (Installationssupport) und auf Lehrerfortbildungsveranstaltungen [3]. 5. SuSE Linux enthält alle für die Schule benötigten Hilfprogramme und die meisten Softwarepakete, auch wenn ausgefallene oder komplexe Installationen zu realisieren sind (also sowohl das Betriebssystem als auch die Anwendersoftware). Während das auf den CD-ROMs von SuSE Linux enthaltene Linux der GPL unterliegt, ist das für andere Teile der Distribution leider nicht der Fall. Was die Distribution selbst angeht, vertritt die SuSE GmbH die Politik “Eine Schule – Eine Distribution”. Das heißt im Klartext, daß eine Schule eine Kopie von SuSE 1 Man

bezeichnet als eine Distribution ein fertig aufbereitetes Softwarepaket, das ohne diese Aufbereitung kostenlos im Internet zur Verfügung steht. Das Besondere an einer Distribution ist mithin die aus der Erfahrung resultierende, sorgfältige Zusammenstellung aller Softwarebestandteile und die Sorge um eine einfache Verwaltungssoftware. Unter den verschiedenen Linux-Distributionen ist die von der SuSE GmbH bereitgestellte Distribution eine DeLuxe-Ausgabe, weil sie bemüht ist, alle im Internet auffindbaren Softwarepakete vorzuhalten.

2

1.3 Kommerzielle Software Linux kaufen kann und sie dann auf beliebig vielen Rechnern installieren darf, wobei natürlich die Lizenzpolitik installierter Komponenten außerhalb der GPL beachtet werden muß. Wer an den unter [3] beschriebenen Lehrerfortbildungen teilgenommen hat, hat im Regelfall ein SuSE Linux kostenlos erhalten. Weiterhin ist zu bemerken, daß die SuSE GmbH nach wie vor ihre Distribution zum Download auf dem Server [4] bereit hält. Man sollte allerdings vorher einen Blick auf die Größe des zu erwartenden Downloads werfen und mit spitzem Bleistift die zu erwartenden Telefon- und Providerkosten kalkulieren. Und weiterhin gilt zu beachten, daß der erwähnte Installationssupport nur für verkaufte und nicht für “kostenlos” heruntergeladene Distributionen gilt. Daß mit einer gekauften Distribution außerdem ein sehr nützliches Handbuch mitgeliefert wird, mag den Eindruck verstärken, daß es nicht sehr sinnvoll ist, einen Download ernsthaft in Erwägung zu ziehen. Es ist eher als eine Verbeugung vor der GPL zu verstehen, wenn SuSE diesen Weg anbietet, den man als Benutzer anerkennend registriert. Weiterhin erhält man einige Non-GPL-Komponenten der Distribution nur auf der CD-ROM. Wer also z. B. Netscape oder StarOffice nutzen möchte, für den ist der Kauf der Distribution schon ein Gewinn, denn viele dieser Non-GPLKomponenten der Distribution sind kommerzielle Software, die einer individuellen Lizenzierung bedürfen (die allerdings für den Privatmann oft kostenlos ist). Schüler erhalten SuSE Linux zu Sonderkonditionen. Wer auch dieses Geld sparen möchte, kann immer noch auf die “reine” Debian-GNU-Distribution ausweichen, die zwar fast genauso viel kostet wie SuSE Linux, dafür aber kostenlos in allen Teilen kopiert werden darf. Naturgemäß fehlen dann aber Softwarekomponenten, die nicht der GPL unterliegen. Aber auch hier hat sich in letzter Zeit eine gewisse “Panschermentalität” eingebürgert. So gibt es eine Reihe von Linux-Distributionen, die sich als “Debian/GNU” bezeichnen, aber zu der eigentlichen Debian/GNU-Distribution noch die als unumgänglich angesehenen NonGPL-Pakete (meistens Netscape und StarOffice) hinzufügen. Wenn Sie Wert auf die reine Lehre legen, sehen Sie bei [5] nach. Dort finden Sie eine Liste von Verkäufern, bei denen Sie die offizielle Debian/GNU-Distribution erwerben können. Evtl. Ergänzungen der Distriubtionen sind dort angezeigt.

1.3 Kommerzielle Software Bei SuSE Linux ist auch kommerzielle Software für Linux erhalten, deren Lizenzbedingungen gesondert beachtet werden müssen. Ich gehe überall dort, wo solche Software in diesem Buch beschrieben wird, auf die besonderen Bedingungen ein. Im Regelfall bemühe ich mich, die Nutzung von GPL-Software in der Schule zu erläutern, weil diese auch in Zukunft sicher frei nutzbar ist. Im Regelfall kann man aber davon ausgehen, daß auch Non-GPL-Software für Linux Sonderbedingungen für Schule bereithält. In den meisten Fällen wird kostenlose Nutzung für nicht-kommerzielle Zwecke gewährt. Beispiele hierfür sind 3

1 Lizenzpolitik der Netscape Communicator und das StarOffice Paket. Diese Software können Schüler und Lehrer zu Hause ebenfalls kostenlos nutzen. Während aber Netscape auf Nachfrage sogar erlaubt, die Software auf eigenen CD-ROMs weiterzugeben, war man, bevor StarDivision in Sun aufging, dort in dieser Hinsicht zurückhaltender. Genaues Lesen der Lizenzbedingung und im Zweifelsfall eine Rückfrage beim Hersteller ersparen juristische Komplikationen. In allen Fällen, in denen die Lizenzbedingungen nicht eindeutig sind, sollten Sie die Hersteller anschreiben und nachfragen, ob man Ihnen die gewünschte Nutzung erlaubt. Versuchen Sie nicht, sich auf Ihre schlechten Englischkenntnisse herauszureden! Es gilt der alte Juristengrundsatz: Dummheit schützt vor Strafe nicht! Eigentlich sollte die Tatsache, daß ich diese Zeilen schreibe, Sie davon überzeugen, daß GPL-Software die bessere Schulsoftware ist. Sie werden in der Schule damit einfach glücklicher.

1.4

Zusammenfassung Lizenzprobleme

Wegen der Wichtigkeit dieses Kapitels erlauben Sie mir eine nochmalige Zusammenfassung: ❏ Linux und die Bestandteile des eigentlichen Linux-Betriebssystems bei Su-

SE Linux unterliegen der GPL. Diese und nur die der GPL unterliegende weitere Software dürfen Sie frei weitergeben. ❏ SuSE Linux enthält Software, die nicht der GPL unterliegt. Diese darf nicht

ohne schriftliche Bestätigung des Herstellers weitergeben werden. ❏ Vor der Installation und Nutzung von Software muß man sich über den Sta-

tus der Software informieren. Die einzige zuverlässige Quelle ist die mit der Software mitgelieferte Dokumentation (HOWTOs und READMEs, explizite Lizenzbedingungen). Alle anderen Quellen (auch dieses Buch) sind keine offiziellen Verlautbarungen! Auch wenn sich der Autor und der Verlag um größtmögliche Korrektheit bemühen, können weder der Autor noch der Verlag Ihnen die Verantwortung für das, was Sie tun, abnehmen. ❏ Weisen Sie alle Personen (Lehrer, Schüler, Eltern) stets auf die Lizenzpro-

blematik hin. Machen Sie allen Beteiligten klar, daß nur GPL-Software freie Software ist. Auch wenn Software kostenlos ist, ist sie damit längst nicht frei (siehe Abschnitt 11.6). ❏ Fragen Sie den Softwarehersteller! Unter Linux ist es üblich, daß Software-

hersteller per E-Mail erreichbar sind. Im Zweifelsfall schreiben Sie einfach eine E-Mail und erkundigen sich, ob die von Ihnen gewünschte Nutzung erlaubt ist.

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1.4 Zusammenfassung Lizenzprobleme ❏ Arten von Non-GPL-Software ➢ Demoversionen

Kommerzielle Software, die in einer zeitbegrenzten Version oder in einer in ihren Fähigkeiten begrenzten Version der Distribution beiliegt (Beispiel: die LNX-Datenbank, ApplixWare). ➢ Shareware Software, die man ausprobieren darf, aber nach einer Probezeit bezahlen muß (Beispiel: das Bildbearbeitungsprogramm xv). ➢ Freeware

Software, die nicht der GPL unterliegt, aber frei weitergegeben werden darf und nicht bezahlt werden muß (Beispiel: das Expertensystem MuPAD). ➢ Persönliche Lizenzen Software, die lizensiert werden muß, aber unter bestimmten Umständen nicht bezahlt werden muß ((bis vor kurzem) Beispiel: StarOffice). ➢ Vollkommerzielle Software Software, die bezahlt werden muß (Beispiel: Applixware). Wo immer es geht, nehmen Sie das Angebot wahr, GPL-Software einzusetzen. Das bringt Sie auf die sichere Seite. Wo sie nicht auf bestimmte Software verzichten können, versichern Sie sich, daß der Einsatz auf vielen Rechnern in der Schule, oder wo immer Sie die Software einsetzen wollen, vom Hersteller genehmigt wurde.

5

1 Lizenzpolitik

6

Kapitel 2 Das Schulnetzwerk – Grobkonzept 2.1 Vom Rechner zum Netzwerk In einer Schulumgebung müssen die Rechner miteinander vernetzt sein. Dies ist erforderlich, weil ein Schüler im Physiklabor genauso auf seine Daten und Programme zugreifen können muß wie im Klassenraum oder im Musikzimmer. Vollständig vernetzte Schulen gibt es noch nicht so reichlich, daß dieser Grundsatz ins allgemeine Bewußtsein der Schulplaner eingedrungen ist. In der Tat gibt es auch noch verschiedene Ansätze, wie die Schulvernetzung aussehen könnte. Unter Linux ist wegen der Abstammung aus der Unix-Welt diese Frage längst geklärt. Alle Modelle sind unter Linux möglich. Vom Einplatzrechner ohne Netzwerk bis Netzwerkcluster mit vielen durch Gateways verbundenen Subnetzen. Vom Thin Client bis zum Fat Client: Kein Arbeitsmodell, das sich nicht unter Linux mit relativ geringem Arbeitsaufwand realisieren läßt. In den folgenden Abschnitten wird zunächst im Überblick beschrieben, wie man von einem Einzelplatzrechner mit Internet-Anschluß zu einem Netzwerkcluster kommt, ohne daß redundante Arbeit geleistet werden muß. Genauere Details folgen dann im nächsten Kapitel.

2.1.1 Ein Rechner im Internet Bei Verwendung von Linux als Betriebssystem ist diese Minimallösung mit keinem Nachteil verbunden. Im Gegenteil, der Systemverwalter kann in aller Ruhe den Rechner ohne Netzwerk einrichten und später die benötigten NetzwerkKomponenten ohne zusätzlichen Aufwand hinzunehmen. Der Internet-Rechner ist dabei bereits vollständig als Kommunikationsserver konfiguriert.

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2 Das Schulnetzwerk – Grobkonzept Folgende Merkmale sollte der Rechner bereits besitzen, damit später eine einfache Erweiterung möglich ist: ❏ Hardware ➢ Leistungsstarke CPU (mindestens Pentium). ➢ Genügend RAM-Speicher (128 MB empfohlen). ➢ Möglichst zwei Festplatten. Eine kleinere (2 GB) für das Linux-System, ➢

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eine große (10 GB) für die Home-Verzeichnisse der Benutzer. Einen Drucker an LPT1. Dieser Drucker wird später als Netzwerkdrucker eingesetzt werden. Es empfiehlt sich daher einen leistungsfähigen Drucker einzusetzen. Bei der späteren Einführung eines Netzwerks ist an diesem Drucker nichts neu zu konfigurieren. Ein CD-ROM-Laufwerk. Über dieses Laufwerk kann später die Installation der Clienten vorgenommen werden, falls diese kein CD-ROMLaufwerk besitzen. Es ist heute aber dringend zu empfehlen, jedem Rechner ein eigenes CD-ROM-Laufwerk zu spendieren. Ein Backup-Medium. Linux arbeitet problemlos mit preiswerten TapeStreamern zusammen, die an einen Floppy-Port angeschlossen sind. Möglich ist auch die Verwendung eines CD-ROM-Brenners zum Anfertigen eines Backups. Bereits hier sei aber auch die Möglichkeit angedeutet, Wechsel-Festplatten zum Backup zu benutzen. Insbesondere das Festplattencloning sei erwähnt. Eine ISDN-Karte. Diese Karte wird später das ganze Netzwerk mit dem Internet verbinden. Alternativ ist auch die Verwendung eines externen Terminaladapters möglich.

❏ Software ➢ Das Basispaket mit den Treibern für den Drucker. ➢ I4L-ISDN für Linux. ➢ Das X11-Grafikpaket. ➢ Der KDE-Desktop. ➢ Die Anwendersoftware gemäß Abschnitt 4.1.3.

An diesem Rechner kann ganz normal gearbeitet werden. Man sollte allerdings darauf achten, daß Schüler keine Gelegenheit haben, das root-Passwort zu entschlüsseln. Im Regelfall reicht es, Schüler nicht unbeaufsichtigt an diesem Rechner arbeiten zu lassen. Die größte Quelle von Mißbrauch ergibt sich aus dem unvorsichtigen Umgang mit dem root-Passwort. Man sollte es niemals benutzen, wenn Schüler im Raum sind.

2.1.2 Erweiterung auf ein LAN Der Schritt zur nächsten Vernetzungsstufe geschieht allein durch Einbau einer Netzkarte sowie der Konfiguration des Netzwerks. Alles andere bleibt unverändert. 8

2.1 Vom Rechner zum Netzwerk

Abbildung 2.1: Ein einfaches Schul-LAN basiert auf dem Einzelplatzrechner des vorigen Kapitels als Server- und den Clientenrechnern

Der Einzelplatzrechner wird durch diese Maßnahme zu einem Netzwerkserver. Die Clienten (Schülerarbeitsplätze) werden ausgestattet wie der oben erwähnte Einzelplatzrechner, außer daß die Anschlüsse für einen Drucker oder eine ISDNKarte eingerichtet werden. Beide Geräte werden vom ehemaligen Einzelplatzrechner, der nun zum Netzwerkserver mutiert, aus eingerichtet (Abbildung 2.1). Für einige der Clientenrechner im Netz können auch Sonderaufgaben reserviert werden. Solche Sonderaufgaben sind zum Beispiel die Nutzung eines Scanners oder eines MIDI-Keyboards. In solch einem Fall wird auf den dafür vorgesehenen Clientenrechnern einfach die entsprechende Hardware mit den zugehörigen Treibern installiert. Da die gesamte Benutzerverwaltung inkl. der Verwaltung der Home-Verzeichnisse auf dem Server verblieben ist, lassen sich auf den speziellen Clienten erzeugte Dateien (gescannte Bilder, MIDI-Dateien, ...) im Home-Verzeichnis auf dem Server ablegen und auf allen anderen Clienten weiterverarbeiten. Die Realisierung dieses Konzepts geschieht mit Hilfe von NIS (Network Information System) und NFS (Network File System).

2.1.3 Vom LAN zum Netzwerkcluster In den meisten Fällen reicht das Konzept des vorigen Abschnitts für eine Schule aus. Einige Schulen sind aber in Schulzentren untergebracht, bei denen mehrere Schulen verschiedener Schulformen dasselbe Gebäude teilen. Ein typisches Beispiel wäre ein Schulzentrum, bestehend aus Haupt-, Realschule und Gymnasium. Alle drei Schulen sollen über dieselbe ISDN-Leitung an das Internet angebunden werden, wobei jede Schule über ein getrenntes LAN verfügt (Abbildung 2.2). Damit ist auch jede Schule unabhängig in der Verwaltung ihrer Schü9

2 Das Schulnetzwerk – Grobkonzept

Abbildung 2.2: Mehrere lokale Netzwerke werden über einen Kommunikationsserver in das Internet eingebunden

ler. Der Kommunikationsserver ist lediglich als Proxyserver für das Internet zuständig und sammelt/verschickt Mail & News über UUCP. Um die drei Teilnetze zu versorgen, muß er über drei getrennte Netzwerkkarten verfügen (eth0 - eth2). Das ist bereits alles! Gelingt Ihnen das auch so einfach und preisgünstig mit einem anderen Betriebssystem?

2.1.4

Vom Netzwerkcluster zum Schulverbund

Ein kluger Schulträger ist gut beraten, die in den nächsten Jahren zu erwartende Anschlußwelle seiner Rechner zu planen. Dabei ist es vor allem wichtig, eine einheitliche Planung im gesamten Verantwortungsbereich des Schulträgers durchzusetzen, damit die knappen Ressourcen (vor allem menschliche Arbeitskraft) sinnvoll genutzt wird. Der Hauptaufwand für den Schulträger besteht in der Bereitstellung von Wartungsressourcen und einem gebündelten Internet-Anschluß an einen Provider, möglichst unter Ausnutzung vorhandener Behördenressourcen. In größeren Städ10

2.2 Die Server im Schulnetzwerk

Abbildung 2.3: Preiswerter gehts nicht: Die Schulen wählen im kostenlosen Behördennetz den lokalen Schulbackbone an, der die Verbindung zum Internet-Provider über eine Festleitung erhält.

ten, in denen bereits den Schulen ein ISDN-Netz zur Verfügung steht, reicht ein einziger Rechner (lokaler Schulbackbone), der über eine Dial-Up-Verbindung im internen Behördennetz angewählt werden kann und deshalb für die Schulen ohne Kostenaufwand zur Verfügung steht. Der lokale Schulbackbone ist dann lediglich mit einer einzigen Standleitung mit dem Internet zu verbinden (Abbildung 2.3). Dabei entstehen Festkosten, die problemlos auf die einzelnen Schulen verteilt werden können. Die Höhe dieser Kosten wird in den nächsten Jahren dramatisch sinken. Sie hängt ab von der Wahl des Internet Service Providers (ISP), der mit der Anbindung des lokalen Schulbackbone beauftragt wird. Es versteht sich, daß sich Linux sowohl für den Schulbackbone als auch für die einzelnen Kommunikationsserver in den Schulen anbietet. Der Vorteil dieses Konzepts ist die ungeheure Stabilität und Leistungsfähigkeit, die den Verwaltungsaufwand und den Anschaffungsaufwand auf ein absolutes Minimum reduziert.

2.2 Die Server im Schulnetzwerk Server sind Computer, die im Betrieb bestimmte Dienste zur Verfügung stellen, die andere Computer, die Clienten, abrufen können. Im Schulnetzwerk brauchen wir Server für Festplattendienste, Druckerdienste und Internet-Dienste. Diese Server müssen nicht alle auf verschiedenen Maschinen realisiert werden. Tatsächlich installiert man die Serverdienste allesamt gern auf einem Rechner, der dann ständig in Betrieb ist. Würde man jeden Serverdienst auf einem anderen Computer realisieren, müßte man für einen kontinuierlichen Betrieb mehrere 11

2 Das Schulnetzwerk – Grobkonzept Rechner laufen lassen. Installiert man dagegen sämtliche Serverdienste auf einem Rechner, reicht es, diesen einen Rechner ständig in Betrieb zu halten, während die übrigen Rechner getrost abgeschaltet werden können. Dann genügt auch eine einzige (teure), Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), um den Betrieb des Servers abzusichern.

2.2.1 Der Festplattenserver Ein Server mit einem Festplattendienst stellt allen Benutzern im Netzwerk an ihren Clientenrechnern ein Stück der Serverfestplatte zur Verfügung. Dieser Rechner sollte daher in der Schule über eine hinreichend große Festplatte verfügen. Zum Zeitpunkt der Entstehung dieses Buches sind 10-GB-Festplatten zu einem vernünftigen Preis zu haben und sollten deshalb in der Schule in einem Festplattenserver Verwendung finden. Auf dieser Festplatte erhält jeder Benutzer seinen eigenen, durch ein Login gekennzeichneten und durch ein geheimes Passwort geschützten Bereich, den man Home-Verzeichnis (Heimatverzeichnis, engl.: home) nennt (Abbildung 2.4). Im normalen Schulbereich mag es reichen, wenn man die Größen der Home-Verzeichnisse unkontrolliert läßt. Wenn aber der Festplattenspeicher knapp wird, ist die Kontrolle des vom Benutzer verbrauchten Festplattenspeicherplatzes wichtig. Diese Kontrolle und Begrenzung des von einem Benutzer belegten Speicherplatzes nennt man Quoting. In den neueren Linux-Versionen wird dieses Quoting unterstützt. In der Ausführung zum Einzelplatzrechner wurde empfohlen, für die Home-Verzeichnisse eine eigene Festplatte zu verwenden. Die Befolgung dieses Ratschlages steigert die Betriebsicherheit. Lädt ein Schüler nämlich große Mengen an Software aus dem Internet, so kann die Festplatte so stark belegt werden, daß der normale Systembetrieb gestört wird. Sind dagegen die Home-Verzeichnisse

Abbildung 2.4: Die Home-Verzeichnisse für die Benutzer hypernews, karl und nicki auf einem Linux-Rechner 12

2.2 Die Server im Schulnetzwerk auf einem getrennten Festplattenlaufwerk (oder einer getrennten Partition) untergebracht, wird das Systemverhalten nicht beeinträchtigt. In diesem Fall kann lediglich keiner der Benutzer noch etwas speichern.

2.2.2 Der Druckerserver Ein Druckerserver muß an seinem Druckeranschluß einen Drucker angeschlossen haben. Weiterhin muß die Treibersoftware zum Betrieb des Druckers auf dem Server installiert sein. Ferner muß der Druckertreiber über das Schulnetzwerk ansprechbar sein. Wenn diese Voraussetzungen erfüllt sind, ist der Drucker von jedem Clientenrechner aus ansprechbar. Das bedeutet, daß jeder Benutzer seine Dokumente ausdrucken kann, auch wenn er irgendwo fernab vom Drucker an einer Clientenstation sitzt. Anschließend muß er sich die gedruckten Dokumente lediglich vom Drucker am Druckerserver abholen. Die Treibersoftware des Druckertreibers sorgt weiterhin dafür, daß mehrere gleichzeitig eintreffende Druckaufträge nicht vermischt werden, sondern in der Reihenfolge des Eintreffens (ganz gleichzeitig geht nicht) in Warteschlangen (engl: Spool Queues) abgelegt werden. Es wird dann der zuerst eintreffende Druckauftrag vollständig abgearbeitet, dann der nächste und so weiter. Geht das Papier aus, werden die Druckaufträge in der Reihenfolge der Warteschlangen erhalten. Nach Auffüllung des Papierdepots werden diese Druckaufträge wieder dort fortgesetzt, wo die Arbeit abgebrochen wurde. Somit geht also bei dem notwendigerweise meist unbeaufsichtigten Betrieb kein Dokument verloren.

2.2.3 Der Server für Internet-Dienste Im deutschen Sprachgebrauch hat sich der Name Kommunikationsserver eingebürgert, weil dieser Server die wichtigen Dienste für die Kommunikation innerhalb der Schule und nach außen in das Internet hinein zur Verfügung stellt. Darüber hinaus stellt der Server für Internet-Dienste aber auch Dienste zur Verfügung, die weniger der Kommunikation als der Präsentation und Information dienen (Abbildung 2.5). So wird man auf diesem Server beispielsweise den HTTP-Dienst finden, der das lokale Schulnetz mit einem Webdienst versieht, den man z. B. zur Information über Schulinterna verwenden kann oder zur Darstellung sachlicher Inhalte mittels einer geeigneten CD-ROM. Zusätzlich wird dieser Rechner aber auch die Verbindung zum Internet herstellen, damit die Nutzung moderner Informations- und Kommunikationstechnologie an allen Arbeitsstationen möglich ist. Hierbei erfüllt der Server für Internet-Dienste eine Mehrfachfunktion. Einerseits stellt er die notwendige Verbindung mittels einer ISDN-Leitung her (von einer Modemlösung wird in der Schule dringend abgeraten), andererseits schützt er die internen Arbeitsstationen vor Fremdzugriff aus dem Internet (Firewall). Mail 13

2 Das Schulnetzwerk – Grobkonzept

Abbildung 2.5: Der Internet-Server übernimmt die Verbindung ins Internet mit direktem Zugang für WWW und FTP sowie Offline-Zugang für Mail & News

und News, die privaten und öffentlichen Nachrichten im Internet, sollten nach dem alten UUCP-Protokoll ausgetauscht werden. Dies hat für den Internet-Provider eine erhöhte Betriebsicherheit zur Folge. Der Datenaustausch über UUCP ist aber etwas “angestaubt”, und nicht alle Provider beschäftigen sich noch mit diesem Protokoll. In einem solchen Fall weicht man auf Datenaustausch über POP3 mittels fetchmail aus. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß der WiNShuttle [6] ein Teil des Deutschen Forschungsnetzes (DFN) ist, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird. Mit der Einrichtung der Initiative Schulen ans Netz (SAN e.V.) [7], die heute als eingetragener Verein vom BMBF und der Telekom gesponsort wird, wurde das Sponsoring des BMBF daran festgemacht, daß Schulen kostenlosen Zugang zu den WiNShuttle-Diensten erhielten. WiNShuttle unterstützt nach wie vor das für Schulen sinnvolle UUCP-Protokoll, so daß WiNShuttle sich aus technologischer Sicht als idealer Partner der Schulvernetzung profiliert. Ein Problem ist aber die Flächenabdeckung der Einwahlstandorte. Im Zuge der überall grassierenden Sparmaßnahmen hat sich dieser Zustand sogar noch verschlechtert, was die direkten Einwahlmöglichkeiten bei WiNShuttle angeht. Dafür bietet WiNShuttle aber in Zusammenarbeit mit einem privaten Telekomanbieter eine bundesweite Einwahlmöglichkeit zum Ortstarif an. Näheres findet sich auf der Webseite des WiNShuttle [6]. Der Verein “Schulen ans Netz” (SaN e.V.) unterstützt Schulen bei der Einrichtung eines ISDN-Zugangs, wenn sich die Schule als Einsteigerschule oder Modellprojektschule fördern läßt [7]. Diese Förderung wird von der Telekom gesponsort. Und schon offenbart sich der nächste Pferdefuß: Natürlich hat die Telekom kein Interesse daran, einen privaten Mitbewerber zu sponsern und unterstützt die Einrichtung des ISDN-Zugangs für Schulen nur dann, wenn ihre eigenen Leitungen genutzt werden. 14

2.3 Die Clientenrechner Im Regelfall ist aber die einmalige Einrichtung eines ISDN-Zugangs in den Schulen weniger brisant als die unscharfe Voraussage der zu erwartenden Telefonkosten. Die Förderung des SaN e.V. beschränkt sich im Regelfall auf wenige Jahre. Wie es dann weitergeht, weiß niemand, was zur Verunsicherung der Lehrerkollegien beiträgt. Erfahrungsgemäß muß bei starker Nutzung des Internet mit einer Telefonrechnung in Höhe von DM 200 – DM 500 pro Monat gerechnet werden, je nach Nutzung. Diese Kosten entstehen, wenn für den Internet-Zugang eine Ortsverbindung genutzt werden kann. Fallen Fernverbindungsgebühren an, kann man die Internet-Anbindung von Schulen getrost vergessen. Es läßt sich aber jederzeit die ISDN-Leitung mit einem einzigen Befehl blockieren, so daß dann keine Telefonkosten anfallen. Außerdem bietet I4L (ISDN for Linux) die Möglichkeit, die entstehenden Kosten jederzeit abzufragen und entsprechend dem vorgesehenen Etat die Nutzung des Internet zu unterbrechen. Wenn es einen Gesichtspunkt gibt, der die Nutzung des Internet in der Schule zu Fall bringen kann, dann sind es die Telefonkosten. Aus diesem Grunde ist die Nutzung von lokalen Einwahlmöglichkeiten notwendige Bedingung für die Nutzung eines Internet-Zugangs. Wir werden deshalb (trotzdem?) die Details des Internet-Anschlusses konkret für den Anschluß an einen WiNShuttle-Wählanschluß über ISDN besprechen. Eine Alternative, die zur Zeit aber für Schulen nicht bezahlbar ist, wird in Zukunft eine Standleitung ins Internet sein. Dies hätte enorme Vorteile für alle Beteiligten; würde aber auch Sicherheitsprobleme mit sich bringen: ❏ Als Vorteile seien genannt, daß die Selbstdarstellung der Schule im Inter-

net vollständig von der Schule bestimmt werden könnte und nicht von den Randbedingungen des Providers abhinge. Schüler könnten sich von zu Hause aus in den Schulrechner einwählen und ihre Hausaufgaben erledigen. Und die Kosten wären besser kalkulierbar als die nur durch Erfahrung angebbaren Kosten einer Wählleitung. ❏ Als Nachteile seien vor allem die derzeit für Schulen nicht bezahlbaren Lei-

tungskosten und die Sicherheitsprobleme genannt, die sich mit einem freien Zugang aus dem Internet auf den Schulrechner ergeben. Auch wenn die Preise sich in diesem Segment nach unten bewegen, ist mit einer Unterschreitung der kritischen Kostengrenze in absehbarer Zeit nicht zu rechnen.

2.3 Die Clientenrechner Dies sind die Rechner, an denen die Schüler arbeiten. Sie müssen nicht so viele Dienste im Hintergrund anbieten und können deshalb hardwaremäßig etwas weniger leistungsfähig ausgestattet sein:

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2 Das Schulnetzwerk – Grobkonzept ❏ Hardware ➢ Leistungsstarke CPU (mindestens Pentium). ➢ Genügend RAM-Speicher (64 MB empfohlen, wichtiger als CPU). ➢ Eine Festplatte (2 GB) für das Linux-System und die Anwenderpro-

gramme. ➢ Ein CD-ROM-Laufwerk (nicht unbedingt notwendig, ist aber kein Ko-

stenfaktor mehr). ❏ Software ➢ Linux-Grundsystem. ➢ Das X11-Grafikpaket. ➢ Der KDE-Desktop. ➢ Die Anwendersoftware gemäß den Software-Kapiteln.

Es sei daran erinnert, daß auf dem Clientenrechner keinerlei Benutzerdaten lagern. Die Anbindung an die Home-Verzeichnisse erfolgt über NIS (Network Information Service) und NFS (Network File System), die beide weiter unten beschrieben werden. Die Installation der Software erfolgt auf der lokalen Festplatte des Clientenrechners, da die meisten Programme unter einer grafischen Benutzeroberfläche beim Starten eine große Menge an Daten von der Festplatte in den Speicher transportieren müssen. Würde man die Programme vom Server starten, würden in einer typischen Klassensituation 10 bis 20 Programme gleichzeitig über das Netzwerk große Datenmengen anfordern, was zur Blockade des Netzwerks mit abenteuerlich langen Startzeiten führen würde. In der in diesem Buch vorgeschlagenen Konzeption werden die Massendaten daher von der lokalen Festplatte geladen und belasten das Netzwerk nicht. Lediglich minimale Individualdaten aus den Home-Verzeichnissen (meistens individuelle Konfigurationsparameter) werden über das Netz vom Home-Verzeichnis geladen. Die Belastung des Netzwerks hält sich dadurch in Grenzen. Wer die Softwareausstattung des Servers mit der des Clienten vergleicht, wird feststellen, daß auch auf dem Server Anwendersoftware installiert ist. Das bedeutet, daß auch der Server als Arbeitsstation genutzt werden kann. In öffentlichen Schulen, mit ihrem chronischen Ressourcenmangel, ein nicht zu unterschätzender Vorteil. Eine alternative Schulnetzwerkkonzeption könnte vom sogenannten “Thin Client Model” ausgehen, bei dem die Clientenrechner lediglich grafikfähige Terminals sind. Dieses Modell setzt aber ausnehmend stark dimensionierte Server voraus, die den an Schulen üblichen Leistungsrahmen bei weitem sprengen. Immerhin müßte ein solcher Server die 20fache Leistung eines Pentium-Clientenrechners aufweisen, wenn er in vergleichbare Leistungsregionen unter Vollast vordringen wollte, wie eine oben beschriebene Server/Client-Schulausstattung. 16

2.4 Der Zahn der Zeit

2.4 Der Zahn der Zeit Nichts ist für die Ewigkeit gebaut, Computer nur für Sekunden. Wer den atemberaubenden Fortschritt in der Informationstechnolgie verfolgt hat, wird das Gefühl nicht los, daß sich die Entwicklung ständig beschleunigt. Zumindest unter Linux galoppiert die Innovation. Ausdruck dieser immensen Änderungsflut sind die bei SuSE in viermonatlichem Rhytmus erscheinenden Distributionen, die mit ihren Zahlensprüngen das ganze Ausmaß der hektischen Entwicklung dokumentieren. Eben noch Version 5.3 im nächsten Moment Version 6.0. Und das Schlimme ist, daß der Entwicklungssprung dem numerischen Sprung durchaus entspricht. Im Laufe der Entstehung dieses Buches gab es zwei kleinere Versionsänderungen, bis Sie das Buch lesen, hat es vermutlich wieder einen großer Sprung gegebenq. Sie müssen also damit rechnen, daß die eine oder andere Formulierung bereits bei der Veröffentlichung des Buches wieder veraltet ist. Viel schlimmer ist aber, daß auch die Software teilweise neue Konfigurationsparameter erwartet. Seien Sie bei einem Update von einer alten Linux-Version zu einer neuen also mißtrauisch. Im Zweifelsfall beachten Sie die Weisheit “Never change a running version”. Nur wenn Sie Sicherheitslöcher entdecken oder die neue Softwareversion neue Eigenschaften hat, die Sie gerne nutzen möchten, sollten Sie über ein Update nachdenken. Dazu sollten Sie in jedem Fall vorbereitende Maßnahmen, wie ein Backup treffen. Und wenn das Update durchgeführt wird, sollten Sie auf jeden Fall alle vorhandenen Softwarepakete erneuern und nicht nur die, auf deren Veränderungen sie sich freuen. Ganz besonders wichtig wird dieser Rat, wenn neue Bibliotheken zum Einsatz kommen. Da kann es passieren, daß sich zwar die Versionsnummer einer Software nicht verändert, aber die benötigten Bibliotheken ihren Namen verändern, was zwar auf der neuen Distribution berücksichtigt wurde, aber die alte Software auf der Festplatte diesen Wandel natürlich noch nicht mitbekommen hat. Deshalb gilt: Wenn Update, dann komplett. Auch wenn damit ein paar Stunden oder Tage Nachkonfiguration aufgrund veränderter Parametersätze erforderlich sind.

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2 Das Schulnetzwerk – Grobkonzept

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Kapitel 3 Das Schulnetzwerk – Feinkonzept In diesem Kapitel geht es in die technischen Details des Schulnetzwerks. Wir werden zwar die wesentlichen Begriffe erläutern, von einem kompletten Lehrgang in Sachen Vernetzung muß dieses Buch aber aus Platzgründen Abstand nehmen. Da es zu diesem Thema auch hinreichend viele und gute Literatur gibt ([8, 9]), erscheint diese Beschränkung verschmerzbar. Statt dessen wollen wir uns auf diejenigen technischen Details beschränken, die ein mit der Systemverwaltung beauftragter Lehrer kennen muß, um Entscheidungen für seine Schule zu treffen. Die Vernetzung in der Schule erfolgt im Regelfall auf der Basis eines EthernetKabels, das alle Netzwerkkarten in den verschiedenen Rechnern miteinander verbindet (Abbildung 3.1). Für dieses Kabel kommen heute zwei Varianten in Frage, das Koaxialkabel (BNC oder 10Base2) oder das Twisted-Pair-Kabel (UTP oder 10BaseT).

Abbildung 3.1: Moderne 10-MBit/s-Netzwerkkarten bieten beide Anschlüsse: BNC (links) und Twisted Pair (rechts) 19

3 Das Schulnetzwerk – Feinkonzept Die Wahl des Netzwerkkabels würde heute zugunsten des Twisted-Pair-Kabels ausfallen. Der Grund hierfür liegt in der maximalen Geschwindigkeit, mit der Twisted-Pair-Netzwerke betrieben werden können. Das Koaxialkabel (10Base2) erlaubt maximale Durchsätze von 10 MBit/s, während Twisted-Pair-Kabel der Kategorie 5 (10BaseT) Durchsätze von maximal 100 MBit/s erlaubt. Inzwischen sind die Hardwarekosten für die 10BaseT-Vernetzung so sehr gefallen, daß bei der Neueinrichtung eines Schulnetzes ohne Frage auf 10BaseTVernetzung der Kategorie 5 zugegriffen werden sollte, also gleich für 100-MBit/sKarten auslegen, auch wenn noch alte 10-MBit/s-Karten vorhanden sind. Diese können nämlich bei Verwendung von selbsterkennenden Hubs (s. nächster Absatz) mit den 100-MBit/s-Karten mit verwendet werden. Bei der Einrichtung eines 10BaseT/100BaseT-Netzwerks (Abbildung 3.2) benötigt man pro Rechner eine Netzwerkkarte mit dem 10BaseT/100BaseT-Anschluß (also entweder eine 10BaseT-Netzwerkkarte oder eine 100BaseT-Netzwerkkarte oder eine Karte, die beide Geschwindigkeiten bedienen kann), einen sogenannten Hub (engl.: Nabe. Ein Kasten mit einem Anschluß für jeden anzuschließenden Computer) pro Netzwerksegment (Abschnitt eines Netzwerks) und ein UTP-Kabel (bitte nur solche der Kategorie 5 wählen) pro Netzwerkkarte. Jede Netzwerkkarte wird dann einfach mittels des Kabels an den Hub angeschlossen. Der Hub ist also so etwas wie das Zentrum der Verkabelung, von dem aus die Kabel sternförmig zu den Netzwerkkarten in den Computern gehen.

Abbildung 3.2: Physischer Aufbau von Netzwerken. Das 10Base2-Netzwerk ist einfacher aufzubauen. Das 10BaseT- (10 MBit/s) oder 100BaseT-Netzwerk (100 MBit/s) lassen sich durch Kaskadierung geeigneter Hubs besser der komplizierten Topologie in einer Schule anpassen 20

3.1 Etwas TCP/IP-Technologie Bei der Frage, welche Netzwerkkarte man kaufen soll, damit sie mit Linux zusammenarbeitet, wirft man am besten einen Blick in die Hardwarekompatibilitätsliste, die jeder Linux-Distribution beiliegt. Im Regelfall funktionieren die preiswerten NE2000-kompatiblen Karten unter Linux recht gut. Das Problem ist, wie kompatibel die NE2000-“kompatiblen” Karten wirklich sind. Es gibt Hersteller, die mit den Spezifikationen eher lax umgehen und dafür eigene (Windows-) Treiber für ihre Karte mitliefern. Diesen Karten liegen dann keine Treiber für Linux bei, und man bekommt Probleme mit dem NE2000-Treiber für Linux. Im Zweifelsfall hilft nur Probieren oder der Einsatz einer teureren Markenkarte, für die ein Linux-Treiber vorliegt (siehe Hardwarekompatibilitätsliste). Wenn “Probieren” auch nach Geldverschwendung klingt, darf man nicht vergessen, daß eine NE2000-kompatible Karte heute meist weniger als DM 50 kostet, so daß ein negativer Test nicht zur Entlassung aus dem Dienst führt. Als besonders einfach haben sich in letzter Zeit NE2000-kompatible PCI-Karten erwiesen. Bei diesen braucht man keinerlei Parameter anzugeben, seit ein neuer Treiber für diese Karten dem SuSE Linux beiliegt. Die Wahl des geeigneten Hubs ist dann von entscheidender Bedeutung, wenn eine komplizierte Topologie vorliegt (ist in der Schule meistens der Fall). Wenn erstmal nur der Computerraum mit einem LAN ausgestattet werden soll, reicht ein preiswerter einfacher Hub der entsprechenden Geschwindigkeit aus. Dieser kostet im Regelfall 50 DM bis 200 DM, je nach Geschwindigkeit.

3.1 Etwas TCP/IP-Technologie TCP/IP steht für Transmission Control Protocol / Internet Protocol (Übertragungskontrollprogramm / Internet Protokoll). Mit dieser Abkürzung bezeichnet man die Art und Weise, wie die einzelnen Rechner in einem Netzwerk sich gegenseitig identifizieren, Daten austauschen und kontrollieren, ob der Datenaustausch erfolgreich war. Über TCP/IP gibt es ebenfalls reichlich Literatur [11, 12, 13], die für Detailverliebte interessant sein mag. Wir beschränken uns hier wieder auf das zum Verständnis Notwendige.

3.1.1 Adressen Jede Netzwerkkarte, die mit einer anderen Netzwerkkarte mittels des TCP/IPProtokolls verbunden ist, wird über eine 32-Bit-Adresse identifiziert. Dabei spielt es keine Rolle, ob diese Netzwerkkarte in einem lokalen Netzwerk verwendet wird (LAN) oder als Netzwerkkarte im Internet (WAN, ISDN-Karte). Stets wird die Netzwerkkarte des Rechners durch eine 32-Bit-Zahl identifiziert. Eine 32-Bit-Zahl läßt sich bekanntlich in vier Byte (4 · 8 = 32) zerlegen, wobei die einzelnen Byte durch einen Punkt getrennt werden: A.B.C.D. Die einzelnen Byte (A, B, C, D) können nur Werte zwischen 0 . . . 255 annehmen. Folglich gibt 21

3 Das Schulnetzwerk – Feinkonzept es nur die Adressen von 0.0.0.0 bis 255.255.255.255. Obwohl die Anzahl möglicher Adressen auf den ersten Blick sehr hoch erscheint, zeichnet sich bereits ab, daß der Adreßraum mit dem rasanten Anwachsen der Internet-Nutzer rasch erschöpft sein wird, zumal einige der Adressen nicht nutzbar sind, weil sie für Spezialzwecke benötigt werden. Man versucht Abhilfe durch eine Doppelstrategie zu schaffen, indem man einerseits eine neue TCP/IP-Norm entwickelt, in der der Adreßraum auf 6 Byte erweitert wird (IPv6), andererseits indem man Adressen nicht statisch vergibt, sondern je nach Bedarf. Außerdem hat man sogenannte private Adreßbereiche eingerichtet, die im Internet nicht verfügbar sind, aber lokal zur Verfügung stehen. Diese privaten Adreßbereiche zusammen mit einer dynamischen Adresse für die ISDN-Karte des Kommunikationsservers benutzen wir im Offenen Deutschen Schulnetz (ODS, [14]). Das ODS garantiert jeder öffentlichen deutschen Schule eine eigene Internet-Domäne nach einer bestimmten Systematik. Da die Adressen der ISDN-Karten der Schulen vom Provider dynamisch vergeben werden, mag man sich fragen, wie eine Schule im Internet überhaupt identifiziert werden kann. Hierzu dient der sogenannte Domänen Namen Service (DNS, auch Domain Name Service genannt). Dessen Funktionsweise wird grob im folgenden Abschnitt erläutert. Es lassen sich auch statische IP-Adressen vergeben. Die meisten Provider scheuen davor zurück, weil sie dann ganz schnell eine Menge Adressen los sind. Diese haben aber den Vorteil, daß man selbst mit einer Wählleitung (ISDN-Verbindung) fest mit dem Internet verbunden sein könnte. Allerdings sticht auch hier wieder das Kostenargument, denn jedesmal, wenn jemand auf die eigenen Webseiten schaut, wäre dann die ISDN-Leitung zu bezahlen.

3.1.2 DNS Da die TCP/IP-Adresse der ISDN-Karte eines Kommunikationsservers in der Schule erst in dem Moment bekannt ist, zu dem die Verbindung zum Provider hergestellt ist, ist es nicht möglich, eine Schule im Internet über ihre TCP/IPAdresse zu lokalisieren. Statt dessen verwendet man ein Namenskürzel, das die Schule hinreichend identifiziert. Ein solches Namenskürzel nennt man Domäne. Die Konvention für Schulen wurde vom ODS folgendermaßen festgelegt: <Schulkürzel>...schule.de

Die in spitzen Klammern angegebenen Komponenten der Domäne sind Stellvertreter für die tatsächlichen Kürzel. Lediglich schule.de ist von vornherein für eine Schule festgelegt. Als Beispiel soll die Domäne des Gymnasiums Isernhagen bei Hannover in Niedersachsen dienen. Als Kürzel für die Schule wurde gym-isernhagen gewählt. Der Rest steht fest, denn das Autokennzeichen von Hannover ist h, das Kürzel für Niedersachsen ist ni. Somit ergibt sich die Domäne dieser Schule zu: 22

3.1 Etwas TCP/IP-Technologie gym-isernhagen.h.ni.schule.de Um eine solche Domäne zu erhalten, lädt man die Datei ftp://ftp.be.schule.de/pub/ods-netz/registrierung mit dem Netscape Navigator oder einem FTP-Programm herunter, druckt die Datei aus und versendet sie mit dem Schulstempel versehen an die angegebenen Adressaten: Betrifft: Telekommunikation im Offenen Deutschen Schul-Netz - ODS-Netz Sehr geehrte Damen und Herren, der Verein zuer Foerderung eines Offenen Deutschen Schul-Netzes e.V (ODS-Verein e.V.) ist "Eigentuemer" des Adressbereiches Schule.DE; in dessen Auftrag nehmen Klaus Fueller, Kassel und ich die Administration wahr. Auf Wunsch des Vereins hat sich die Beratungsstelle fuer Informationstechnische Bildung und Computereinsatz in Schulen (BICS) an der Landesbildstelle Berlin bereiterklaert, zentral die Registrierung zu uebernehmen. Bitte schicken Sie das beigefuegte Registrierungsformular parallel zur ersten Benutzung Ihrer Schule.DE-Adresse ausgefuellt und unterschrieben an die angegebene Adresse. Bitte verwenden Sie DIESES Formular (Vers. 1.2e) aus Aktualisierungsgruenden nur bis zum 30.09.1998; fordern Sie danach ein neues Formular an. Dieses Formular geht davon aus, dass bereits mit einem Provider (z. B. einer Hochschule) die technischen Einzelheiten fuer einen Anschluss geklaert sind. FUER ANSCHLUESSE UEBER DEN WINSHUTTLE-DIENST DES DFN-VEREINS GIBT ES BEI DER DFN-GESCHAEFTSSTELLE EIN GESONDERTES ANMELDEFORMULAR. Diese Registrierung ist fuer Sie kostenlos. Schreiben Sie uns, wenn Sie nicht mehr mit einer Schule.DE-Adresse am Internet teilnehmen wollen; dann streichen wir Ihre Angaben aus unseren Verzeichnissen. Ralph Ballier

(Administrator Offenes Deutsches Schul-Netz)

(Technischer Hinweis: wenn Sie den folgenden Text (oder die komplette Mail) ohne jegliche Formatierung am besten auf einem Drucker mit 12 Zeichen/Zoll ausdrucken, erhalten Sie das dreiseitige Registrierungsformular, das Sie uns im Fensterbriefumschlag als Standardbrief zurueckschicken koennen. Seitenvorschuebe sind durch ˆL bereits eingebaut.) ----------bitte bis hierhin (einschliesslich) abschneiden----------(Schulstempel) An die Landesbildstelle Berlin Offenes Deutsches Schul-Netz Levetzowstrasse 1-2 10555 Berlin

Datum:

(Vers. 1.2e, gueltig bis 30.09.1998; NICHT fuer WiN-

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3 Das Schulnetzwerk – Feinkonzept

Shuttle-Anschl.) Teilnahme am Offenen Deutschen Schul-Netz (ODS-Netz) **************************************************** Unsere Schule / Einrichtung im Bildungsbereich (im folgenden kurz: Schule genannt) moechte am Offenes Deutsches Schul-Netz teilnehmen; wir machen hierzu die folgenden Angaben (Erlaeuterungen siehe unten): 1.: Angaben zur Schule: Name:____________________________________________________________ Schultyp:________________________________________________________ Strasse:_________________________________________________________ Plz. Ort:________________________________________________________ Bundesland:______________________________________________________ Telefon/Telefax:_________________________________________________ Domainname:______________________________________________________ (nach Absprache mit dem ODS-Netz und dem Provider, s.u.) 2.: Wir benennen die folgenden Ansprechpersonen (mind. fuer 1 Person ausfuellen): Name, Vorname:___________________________________________________ E-Mailadresse:___________________________________________________ Name, Vorname:___________________________________________________ E-Mailadresse:___________________________________________________ 3.: Wir verwenden fuer die Teilnahme (vorzugsweise) die folgende Hard- und Software: ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 4.: Wir sind bei der folgenden Einrichtung (im folgenden kurz: Provider genannt) angeschlossen: Bezeichnung:____________________________________________________ Adresse:________________________________________________________ ________________________________________________________________ E-Mailadresse einer Ansprechperson:_____________________________ ________________________________________________________________ Wir sind damit einverstanden, dass diese Angaben gespeichert und veroeffentlicht werden (zu Punkt 4: der Provider hat der Veroeffentlichung zugestimmt: ja / nein). Um eine gute Erreichbarkeit sicherzustellen, werden wir uns bemuehen, an jedem Unterrichtstag mindestens einmal eine Verbindung zu unserem Provider herzustellen. Wir nehmen die folgenden vom ODS-Verein e.V aufgestellten Rahmenbedingungen sowie die nachfolgenden Erlaeuterungen (wo erforderlich zustimmend) zur Kenntnis: 1. Am Offenen Deutschen Schul-Netz (ODS-Netz) koennen teilnehmen: - allgemeinbildende und berufsbildende Schulen, - oeffentliche Einrichtungen des Bildungsbereiches (z. B. Landesinstitute, Kultusministerien), - andere nichtkommerzielle/gemeinnuetzige Einrichtungen des Bildungsbereiches nach Einzelfallentscheidung. 2. Die angeschlossene Schule traegt lediglich die Datenuebertragungskosten bis zum Provider, sofern nicht im Einzelfall zwischen Schule und Provider eine andere Regelung getroffen wurde.

24

3.1 Etwas TCP/IP-Technologie

3. Jede Schule, die am ODS-Netz teilnehmen moechte, stellt einen formellen Antrag auf Teilnahme. 4. Jede angeschlossene Schule sorgt auf ihrer Ebene fuer die notwendige Einfuehrung und Unterweisung der Benutzer in die organisatorischen, DV-technischen und rechtlichen Rahmenbedingungen und betreut die Netzeinbindung auf lokaler Ebene. 5. Die Teilnehmer tragen dafuer Sorge, dass alle Artikel folgende Angaben enthalten: - Realname des Autors, - Schulname, - Schulort.

6. Privatpersonen und kommerzielle Organisationen koennen nicht an das ODS-Netz angeschlossen werden. 7. Jede angeschlossene Schule sendet nach der Betriebsaufnahme ein Schulprofil an die Koordination des ODS-Netzes, in dem die Schule den anderen Netzteilnehmern vorgestellt wird. Diese Schulprofile werden allen Netzteilnehmern zugaenglich gemacht. 8. Jede teilnehmende Schule oder Bildungsinstitution kann jederzeit seine Teilnahme am ODS-Netz durch schriftliche Erklaerung beenden. Erlaeuterungen Dieses Formular geht davon aus, dass bereits mit einem Provider (z. B. einer Hochschule) die technischen Einzelheiten fuer einen Anschluss geklaert sind. Der "Verein zur Foerdrung eines Offenen Deutschen Schul-Netzes e.V" (ODS-Verein e.V.) ist "Eigentuemer" des Internet-Namensraumes "Schule.DE". Dieses Formular dient zur zentralen Registrierung aller Benutzer einer Schule.DE-Adresse (also den Teilnehmern am Offenen Deutschen Schul-Netz, kurz: ODS-Netz) und setzt Rahmenbedingungen fuer deren Gebrauch. Die Landesbildstelle Berlin unterstuetzt ueber ihre "BICS" (Beratungsstelle fuer Informationstechnische Bildung und Computereinsatz in Schulen) aehnlich anderen Einrichtungen diese Initiative unter anderem durch die zentrale Registrierung der Teilnehmer. Sie und ihre Mitarbeiter koennen fuer ihre Dienste in keiner Weise haftbar gemacht werden. Die inhaltliche Gestaltung der einzelnen Electronic-Mail-Briefe sowie der News-Artikel, der Einsatz der uebrigen Internetdienste sowie die Verwaltung der Einzelnutzer liegen im Verantwortungsbereich der Schule. Vor allem zum oeffentlichen News-System sollten Schuelerinnen und Schueler erst nach einer intensiven Einweisung zugelassen werden. Es muss sichergestellt sein, dass unter "Postmaster@InternetSchuladresse" Mail ordnungsgemaess zugestellt werden kann. »>

(Unterschrift Vertreter der Schule)

«<

Fuer Rueckfragen stehen die beiden administrativ Verantwortlichen fuer die Domain "Schule.DE" zur Verfuegung: Ralph Ballier, Berlin ([email protected]) und Klaus Fueller, Kassel ([email protected])

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3 Das Schulnetzwerk – Feinkonzept

Die Geschaeftsstelle der BICS ist unter 030/39092-230 erreichbar. ------------ab hier (einschliesslich) abschneiden----------------Beratungsstelle fuer informationstechnische

Offenes Deutsches Schul-Netz

Bildung und Computereinsatz in Schulen BICS

Ralph Ballier (Koordinator)

Landesbildstelle Berlin,

[email protected]

Levetzowstr. 1-2, 10555 Berlin

Tel: 030-39092-230, Fax: -349

Abbildung 3.3: Die Registrierung für das Offene Deutsche Schulnetz ODS kann man ausdrucken und direkt an den ODS e.V. versenden. An eine Adresse in dieser Domäne kann man zwar E-Mails versenden, aber da dies keine TCP/IP-Adresse ist, weiß zunächst niemand, wohin man so eine E-Mail senden soll. Abhilfe schaffen die DNS, die die Information enthalten, welche Domänen den einzelnen TCP/IP-Adressen zugeordnet werden. Dabei wird die Domäne hierarchisch von hinten nach vorne analysiert. Die sogenannte Top-LevelDomäne (de im Beispiel) gibt Aufschluß darüber, in welchem Land sich die Schule befindet.

26

3.2 Ein einzelner Rechner im Internet Folglich leitet ein DNS eine Anfrage an denjenigen DNS weiter, der für Deutschland zuständig ist. Der erkennt die zweite Komponente der Domäne (schule) und leitet die Anfrage an den entsprechenden DNS weiter, der für Schulen in Deutschland zuständig ist (derzeit der Rechner der Universität Oldenburg). Dieser gibt schließlich die Adresse des Providers an, der für die Auslieferung von E-Mails zuständig ist. Damit kann die Domäne der Schule aufgelöst und durch eine TCP/IP-Adresse ersetzt werden, an die eine E-Mail geschickt werden kann. Dort lagert dann die E-Mail, bis der Schulrechner eine Verbindung herstellt und die Post (z. B. per UUCP) abholt. Ist die ISDN-Verbindung aufgebaut, ergänzt der DNS des Providers seine Tabelle um die gerade gültige TCP/IP-Adresse mit der Domäne der Schule. Nun ist die Schule für die Zeitdauer der ISDN-Verbindung echter Teil des Internet.

3.1.3 Netzmaske Ein Computer muß nicht wissen, wo genau eine Nachricht im Netzwerk landet. Es reicht, wenn er mit Bestimmtheit weiß, daß die Information entweder für ihn selbst bestimmt ist oder über eine seiner Netzwerkkarten weitergeleitet werden muß. Eine seiner Netzwerkkarten, im Regelfall die ISDN-Karte, ist als “default”Netzwerkkarte eingerichtet. Das bedeutet, daß jede Nachricht, die nicht für den Computer oder einen bekannten Nachbarn gedacht ist, über diese Netzwerkkarte weitergeleitet wird. Die Entscheidung darüber, welche Netzwerkkarte benutzt wird, trifft ein Computer nach der Auswertung einer logischen Operation zwischen eigener TCP/IP-Adresse, der Empfängeradresse und der(/den) Netzmaske(n). Der genaue Mechanismus wird in den einzelnen folgenden Abschnitten erläutert.

3.2 Ein einzelner Rechner im Internet Dies ist der einfachste denkbare Fall einer Internet-Anbindung einer Schule. Das Szenario: Ein Rechner mit ISDN-Karte steht in der Bibliothek oder einem anderen öffentlichen Raum unter Aufsicht, und man kann mit diesem Rechner eine Internet-Verbindung aufbauen. Ein Netzwerkkarte ist nicht in den Computer eingebaut, bzw. wird nicht benutzt. Wir führen deshalb die Installation für den Kommunikationsserver, den File-Server, den Druckserver und den CD-ROM-Server durch. Bei der Installation des Kommunikationsservers lassen wir lediglich die Konfiguration der Netzwerkkarte aus. Anschließend installieren wir die Software für die Clienten und konfigurieren den Desktop. Wenn Sie die vollständige Installation des Kommunikationsservers (inkl. Netzwerk) durchführen, sparen Sie sich später Arbeit, da sie dann nur noch die Netzwerkkarte in den Rechner einzustecken brauchen und diese dann mit dem YaST konfigurieren. 27

3 Das Schulnetzwerk – Feinkonzept Alternativ können Sie sich aber auch mit der Installation der ISDN-Karte, dem reinen Internet-Zugang beim Provider, dem Desktop und Netscape zufrieden geben, wenn Sie nur schnell einen Internet-Zugang benötigen. Linux läßt ihnen alle Freiheiten. Trotzdem empfehlen wir aber dringend, die Benutzerverwaltung von Anfang an korrekt einzurichten, auch wenn das nach etwas Mehrarbeit aussieht. Aber diese Mehrarbeit macht sich in Form von Sicherheit bezahlt. Teilen Sie das rootPasswort unter allen Umständen nur wirklich vertrauenswürdigen Kollegen mit.

3.3

Vom Einzelrechner zur LAN-Anbindung ans Internet

Sie haben also einen Einzelrechner mittels ISDN-Leitung an einen Provider angeschlossen. Nun wollen Sie diesen Rechner als Zentrum eines schulinternen Netzwerks (LAN: Local Area Network) ausbauen. Wir gehen dabei davon aus, daß auch auf dem Einzelplatzrechner (wie es SuSE Linux in der Installationskonfiguration auch vorschlägt) der Webserver Apache und andere Netzwerkdienste mit installiert wurden, aber eben nicht als echtes Netzwerk. Will sagen: Sie haben die Option “Nur Loopback” bei der Installation gewählt, als Sie nach dem Netzwerk gefragt wurden. In diesem Fall haben Sie dennoch die “Rudimente” eines Netzwerks bereits mitinstalliert. Um den Einzelrechner zum Kommunikationsserver auszubauen, gehen Sie wie in Abschnitt 4.1 beschrieben vor. Falls Sie den Einzelplatzrechner meinem Vorschlag folgend gleich als Kommunikationsserver aufgebaut haben und lediglich das Netzwerk als reines Loopback-Netzwerk konfiguriert haben, bleibt ihnen nur noch die Arbeit, das Netzwerk neu zu konfigurieren, wie im Abschnitt 4.1.2 beschrieben. Falls Sie keine Netzwerkkarte eingebaut hatten, müssen Sie dies erst nachholen und dann die Netzwerkkonfiguration durchführen. Folgende Schritte sind dazu erforderlich: 1. Einsetzen der Netzwerkkarte in das Gehäuse. 2. Aufruf des YaST. 3. Aufruf der Netzwerkkartenkonfiguration (Abbildung 4.4). 4. Eingabe der Kartenparameter. 5. Grundkonfiguration des Netzwerks als echtes Netzwerk mit Angabe der Schuldomäne. 6. Einrichtung der Datei /etc/exports für den Export der Home-Verzeichnisse und der CD-ROM auf die Clienten. 7. Einrichtung ypserver (Abschnitt 4.5). Danach gehen Sie an die Konfiguration der Clienten, wie sie in Abschnit 5 auf Seite 63 beschrieben wird. Es wird empfohlen, die Installation auf allen Clienten 28

3.4 Ein Schulzentrum geht ans Internet des Netzwerks parallel durchzuführen. Hierzu ist als Installationsmedium das Netzwerk (NFS) zu wählen. Auf dem Server liegt in dem gemounteten CD-ROMLaufwerk die Installations-CD-ROM, und dieses Laufwerk wird als das Quellmedium angegeben. Dann laufen auf allen Rechnern parallel die Installationsschritte ab. Bevor Sie nun die CD-ROM im Laufwerk wechseln, müssen Sie lediglich abwarten, bis auch der letzte Clienten-Rechner Sie dazu auffordert.

3.4 Ein Schulzentrum geht ans Internet Die hohe Skalierbarkeit von Linux bedingt, daß der Schritt vom LAN einer Schule zur Anbindung eines ganzen Schulzentrums an das Internet ein sehr kleiner Schritt ist. Wie bereits erwähnt, ist hierzu lediglich die Aufrüstung des Kommunikationsservers mit weiteren Netzwerkkarten erforderlich. Man benötigt pro Netzwerksegment (Schule) eine Netzwerkkarte im Server. Die TCP/IP-Adresse dieser Karte wird im angeschlossenen Netzwerk als die Default-Route eingetragen, so daß alle Anfragen an das Internet an diese Karte gesendet werden. Der Server leitet die Anfragen von dieser Karte an seine Default-Route (die ISDN-Karte) weiter (Abbildung 2.2). Zusätzlich zum zentralen Kommunikationsserver wird man möglicherweise in jedem Netzwerksegment einen weiteren Kommunikationsserver vorhalten wollen, damit man nicht root-Rechte auf dem zentralen Kommunikationsrechner benötigt, wenn man z. B. eigene Dokumentenbäume im Intranet verwalten will. Außerdem wird der lokale Kommunikationsserver die Userverwaltung des jeweiligen Netzwerksegments übernehmen wollen, denn in jedem Schulbereich (Netzwerksegment) müssen die Schüler getrennt verwaltet werden. Die einzelnen Netzwerksegmente können als nicht routefähige Class-C Netze ausgeführt sein, also die TCP/IP-Adressen (z. B.) 192.168.x.y; x = 0 . . . 255, y = 2 . . . 255, wobei x die Nummer des Netzsegments und y die Nummer des PCs im jeweiligen Segment darstellt. Die Nummer y = 1 kann einheitlich zur Bezeichnung des lokalen Kommunikationsservers dienen. Diese Angaben sind als Empfehlung und Richtschnur zu verstehen. Sie sind keineswegs bindend, noch haben sie eine funktionale Bedeutung. Ein Problem stellen die von allen Schülern gemeinsam genutzten Räume dar, wie z. B. die Bibliothek. Da in diesen Räumen die Schüler aller Schulen arbeiten können, ist sicherzustellen, daß der richtige NIS-Server die Anfragen bearbeitet. Die einzige Lösung für dieses Problem besteht darin, Clienten für jedes Netzsegment (Schule) getrennt aufzustellen, so daß sich Schüler der Realschule an den Realschul-Rechnern, Schüler des Gymnasiums an den GymnasiumRechnern einloggen müssen. Diese Rechner werden jeweils an die zugehörigen Netzsegmente angeschlossen, was allerdings zu erhöhtem Kabelaufwand führt. Möglicherweise wäre es eine 29

3 Das Schulnetzwerk – Feinkonzept logisch einfachere, aber technisch aufwendigere und teurere Lösung, diese Rechner über eine Zweidrahtleitung (Telefon) per HDSL-Modem am jeweiligen Kommunikationsserver des Netzsegments anrufen zu lassen, bevor Verbindung mit dem jeweiligen YP-Server (NIS-Server) aufgenommen wird. Damit erhalten Sie die Flexibilität, daß jeder Rechner von jedem Schüler benutzt werden kann. Sie müssen aber eine kleine Anwahlsoftware selbst schreiben, weil ja getrennte Verwaltungsrechner benutzt werden sollen. Im Regelfall ist die Verlegung eines entsprechend langen Netzwerkkabels mit dedizierten Arbeitsplätzen für die Schüler der entsprechenden Schulen die einfachste und preisgünstigste Lösung. Oder noch besser: Ein Rechner verwaltet die Logins aller Schulen des Schulzentrums. Ist die Entfernung zwischen Server und Arbeitsstation zu groß, kommen EthernetBridges oder Funk-Modems als Retter in der Not in Frage, die die Länge des LANs über die üblichen 120 m hinaus verlängern können. Mittlerweile bietet es sich aber auch an, die langen Strecken eines Netzes mit Glasfaser zu vernetzen, da bei der Glasfaserübertragung die maximale Streckenlänge auf mehrere Kilometer ausgeweitet ist. Für die Anpassung zwischen den einzelnen Segmenten mit Glasfaser und UTP-Verkabelung sorgen kleine Umsetzer, die im Netzwerkfachhandel erhältlich sind [10]. Die Verkabelung ihres Schulzentrums sollten Sie allerdings nicht dem “Elektriker um die Ecke” anvertrauen. Es gehört viel Erfahrung dazu, ein kompliziertes Netzwerk zu dimensionieren und zu verlegen. Auch wird die Verkabelung nicht billig durchzuführen sein. Aber manchmal ist ein etwas teureres Design langfristig durchaus preiswerter als eine auf die Schnelle durchgeführte Billigverkabelung. Kurz und gut: Bei einer komplexen Verkabelung sollten Sie auf eine Fachfirma zugreifen, und nicht im Alleingang werkeln!

3.5

Der Schulträger vernetzt alle Schulen in seinem Verantwortungsbereich

In den großen Städten und Gemeinden ist die Vernetzung aller Schulen durch den Schulträger eine Kleinigkeit, vor allem, wenn die Stadtverwaltung über ein eigenes Telefonnetz oder besser noch Datennetz verfügt. In diesem Fall muß lediglich ein Rechner (es reicht ein kleiner PC mit Linux) als PPP Dial In Server konfiguriert werden. Diesen Server rufen die Schulen mit ihrer ISDN- oder ModemVerbindung kostenlos im Behördennetz an. Der Dial In Server selbst sollte, was in großen Städten kein Problem darstellen sollte, möglichst nahe an einem Internet-Backbone stehen und mit diesem über eine Standleitung verbunden sein. Im Idealfall, wenn der Chef des Universitätsrechenzentrums, der Bürgermeister, das Kultusministerium und das Bundesbildungsministerium grünes Licht geben, geht der Schul- Dial In Server kostenlos ans Internet. Es gibt durchaus Empfehlungen, diese Zusammenarbeit zuzulassen. Es gibt aber auch Teile dieses Entscheidungswoulings, die strikt auf der Trennung universitärer und schulischer 30

3.5 Der Schulträger vernetzt alle Schulen in seinem Verantwortungsbereich Angelegenheiten bestehen, wozu sie formal berechtigt sind. Weniger Bürokratie wagen? Wäre schön! So simpel im Prinzip die Vernetzung aller Schulen einer Universitätsstadt auch sein kann (positive Beispiele können Sie auf Anfrage erhalten), hart trifft es die Schulen eines ländlichen Schulträgers, bei dem weit und breit kein Internet-Anschluß sichtbar ist und der sich auf hohe Kosten einstellen muß. Erste Befreiungsmaßnahmen vom einstigen Monopol sind erkennbar. Seit der Liberalisierung des Telefonmarktes sprießen auch überall die Internet-Lösungen. An dieser Stelle sei eine mögliche, zum Zeitpunkt der Drucklegung günstige Lösung diskutiert.

3.5.1 Lösung für ländliche Schulen Das Problem deutscher Schulen besteht nämlich nicht etwa darin, einen InternetZugang zu bekommen. Den erhalten Schulen bei WiNShuttle[6], dem Einwähldienst des DFN kostenlos (zumindest bis ins Jahr 2000 hinein, wahrscheinlich aber länger). Das Problem sind die dann enstehenden Telefonkosten, denn die Einwahlknoten befinden sich im Regelfall nicht im Ortsnetz. Sowohl die Telekom als auch neuere Internet-Anbieter haben hier ihren Markt gefunden, in dem Sie ihren Netzzugang bundesweit zu einem Einheitstarif anbieten. Einder der zum Zeitpunkt der Drucklegung günstigste Anbieter dürfte 01019Freenet [59] sein, der Schulen Internet-Zugang für DM 0,05/Minute bundesweit einheitlich inkl. Telefonkosten anbietet. Weiterer Vorteil dieses Anbieters, der ihn auch für Lehrer und Schüler interessant macht: Man muß sich weder anmelden noch muß man sich vertraglich binden. Einfach anrufen, und die Kosten werden mit der Telefonrechnung abgebucht. Ein Schule braucht also nichts weiter zu machen, als sich bei WiNShuttle eine Domäne und einen UUCP-Account geben zu lassen. Dann wird der Kommunikationsserver der Schule so konfiguriert, daß er den 01019Freenet-Einwahlknoten anwählt und über diesen die UUCP-Mail und -News von WiNShuttle erhält. HTML-Seiten können direkt über den Freenet-Zugang abgeholt werden, dazu ist keine Konfiguration nötig. Wer vor der UUCP-Konfiguration zurückschreckt, kann auch von der Möglichkeit der Einrichtung eines persönlichen Mailboxfaches bei einem der sogenannten Freemailer (z. B. Netscape, Yahoo, . . . ) den Schülern E-Mail-Accounts einrichten, die die Schüler dann sowohl von zu Hause als auch von der Schule aus benutzen können. Aber Vorsicht! Das verursacht hohe Telefonkosten, weil bei diesem Verfahren für jeden Schüler-E-Mail-Zugriff in der Schule die Telefonuhr tickt! Dieses Kapitel kann leider noch nicht detaillierter beschrieben werden, weil das wichtigste fehlt: Ein gesellschaftlicher Konsens über die Nutzung des Internet in der Schule. Ein solcher Konsens könnte die Politik dazu bringen, einheitliche Lösungen, über die Landesgrenzen und betonierte Denkweisen hinweg einfach 31

3 Das Schulnetzwerk – Feinkonzept zu realisieren. Nicht die Technik ist das Problem. Wieder einmal, wie so oft in der Informationstechnologie, ist es bürokratischer “Sachverstand” der optimale Lösungen verhindert. Es bleibt aber zu hoffen, daß aufgrund der weiter fortschreitenden Liberalisierung des Telekommarktes neuere technische Lösungen auch in Deutschland angeboten werden können, sei es Satellitenverbindung, Kabelmodems oder Funkmodems zu einem Provider.

32

Kapitel 4 Einrichtung der Server 4.1 Einrichtung des Kommunikationsservers Der Linux-Kommunikationsserver ist weit mehr, als sein Name vermuten läßt. Unter Linux vereinigt der Server nahezu alle Dienste, die im Abschnitt 2.2 erwähnt wurden. Als Beispiel sei die Funktion des Linux-Kommunikationsservers am Gymnasium Isernhagen dargestellt (Abbildung 4.1). Wie die einzelnen Dienste installiert und genutzt werden, ist Inhalt des Buches. In diesem Kapitel wird die Installation der einzelnen Dienste besprochen. Samba nimmt eine Sonderrolle ein und wird deshalb im letzten Kapitel besprochen.

Abbildung 4.1: Der Linux-Kommunikationsserver kann viel mehr, als nur für die Internet-Kommunikation sorgen 33

4 Einrichtung der Server

4.1.1 Installation von Linux Der Rechner wird dabei vollständig für Linux vorbereitet. Da dieser Rechner möglicherweise später als Kommunikationsserver für das Schul-LAN (auch Intranet genannt) genutzt wird, ist es weise, die Hardware entsprechend den Empfehlungen des Abschnitts 2.1.1 auszustatten. Im wesentlichen bedeuten diese Empfehlungen die Einrichtung einer zweiten Festplatte. Danach wird die Installation von Linux mittels Bootdiskette von SuSE Linux vorgenommen. Nach dem Booten von Diskette befindet man sich im Installationsmenü. Ausgehend von den Annahmen, daß sich im Computer keine Netzwerkkarte befindet, die Festplatte(n), das CD-ROM-Laufwerk am EIDE-Port angeschlossen sind, und lediglich ein Drucker am Druckerport angeschlossen ist, braucht man keine Module zu installieren. Hat man eine SCSI-Karte eingebaut, an der entweder die Festplatten oder das CD-ROM-Laufwerk (oder beides) angeschlossen sind, muß man bei den Modulen den geeigneten Treiber auswählen. Dann beginnt man mit der Installation. Das SuSE-Handbuch [15] beschreibt den Vorgang hinreichend genau, und wir haben dem nichts hinzuzufügen außer einigen Anmerkungen zur Netzwerkinstallation und zur Partitionierung der Festplatte. Bitte beachten Sie, daß Sie vor SuSE Linux Version 6.3 bis zur Einrichtung des KDE unter einer Kommandozeilenbenutzeroberfläche arbeiten, wie zu finsteren DOS-Zeiten. Beachten Sie weiterhin, daß Sie als root arbeiten, als Systemverwalter, der alles darf und auch alles (kaputtmachen) kann. Später werden die Benutzer den Computer unter einem eigenen Login benutzen, so daß sie am System nichts dekonfigurieren können. Zum Zeitpunkt der Drucklegung dieses Buches ist SuSE Linux Version 6.4 verfügbar. Ab der letzten Version (6.3) wird standardmäßig eine grafische Benutzeroberfläche auch für die Installation zur Verfügung stehen. Die Erläuterungen dieses Kapitels werden aber dadurch im Grundsatz nicht betroffen. Sie wählen also den Menüpunkt “Installation starten” und dann “Linux neu installieren”. Die dann angebotenen Möglichkeiten zur Partitionierung sind etwas verwirrend. Sie müssen auf jeden Fall die Möglichkeit nutzen, ihre Festplatte(n) selbst zu partitionieren. Haben Sie diesen Menüpunkt verpaßt, sollten Sie lieber nochmals neu starten. Aber keine Angst, da Sie eh Linux und nur Linux installieren, ist alles ganz einfach, und evtl. Fehler können jederzeit wieder korrigiert werden. Irgendwann sollten Sie zum Menüpunkt “Selbst partitionieren” kommen. Wählen Sie diesen Menüpunkt vor allem dann, wenn Sie unserem Vorschlag gefolgt sind und eine zweite Festplatte für die Benutzer-Heimatverzeichnisse eingebaut haben. Diesem Vorschlag folgend, beschreiben wir hier die Installation für diesen Fall. In Abbildung 4.2 sehen wir das Partitionierungsangebot für einen solchen 34

4.1 Einrichtung des Kommunikationsservers

Abbildung 4.2: Das Partitionieren der Festplatten im Computer sollte in Ruhe vorgenommen werden

Rechner. Darin erkennen wir die beiden Festplatten des Rechners, als /dev/hda und /dev/hdb. An einen EIDE-Controller passen bis zu vier Festplatten, die entsprechend als /dev/hda bis /dev/hdd bezeichnet werden. /dev/hda ist also die erste Festplatte am ersten IDE-Port, während /dev/hdc die erste Festplatte am zweiten IDE-Port wäre. Dort ist im Regelfall das CD-ROM-Laufwerk angeschlossen, das für eine Linux Installation nicht in Frage kommt und deshalb auch nicht angezeigt wird. Da wir vorhaben, auf der ersten Platte das System unterzubringen und die zweite Platte für die Heimatverzeichnisse der Benutzer zu reservieren, können wir problemlos den Eintrag “Gesamte Platte” für /dev/hda wählen. Dann partitioniert Linux die gesamte Platte nach folgendem Muster: hda1 erhält das Bootsystem mit dem Mountpoint /boot. hda2 wird als Swap-Partition eingerichtet. Der Rest der Festplatte wird als Wurzel (engl. root) / eingerichtet. Die Begründung hierfür findet sich in der Tatsache, daß man für /boot und den Swap-Bereich nur hinreichend große (möglichst kleine) Festplattenbereiche verwendet und für das Wurzelverzeichnis / den ganzen Rest der Festplatte benutzen möchte. Später wählen wir dann für die zweite Festplatte die Option “Partitionieren” und legen dort das Linux-native Dateisystem für die ganze Festplatte an. Anschließend wählen wir im YaST-Menü den Eintrag “Installationssysteme” festlegen und legen für die erste Partition auf der Festplatte /dev/hda (sie trägt den Namen /dev/hda1) den Mountpoint “/” und für die erste (und einzige) Partition der zweiten Festplatte /dev/hdb (sie trägt den Namen /dev/hdb1) den Mountpoint “/home” (siehe Abbildung 4.3). Ein Zugriff auf das /home-Verzeich35

4 Einrichtung der Server

Abbildung 4.3: Bestimmung des Mountpoints der zweiten Festplatte

nis oder eines der Unterverzeichnisse erfolgt dann automatisch auf die zweiten Festplatte. Damit ist sichergestellt, daß ein unverschämter Benutzer, der sein Heimatverzeichnis zum Download riesiger Softwarepakete mißbraucht und damit die Festplatte füllt, das System nicht zum Erliegen bringt, weil die für das Betriebssystem wichtigen Teile auf der ersten Festplatte im Verzeichnis “/” und allen Unterverzeichnissen außer /home zu finden sind. Das Linux-Dateisystem ermöglicht die Einrichtung von sogenannten Quotas. Hiermit kann man erreichen, daß jeder Benutzer nicht mehr als einen bestimmten Speicherplatz zugewiesen bekommt. Ich unterstütze dieses Feature in diesem Buch nicht, weil inzwischen hinreichend große Festplatten zur Verfügung stehen, die in normalen Schulen mehr als ausreichen, auch arbeitssamen Schüler hinreichend Festplattenspeicherplatz zur Verfügung zu stellen. Sollte der Festplattenplatz tatsächlich ein Problem werden, sei auf das hierzu erhältliche HowTo hingewiesen.

4.1.2 Konfiguration des Netzwerks Nun fahren Sie mit der Installation nach Handbuch fort (Abbildung 4.4). Sie werden unter anderem nach dem Namen des Rechners und der Domäne gefragt. Der Rechnername und die Domäne bilden den sogenannten Full Qualified Domain Name (FQDN), also die volle Domäne des Rechners. Im Fall unseres Beispiels (Tabelle 4.1 auf Seite 37) lautet der FQDN also lempel.h.ni.schule.de, der Rechnername lempel und die Domäne h.ni.schule.de. 36

4.1 Einrichtung des Kommunikationsservers

Abbildung 4.4: Aufruf der Netzwerkkartenkonfiguration im YaST.

Tabelle 4.1: Verbindungsdaten einer virtuellen Schule, dem Lempelgymnasium in Hannover. Sie müssen sich eine ähnliche Tabelle für Ihre Schule anfertigen (lassen) Eigenschaft

Inhalt

Bemerkung

Benutzer-Kennung (Login) Passwort HotlineKennwort E-Mail-Adresse

rumpel

Wird zum Verbindungsaufbau benötigt “ Wenn was nicht klappt

URL UUCPsmarthost Telnet-/FTPServer Telefonnummer Name-Server (DNS)

stielzchen tralala

Das * deutet auf viele Benutzer hin www.shuttle.schule.de/h/lempel Die Homepage der Schule shuttle Der Rechner, der die Mail&News an die Schule weiterleitet www.h.shuttle.de Über diesen Rechner wird die Homepage geladen 051191104 Einwahlnumer für ISDN 194.95.247.252 Der DNS von WiNShuttle *@lempel.h.ni.schule.de

37

4 Einrichtung der Server Auch wenn Sie noch keine Netzwerkkarte installiert haben, sollten Sie bei der Abfrage, ob “echtes Netzwerk” vorliegt, das echte Netzwerk wählen und nicht etwa “loopback”. Falls Sie das nicht beachtet haben, ist das nachträglich aber (wie alles bei Linux) mit dem YaST oder einem einfachen Editor korrigierbar. Geben Sie dem Rechner die TCP/IP-Adresse 192.168.0.1. Dies ist zwar nicht zwingend erforderlich. Aber wir haben uns bei dem c’t/ODS-Modell der Schulvernetzung auf diese TCP/IP-Adresse festgelegt, damit Anfänger nicht mehr verwirrt werden als nötig. Diese Adresse gehört zu einem nicht öffentlichen Netzwerk (einem Intranet), denn die Adresse wird nicht nach außen weitergegeben. Als Netzwerkmaske wählen Sie 255.255.255.0. Über die Bedeutung dieser Netzwerkmaske erfahren Sie mehr unter Abschnitt 3.3 auf Seite 27.

4.1.3 Auswahl zu installierender Software Irgendwann müssen Sie angeben, welche Software aus dem Vorrat von sechs (oder mehr) CD-ROMs Sie installieren wollen. Zunächst müssen Sie das Basispaket sowie ISDN für Linux (I4l) installieren. Und Sie werden auch das X11Basispaket installieren, damit Sie die grafische Benutzeroberfläche nutzen können. Dann auch das KDE-Paket, weil die Benutzung dieser grafischen Benutzeroberfläche für ungeübte oder an Windows gewohnte Benutzer problemlos möglich ist. Darüber hinaus sollten Sie Software installieren, welche die Vernetzung ermöglicht — unbedingt auch UUCP. Außerdem alle Anwendungssoftware, die im Kapitel 6 auf Seite 75ff. erläutert wird (Tabelle 4.2). Auch hier gilt, daß eine nachträgliche Installation völlig unproblematisch ist. Stellt sich heraus, daß der Speicherplatz nicht reicht, können Sie ebenso unproblematisch Software wieder deinstallieren. Wenn Sie von Windows 95 kommen, haben Sie möglicherweise Skrupel, Software zu installieren und/oder zu deinstallieren, weil Sie aus Erfahrung wissen, daß bei der Deinstallation sehr häufig Fragmente der deinstallierten Software irgendwo in der Registrierungsdatenbank oder sonstwo im System versteckt geblieben sind, die zu einem unkalkulierbaren Systemverhalten, zu Fehlermeldungen oder sonstigen Unannehmlichkeiten führen können. Nicht umsonst hat sich ein Markt für die sogenannten Deinstallationsprogramme unter Windows ergeben. Vergessen Sie diese Angst! Sie arbeiten ja unter Linux! Alles, ja wirklich alles, was Sie installieren, ist in reinem ASCII protokolliert und nachlesbar. Die Deinstallation entfernt wirklich alles von der Festplatte und protokolliert diesen Vorgang auch in ASCII. Fühlen Sie sich also frei, alles, was auf Ihre Festplatte paßt, zu installieren, auszuprobieren und gegebenenfalls wieder zu deinstallieren. Genießen Sie die Freiheit! Details zur Installation der Software finden Sie im Abschnitt 5.3 auf Seite 69 und im Abschnitt 5.5 auf Seite 70. Vergessen Sie zum Abschluß nicht, den LILO (Linux Loader) in den Bootsektor der ersten Festplatte einzutragen. Wie immer erledigt YaST für Sie diese Aufgabe. 38

4.1 Einrichtung des Kommunikationsservers

Tabelle 4.2: Softwarepakete auf dem Server Serie

Paketname

Bedeutung

a

*

Alle Pakete, die bei der Installation vorgesehen wurden.

ap

*

Alle Pakete, die bei der Installation vorgesehen wurden.

doc

allman

Alle Handbuchseiten.

doc

odshtml

Die Dokumentation zum Offenen Deutschen Schulnetz.

doc

sdb_cgi

Suchfunktion in der lokalen SuSE-Hilfe-Datenbank.

doc

sdb_de

Die deutsche SuSE-Hilfe-Datenbank.

doc

susehilf

Das Basis-Hilfesystem.

doc

susepak

Informationen zu den Softwarepaketen.

doc

uucpdoc

Dokumentation des UUCP-Pakets.

doc

xf86html

Die Dokumentation des XFree86-Projekts.

gra

gimp

Das Grafikprogramm.

gra

gimpman

Das Handbuch zu GIMP.

gra

gsview

Ghostscript-Betrachter.

gra

lib*

Alle Grafikbibliotheken.

kde

*

Alle Pakete der Serie.

n

apache

Der Webserver.

n

i4l

Das ISDN-Paket.

n

inn

Der Newsserver.

n

lprold

Der Printspooler.

n

procmail

Speichert lokale E-Mail.

n

sendmail

Das BSD-sendmail-Programm.

n

squid

Der WWW-Proxy-Server.

n

uucp

Das Taylor-UUCP.

n

uucpcfg

Beispielkonfiguration für UUCP.

n

wget

Ein Programm zum lokalen Abspeichern von Webseiten.

n

wuftpd

Ein FTP-Server.

n

ypserv

Der Server für das NIS.

pay

acroread

Der Acrobat Reader für Linux.

pay

netscape

Der Netscape Communicator.

pay

xv

Ein schnelles Screenshot Programm.

pay

staroffice

Das StarOffice-Paket.

pay

lnx

Die LNX-Datenbank.

tcl

tcl*,tk*

Alles zur Skriptsprache Tcl/Tk.

tex

lyx

Das wissenschaftliche Schreibprogramm.

x

*

Alles, was automatisch vorgewählt ist.

xap

gnuplot

Der Funktionsplotter.

xap

mupad

Das Computer-Algebra-System (CAS).

xap

rasmol

Visualisierungsprogramm für Moleküle.

xap

xftp

Ein FTP-Programm.

xdev

*

Alles, was automatisch vorgewählt ist.

xsrv

*

Der geeignete X-Server für die Grafikkarte

39

4 Einrichtung der Server

Abbildung 4.5: Start des YaST zur ISDN-Konfiguration.

4.1.4

Konfiguration der ISDN-Karte

Nachdem die Software installiert ist und das System läuft, muß die Internet-Anbindung des Rechners eingerichtet werden. Zunächst muß ein Internet-Provider kontaktiert werden, von dem man ein Login und ein Passwort bezieht. Mit diesem Login und Passwort versehen wird der Internet-Zugang über die ISDN-Karte nun konfiguriert. Nehmen wir an, Sie hätten WiNShuttle kontaktiert und dort das Login rumpel und das Passwort stielzchen erhalten. Neben dem Passwort und dem Login erhalten Sie von WiNShuttle noch Informationen darüber, wo Sie Ihre E-Mail und News abholen können und welche Adresse der Nameserver von WiNShuttle besitzt. Für Ihre Schule sollten Sie eine E-Mail-Adresse beantragen, die der ODSNorm entspricht. Die Tabelle 4.1 auf Seite 37 faßt die Daten einer virtuellen Schule (es gibt sie nicht wirklich) zusammen. Die einzelnen Schritte zur Einrichtung der Internet-Anbindung werden nun beschrieben. 1. Loggen Sie sich als root ein und starten Sie YaST. Aktivieren Sie die Administration des Systems -> Hardware in System integrieren -> ISDN-Hardware konfigurieren (Abbildung 4.5). 2. Entnehmen Sie die Werte aus der Hardware-Beschreibung Ihrer Karte und tragen Sie die entsprechenden Daten in die YaST-Eingabemaske ein (Abbildung 4.6 auf Seite 41). Speichern Sie die Daten und klicken Sie auf ISDNParameter.

40

4.1 Einrichtung des Kommunikationsservers

Abbildung 4.6: Übertragung der ISDN-Hardwaredaten in die YaST-Eingabemaske

Abbildung 4.7: Zugangsdaten für den Provider (WiNShuttle) werden in die YaST-Eingabemaske eingetragen

41

4 Einrichtung der Server

Abbildung 4.8: Netzwerkgrundkonfiguration für die ISDN-Karte

3. Tragen Sie in diese Eingabemaske die Zugangsdaten für den WiNShuttle(oder anderen Provider-) Zugang ein (Abbildung 4.7 auf Seite 41). Beachten Sie den symbolischen Namen für die ISDN-Karte: ippp0. 4. Speichern Sie die Daten, und beenden Sie die Hardware-Integration für die ISDN-Karte. 5. Konfiguration des Netzwerks: Sie haben mit der ISDN-Karte eine neue Netzwerkkarte im System. Die muß noch mit einer TCP/IP-Adresse versehen werden. Rufen Sie in YaST daher die Administration des Systems -> Netzwerk konfigurieren -> Netzwerk Grundkonfiguration auf, und tragen Sie die Parameter gemäß Abbildung 4.8 ein. 6. Einstellen der Default-Route. Sie müssen nun dem Netzwerk bekanntgeben, daß alle Informationen an externe Rechner über die ISDN-Karte weitergeleitet werden. Hierzu ergänzen Sie die Datei /etc/route.conf, so daß sie folgenden Inhalt besitzt: # /etc/route.conf # # In this file you can configure your static routing... # # This file is read by /sbin/init.d/route. # Die Ethernet-Netzwerkkarte für den späteren Gebrauch 192.168.0.0 0.0.0.0 255.255.255.0 # Die ISDN-Karte führt zum WiNShuttle-Netzwerk: 192.168.1.2 0.0.0.0 255.255.255.0 # Der WiNShuttle-Nameserver ist das Default-Gateway. default

42

192.168.1.2

eth0 ippp0

4.1 Einrichtung des Kommunikationsservers Wenn die ISDN-Karte gemäß den obigen Schritten eingerichtet ist, können Sie versuchen, einen Ihnen bekannten Rechner per Namen zu erreichen, indem Sie bei ihm “anklopfen”. Der Befehl hierzu heißt ping. Dieser Befehl ist eine lautmalerische Übernahme aus der Echolot-Technik. Ein U-Boot kann mit Hilfe eines Sonar-Impulses (Ping) geortet werden, weil ein Echo (Pong) zurückkommt. So ist es auch mit einem fremden Rechner, den man versucht, mit einem ping zu erreichen und erwartet, daß er im übertragenen Sinne ein “Pong” zurückliefert. Die genaue Syntax entnimmt man dem in Linux integrierten “Handbuch” der Linux-Befehle (den sogenannten Manpages) mit dem Befehl man ping. Für uns reicht der Befehl ping www.shuttle.de aus, um zu testen, ob wir in das Internet kommen. Wenn alles glatt gegangen ist, muß nach wenigen Sekunden eine Antwort wie in Abbildung 4.9 eintreffen. Man erkennt, daß der DNS den Namen www.shuttle.de zu einer TCP/IP-Adresse aufgelöst hat, daß der Rechner www.shuttle.de noch einen anderen Namen trägt (Alias) und daß die Antwortzeit mit im Mittel 50.5 ms recht kurz ist. Normalerweise läuft der ping-Befehl solange, bis man ihn mit der Tastenkombi¨ ¥ nation §Strg ¦ -C unterbricht. Man kann ihn aber auch nur eine bestimmte Zyklenzahl laufen lassen. In der hier gezeigten Form ist der Befehl auch geeignet, die ISDN-Leitung offen zu halten, während über eine schlechte Leitung ein Download einer Datei versucht wird. Aber Vorsicht: Während der ping-Befehl läuft, muß die ISDN-Leitung bezahlt werden.

Abbildung 4.9: Ein Ping zum WiNShuttle zeigt, daß die ISDN-Verbindung funktioniert 43

4 Einrichtung der Server

4.1.5 Kosten, Kosten, Kosten Mit der Konfiguration der ISDN-Karte haben Sie ein kritisches Stadium erreicht. Denn jedesmal, wenn die Karte eine Verbindung zum Provider (WiNShuttle) aufbaut, freut sich die Telekom. Ihr Schuletat wird aber entsprechend strapaziert. Deshalb müssen Sie immer wieder kontrollieren, ob die ISDN-Leitung geöffnet ist oder geschlossen. Es geht um nicht unwesentliche Beträge. Bei heftiger Nutzung des Internet können leicht DM 500 pro Monat anfallen. Bei kluger Nutzung lassen sich die Beträge aber auch unter DM 200 pro Monat drücken. Ganz gewiß aber sind die Telefonkosten (wir reden nur über Ortsgespräche zum Provider, anderenfalls kann man Schulvernetzung vergessen) der limitierende Faktor der Schulvernetzung. Möglicherweise der Faktor, der die Internet-Anbindung von Schulen insgesamt verhindert. Damit Sie sicher sind, daß Sie die Kosten im Blick und damit auch im Griff behalten, hier ein paar Ratschläge. ❏ Das Programm imon zeigt Ihnen, ob die ISDN-Leitung geöffnet ist und da-

mit Geld kostet. Linux als Multiuser-Betriebssystem erlaubt Ihnen, ein zweites Terminalfenster zu öffnen und dort zur Kontrolle das Programm laufen zu lassen. Vor allem in der Anfangszeit, wenn Sie das System noch nicht kennen, werfen Sie so oft wie möglich einen Blick auf die Anzeige des Programms. ❏ Sie können die ISDN-Verbindung mit dem Befehl isdnctrl hangup ippp0

unterbrechen. Kontrollieren Sie dennoch stets mit imon, ob nicht doch noch ein Ihnen unbekannter Prozeß im Hintergrund anschließend die ISDN-Verbindung wieder öffnet. ❏ Sie können die Anwahl des Providers verhindern, indem Sie dessen Telefon-

nummer aus der Telefonliste streichen. Dies geschieht mit dem Befehl isdnctrl delphone ippp0 out 91104

wobei 91104 die Telefonnummer des Providers ist. Dieser Befehl löscht einen Eintrag. Haben Sie (aus welchen Gründen auch immer) die Telefonnummer mehrfach eingetragen (oder eine alternative Telefonnummer), dann müssen Sie den Befehl wiederholen. Wenn ippp0 tatsächlich nicht mehr weiß, welche Nummer zu wählen ist, erkennen Sie das an der Antwort ippp0: invalid argument

Nun können Sie sicher sein, daß ihr Rechner den Provider nicht mehr anwählt. Logischerweise können Sie mit dem Befehl isdnctrl addphone ippp0 out 91104

die Telefonnummer wieder in das Telefonverzeichnis eingeben. Bei diesem Verfahren haben Sie den Vorteil, daß nur die neue Anwahl verhindert wird. Haben Sie also gerade einen Download laufen, der 99 % von 30 MB Software geladen hat, dürfte eine abrupte Unterbrechung der Telefonleitung für Un44

4.1 Einrichtung des Kommunikationsservers mut sorgen. Andererseits kann man durch einen Ping ins Internet auch das Auflegen der ISDN-Leitung verhindern, so daß erhebliche Kosten entstehen. Man muß also abwägen, ob man durch eine Kombination von hangup und delphone wirklich abrupt die Leitung unterbrechen will. Alternativ bietet sich auch noch der Befehl isdnctrl dialmode ippp0 off

an, der den Wählmodus ausschaltet. Mit isdnctrl dialmode ippp0 on

hat man ihn wieder aktiviert. ❏ Verwenden Sie den Befehl isdnrep, um die tägliche Verbrauchsanalyse zu

erstellen. ❏ Unter KDE steht Ihnen später ein komfortableres Werkzeug zur Kontrolle

zur Verfügung. Das Programm heißt xisdnload und zeigt Ihnen nicht nur den aktuellen Leitungszustand an, sondern zusätzlich auch noch die Auslastung der Leitung und die Dauer der Verbindung. Aber dazu müssen Sie erst KDE einrichten. Beachten Sie diese Warnungen stets, dann haben Sie den berüchtigten EinheitenGAU nicht zu befürchten. An dieser Stelle sei nochmals auf den entscheidenden Vorteil einer Standleitung hingewiesen: Wenn man sich eine solche leisten kann, hat man monatliche Fixkosten vor sich und erlebt keine unangenehmen Überraschungen.

4.1.6 Einrichtung von UUCP Die Benutzung von UUCP ist ein KO-Kriterium für die meisten Internet-Provider. In der Schule ist UUCP nach wie vor geeignet, weil es alle Mail & News zu einem Päckchen zusammenpackt, die verschiedenen Päckchen im Laufe der Zeit ordentlich zwischenlagert und dann in einem Rutsch bei der nächsten UUCPVerbindung überträgt, ohne daß Fehlermeldungen über zu lange Wartezeiten bei längerer Nichtbenutzung der Verbindung auftreten. Wir werden hier deshalb nur diesen Weg beschreiben. Es gibt unter Linux natürlich immer auch Alternativen. Beispielsweise liegt SuSE Linux das Programm fetchmail bei, das seinen Datenaustausch mit einer Dropin-POP-Mailbox ausführt. Das Verfahren entspricht ziemlich genau jenem, das auch andere Betriebssysteme, die UUCP nicht ausführen können, im Rahmen der Schulvernetzung einsetzen. Solange Sie diesen Rechner als Einzelrechner einsetzen, kann fetchmail eine einfache Alternative zu UUCP sein. Da Sie aber beim weiteren Ausbau ihres Netzes besser auf UUCP umstellen, wird hier gleich die Vernetzung mit UUCP beschrieben. Um UUCP in Zusammenarbeit mit dem Provider WiNShuttle nutzen zu können, muß Ihnen WiNShuttle ein getrenntes Login für UUCP geben. Dieses ist am 45

4 Einrichtung der Server schnellsten mit der Hotline abzustimmen. Dann brauchen Sie nur noch die folgenden Dateien zu konfigurieren, die sich alle im Verzeichnis /var/lib/uucp/taylor_config befinden müssen. Sie erhalten eine Vorlage dieser Dateien in dem Unterverzeichnis examples. Achtung! Ab SuSE Linux 6.0 befinden sich die Daten nicht mehr in /var/lib/uucp/taylor_config, sondern in /etc/uucp. Bitte beachten Sie diese Änderungen. ❏ /var/lib/uucp/taylor_config/call (/etc/uucp/call):

Die Datei enthält die mit WiNShuttle abgesprochene Login-Information. Der UUCP-Rechner bei WiNShuttle heißt shuttle, das Login und Passwort müssen Sie mit der Hotline verabreden. Diese Datei hat prinzipiell folgenden Aufbau: ... #/var/lib/uucp/taylor\_config/call #Smarthost Login Password shuttle <password> ...

❏ /var/lib/uucp/taylor_config/sys (/etc/uucp/sys):

Diese Datei enthält die für das anzurufende System spezifischen Daten: ... #/var/lib/uucp/taylor\_config/sys #Login und Password aus der Datei call lesen: call-login {*} call-{\password} {*} #Keine Einschränkung der Zugriffszeit time any #Systemeinstellungen system shuttle chat ogin: \L word: \P address mail.shuttle.de port tcp protocol-parameter t timeout 60 ...

❏ /var/lib/uucp/taylor_config/port (/etc/uucp/port):

Diese Datei enthält die Information über den Port, über den auf den UUCPSmarthost (WiNShuttle) zugegriffen werden soll: ... #/var/lib/uucp/taylor\_config/port port tcp type TCP ...

❏ /var/lib/uucp/taylor_config/dial (/etc/uucp/dial):

In dieser Datei stehen die Informationen, wie das früher zur Verbindung über die Telefonleitung übliche Modem angesteuert werden soll. Da wir die Verbindung über die automatisch arbeitende ISDN-Karte abwickeln, lassen 46

4.1 Einrichtung des Kommunikationsservers Sie diese Datei so wie sie ist. ❏ /usr/lib/uucp/taylor_config/config (/etc/uucp/config):

Diese Datei enthält lediglich den eigenen Namen, damit UUCP auch sicher ist, daß das richtige System die Daten erhält: ... #/var/lib/uucp/taylor\_config/config nodename lempel ...

4.1.7 Die Konfiguration von News Mit der Einrichtung von UUCP haben Sie auch den Schlüssel für die Newsgruppen (z. Z. auch Netnews genannt) des Offenen Deutschen Schulnetzes in der Hand. Diese Newsgruppen müssen Sie aber zunächst auf dem Kommunikationsserver einrichten und dann vom Newsfeed (WiNShuttle oder wer immer ihr Provider ist) anfordern (abonnieren). Die Einrichtung des Newssystems auf dem Kommunikationsserver erfolgt nach Anweisung aus dem Handbuch oder entsprechend den hier angegebenen Schritten: 1. Einloggen als root. 2. Annehmen der Benutzereigenschaften des Newssystems durch den Befehl su news

Abbildung 4.10: Anfordern von News mittels einer E-Mail [51] beim WiNShuttle Dienst des DFN. Hier: Die Anleitung. 47

4 Einrichtung der Server 3. Hinzufügen einer Newsgruppe durch den Befehl /usr/lib/news/bin/maint/addgroup

4. Wiederholen von Schritt 3. bis alle von Ihnen gewünschten Newsgruppen eingetragen sind. 5. Einrichten der crontab-Datei für news entsprechend dem SuSE Handbuch. 6. Einrichten der Datei /var/lib/news/batchparms. 7. Anfordern der News beim Newsroboter des Providers nach Abbildung 4.10. 8. Regelmäßige Überprüfung des root-Mailaccounts nach Mitteilungen des Newssystems. Damit kommen die Netnews auf den eigenen Server und können von den Clienten abgerufen werden. Sie sollten auf jeden Fall die schule.*-Newsgruppen abonnieren. Eine der Newsgruppen ist die Newsgruppe schule.test. Hier können Sie nach Herzenslust testen, ob die Verbindung zu den Netnews klappt. Wenn Sie z. B. hier eine Nachricht hineinschreiben, sollten Sie bereits am nächsten Tag Nachricht von einem Newsroboter erhalten haben, der Ihnen auf diese Nachricht eine Standardantwort zusendet. Damit können Sie sicher sein, daß die von Ihren Schülern und Schülerinnen verfaßte News auch tatsächlich ins Internet gelangen. An dieser Stelle ist es Zeit für eine gute und eine schlechte Nachricht. Die schlechte zuerst: Ab SuSE Linux 6.2 wird im Handbuch zum Zeitpunkt der Drucklegung nicht mehr die Konfiguration von News beschrieben. Die gute Nachricht: Mit dem Programm leafnode liegt eine sehr einfach zu konfigurierende Alternative zum Newssystem vor. Anfängern sei deshalb der Start mit leafnode empfohlen.

4.1.8

fetchmail

Seit SuSE Linux 6.1 wird auch im Handbuch eine neue Variante von Mail & News als Alternative zu UUCP vorgeschlagen. Die Mailvariante bedient sich des Programms fetchmail, das durch einen einfachen Aufruf alle Mail auf einem POP3-Mailserver abholt und in das lokale Mailsystem einspielt. Die Konfiguration von fetchmail ist besonders einfach. Da nur root das Recht haben sollte, die Mail abzuholen (Kostenfrage), muß man lediglich als root die Datei .fetchmailrc im root-Home-Verzeichnis (/root) einrichten. In diese Datei schreiben wir einfach den Befehl hinein, den fetchmail ausführen soll: poll localdomains user with pass\ to esr * here

Ruft der Benutzer root nun das Programm fetchmail auf, wird der Inhalt der Datei .fetchmailrc als Parameter an das Programm übergeben. Da der Befehl poll die Angabe geheimer Daten erfordert (Login und Passwort), muß die 48

4.1 Einrichtung des Kommunikationsservers Datei vor fremden Blicken geschützt werden. Es ist unbedingt darauf zu achten, daß nur root und sonst niemand Zugriff auf die Datei hat. Anderenfalls ist die Gefahr des Mißbrauchs gegeben. Will man fetchmail wegen seiner Einfachheit in der Schule einsetzen, muß man sich vorher mit seinem Internet-Provider ins Vernehmen setzen, der die POP3Mailbox als sogenannte “Drop-In”-Mailbox einrichten muß, denn in dieser Mailbox werden alle E-Mails gesammelt, die auf die Schuldomäne enden. fetchmail holt dann mit dem einfachen Befehl fetchmail

die Post aus der Drop-In-Mailbox ab und verteilt sie im lokalen Mailsystem des Mailservers, von dem sich die Benutzer ihre Mail mittels Netscape (oder einem anderen POP3-Clienten) abholen. Der Versand der Post erfolgt normalerweise direkt, d. h. die Post würde nicht zwischengespeichert, wenn die ISDN-Verbindung zum Provider offen wäre. Im Regelfall ist sie das aber nicht. Dann wird die E-Mail in /var/spool/mqueue zwischengespeichert. Wird die ISDN-Verbindung aufgebaut, kann man die zwischengespeicherte E-Mail mit dem Befehl sendmail -q

abschicken. Diese Vorgänge lassen sich natürlich mit dem cron Daemonen automatisieren. Zum Beispiel könnte eine automatische Mailsteuerung folgendermaßen aussehen: 1. Um 0.00 Uhr die ISDN-Verbindung aufbauen. 2. Um 0.01 Uhr mittels fetchmail die Post holen. 3. Um 0.01 Uhr mittels sendmail -q die Post absenden. 4. Um 1.00 Uhr die ISDN-Verbindung wieder schließen. Eine solche Zeitsteuerung wird mittels des cron-Daemonen folgendermaßen realisiert. Man erzeugt eine Datei mit dem Namen (z. B.) rootcron als root im Home-Verzeichnis von root (/root). Diese Datei enthält die folgenden Zeilen: 0\( \: \)0\( \: *\: *\: * \) /sbin/isdnctrl addphone ippp0 out \( 1\: 0\: *\: *\: * \) /usr/bin/fetchmail poll localdopmains user with pass to esr {*} here \( 1\: 0\: *\: *\: * \) /usr/sbin/sendmail -q 0\( \: 1\: *\: *\: * \) /sbin/isdnctrl addphone ippp0 out 0\( \: 1\: *\: *\: * \) /sbin/isdnctrl hangup ippp0

Anschließend wird die Datei rootcron mit dem Befehl 49

4 Einrichtung der Server

crontab rootcron

in die entsprechenden Cron-Dateien eingetragen.

4.1.9 News mit leafnode Wem die Konfiguration mit UUCP zu umständlich erscheint, der kann seit SuSE Linux 6.1 auf die Beschreibung des Handbuches zurückgreifen, um die sehr einfache Installation des Programms leafnode zu realisieren. Die ganze Arbeit ist nur auf dem Kommunikationsserver erforderlich, der dann für das ganze Schulnetz als NNTP-Server arbeitet. Da im folgenden die Arbeit mit Netscape beschrieben wird, reduziert sich die Konfigurationsarbeit auf den Clienten darauf, Netscape richtig einzurichten (einmal pro Benutzer). Um auch leafnode automatisch zu betreiben, werden lediglich zwei Zeilen in die Datei rootcron aus Abschnitt 4.1.8 eingefügt und nochmal der Befehl crontab rootcron

ausgeführt. Die einzufügenden Zeilen lauten: 1\( \: 0\: *\: *\: * \) /usr/sbin/fetch 1\( \: 1\: *\: *\: * \) /usr/sbin/texpire

Die erste Zeile bewirkt das Holen neuer News, die zweite Zeile bewirkt das Löschen veralteter News. Das Besondere an leafnode ist seine dynamische Art der Bestellung von News. Wird eine Newsgruppe lange Zeit nicht gelesen, wird sie nach einer bestimmten Zeit einfach nicht mehr vom NNTP-Server des ISP geholt. Diese Eigenschaft ist für die Schule nützlich, weil sie hilft, Telefonkosten zu sparen, und für den Systemverwalter, weil er sich nicht um das Abonnement von Newsgruppen kümmern muß. Das Lesen in einer Newsgruppe (auch wenn sie auf dem lokalen NNTP-Server leer ist) aktiviert dann wieder das Lesen mittels des fetch-Programms. Zum Abschluß noch die vier Schritte zu einem funktionsfähigen NNTP-Server auf dem Kommunikationsserver gemäß SuSE-Handbuch. Dabei wird davon ausgegangen, daß Sie das Paket leafnode aus der Serie n installiert haben. 1. Mit dem YaST die Variable NNTPSERVER auf den Wert arktur (oder den entsprechenden Namen des Kommunikationsservers) setzen. 2. Die Datei /etc/leafnode/config mit einem normalen ASCII-Editor konfigurieren. Hier ist lediglich die Zeile server= zu korrigieren, so daß hinter dem Gleichheitszeichen der Name des NNTP-Servers des ISP steht, also z. B. server=news1.shuttle.de

3. In der Datei /etc/inetd.conf den Eintrag für nntp aktivieren, indem das führende # entfernt wird. Dort steht dann etwa 50

4.1 Einrichtung des Kommunikationsservers

nntp stream tcp nowait news /usr/sbin/tcpd /usr/sbin/leafnode

4. Mit rcinetd restart

wird der inetd neu gestartet. Damit ist die Konfiguration abgeschlossen.

4.1.10 Der Webserver Apache Der Webserver Apache erscheint auf den ersten Blick als Luxus, dessen Einrichtung man sich besser erspart. Unter Linux kann dieser Auffassung getrost widersprochen werden. In der Schule dagegegen muß man dieser Auffassung widersprechen. Ohne einen eigenen Webserver im Intranet können wesentliche Funktionen der Informationstechnologie in der Schule nicht genutzt werden. Zunächst einmal ist der Webserver ab SuSE Linux 6.0 dafür vorkonfiguriert, das Hilfesystem zu unterstützen. Es enthält eine Suchfunktion, mit der bei auftretenden Problemen im Regelfall eine Lösung gefunden werden kann. Aber auch die installierten Softwarepakete werden in die Hilfe mit eingebunden. Die weitaus wichtigste Funktion des Webservers in der Schule besteht aber darin, im Intranet eigene Webdienste anzubieten. Diese dienen zur Information der Schüler, enthalten Anleitungen zur Benutzung der Software und bieten auch bei abgeschalteter ISDN-Leitung gern besuchte Webseiten als lokal installierte Varianten. Besonders ist dies dort wichtig, wo Java-Programme im Unterricht eingesetzt werden sollen. Viele Java-Programme erlauben nämlich nicht den Zugriff über einen Firewall oder Proxy-Server und starten aus diesem Grund nicht, wenn ein Schüler das entsprechende Java-Programm starten will. Ist dagegen die Webseite lokal installiert, erfolgt der Zugriff direkt, und der Sicherheitsmechanismus in Java erlaubt den Start des Programms durch den Schüler. Weiterhin wirkt es unglaublich motivierend auf die Schüler und Schülerinnen, wenn sie sich gegenseitig die im Informatikunterricht erstellten Webseiten ansehen können. Dazu müssen Schüler lediglich in ihrem Heimatverzeichnis ein Verzeichnis mit dem Namen public_html erstellen, für das jeder Leserechte erhalten muß. In diesem Verzeichnis enthaltene HTML-Dateien können dann von jedem Intranet-Benutzer gelesen werden. Die Startseite muß immer den Namen index.html tragen, dann kann die Homepage ganz einfach mit der URL http://192.168.0.1/~<username>

aufgerufen werden. Die Tilde (˜) besagt, daß die Datei nicht im normalen HTTPDokumentenbaum zu finden ist, sondern im public_html-Verzeichnis des Benutzer mit dem entsprechenden Usernamen. Die Installation des Apache-Webservers ist äußerst simpel. Er ist standardmäßig zur Installation vorgesehen, und nur, wenn Sie ihn nicht installieren wollen, 51

4 Einrichtung der Server müssen sie ihn extra aus der Installationsliste löschen, wovon an dieser Stelle nochmals abgeraten wird. Der Webserver Apache unterliegt nicht der GPL, kann aber unter den in /usr/doc/packages/apache/LICENSE beschriebenen Bedingungen frei weitergegeben werden.

4.1.11 Der Proxy-Server Squid Normalerweise bedarf es keiner Erläuterung des Proxy-Servers Squid. Er arbeitet zuverlässig im Hintergrund. Beobachten Sie aber einmal, daß keine Verbindung ins Internet zustande kommt, obwohl die ISDN-Leitung funktioniert (siehe Abbildung 4.9), dann sollten Sie in den Log-Dateien des Squid nachsehenl, die sie unter /var/squid/logs finden. Zusätzlich natürlich immer auch in der HauptLogdatei des Systems /var/log/messages. Die Installation des Programms squid ist im YaST während der Installationsphase anzuklicken. Besondere Konfigurationsmaßnahmen sind nicht erforderlich. Die WWW-Browser (Netscape) sind auf den Proxy Port 3128 einzustellen.

4.2

Einrichtung des File-Servers

4.2.1 Benutzerverwaltung Die Benutzerverwaltung unter Linux erfüllt verschiedene Zwecke: ❏ Normale Benutzer können die Konfigurationsdateien nicht verändern. Da-

mit sind sie sicher vor zufälligen, ungewollten und daher nicht reproduzierbaren Veränderungen des Systems. ❏ Jeder Benutzer kann sich seine eigene Oberfläche anlegen und diese seinen

individuellen Bedürfnissen anpassen, ohne dabei andere Benutzer zu beeinträchtigen oder zu behindern. ❏ Die Linux-Protokollführung erlaubt ihnen, evtl. Mißbrauch durch einzelne

Benutzer nachzuweisen und diese vom Gebrauch des Systems auszuschließen. ❏ Jeder Benutzer erhält unter Linux automatisch ein eigenes Mailboxfach mit

der international gültigen Adresse @<schuldomäne>. Der Benutzer mausi am hypothetischen Lempelgymnasium also: [email protected]. Aus diesem Grunde müssen Sie jedem Schüler/Lehrer ein eigenes Login geben. Vermeiden Sie auf jeden Fall die Benutzung des root-Logins, wenn Schüler im Raum sind. Das root-Passwort in den Händen böswilliger Schüler kann die 52

4.2 Einrichtung des File-Servers Neuinstallation des Systems nötig machen. Ich muß diese Warnung allerdings relativieren. Im Regelfall sind die Schüler sehr kooperativ und nehmen auch auf Lehrer Rücksicht, die sich mit der Systemverwaltung nicht so auskennen. Normalerweise würden Schüler auch sehr gerne die Systemverwaltung für die Lehrer übernehmen. Allerdings sehe ich da rechtliche Probleme auf die Schule zukommen. Die Benutzerverwaltung unter SuSE ist mit dem YaST ein Klacks. Man ruft einfach unter “Administration des Systems -> Benutzerverwaltung” die entsprechende Schablone auf und trägt für jeden Schüler/Lehrer ein Kürzel ein. Dann füllt sich der Rest der Schablone von selbst, und lediglich die frei gebliebenen Felder sind auszufüllen. Wollen Sie einem neuen Schüler ein Kürzel geben und das Namensfeld ist anschließend bereits ausgefüllt, dann haben Sie ein bereits existierendes Kürzel erwischt. Denken Sie sich ein neues Kürzel (Login) aus, und wiederholen Sie den Vorgang. Das wars. Noch ein Hinweis zu den Logins: Verwenden Sie möglichst Kürzel, mit denen Sie etwas anfangen können. Eine gute Regel ist es, das Kürzel als Konkatenation aus dem Vornamen und Nachnamen des Schülers zu bilden. Also wird Emil Müller etwa zum Benutzer emu oder emmue (Keine Umlaute!). Vermeiden Sie auf jeden Fall Phantasienamen wie zork, einstein, simpson, schnalle oder sonstige mehr oder weniger lustige Abkürzungen. Im Zweifelsfall können Sie mit diesen Kürzeln nichts anfangen und müssen erst mühsam in der Benutzerverwaltung nachsehen, wer sich dahinter verbirgt. Achten Sie auch darauf, daß die Kürzel nicht zu lang werden. Acht Zeichen sind genug. Bei den Passworten sollten Sie stets darauf hinweisen, daß die nicht umsonst geheim zu halten sind. Viele Schüler neigen dazu, die Passworte mit ihren Freunden auszutauschen und dann gemeinsam in Projekten zu arbeiten. Machen Sie ihren Schülern (und Lehrern) klar, daß damit erhebliche Probleme auf sie zukommen können, wenn z. B. ein “Freund” unter dem eigenen Login massiven Schaden anrichtet. Dann wird der Login-Inhaber zur Rechenschaft gezogen und nicht der eigentliche Urheber. Mit der Einrichtung der Benutzer wird auf der zweiten Festplatte (d. h. im Verzeichnis /home) für jeden Benutzer ein individuelles Home-Verzeichnis angelegt (siehe Abbildung 2.4 auf Seite 12). In diesem Verzeichnis kann der Schüler selbständig seine Daten verwalten.

4.2.2 Zugriffsrechte Die Verwaltung des Dateizugriffs obliegt dem jeweiligen Besitzer einer Datei. Besitzer einer Datei oder eines Verzeichnisses ist derjenige, der sie angelegt hat oder von Systemverwalter (root) dazu ausersehen wurde. Im Falle der Heimatverzeichnisse hat root die Heimatverzeichnisse angelegt und dann den Benutzer als Besitzer seines Heimatverzeichnisses und aller Unterverzeichnisse eingetragen. Damit kann der Benutzer die Zugriffsrechte in seinem Heimatverzeichnis 53

4 Einrichtung der Server

Abbildung 4.11: Die Zugriffsrechte von Dateien im eigenen Heimatverzeichnis, angezeigt im KDE-Fenster

selbst regeln. Im KDE-Browser wird die Rechtestruktur besonders einfach dargestellt (Abbildung 4.11). Man erkennt dort, daß für jede Datei drei Rechte vergeben werden: ❏ Das Leserecht, ❏ das Schreibrecht und ❏ das Ausführungsrecht.

Diese drei Rechte werden an wiederum drei Personenkreise vergeben: ❏ Dem Besitzer (engl. owner) das ist die Person, die in der Datei als Eigentümer

angegeben ist (im Beispiel der Benutzer karl), ❏ allen Mitgliedern der Gruppe (engl. group), in welche die Datei eingeordnet

wurde (im Regelfall user) und zuletzt noch ❏ den anderen (engl. others) Benutzern des Systems (others).

Will man eine Datei vor den Augen Neugieriger verstecken, dann muß man alle Zugriffsrechte außer denen des Eigentümers löschen. Umgekehrt möchte man z. B., daß im eigenen Home-Verzeichnis abgelegte Webseiten von allen anderen gelesen werden können. Dann muß man die Leserechte (und nur diese) für die Gruppe und für die anderen auch setzen. 54

4.3 Einrichtung des Druckerservers Die Vergabe von Schreibrechten erlaubt den entsprechenden Benutzern den Text zu verändern (d. h. auch zu löschen). Die Vergabe von Ausführungsrechten erlaubt es den Benutzern, die Datei als Programm aufzurufen. Durch geschickte Vergabe dieser Rechte kann man erreichen, daß z. B. ein Skript von allen Benutzern ausgeführt, aber nicht verändert werden kann. Zusätzlich gibt noch ein paar Spezialrechte, an die man sich nur als root heranwagen sollte.

4.2.3 Das Verzeichnis public_html Eine besondere Bedeutung kommt dem Verzeichnis public_html im eigenen Home-Verzeichnis zu. Hier kann jeder Benutzer seine eigene Homepage unterbringen. Bereits bei der Erklärung der Bedeutung des Webservers wurde dieses Verzeichnis erwähnt. Achten Sie darauf, daß die Schüler und Schülerinnen dieses Verzeichnis für alle lesbar machen und daß die Startseite den Namen index.html trägt. Nur dann ist der Zugriff über die URL http://192.168.0.1/~<username>

gesichert. Falls Sie von Windows auf dieses Verzeichnis zugreifen, z. B. über Samba (siehe Kapitel 13), dann lernen Sie die Tücken eines für Multiuserbetrieb wenig geeigneten Betriebssystems kennen. Da Windows keine Zugriffsrechte kennt, wird die Vergabe der Zugriffsrechte nämlich von Samba in der Datei /etc/smb.conf geregelt. Normalerweise sollten Sie niemandem Zugriff auf die eigenen Verzeichnisse gewähren. Das ist auch so voreingestellt. Erstellen Sie nun im Verzeichnis public_html eine Datei, so wird Samba dort keine Leserechte außer für den Benutzer selbst zulassen. Folglich kann auch niemand die Homepage des Benutzers lesen. Sie müssen nun Telnet aufrufen, sich an dem Kommunikationsserver anmelden und in ihr public_html-Verzeichnis wechseln. Dort stellen Sie für alle erzeugten Dateien die Leserechte für alle mit dem folgenden Befehl her: chmod w+r *

Jedesmal, wenn Sie nun unter Windows eine Datei im public_html-Verzeichnis verändern oder hinzufügen, müssen Sie dieses Spielchen wiederholen, oder eben auch für die Clienten Linux verwenden, was wir natürlich besonders empfehlen.

4.3 Einrichtung des Druckerservers Bei der Installation wird standardmäßig ein Line Printer Daemon (lpd) installiert, der im Hintergrund wartet, bis ein Druckauftrag eintrifft und diesen dann fachgerecht bedient. Bei einer reinen Linux-Anlage (Server und Clienten unter Linux) 55

4 Einrichtung der Server

Abbildung 4.12: Installation des Druckers.

ist die Installation des Druckers ein Klacks. Sie starten den YaST und wählen Integration der Hardware -> Druckerinstallation (Abbildung 4.12). Das sich dann öffnende Formular füllen sie wahrheitsgemäß aus. Wenn Sie noch keinen Drucker besitzen, informieren Sie sich anhand des SuSE-Handbuchs über die anschließbaren Drucker. Damit ist die Druckerkonfiguration abgeschlossen. Zum Test sollten Sie nun einfach eine ASCII-Datei auf dem Drucker ausgeben. Schreiben Sie also eine kleine Datei ascii.test mit einem beliebigen Texteditor, oder suchen Sie sich eine kleine ASCII-Datei aus, und drucken Sie diese mit dem Befehl lpr ascii.test

bzw. lpr

Wird die Datei nicht richtig ausgedruckt, überprüfen Sie zunächst folgende Dateien: 1. /etc/printcap In dieser Datei befinden sich die Beschreibungen der installierten Drucker. Es muß eine Zeile mit dem Drucker lp vorliegen. Vergleichen Sie die in dieser und den folgenden Zeilen erkennbaren Druckertreiber mit der von ihnen gewählten Version. Stimmen sie nicht überein, ist bei der Installation ein Fehler unterlaufen, und sie wiederholen am besten nochmals die Druckerinstallation. 2. /etc/apsfilterrc. Diese Datei wird mit der Installation des Druckers angelegt. Sie sollten sie nur ändern, wenn Sie wissen was Sie tun. Liegt sie nicht vor, gilt derselbe Rat wie unter Punkt 1: Neuinstallation des Druckers. 56

4.4 Einrichtung eines CD-ROM-Servers Sind beide Dateien vorhanden, und Sie sind sicher, daß Sie den richtigen Druckertreiber installiert haben, dann lesen Sie wie immer in der Hilfe mit dem Webbrowser nach. Das geht erst, wenn Sie das X Window System installiert und konfiguriert, oder den textbasierten Browser lynx installiert haben. Haben Sie einen HP-Deskjet-Drucker neuerer Bauart, dann kann es sein, daß der verwendete Druckertreiber nicht ganz für den Drucker geeignet ist. Versuchen Sie zunächst einen älteren Druckertreiber der Deskjet-Serie. Ansonsten gilt: Es werden alle Einträge überschrieben, wenn Sie eine Neuinstallation mit dem YaST vornehmen. Also keine Angst. Ist der Drucker funktionsfähig, steht er in der ganzen Netzwerkumgebung zur Verfügung. Besondere Maßnahmen auf dem Druckerserver sind nur dann erforderlich, wenn Sie von Windows-Clienten aus auf den Drucker zugreifen wollen. In diesem Fall lesen Sie im Kapitel 13 über das Thema Samba nach. Die Nutzung des Druckers von den Clienten aus, wird im Kapitel über die Clientenkonfiguration beschrieben. Eine Warnung bei der Nutzung von Druckern, die im Computerraum öffentlich zugänglich sind: Es gibt neugierige Menschen, die beim Ausdruck am liebsten mit der Nase auf dem Papier jeder Bewegung des Druckkopfs folgen und deshalb die Abdeckung des Druckkopfes öffnen, um dem Entstehen des Werkes zusehen zu können. Bei einigen Druckern stoppt der Druckvorgang nun aus Sicherheitsgründen, und das Malheur ist passiert. Wird die Abdeckung wieder geschlossen, startet der Drucker zwar wieder, aber die Textsteuerzeichen sind schon gedruckt. Nun wird der noch in der Warteschlange stehende Inhalt ohne die entsprechende Ansteuerung des Druckers ausgegeben, was zu dem Effekt führt, daß der Drucker stundenlang Papier mit einer Zeile aus Herzchen oder sonstigen lustigen Grafikzeichen bedruckt. Daß die Transportmechanik des Druckers dadurch belastet wird, versteht sich. Weisen Sie also Schüler darauf hin, kleben Sie einen Zettel auf die Abdeckplatte, oder stellen Sie den Drucker gleich in einen abgeschlossenen Raum. Ist der Fall aber eingetreten, dann hilft nur eins: Alle Druckaufträge aus der Warteschlange entfernen, Drucker ausschalten und Netzstecker ziehen und ein paar Minuten warten. Dann die Stromversorgung des Druckers wieder in die Steckdose und den Drucker einschalten und beten . . .

4.4 Einrichtung eines CD-ROM-Servers Unter einem CD-ROM-Server versteht man einen Computer, der mehrere CD-ROM-Laufwerke enthält und diese Laufwerke im Netzwerk zur Verfügung stellt. Ein solcher CD-ROM-Server ist dann praktisch, wenn viele CD-ROMs stets im Netz zur Verfügung stehen sollen. In der Schule gibt es reichlich Anwendungen für einen solchen Server. Allerdings soll gleich zu Beginn auf die Gefahr des Mißbrauchs, insbesondere mit lizenzpflichtiger Software, hingewiesen werden, wie sie besonders unter DOS und Windows massenhaft angeboten wird. Wenn man 57

4 Einrichtung der Server heute eine Lernsoftware kauft, so ist sie in den seltensten Fällen für die Nutzung im Netzwerk vorbereitet. Im Regelfall liegt Lernsoftware heute noch für Windows 95 oder DOS vor und bedarf deshalb in der Regel lokaler Eintragungen bei den Clienten. Diese Software muß entsprechend lizenziert werden, damit man sie netzweit installieren kann. Der Vorteil der Nutzung eines CD-ROM-Servers liegt dann ausschließlich darin, daß man den größten Teil der CD-ROM nicht auf jedem Rechner installieren muß, sondern auf der CD-ROM belassen kann. Die Softwareinstallation würde in einem solchen Fall ebenfalls über das Netzwerk erfolgen. Moderne Lernsoftware für die Schule kommt gleich in einem systemunabhängigen Format daher und wird in Zusammenarbeit mit dem lokalen Webserver installiert. Beispiele solch moderner Lernsoftware sind die CD-ROM Biologie 98 [19] (siehe Abschnitt 10.3 auf Seite 205) sowie die CliXX-Reihe des Verlages Harry Deutsch [17], [18] (siehe Abschnitt 10.4 auf Seite 210 und Abschnitt 10.5 auf Seite 218). Die auf diesen beiden CD-ROMs enthaltene Lernsoftware ist in HTML und Java geschrieben und deshalb unabhängig vom Betriebssystem einsetzbar. Leider sind die Lizenzierungsbedingungen für Schulen kaum finanzierbar. Der Verlag wird hier sicher nachbessern müssen. Immerhin ist der dort eingeschlagene technische Weg sehr zukunftssicher und zur Nachahmung empfohlen, weil er für die Schulen keine Konfigurationsarbeit voraussetzt, technisch unter Linux völlig unproblematisch zu realisieren ist und mit jedem Clienten zusammenarbeitet (Linux, Windows xx, NT, Mac). Wir wollen an dieser Stelle nur die reine Linux-Installation in beiden Varianten (direkter CD-ROM-Zugriff und Zugriff über den Webserver) erläutern. Linux als CD-ROM-Server für Microsoft-Betriebssysteme wird wiederum im Kapitel 13 (Samba) erläutert.

4.4.1 Die Größe des CD-ROM-Servers Für eine ganze Schule oder gar ein ganzes Schulzentrum wird ein einziges CD-ROM-Laufwerk nicht reichen. Da an eine EIDE-Schnittstelle maximal vier Geräte anschließbar sind, drei Anschlüsse bereits durch Festplatten und Installations-CD-ROM-Laufwerk belegt sind, bleibt als Ausweg nur die Installation einer SCSI-Karte. Damit lassen sich je nach Fabrikat bis zu 14 SCSI-CD-ROM-Geräte anschließen, die in einem externen Laufwerksgehäuse Platz finden können. Reicht das noch nicht, kann man noch mehrere SCSI-Karten in dem CD-ROMServer unterbringen. Um ein solches Gerät zu installieren, ist lediglich das Einsetzen der SCSI-Karte erforderlich und die Installation des zum Betrieb der SCSIKarte geeigneten Kernels. Achten Sie aber beim Kauf der SCSI-Karte darauf, daß die Karte von einem der Module/Treiber auf der CD-ROM unterstützt wird. Bei kleineren Installationen wird man die SCSI-Laufwerke noch in den Kommunikationsserver einbauen. Bei größeren Installationen empfiehlt sich die Instal58

4.4 Einrichtung eines CD-ROM-Servers lation in einem separaten Server, weil sonst die Steckplätze für die Laufwerke knapp werden. Auch mehr als eine SCSI-Karte pro Rechner ist kaum zu empfehlen. Die CPU ist bei einer gleichzeitigen Beanspruchung von 14 SCSI-Laufwerken gut ausgelastet. Benötigt man tatsächlich mehr als 14 Laufwerke, ist ein weiterer Rechner keine große zusätzliche finanzielle Belastung. Als Nachteil dieses Konzepts bleiben die höheren Preise der SCSI-CD-ROM-Laufwerke. Da aber Linux als Betriebssystem nichts kostet, kann man mit diesem Nachteil leben. Die Konfigurationsmaßnahmen am CD-ROM-Server, die in den folgenden Abschnitten beschrieben werden, sind für alle Konfigurationen gleich. Wenn der Kernel richtig gewählt wurde, müßten während des Bootvorganges die einzelnen CD-ROM-Laufwerke erkennbar sein.

4.4.2 Einlegen der CD-ROMs Nach dem Booten sind die CD-ROM-Laufwerke noch nicht im System verfügbar. Wie alle Laufwerke mit wechselbaren Medien, so müssen auch die CD-ROMLaufwerke zunächst mit einem Medium (der CD-ROM) bestückt werden. Danach muß sichergestellt werden, daß das Medium auch zuverlässig verfügbar ist. Dies geschieht durch das Mounten der Laufwerke. Der mount-Befehl verbindet das physische Laufwerk mit einem (leeren) Verzeichnis, so daß der Inhalt der CD-ROM im (ursprünglich leeren) Verzeichnis erscheint. Nach Abschluß des Mount-Vorgangs ist das CD-ROM-Laufwerk verriegelt und kann nicht mehr geöffnet werden, bis der Gegenbefehl umount erteilt wird. Aus dieser Beschreibung erkennt man, daß das Mounten in zwei Stufen erfolgt: 1. Bereitstellen eines leeren Verzeichnisses (dem sogenannten Mountpoint). Dieser Vorgang erfolgt einmalig für jedes Laufwerk zu Beginn der Installation. Hierzu wird lediglich mit dem Befehl mkdir

ein neues Verzeichnis angelegt. Im Regelfall nennt man die Verzeichnisse cdromx, wobei x die Nummer des CD-ROM-Laufwerks ist. 2. Verbinden des Laufwerks mit dem Mountpoint nach jedem Bootvorgang oder Wechsel des Mediums. Dies geschieht durch den Befehl mount /dev/ -t iso9660 -r /

Der Platzhalter ist dabei durch den physischen Laufwerksnamen zu ersetzen, z. B. hdd, wenn das Laufwerk das vierte Laufwerk an einem EIDE-Controller ist. Das Verbinden des Laufwerks mit dem Mountpoint kann auch während des Bootvorgangs automatisch vorgenommen werden, wenn stets feststeht, welche CD-ROM in welchem Laufwerk liegt und diese statische Zuordnung nicht verändert wird. Da Server aber selten ausgeschaltet werden (idealerweise gar nicht), 59

4 Einrichtung der Server ist ein manuelles Mounten nach dem Einlegen der CD-ROM oder nach einem Server-Neustart auch keine allzu große Zumutung. Für den Fall des automatischen Mountens während des Bootvorganges, ist für jedes CD-ROM-Laufwerk eine Zeile in der Datei /etc/fstab vorzusehen. Tun Sie dies aber nur, wenn Sie verstehen, wie die Datei /etc/fstab aufgebaut ist. Im Regelfall steht dort bereits ein Laufwerk mit der Option noauto. Wenn Sie diesen Kommentar löschen, wird das Laufwerk automatisch beim Bootvorgang gemountet, was zu einer Fehlermeldung führt, wenn keine CD-ROM in das Laufwerk eingelegt ist. Sie können entsprechend weitere Zeilen für jedes Laufwerk ergänzen. Seit der KDE Version 1.1.1 (SuSE Linux 6.2) ist das Mounten eines CD-ROMLaufwerks standardmäßig auf dem Desktop vorgesehen. Es reicht das Anklicken des enstprechenden Icons.

4.5

Die Einrichtung eines NIS-Servers

Die Einrichtung eines NIS-Servers (NIS: Network Information Service) bedeutet, daß sich die auf dem NIS-Server eingetragenen Benutzer auf allen Rechnern mittels eines NIS-Clienten einloggen können (Abbildung 4.13). Damit reduziert sich die Benutzerverwaltung auf die Einrichtung und Verwaltung von Benutzerdaten auf nur einem Rechner in der Schule. Überall sonst in der Schule werden die Benutzerdaten auf dem lokalen Rechner von einem NIS-Clienten über den NIS-Server zur Verfügung gestellt. Die konkrete Einrichtung ist mit SuSE Linux sehr einfach geworden. Man wählt im YaST den YP-Server1 zur Installation vor. Im Verzeichnis /var/yp liegt danach der Server vorinstalliert und wartet auf die Endkonfiguration. Hierzu ist folgende Änderung in der Datei /var/yp/Makefile vorzunehmen: Ändern Sie in /var/yp/Makefile die Zeile LOCALDOMAIN = ‘/bin/domainname‘

in LOCALDOMAIN = ‘/bin/hostname -d‘

um. Dann sorgen Sie im YaST dafür, daß der YP-Server ypserv beim Starten des Systems seinen Dienst automatisch aufnimmt. Kontrollieren Sie hierzu in der Konfigurationsdatei (YaST -> Konfiguration des Systems YaST -> Administration des Systems -> Konfigurationsdatei verändern) die folgenden Einträge: START\_YPSERV=\char‘\"{}yes\char‘\"{} START\_YPXFRD=\char‘\"{}no\char‘\"{} 1 Der Name YP kommt von Yellow Pages, den gelben Seiten der britischen Telefongesellschaft. Diese hat gegen die Verwendung des Kürzels protestiert. Seitdem heißt der YP-Dienst NIS (Network Information Service). Leider wurde die Umbenennung nicht konsequent durchgehalten.

60

4.6 Exportieren der Home-Verzeichnisse

Abbildung 4.13: Die Kombination von NIS und NFS sorgt dafür, daß Schüler an jedem Computer dieselbe Arbeitsumgebung vorfinden

START\_YPPASSWDD=\char‘\"{}yes\char‘\"{}

Wenn Sie nun noch in das Verzeichnis /var/yp (als root) wechseln und den Befehl make geben, wird eine lokale Datenbank der Benutzer auf dem lokalen Rechner (dem YP-Server) erzeugt. Nach jedem Neueintrag von Benutzern (z. B. mit YaST), müssen Sie diesen Schritt wiederholen, denn erst nach dem makeBefehl stehen die lokalen Benutzereinträge über den YP-Server zur Verfügung.

4.6 Exportieren der Home-Verzeichnisse Damit die per NIS (YP) eingeloggten Benutzer über ihre Home-Verzeichnisse verfügen können, egal an welchem Computer sie arbeiten, muß ihr Home-Verzeichnis vom Server exportiert und auf dem Clienten (dem aktuellen Arbeitsrechner) importiert werden. Hierfür ist in der Konfigurationsdatei des Systems (YaST -> Administration des Systems -> Konfigurationsdatei verändern) der Start des NFS-Servers bereits beim Systemstart zu vereinbaren. Die Datei /etc/exports kontrolliert, welche Verzeichnisse exportiert werden. Um die Home-Verzeichnisse der Benutzer zu exportieren, trägt man in dieser Datei die folgende Zeile ein: /home 192.168.0.1/255.255.255.0(rw)

Damit können alle Rechner mit der IP-Adresse 192.168.0.x auf dieses Verzeichnis zugreifen.

61

4 Einrichtung der Server

4.7

Zeitdaemons

Der Kommunikationsserver wird in der Beschreibung dieses Buches zum zentralen Rechner der Schulumgebung. Er muß noch eine weitere Aufgabe übernehmen, die der Sicherheit und Überprüfbarkeit im Mißbrauchsfall dient: Die Einstellung einer gemeinsamen Systemzeit. Hierfür gibt es verschiedene Methoden, die man in [9] nachlesen kann. Ich habe aus den dort dargestellten Verfahren dasjenige ausgewählt, welches mir am einfachsten erschien. Dieses Verfahren benutzt den Zeitdaemon xntpd. Als Daemon bezeichnet man die im Hintergrund arbeitenden Programme. xntpd ist ein solches Programm, das bei Bedarf die Uhrzeit einstellt. Hierzu muß im Netzwerk ein Rechner als Zeitnormal verwendet werden (xntp-Server), von dem sich alle xntp-Clienten beim Start ihre Uhrzeit holen. xntpd hat den großen Vorteil, daß er sich ab SuSE Linux 6.1 auch per YaST einstellen läßt. Hierfür sind in der Konfigurationsdatei des Systems (YaST -> Administration des Systems -> Konfigurationsdatei verändern) die Einträge zum XNTPD vorgesehen. ❏ START_XNTPD ist auf yes zu setzen. ❏ Auf allen Clienten ist XNTPD_INITIAL_NTPDATE auf den xntp-Server

(192.168.0.1) zu setzen. Das wars. Die Bedeutung eines Zeitnormals liegt weniger in verzichtbarem Perfektionismus begründet, sondern hat in der Schule auch sicherheitstechnische Aspekte. Stellen Sie zum Beispiel einen Mißbrauch fest, können Sie in den verschiedenen Unix-Protokollen in /var/log nachlesen, wer wann was gemacht hat. Da ist es gut zu wissen, daß alle Uhren im Netzwerk gleich ticken, damit nicht eine falsche Uhrzeit zu einer peinlichen, unangemessenen Verdächtigung führt.

62

Kapitel 5 Einrichtung der Clienten Die Clienten sind diejenigen Rechner, an denen die Schülerinnen und Schüler arbeiten. Diese Rechner können unter Linux im Prinzip dieselben Dienste zur Verfügung stellen wie die Server, denn es handelt sich ja auch um das Betriebssystem Linux, das auf den Clienten werkelt. Um Ressourcen zu sparen, verzichtet man lediglich auf die Einrichtung von Serverdiensten, da diese Prozessorzeit und Speicher kosten und damit die Nutzung der Anwendersoftware verlangsamen. Es gilt für die Einrichtung also alles, was in Kapitel 4.1 geschrieben wurde, Sie können aber alle Kapitel, die Serverdienste betreffen, überspringen. Insbesondere brauchen Sie keine UUCP, ISDN, Druckerserver oder File-Serverdienste zu installieren. Einen CD-ROM-Server in Zusammenarbeit mit einem HTTPD-Server mag trotzdem sinnvoll sein, wenn Sie etwa eine ganze Reihe von CD-ROMs im Netzwerk per HTTPD oder NFS zur Verfügung stellen wollen. In der Schule haben Sie im Regelfall eine ganze Menge von Clientenrechnern zu betreuen. Da macht es sich gut, daß Linux ein äußerst einfach zu behandelndes Betriebssystem ist. Im Gegensatz zu anderen Netzwerk-Betriebssystemen (unter anderem Windows NT) läßt es sich nämlich problemlos clonen. Unter Clonen, besser Festplattten-Cloning, versteht man die Anfertigung einer 1:1-Kopie einer Festplatte. Mit dieser Technologie läßt sich die Einrichtung einer Schule erheblich vereinfachen. Sie richten lediglich einen einzigen Rechner so ein, daß er wie gewünscht arbeitet. Danach verwenden Sie ein Festplatten-Cloning-Programm (z. B. DriveImage [35]) um sämtliche Festplatten in den anderen Rechnern zu clonen. Diese Festplatten bauen Sie dann wieder in die einzelnen Computer ein und verändern nur noch die notwendigen Individualdaten (z. B. die IP-Adresse der Netzwerkkarte und den Namen des Rechners). Wenn Sie eine große Anzahl von Computern neu einzurichten haben, ein erheblicher Vorteil. Außerdem müssen Sie sich über schwerste Unfälle keine Gedanken machen. Wenn tatsächlich einmal die Festplatte aus irgendeinem Grund Schaden nimmt, haben Sie immer ein Original vorliegen, das Sie erneut zum Cloning heranziehen können. Sie können auch eine Fest63

5 Einrichtung der Clienten platte (womöglich ein einem Wechselgehäuse) als Original für Cloningarbeiten bereithalten. Sicherer gehts nicht mehr. Evtl. unterschiedliche Hardwarekomponenten oder Netzwerkkartenadressen konfigurieren Sie einfach mit dem YaST nach. Viel wichtiger als die Einrichtung von Serverdiensten ist allerdings, daß Sie auf dem Clienten eine grafische Benutzeroberfläche installieren, damit sich die Benutzer bei der Arbeit an den Computern wohl fühlen. Hierzu dient die X11Oberfläche. Zur Installation der X11-Oberfläche müssen Sie mittels YaST mindestens die folgenden Softwarepakete installieren: ❏ Einen X11-Server für Ihre Bildschirmkarte. ❏ Einen Desktopmanager Ihrer Wahl. Zur Auswahl stehen fvwm2 (sieht wie

typisch Linux aus), fvwm95 (sieht wie typisch Windows95 aus) und KDE (ein bißchen wie Windows, ein bißchen wie Macintosh), als die bekanntesten Desktopmanager. Jeder der Desktopmanager gibt dem Bildschirm ein anderes Aussehen und eine etwas andere Funktionalität. Ich rate Ihnen alle drei (mindestens) zu installieren, damit sich ihre Benutzer später ihren Lieblingsdesktop frei wählen können. ❏ X11-Software, die Sie benutzen wollen.

Nach der Installation nehmen Sie im YaST die X11-Konfiguration (Abbildung 5.1, am besten mit dem SaX-Programm) vor. Dabei geben Sie an, welche Tastatur, Maus, Grafikkarte, Bildschirm Sie haben und mit welcher Auflösung sie arbeiten möchten. Die Einstellung mit dem SaX ist selbsterklärend und bedarf kaum der Erläuterung.

Abbildung 5.1: Die X11-Konfiguration mit dem YaST 64

5 Einrichtung der Clienten

Abbildung 5.2: Die Login-Konfiguration einstellen

Nach der Konfiguration muß noch eingestellt werden, wie der Rechner beim Hochfahren bootet. Normalerweise startet der Rechner mit der ASCII-Oberfläche, an der sich die Benutzer einloggen und bei Bedarf die grafische Oberfläche starten. Schöner ist es aber, wenn die Benutzer gleich mit einer grafischen Benutzeroberfläche begrüßt werden. Dies wird ebenfalls mit dem YaST konfiguriert (Abbildung 5.2). Es wird empfohlen, die Einstellung gemäß Abbildung 5.3 vorzunehmen. Die einzelnen Einstellungen bedeuten, daß das grafische Login sofort mit dem Start des

Abbildung 5.3: Die empfohlenen Einstellungen für ein Login am Clientenrechner 65

5 Einrichtung der Clienten

Abbildung 5.4: Die Voreinstellungen der Windowmanager werden im YaST eingestellt.

Clientenrechners aufgerufen wird. Es wird das KDM-Login verwendet, das den Vorteil hat, daß der Benutzer beim Login entscheiden kann, welche Benutzeroberfläche er verwenden will. Ich empfehle die Verwendung von KDE als Benutzeroberfläche. Nur dieser Oberfläche werde ich im folgenden Beachtung schenken. Aber viele erfahrene Benutzer haben gute Gründe, eine andere Benutzeroberfläche zu verwenden. Sehr wichtig ist die letzte Eigenschaft: shutdown all. Diese Eigenschaft besagt, daß alle Benutzer den Rechner herunterfahren können bevor er ausgeschaltet

Abbildung 5.5: Empfohlene susewm-Einstellungen 66

5.1 Einrichten des NIS-Clienten (YP-Client) wird. Erlauben Sie nur root den Shutdown, dann bedeutet daß, das Sie als Lehrer am Ende des Unterrichts selbst noch einmal in den Computerraum müssen und den Rechner mit Ihren root-Rechten herunterfahren und ausschalten. Erlauben Sie statt dessen allen Benutzern den Computer herunterzufahren, können Sie auch dem Hausmeister oder eifrigen Schülern die Arbeit des Herunterfahrens und Ausschaltens überlassen. Zu guter Letzt sollten Sie noch susewm die Einstellung der Icons und Windowmanager erlauben. Dies geschieht wiederum mit dem YaST (Abbildung 5.4). Wenn Sie die in Abbildung 5.5 eingestellten Werte übernehmen, erreichen Sie, daß bei Software-Installationen alle Icons für die einzelnen Windowmanager mit installiert werden und daß der KDE der Standarddesktop ist. Sie stellen aber dennoch alle anderen Desktops zur Verfügung, damit sich auch die Exzentriker unter den Schülern wohl fühlen.

5.1 Einrichten des NIS-Clienten (YP-Client) Wesentlicher Bestandteil der Konzeption der Schulvernetzung unter Linux ist die Vereinfachung für den betreuenden Lehrer. Es wird derzeit eine Reihe von Konzepten zur Entlastung der Systemadministratoren an den Schulen gesucht. Ich denke, die Knappheit der Finanzmittel der öffentlichen Hand wird dazu zwingen, die Systemadministration in den Händen derjenigen zu lassen, die auch bisher mit großem Fleiß, außergewöhnlichem Engagement und Einsatz die Schulvernetzung vorangetrieben haben: technisch versierte Lehrer. Um so wichtiger

Abbildung 5.6: Die Konfiguration eines NIS-Clienten erfolgt in der Datei /etc/yp.conf mittels des YaST. 67

5 Einrichtung der Clienten ist es, daß diese Lehrer bei ihrer täglichen Verwaltungsarbeit entlastet werden. Hierzu zählt, daß die Benutzer der Schulinstallation (also Lehrer und Schüler) nur auf einem einzigen Rechner verwaltet werden müssen. Wir haben bereits im Kapitel 4.5 die Einrichtung des NIS-Servers erläutert. Hier folgt die Erläuterung der Installation des zugehörigen Clienten, der garantiert, daß ein Benutzer auf irgendeinem Rechner sich einloggen kann, auch wenn seine Daten nur auf einem einzigen zentralen Rechner verwaltet werden. Die Einrichtung ist denkbar einfach. Man klickt in der Softwareauswahl im YaST den YPClienten an und installiert die Software. In der Konfigurationsdatei des Clienten (YaST -> Administration des Systems -> Ändern der Konfigurationsdatei) tragen wir anschließend ein, daß der Server automatisch gestartet werden soll. Zuätzlich wird ebenfalls mit dem YaST (YaST -> Administration des Systems -> Netzwerk konfigurieren -> YP-Client konfigurieren) die Maske mit den Arbeitsdaten des YP-Servers eingetragen (Abbildung 5.6). Das wars.

5.2

Import der Home-Verzeichnisse

Ist der NIS-Client eingerichtet, übernimmt der NIS-Server den Einlogvorgang von jedem Rechner in der gesamten Schule. Nun müssen wir noch dafür sorgen, daß der NFS-Server das zugehörige Home-Verzeichnis zur Verfügung stellt. Im Kapitel 4.6 haben wir gelesen, wie der NFS-Server konfiguriert wird, damit er diese Leistung erbringt. Nun müssen wir auf dem Clientenrechner den zugehörigen Clienten anweisen, das Angebot des Servers anzunehmen. Diese ClientServer Verbindung soll am besten gleich beim Start des Clientenrechners aufgenommen werden. Hierzu ist lediglich eine Textzeile in der Datei /etc/fstab einzutragen: 192.168.0.1:/home

/home

nfs

defaults

0

0

Diese Zeile weist den Clientenrechner an, vom NFS-Server (mit der bekannten IP-Adresse 192.168.0.1) das Home-Verzeichnis auf dem lokalen Rechner zu importieren und damit auch das Home-Verzeichnis des sich später einloggenden Benutzers. Bei diesem Importvorgang werden auch alle Zugriffsrechte weitergereicht, so daß der Benutzer gar nicht merkt, daß sein Home-Verzeichnis nicht auf dem lokalen Rechner liegt. In der Manpage von mount findet sich noch der Hinweis, daß die Größe der Buffer bei NFS-gemounteten Laufwerken vergrößert werden sollte. Also empfiehlt sich die zusätzliche Angabe der Optionen rsize=8192 wsize=8192 in der Zeile der Datei /etc/fstab, die den Mountvorgang beschreibt.

68

5.3 Der KDE-Desktop

5.3 Der KDE-Desktop Der KDE-Desktop in Abbildung 5.7 teilt sich in mehrere Bereich ein, die weitgehend selbst konfiguriert werden können. Das in Abbildung 5.7 dargestellte Bild entspricht der Voreinstellung, wenn neu gestartet wird, plus einiger Icons, die der Benutzer sich auf der Oberfläche angelegt hat. Die wichtigsten Bestandteile des Desktop sind: ❏ Oben: Im oberen Bereich befindet sich die von Windows bekannte Tasklei-

ste. Das Verhalten braucht man Windowsbenutzern sicher nicht zu erklären. Für den (kläglichen) Rest der Benutzer: Klickt man auf einen der Knöpfe, kommt man sofort zu dem angezeigten Programm. Außerdem kann man durch einen zweiten Klick auf denselben Knopf das Programm auch wieder deaktivieren (in den Hintergrund schicken). ❏ Mitte: In der Mitte ist das Hintergrundbild erkennbar. Man kann entweder

einen einfarbigen Hintergrund (mit oder ohne Farbverlauf) wählen oder eigene oder vorgegebene Bilder. In diesem Bereich lassen sich Programm, URLs oder sonstige Informationen mit Hilfe von Icons ablegen (siehe Abschnitt 5.4 und 5.5). Man startet hier abgelegte Programme durch einen Einfachclick.

Abbildung 5.7: Der KDE-Desktop 69

5 Einrichtung der Clienten

Abbildung 5.8: Das Icon zur Konfiguration des Desktops

❏ Unten: Am unteren Bildschirmrand befindet sich die Programmleiste. Hier

kann man häufig benötigte Programme hinlegen und sie von dort durch einen Mausklick starten. Unter anderem befinden sich dort auch die Auswahlknöpfe für den virtuellen Bildschirm, von denen KDE standardmäßig vier Stück bereit hält. Die mit einem kleinen Pfeil nach oben gekennzeichneten Knöpfe klappen bei Mausklick nach oben und geben weitere Submenüs mit Programmen frei. Der KDE-Desktop ist sehr leistungsfähig und bietet eine Fülle von Optionen, die zu beschreiben den Rahmen dieses Buches sprengen würde. Tatsächlich gibt es inzwischen Bücher, die sich nur und ausschließlich mit der Konfiguration und Nutzung des KDE-Desktops beschäftigen [36].

5.4

Einrichtung des KDE-Desktops

Wir werden uns in diesem Kapitel auf einfache Anpassungsmaßnahmen beschränken, die man mit jedem Schüler nach dem ersten Login durchführen sollte, damit eine Nutzung auch möglich ist, wenn Informatik nicht das Lieblingsfach des Schülers ist. Die Konfiguration des Desktops beginnt mit einem Klick auf das Icon zur Konfiguration des Desktops (Abbildung 5.8). Die wichtigste Einstellung ist die Einstellung der Standardsprache. Es wird die Einstellung nach Abbildung 5.9 empfohlen. Die restlichen Einstellungen des Desktops dienen im wesentlichen der Optik oder enthalten im Betrieb nützliche Information wie den aktuell verfügbaren Plattenplatz auf den einzelnen Dateisystemen (kdiskfree).

5.5

Einrichtung der Software auf dem KDE-Desktop

Es empfiehlt sich, die häufig benutzten Standardprogamme auf dem Desktop abzulegen und mit einem Icon zu versehen, damit ein schnelles Auffinden und Starten möglich ist. Die einzelnen Schritte hierzu sind die folgenden:

70

5.5 Einrichtung der Software auf dem KDE-Desktop

Abbildung 5.9: Die Spracheinstellung des KDE-Desktops

Abbildung 5.10: Die Eigenschaften des Programm-Icons auf dem Desktop

71

5 Einrichtung der Clienten 1. Öffnen des Vorlagenverzeichnisses auf dem Desktop:

2. Mit der linken Maustaste die Programmvorlage auf den Desktop ziehen:

Dabei beachten, daß die Ablage mittels “Kopieren” geschieht. 3. Mit der rechten Maustaste auf das abgelegte Programm-Icon klicken. Es öffnet sich das Kontextfenster nach Abbildung 5.10. Der Teil “Programm” wird durch den realen Namen des Programms ersetzt. Nehmen wir an, wir wollten Netscape auf dem Desktop installieren, so würden wir dort Netscape eintragen. Der volle Eintrag hieße dann Netscape.kdelnk. 4. Auf den Reiter “Ausführen” klicken. Es öffnet sich das Fenster nach Abbildung 5.11. Im oberen Fenster geben wir den vollen Pfad des Programms ein. Dann klicken wir auf das Icon und wählen aus dem installieren Vorrat ein passendes Icon. Hier: das Netscape-Icon. Sollen Programme wie mc auf dem Desktop untergebracht werden, dann müssen diese in einem Terminalfenster laufen, weil es keine X11-Programme sind. In diesem Fall wird zusätzlich der Knopf “In Terminal ausführen” aktiviert.

Abbildung 5.11: Die Ausführen-Optionen der Programmschablone 72

5.5 Einrichtung der Software auf dem KDE-Desktop

Abbildung 5.12: Die Icon-Einstellungen von mc

Auf diese Weise werden alle wichtigen Programme auf dem Desktop installiert. Im Normalfall braucht man bei Schritt 4 keinen kompletten Pfad anzugeben. Die “richtigen” X11-Programme sind alle in Pfaden installiert, auf die man ohne Pfadangabe zugreifen kann. Es reicht dann einfach, den Namen des Programms anzugeben. Normalerweise ist eine komplette Pfadangabe nur bei kommerzieller Software erforderlich. Abbildung 5.12 zeigt zur Veranschaulichung die Einstellungen zum “Standardprogramm” mc. Man beachte, daß nur der Name des Programms ohne Pfadangabe eingetragen wurde. Außerdem beachte man den aktivierten Knopf zur Darstellung im Terminalfenster. Alle Einstellungen zur Konfiguration des eigenen Desktops sind im Verzeichnis ˜/Desktop gespeichert. Will man allen Schülern schnell den gleichen Desktop zur Verfügung stellen, kann man in einem allgemein zugänglichen Verzeichnis (z. B. /etc/skel) eine Kopie eines eingerichteten Desktops ablegen. Mit dieser Kopie könnte man nach der Einrichtung einfach das Verzeichnis Desktop nach der Installation überschreiben. Andererseits ist es sinnvoll, daß die Schüler lernen, wie man den Desktop modifiziert, was sie auch mit großem Eifer tun. Ein individuell gestalteter Desktop motiviert Schüler ungemein.

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5 Einrichtung der Clienten

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Kapitel 6 Allgemeine Arbeitssoftware Die in den folgenden Kapiteln beschriebene Software stellt nur einen kleinen Ausschnitt aus einer ständig wachsenden Menge von Software für Linux dar. Allein bei SuSE Linux 6.3 waren schon mehr als 6 GB Software enthalten, die erst einmal gesichtet sein will. Zum Zeitpunkt, da Sie dieses Buch lesen, dürfte sich das Volumen an Software noch weiter erhöht haben. Nehmen Sie also die folgenden Kapitel als Anregung, in Ihrer Linux-Distribution nach weiterer Software zu suchen. Der in Abschnitt 11.6 beschriebene FSuB e.V. wird Sie auf seinen Webseiten [55] bei der Suche nach geeigneter Software für den Schulunterricht unterstützen. In den folgende Kapiteln stellen wir zwei Arten von Software vor: ❏ Allgemeine Arbeitssoftware (Kapitel 6), ❏ Fachspezifische Software (Kapitel 7, 8 und 9).

Die unter allgemeiner Arbeitssoftware vorgestelle Software ist so etwas wie die “Brot & Butter”-Software, d. h. Software, die man ständig und in allen Fächern braucht. Die Reihenfolge entspricht meiner persönlichen Gewichtung der Bedeutung und läßt die Besprechung der Universalprogramme StarOffice und Applixware ein wenig kurz ausfallen, da diese Software in eigenen Büchern genauer besprochen wird, und eine detaillierte Beschreibung den Rahmen dieses Buches bei weitem sprengen würde. Die fachspezifische Software ist zu bestimmten Themen nützlich, ihr Anwendungskreis ist aber meist auf ein bestimmtes Fach(-Gebiet) beschränkt.

6.1 Netscape Netscape ist ein Windows-Import (auch wenn er ursprünglich für Unix entwickelt wurde) und besitzt unter Linux dieselbe Funktionalität wie unter Windows 95/98 75

6 Allgemeine Arbeitssoftware oder NT. Einige Einstellungsoptionen sind gegenüber den Windows-Versionen abgewandelt, der Unterschied fällt aber nur bei der ersten Installation auf und wird im täglichen Gebrauch nicht wahrgenommen. Wie die meisten der hier vorgestellten Softwarepakete ist Netscape bei SuSE Linux mit enthalten und wird wie üblich durch Anklicken des Softwarepaketes installiert. Wie bei der Beschreibung des KDE-Desktops gezeigt, installiert man Netscape auf dem Desktop, um es sofort durch einen Mausklick zu starten. Der Netscape Communicator ist eine kommerzielle Software, die in verschiedenen Versionen existiert. In SuSE Linux enthalten ist der normale Communicator, der in Schulen und im privaten Umfeld kostenlos genutzt werden darf. Die professionelle Variante, die man vom Netscape-Server herunterladen muß, kostet dagegen eine geringe Lizenzgebühr und hat ein paar mehr Möglichkeiten, auf die man aber in der Schulumgebung verzichten kann. Ich beschreibe deshalb hier nur den Einsatz des Standard-Communicator, wie er bei SuSE Linux vorliegt. Netscape ist in der Schulumgebung die eierlegende Wollmilchsau der InternetKommunikation, denn mit Netscape kann man 1. Webseiten lesen und schreiben (Abschnitt 6.1.2). 2. E-Mails lesen und schreiben (Abschnitt 6.1.3), 3. Netnews lesen und schreiben (Abschnitt 6.1.4), In diesem Kapitel wird uns daher beschäftigen, wie diese Komponenten in der Schularbeit eingesetzt werden können.

6.1.1 Das erste Mal Nach der Installation auf dem Desktop wird sich Netscape zunächst mit den Lizenzbedingungen melden. Lesen Sie diese Bedingungen sorgfältig durch und lassen Sie das auch Ihre Schüler und Schülerinnen tun. Danach startet Netscape und . . . meldet ein paar Fehler. Das ist normal! Denn Sie haben ja noch nichts über ihre Internet-Umgebung eingestellt. Leider treten diese Fehler bei jedem Neustart (d. h. jedem neu eingerichteten Schüler) auf, weil Netscape, aus der Windows-Welt kommend, offensichtlich bei der Portierung auf Linux nicht von den hervorragenden Möglichkeiten dieses Multiuser-Betriebssystems Gebrauch gemacht hat. Immerhin aber bleibt Ihnen die Profilverwaltung unter Windows 95 erspart, die in der Schule ein Quell ständiger Dekonfiguration und Re-Konfigurationsarbeit (für Sie, den Systemverwalter) ist. Abbildung 6.1 zeigt den Aufruf der Einstellungsoptionen nach dem ersten Start. Nach dem Anklicken öffnet sich das Einstellungsfenster (Abbildung 6.2). Klicken Sie zunächst auf sämtliche Dreiecke im linken Teilfenster, so daß Sie alle Submenüs erkennen können. Sie brauchen nur die im folgenden angegebenen Teilfenster aufzusuchen und die entsprechenden Daten einzugeben. 76

6.1 Netscape

Abbildung 6.1: Aufruf der Einstellungsoptionen nach dem ersten Start

Abbildung 6.2: Das Einstellungsfenster von Netscape

77

6 Allgemeine Arbeitssoftware

Abbildung 6.3: Personalisierung von Netscape-Mail. Achten Sie darauf, daß die Signatur /home//.signature eingerichtet wird.

Wenn Sie die in Abbildung 6.2 sichtbare Änderung bei jedem Schüler/Lehrer einrichten, sorgen Sie dafür, daß er/sie als erstes die Intranet-Homepage sieht. Auf diese Homepage sollten Sie alle wichtigen Informationen legen, insbesondere die Benutzerordnung für die Schule, damit die SchülerInnen stets daran erinnert werden, daß sie nicht im rechtlosen Raum surfen. Die Identifizierung des Benutzers wird im Profil “Identity” vorgenommen (Abbildung 6.3). Die Datei .signature sollte den Namen, die E-Mail-Adresse und die Schule enthalten und im Home-Verzeichnis des Benutzers liegen. Bei der Konfiguration der Mailserver ist zu beachten, daß es zwei Mailserver gibt: ❏ Einen, bei dem man die Post abholt (POP), und ❏ einen, bei dem man die Post abgibt (SMTP).

Bei unserer Konfiguration liegen beide auf dem Kommunikationsserver. Folglich ist für beide dieser Rechner anzugeben. Abbildung 6.4 zeigt die Einrichtung des Mailservers für die abzuholende Post, während Abbildung 6.5 die Konfiguration für die ausgehende Post zeigt. Im nächsten Teil wird der Newsserver eingerichtet. Hierzu sollte zunächst ein neuer Newsserver wie in Abbildung 6.6 eingerichtet werden, dieser dann als Default deklariert (Klick auf die entsprechende Taste) und der alte Newsserver entfernt werden. 78

6.1 Netscape

Abbildung 6.4: Beide Mailserver (zum Abholen und zum Senden der E-Mail) liegen auf dem Kommunikationsserver 192.168.0.1. Hier die Konfiguration des Servers zum Abholen der E-Mail.

Abbildung 6.5: Die Konfiguration von Netscape für die ausgehende Post

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6 Allgemeine Arbeitssoftware

Abbildung 6.6: Einrichtung des Newsservers für Netscape

Letzlich darf nur der Newsserver 192.168.0.1 in der Schablone stehen bleiben. Die nächste Einstellung ist nicht unbedingt wichtig. Aber beim Ansehen des HTMLQuelltextes einer Seite ist es empfehlenswert, sich eines syntaxorientierten Editors zu bedienen, der die Komponenten des Quelltextes entsprechend markiert und einfärbt. asWedit ist der beste seiner Art, der zudem bereits HTML in der Version 4.0 beherrscht. Sie werden sich wundern, wie viele Fehler von Netscape und Frontpage bei der automatischen Webseitenerstellung generiert werden. Weiterhin ist es nützlich, unbekannte Bildformate (z. B. direkt nach dem Scannen) angezeigt zu bekommen, bei denen Netscape normalerweise streikt. Stellt man in Netscape das Programm xv zur Anzeige von Bildern (Images) ein, dann wird in einem solchen Fall automatisch xv (Achtung: Shareware!) als Bildbetrachter gestartet (Abbildung 6.7). Von ganz besonderer Bedeutung ist die Einstellung des Festplattencache, wenn viele Benutzer im System eingeloggt sind. Bei bis zu 500 Schülern einer Schule sind sofort auch große Festplatten vom Netscape-Festplattencache überfordert. Aus diesem Grunde muß bereits beim Einrichten des Systems der Festplattencache auf 0kByte eingestellt werden (Abbildung 6.8). Zu guter Letzt bleibt noch die Konfiguration der Proxy-Einstellungen, die am einfachsten manuell vorgenommen werden. Hierzu ist lediglich die IP-Adresse 80

6.1 Netscape

Abbildung 6.7: Auf dieser Seite werden asWedit als HTML-Editor und xv als Bildbetrachter eingestellt

Abbildung 6.8: Die Einstellung des Caches ist sehr wichtig, weil sonst kleine Festplatten sofort vollständig vom Cache belegt werden

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6 Allgemeine Arbeitssoftware

Abbildung 6.9: Ohne Einstellung des Proxyservers in Netscape gibt es keine Verbindung zur Außenwelt

des Kommunikationsservers und die Portnummer des Proxyservers einzutragen (Abbildung 6.9).

6.1.2

Arbeiten mit dem Netscape Browser

Der Hauptgrund für die Einrichtung von Netscape dürfte der Browser gewesen sein. Mit ihm können die Schüler und Schülerinnen im WWW surfen. Die Bedienung ist denkbar einfach. Man trägt in der Zeile “Netsite” die URL der ge¨ ¥ wünschten Webseite ein und drückt die §←- ¦ -Taste. Vorausgesetzt, der Systemadministrator hat die ISDN-Leitung freigegeben, erscheint nach einiger Zeit die gewünschte Seite. Sonst sieht man entweder die Seite aus dem Zwischenspeicher (Glück gehabt, jemand vor Ihnen hat die Seite schon einmal besucht und der Proxy hat die Seite noch nicht gelöscht), oder der Proxy-Server squid meldet Ihnen einen Fehler (Pech gehabt, Sie sind der erste, der die Seite aufsuchen möchte). Als Schuladministrator sollten Sie darauf achten, daß die Seite /usr/local/httpd/htdocs/index.html auch für Anfänger (also insbesondere Lehrer) an ihrer Schule aussagekräftig genug ist und die wesentlichen Hinweise zum Umgang enthält. Denn Sie haben ja 82

6.1 Netscape

Abbildung 6.10: Die Startseite im Intranet des Gymnasium Isernhagen in /usr/local/httpd/htdocs/index.html eingestellt, daß der neue Benutzer beim Start des Netscape Communicator automatisch die Homepage http://192.168.0.1/ aufsucht (Abbildung 6.2). Eine mögliche Seite ist in Abbildung 6.10 dargestellt, welche die entsprechende Seite des Gymnasiums Isernhagen zeigt. Mindestens folgende Elemente sollten auf der Startseite enthalten sein: ❏ Ein Link auf die Homepage der Schule im Internet (Spiegel der Homepage im

Intranet). ❏ Ein Link auf die Homepage der Schule im Intranet. ❏ Ein Link auf die Benutzerordnung. ❏ Ein Link auf die Anleitung zur Konfiguration der Software auf dem eigenen

Desktop. ❏ Ein Link zur Bedienung der Computer (Herauf-/Herunterfahren). ❏ Ansprechpartner bei Problemen (Systemadministratoren). ❏ Arbeitsmaterialien in den CD-ROM-Laufwerken.

Alle wichtigen Seiten sollte der Benutzer in einer eigenen Bookmark-Datenbank ablegen. Die Bedienung dieser Datenbank ist sehr einfach (Abbildung 6.11). Hat man eine sehenswerte Seite erwischt, zieht man mit der linken gedrückten Maustaste das Location Icon auf das Bookmark Icon und läßt es fallen. Es öffnet sich das Bookmark Drop-Down-Menü, und man kann an eine Stelle des Drop-DownMenüs mit der linken Maustaste clicken. Die URL ist dann abgelegt. Leider hat 83

6 Allgemeine Arbeitssoftware

Abbildung 6.11: Einfügen von interessanten Webseiten in die BookmarkDatenbank erspart spätere Sucharbeit

Abbildung 6.12: Aufruf des Editors für die Bookmark-Datenbank aus dem Communicator Drop-Down-Menü 84

6.1 Netscape

Abbildung 6.13: Der Bookmark Editor erlaubt Umstrukturierung mit der Maus

der Communicator unter Linux eine Macke: Manchmal verliert er auf dem Weg die URL. Deshalb sollte man notfalls einfach die URL irgendwo ablegen und hinterher mit dem separaten Bookmark Editor die Verwaltung der Bookmarks wieder so einrichten, wie man es ursprünglich beabsichtigt hatte. Später kann die Bookmark-Datenbank durch Aufrufen von Bookmarks aus dem Communicator Drop-Down-Menü editieren (Abbildung 6.12). Der Bookmark Editor selbst (Abbildung 6.13) zeigt ein Baumdiagramm der gespeicherten URLs an. Man kann mit der Maus URLs fassen und an anderen Stellen im Dokumentenbaum ablegen. Man kann aber auch neue Order erstellen oder alte Ordner oder URLs aus der Datenbank entfernen.

6.1.3 Arbeiten mit Netscape Mail Einmal eingerichtet, läßt sich mit Netscape komfortabel die gesamte InternetKommunikation abarbeiten. Mit Netscape Mail wird die elektronische Kommunikation mittels E-Mail möglich. Dieses Programm wird durch Klicken auf das Mailbox-Icon am unteren Rand des Communicators (zweites Icon von rechts, Brief mit Pfeil nach unten) gestartet. Man erkennt in Abbildung 6.14 drei Rahmen, in denen links die Verzeichnisstruktur des Mailordners zu erkennen ist. Im rechten oberen Rahmen ist eine Kurzübersicht der E-Mails zu erkennen. Im rechten unteren Rahmen wird die gerade aktive E-Mail angezeigt. Durch einen Doppelklick auf die aktive E-Mail im rechten oberen Rahmen läßt sich die aktive E-Mail auch im ganzen Fenster anzeigen. 85

6 Allgemeine Arbeitssoftware

Abbildung 6.14: Das Netscape-Mailfenster

Die wichtigsten Arbeiten mit dem E-Mail-Programm sind das Schreiben einer neuen Nachricht, das Lesen empfangener Nachrichten und die Archivierung gelesener Nachrichten. Darüber hinaus sollen die Nachrichten natürlich auch gedruckt werden können.

6.1.3.1 Schreiben einer E-Mail Eine E-Mail wird in mehreren Schritten erstellt: 1. Klicken Sie auf den Knopf “New Message” in der Menüleiste des Netscape Communicators. 2. Es öffnet sich das Fenster für eine neue Nachricht (Abbildung 6.15). 3. In der Zeile “To:” geben Sie die E-Mail-Adresse des Empfängers ein. Während Sie tippen, versucht Netscape Mail bereits die Adresse zu vervollständigen. Findet Netscape Mail den Namen einer Person in seiner Adreßdatenbank, setzt er die zugehörige Adresse schwarz hinterlegt ein. Bestätigen Sie ¨ ¥ -Taste, wird die Adresse übernommen. Sonst schreiben Sie jetzt mit der §←- ¦ einfach weiter. 4. Soll die Nachricht an mehrere Empfänger gehen, setzen Sie die anderen Empfänger in den nächsten Zeilen (eine pro Empfänger) ein. Beachten Sie, daß das Attribut vor der Adresse folgende Werte annehmen kann:

86

6.1 Netscape

Abbildung 6.15: Ein Fenster zum Versand einer neuen E-Mail

1. “To:” (An:) Die Empfänger sind alle gleichberechtigt. 2. “Cc:” (Carbon Copy: Durchschlag) Der Empfänger wird nur mitinformiert, ist aber nicht der Hauptadressat der Mitteilung. 3. “Bcc:” (Blind Carbon Copy: Blinder Durchschlag) Der Empfänger wird informiert, der Hauptadressat merkt davon aber nichts. 4. “Reply-To:” (Antwort An:) Sie möchten, daß die Antwort des Empfängers an eine andere Adresse erfolgt als die, von der aus sie schreiben. Die anderen Einstellungen sind nur in Sonderfällen interessant. 5. Geben Sie im Feld “Subject:” den Betreff der Nachricht an. Der Betreff erlaubt dem Empfänger einen schnellen Überblick über die erhaltenen Nachrichten und ermöglicht ihm eine selektive Durchsicht seiner Nachrichten. 6. Im großen Textfeld unterhalb der Subjectzeile geben Sie den eigentlichen Nachrichtentext (auch Nachrichtenkörper genannt) ein. Beachten Sie, daß in Abbildung 6.15 bereits beim Öffnen des Mailfensters Text steht. Dieser Text wird als Signatur bezeichnet. Er enthält einen Text, der einer öffentlich lesbaren Unterschrift (Kennzeichen) gleichzusetzen ist. Er befindet sich in der Datei .signature in Ihrem Home-Verzeichnis. Dieser Text sollte von Ihnen gleich nach der Installation von Netscape geschrieben worden sein und mindestens folgende Angaben enthalten: 1. Ihren vollen Namen. 2. Ihre E-Mail-Adresse.

87

6 Allgemeine Arbeitssoftware 3. Wenn Sie Lehrer oder Schüler sind: Den Namen und den Ort Ihrer Schule. 4. Wenn Sie haben: Ihre Homepage. 5. Haben Sie die Nachricht vervollständigt, besteht noch die Möglichkeit, Bilder, Programme oder sonstige Daten an die Nachricht anzuheften (engl.: to attach). Hierzu drücken Sie auf das Büroklammer-Bild in der Menüleiste. Es erscheint ein Dateiauswahlfenster und sie können die anzuhängende Datei auswählen. Wenn die Datei eine Bilddatei ist und der Empfänger ebenfalls seine E-Mail mit Netscape liest, werden die angehängten Bilder direkt in der E-Mail angezeigt. 6. Ist Ihre Nachricht versandfertig, drücken Sie auf den Knopf “Send” in der Menüleiste. Alternativ können Sie auch (z. B. um Telefonkosten zu sparen) im Pull Down-Menü auf “Send later” (File -> Send later) drücken. Dann wird die Nachricht nicht direkt gesendet, sondern im Verzeichnis “Unsent messages” gespeichert. Schreiben Sie auf diese Weise weitere Nachrichten und senden auch diese mit “Send later” ab, füllt sich der Ausgangskorb. Mit File -> Send unsent messages im Drop Down-Menü des Mailprogramms können Sie dann alle E-Mails in einem Rutsch bei geöffneter Internet-Verbindung versenden und die Internet-Verbindung wieder schließen (schon wieder Telefongebühren gespart).

6.1.3.2

Empfangen von Nachrichten

Sie haben die Möglichkeit, das Programm Netscape Mail so zu konfigurieren, daß beim Start automatisch nach neuen Nachrichten für Sie gesucht wird (Abbildung 6.4). Außerdem können Sie angeben, ob Ihr Passwort permanent gespeichert werden soll oder nicht. Haben Sie das Passwort nicht gespeichert, müssen Sie es bei jedem Abholvorgang für die E-Mail neu eingeben. Haben Sie keine automatische Abholung vereinbart, können Sie durch Klicken auf das Bild “GetMsg” in der Menüleiste eine manuelle Abholung der E-Mail erreichen. Sie sehen, wie die einzelnen neuen Nachrichten als fett schwarz markierte Nachrichten eintreffen. Durch Druck auf den Knopf “Next” in der Menüleiste wird die nächste ungelesene Nachricht aufgesucht und “entschwärzt”. Damit ist sie als gelesen markiert. Im rechten oberen Rahmen sehen Sie weiterhin verschiedene Spalten, in denen die verschiedenen Eigenschaften einer E-Mail angezeigt werden, wie z. B. der Absender, das Absendedatum, der Betreff der Nachricht etc. Klicken Sie auf eine der Spaltenüberschriften, wird zusätzlich ein kleiner Pfeil angezeigt, der die Sortierrichtung der E-Mail anzeigt. Klicken Sie also auf die Spaltenüberschrift Date ⇓, so werden die Nachrichten mit absteigendem Datum angezeigt. 88

6.1 Netscape Sind in einer Nachricht Dateien angehängt (engl.: Attachments), so zeigt das Mailprogramm eine Büroklammer an. Im unteren Teil der Nachricht werden die einzelnen Dateien aufgelistet. Ein Druck auf die Datei öffnet ein Dateiauswahlfenster und ermöglicht es, die angehängte Datei auf der Festplatte des eigenen Rechners abzuspeichern. Insbesondere die Möglichkeit, Binärdateien zu versenden und auf dem Empfangsrechner abzuspeichern, ist eine wunderbare Gelegenheit in der Schule, Gruppenarbeit zu leisten. Sie ermöglicht, Arbeitsgruppen über Zeit und Raum hinweg zu installieren. Zusammenarbeit im globalen Rahmen ist mit einem Mausklick möglich. Alles, was in der Pädagogik an Konzepten fächerübergreifenden und fächerverbindenden Lernens in der Praxis an dem enormen Arbeitsaufwand gescheitert ist, läßt sich nun mit dem explosionsartig gewachsenen Organisationspotential einer guten E-Mail-Projektorganisation realisieren, sofern das Konzept nicht nur eine Modeerscheinung war, die sich inzwischen erledigt hat. Die Projektarbeit im europäischen Schulprojekt ESP [25] basiert fast ausschließlich auf dem Potential der E-Mail. Aber auch Ihnen als Lehrer oder Schüler eröffnen sich wunderbare Rationalisierungspotentiale. Stellen Sie sich vor, sie bereiten eine Unterrichtsstunde vor, in der Sie die Unterrichtsmaterialien, die Sie zu Hause in elektronischer Form vorbereitet haben1 entweder sich selbst zusenden oder gleich dem ganzen Kurs. Es empfiehlt sich, sowohl zu Hause als auch in der Schule eine eigene E-Mail-Adresse zu haben. Dann können Sie sich nämlich selbst eine E-Mail mit angehängter Datei zusenden, um z. B. Protokolle, Folien oder sonstige Unterrichtsvorbereitungen zuzusenden und in der Schule bei Bedarf auszudrucken. Umgekehrt können Sie in der Schule eine E-Mail nach Hause mit z. B. den letzten Noten für Ihre Schüler schicken und dort in die Notendatenbank eintragen. Diese Arbeitsweise stellt allerdings Ansprüche an die Qualität Ihres Internet-Providers. Er muß Ihnen einen sogenannten POP3- oder IMAP-Account für zu Hause zur Verfügung stellen. D. h., die Anbindung an das Internet muß auf die gleiche Weise geschehen, wie in Kapitel 2.1.1 beschrieben. Viele Provider, insbesondere diejenigen mit preiswerten Call by Call-Zugängen, bei denen man keinen Vertrag abschließen muß, bieten statt dessen nur die Möglichkeit eines WWWMail-Gateways an. Das bedeutet, daß Sie die E-Mail nicht lokal erzeugen, sondern Formularfelder auf einer Webseite ausfüllen, die fast dieselben Komponenten enthält wie unter 6.1.3.1 beschrieben. Leider fehlt aber die Möglichkeit, ein Attachment an die Nachricht anzuhängen oder von der Seite herunterzuladen. 1 Die traditionellen Unterrichtsmaterialien werden normalerweise mit Kopierer, Schere und Klebstoff zusammengestellt und gegebenenfalls durch einen Kopiervorgang auf eine Folie für den Tageslichtprojektor gebracht. Unter Benutzung der neuen Medien zu Hause (oder in der Schule) wird diese Arbeit mit einem Scanner, einem Bildverarbeitungs-/Textprogramm und einem guten Drucker ausgeführt. Das Unterrichtsmaterial liegt dann in einer Datei vor, die an eine E-Mail angehängt werden kann. Für die Anfertigung einer Tageslichtprojektorfolie wird die Datei lediglich auf eine Transparentfolie gedruckt (und zwar in Farbe).

89

6 Allgemeine Arbeitssoftware Das bedeutet eine schwere Einschränkung der E-Mail-Funktionalität, die WWWMail-Gateways für seriöse Schularbeit nicht sinnvoll erscheinen läßt.

6.1.3.3

Mailverwaltung

Netscape Mail bietet hervorragende Möglichkeiten, die Post zu verwalten. Leistungsfähig wie eine eigene Kanzlei, flexibel und leicht zu handhaben. Einer der wichtigsten Aktivposten der Mailverwaltung ist die im linken Rahmen erkennbare Verzeichnisstruktur, in der man neue Verzeichnisse anlegen (Abbildung 6.16), E-Mails in Verzeichnissen ablegen, zwischen den Verzeichnissen kopieren und auch irgendwann auch löschen kann. Sie können einmal erzeugte Ordner auch per Mausklick mit Ziehen und Loslassen innerhalb des Verzeichnisbaums verschieben und mit einem rechten Mausklick umbenennen oder löschen. Für eine weitere Erleichterung des Organisationsaufwands dient das NetscapeAdreßbuch (Abbildung 6.17). Dieses Adreßbuch ermöglicht zunächst den Eintrag neuer Adressen. Am einfachsten kann die Adresse eingegeben werden, indem man eine gelesene E-Mail anklickt und den Absender mittels des Menüpunkts “Message -> Add Sender to Address Book” oder “Message -> Add All to Address Book” (Abbildung 6.18) ins Adreßbuch befördert.

Abbildung 6.16: Das Verzeichnis Test im Verzeichnis Inbox wird angelegt. Dort können E-Mail Nachrichten archiviert werden. 90

6.1 Netscape

Abbildung 6.17: Das Netscape-Adreßbuch (Die Teilnehmer sind hier unkenntlich gemacht worden)

In Abbildung 6.17 erkennt man einen Knopf mit der Aufschrift “New Card”. Dieser Knopf ermöglicht die direkte Eingabe einer E-Mail-Adresse. Ein weiterer Knopf trägt die Aufschrift “New List”. Dieser Knopf ist für Sie als Lehrer von allergrößter Bedeutung. Er ermöglicht Ihnen nämlich, Ihre Kurse und Klassen in

Abbildung 6.18: Durch Anklicken des Menüpunkts wird der Absender oder werden alle Adressaten der E-Mail im Adreßbuch abgespeichert 91

6 Allgemeine Arbeitssoftware der Schule direkt zu erreichen, indem Sie für jede Klasse oder Kurs, den Sie unterrichten, eine Liste anlegen. Dann reicht die Angabe dieser Listenadresse, um alle Klassen-/Kursmitglieder mit einer Nachricht (Informationen, Unterrichtsmaterialien, Aufgaben) zu erreichen. Wie gehen Sie als Lehrer vor, um mit möglichst geringem Aufwand ihre(n) Klasse/Kurs in ein solches Gruppenarbeitsmedium zu integrieren? Ich gehe davon aus, daß Ihre Schule mit Linux entsprechend den Vorgaben dieses Buches vernetzt ist, den Schülerinnen und Schülern selbständiger Umgang mit den Computern möglich ist und alle eine individuelle Schul-E-Mail-Adresse besitzen. Dann gehen Sie in einer der ersten Unterrichtsstunden in den Computerraum, wo genügend viele Computer zur Verfügung stehen, und arbeiten den folgenden Algorithmus ab: 1. Sie starten als Lehrer Netscape Mail und senden an jeden Schüler eine E-Mail mit beliebigem Inhalt. Wichtig ist dabei, daß Sie nur eine E-Mail an alle Schüler und sich selbst schicken. Lassen Sie sich hierzu die E-Mail-Adressen aller Schülerinnen und Schüler in die “To:”-Zeile eintippen. Fügen Sie Ihre eigene E-Mail-Adresse zu Hause hinzu. 2. Senden Sie die E-Mail ab. 3. Die Schülerinnen und Schüler und Sie als Lehrer holen sich die neu eingegangene E-Mail ab. Da die E-Mail im Intranet versandt wird, steht sie sofort zum Abholen bereit. 4. Sie lassen die Schülerinnen und Schüler die neu eingegangene E-Mail markieren und tun das auch.

Abbildung 6.19: Erzeugen einer E-Mail-Kursliste. Die Teilnehmer sind hier unkenntlich gemacht worden. 92

6.1 Netscape 5. Lassen Sie alle Schülerinnen und Schüler die Adressen mittels “Add All to Adress Book” (Abbildung 6.18) alle Adressen ins Adreßbuch eintragen, und Sie tun das auch. Sie haben jetzt zwar alle Schülerinnen und Schüler und sich selbst im Adreßbuch, aber nur als Individuen, nicht als Klasse oder Kurs. 6. Lassen Sie alle Schülerinnen und Schüler das Adreßbuch aufrufen und den Knopf “New List” betätigen (Abbildung 6.17). Tun Sie das auch. 7. Lassen Sie Ihre Schülerinnen und Schüler die Anfangsbuchstaben der Namen eintippen. Sobald der Name eindeutig im Adreßbuch identifiziert wurde, wird der Rest der E-Mail-Adresse von Netscape automatisch in inverser Schrift ergänzt. Stimmt diese Anschrift, fügen Sie sie der Liste durch ¨ ¥ Drücken der §←- ¦ -Taste zu. 8. Lassen Sie Schritt 7 solange wiederholen, bis alle Schülerinnen und Schüler in der Liste eingetragen sind. Dann lassen Sie auf OK drücken, und die Liste ist unter dem in der ersten Zeile angegebenen Namen abgespeichert (Abbildung 6.19). 9. Zu Hause wiederholen Sie alle Schritte ab Schritt 3, um auch von zu Hause aus die Klasse oder den Kurs erreichen zu können. Mit Hilfe der nun existierenden E-Mail-Kursliste können jetzt Nachrichten ausgetauscht werden, Sie können eine Arbeitsvorlage für die nächste Stunde zu Hause vorbereiten und den Schülern des Kurses oder der Klasse zusenden und sicher sein, daß in der nächsten Stunde (vielleicht im Computerraum) die Materialien zur Verfügung stehen. Falls Sie die naturwissenschaftlichen Fächer unterrichten, möchte ich Sie auf eine Variante der Kurskommunikation aufmerksam machen, die allerdings nur anwendbar ist, wenn Ihre Schule komplett vernetzt ist, d. h. auch z. B. das Physiklabor in die Vernetzung einbezogen wurde. So könnte man z. B. einen Versuch durchführen lassen und die Versuchsergebnisse (z. B. ein Interferenzbild mit einer Digitalkamera fotografiert, der Versuchsaufbau mit einer Digitalkamera fotografiert, die Schaltskizze an der Tafel fotografiert mit einer Digitalkamera, . . . ) allen Kursteilnehmern an eine E-Mail angehängt zusenden, damit die Schülerinnen und Schüler ihr Protokoll anfertigen können.

6.1.4 Arbeiten mit dem Newssystem Die Newsgruppen erreicht man durch Klicken auf das Symbol Newsgroups (Abbildung 6.20). Danach öffnet sich ein neues Fenster, in dem auf der linken Seite die bereits eingetragenen Newsserver stehen (in der Schule ist dies im Regelfall 192.168.0.1) und darunter die abonnierten Newsgruppen mit ihren Nachrichten (Abbildung 6.21). Den Newsserver hat man in der Regel beim ersten Mal 1 Denken Sie daran: Sie haben als Lehrer zwei E-Mail-Adressen: Eine zuhause und eine in der Schule.

93

6 Allgemeine Arbeitssoftware

Abbildung 6.20: Die Werkzeuge des Netscape Communicators von oben nach unten: Der Browser (Navigator) zum Ansehen von Webseiten, die Mailbox (Inbox) zum Lesen und Schreiben von E-Mail, der Newsreader (Newsgroups) zum Lesen und Schreiben in Newsgruppen, das Adreßbuch (Address Book), und der Webseiten-Editor (Composer) zum Schreiben von Webseiten

Abbildung 6.21: Das Messenger-Fenster zeigt die Newsserver und die abonnierten Newsgruppen an. Man erkennt hier in der Newsgruppe schule.allgemein 209 Nachrichten, von denen 208 ungelesen sind.

Abbildung 6.22: Das Kontextmenü des Newsservers 94

6.1 Netscape

Abbildung 6.23: Durch Subskription einer Newsgruppe kann man die interessanten Newsgruppen für sich abonnieren

eingerichtet (Abbildung 6.6). Aber Sie sehen noch keine Newsgruppen. Diese müssen Sie erst abonnieren. Dazu klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Newsserver und erhalten das Kontextmenü in Abbildung 6.22. Ein Klick auf den Eintrag “Subscribe Newsgroups” öffnet das Fenster in Abbildung 6.23, in dem die angebotenen Newsgruppen aufgelistet sind. Nun markiert man die Newsgruppen, die man später regelmäßig lesen möchte, durch Markieren der Newsgruppe und Klick auf den Knopf “Subscribe”. Auf die gleiche Weise kann man eine einmal abonnierte Newsgruppe auch wieder loswerden, indem man nun auf den Knopf “Unsubscribe” drückt. Ein Doppelklick auf die gewünschte Newsgruppe öffnet dann das von der Mail bekannte Mail- & News-Fenster (Abbildung 6.24). Man kann nun jede einzelne News durch Anklicken öffnen und darauf reagieren. Zum einen durch eine persönliche Antwort via E-Mail, zum anderen durch Posten eines Replys (Senden einer Antwort an die Newsgruppe), das dann öffentlich angezeigt wird. Man erreicht diese Möglichkeiten am schnellsten durch Klick mit der rechten Maustaste auf die entsprechende Nachricht (Abbildung 6.25). Gerade Anfängern sei hier eine gewisse Zurückhaltung empfohlen. Es wird geraten, sich erst einmal einige Nachrichten in der Gruppe durchzulesen und auf den Stil hin zu prüfen. Vergreift man sich im Ton, erntet man meist eine üble Schimpfkanonade. Hat man ein paar Nachrichten beantwortet und keine bösen Kommentare erhalten, darf man sich auch daran wagen, eigene Anfragen ins Netz zu stellen. Hierzu dient, wie auch schon bei E-Mail, der Knopf “New Message” (Abbildung 6.24). 95

6 Allgemeine Arbeitssoftware

Abbildung 6.24: Das gemeinsame Mail- & News-Fenster zeigt die Newsgruppe (links), die aktuelle Nachricht (rechts unten) und den ganzen Thread der Newsgruppe (rechts oben)

Abbildung 6.25: Die Möglichkeiten, auf eine News zu reagieren, zeigt ein rechter Mausklick auf die entsprechende Nachricht

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6.1 Netscape

6.1.5 Der Netscape Web Page Editor Zu Hause oder in der Schule können die Schülerinnen und Schüler ihre Protokolle auch mit dem Computer anfertigen. Eigentlich sollten sie es sogar zwingend vorschreiben, weil dann den Schülerinnen und Schülern ganz nebenbei die neuen IuK-Techniken nahe gebracht werden. Einige Schülerinnen und Schüler werden sogar darauf bestehen, ihre Protokolle mit dem Computer anfertigen zu dürfen. Der Netscape Web Page Editor ist für Anfänger ein geeignetes Programm, um Protokolle oder sonstige Aufsätze zu schreiben. Der Vorteil einer HTML-Datei ist, daß sie systemunabhängig auf jedem Rechner lesbar ist und auch im Intranet zur Verfügung gestellt werden kann. Außerdem können die einzelnen Protokolle dann in Hypertextform miteinander vernetzt werden. Der Nachteil von HTML ist: Das Layout ist nur sehr begrenzt veränderbar, und die mathematischen Gleichungen können nur als Bilder genutzt werden. Zwar gibt es einen Standard, mit dem auch HTML-Browser mathematische Gleichungen anzeigen können (MatHML [26]), aber leider unterstützen die gängigen Browser diesen Standard nicht. Für die Naturwissenschaften ist deshalb das Anfertigen von Protokollen mit LYX (Abschnitt 6.5) der bessere Weg. Zudem es mit dem Programm latex2html ein Konversionsprogramm gibt, mit dem man LATEX-Dateien in HTML-Dateien umwandeln kann. Allerdings hat das Programm noch Haken und Ösen. So wird z. B. im Quelltext einer umgewandelten Seite für mathematische Gleichungen der Standard HTML 4.0 für mathematische Zeichen gewählt, den leider kein Browser darstellen kann. Warten wir halt auf XML und verwenden für mathematische Formeln Screenshots, z. B. mit GIMP oder xv aus dem Postscipt-Dokument heraus angefertigt. Für den Rest von uns, ist der Netscape Web Page Editor ein schöner Start, zur Erzeugung eigener Webseiten. Der Netscape Web Page Editor wird durch den kleinen Knopf ganz rechts unten auf der Webseite (der Füllfederhalter) gestartet. Zunächst erhält man ein leeres Fenster. Man schreibt in diesem Fenster wie in einer normalen Textverarbeitung. Allerdings sollte man sich hüten, der Versuchung zu erliegen, den Text wie gewohnt zu formatieren. HTML (HyperText Markup Language) ist eine Textdarstellungssprache und erlaubt solche Formatierungen nur in sehr begrenztem Umfang. Man sollte sich stattdessen darauf konzentrieren, die HTML-eigenen Gestaltungselemente (H1, H2, . . . ) anzuwenden. Ich empfehle für einen tieferen Einstieg in die Erzeugung von HTML-Seiten, einen an der HTML-Syntax orientierten Editor einzusetzen. Das beste Produkt dieser Art für Linux ist asWedit (Abschnitt 8.1). Dort gehe ich näher auf die HTML-Sprachelemente ein. In Abbildung 6.26 sehen Sie die beiden Hauptgestaltungsmöglichkeiten einer Webseite angezeigt. Im Drop Down-Menü sehen Sie die Textgestaltungsmerk97

6 Allgemeine Arbeitssoftware

Abbildung 6.26: Die wichtigsten Gestaltungselemente im Netscape Web Page Editor

male, welche die Darstellung des Textes beeinflussen. Im Fenster mit den Seiteneigenschaften (Format -> Page Colors and Properties) können Sie das farbliche Aussehen der Webseite gestalten. Sie können dort die Hintergrundfarbe, die Farben der einzelnen Textkomponenten sowie ein evtl. zu ladendes Hintergrundbild einstellen. Hintergrundbilder gibt es reichlich im Internet und auf CD-ROMs. Achten Sie darauf, daß Hintergrundbilder nicht zu sehr die Seite dominieren oder aufgrund ihrer Dominanz die Information der Webseite überdecken. Für den Anfang benötigen Sie dann noch sogenannte Links, die ihnen den Sprung zu anderen Webseiten ermöglichen. Links erkennt man in HTML-Seiten an der (normalerweise) blauen Farbe und daran, daß sie unterstrichen sind. Fährt die Maus über einen solchen Link, verändert sich die Form des Mauszeigers und im Statusfenster wird die URL (zweite Zeile in Abbildung 6.27) angezeigt, die beim Mausklick angesprungen wird. In Abbildung 6.28 ist zu sehen, wie man ein Bild in eine HTML-Seite einfügt. Bilder beleben Webseiten, und tatsächlich hat das WWW wegen seiner bunten Bilder erst den Durchbruch des Internet gebracht. In der obersten Zeile geben Sie die Datei an, die dargestellt werden soll. Bei Netscape sind die Knöpfe interessant, die den Textfluß um das Bild herum smybolisieren. Eine wichtige Gestaltungsmöglichkeit.

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6.1 Netscape

Abbildung 6.27: Ein Link dient zum Verbinden zweier Webseiten. Beim Mausklick auf den Text (obere Zeile) wird die neue Seite (untere Zeile) geöffnet.

Abbildung 6.28: Ein Bild sagt mehr als tausend Worte, auch in einem HTMLDokument

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6 Allgemeine Arbeitssoftware

Abbildung 6.29: Eine neue Netscape-Tabelle wird erzeugt

Leider zeigt aber der Web Page Editor den Textfluß nicht richtig an, so daß doch zur Kontrolle die Seite abgespeichert und im Browser betrachtet werden muß. Das zu tun, empfiehlt sich allerdings sowieso regelmäßig. Das letzte Gestaltungselement, das sich hier zu beschreiben lohnt, ist die Tabelle. Mit Insert -> Table -> Table erhält man ein Fenster, wie in Abbildung 6.29 dargestellt. Dort kann man die (vorläufige) Größe der Tabelle und das Aussehen und die Anordnung einstellen. Diese Einstellungen lassen sich jederzeit wieder ändern. Zum Schluß muß die Seite noch abgespeichert werden. Gewöhnen Sie sich an, ihre Seiten stets nur mit Kleinbuchstaben zu schreiben und mit der Endung html zu versehen. Dies gilt besonders, wenn sie die Seiten zu Hause, z. B. mit Programmen unter einem Microsoft-Betriebssystem modifizieren oder erstellen. Bei Microsoft-Betriebssystemen werden inzwischen zwar schon Groß- und Kleinschrift in Dateinamen und mehr als drei Buchstaben in der Erweiterung akzeptiert, aber intern werden sie nicht unterschieden. Schreiben Sie zu Hause dann eine Datei mit einem Großbuchstaben im Namen, unterscheidet sich der Name unter Linux vom Namen unter dem Microsoft-Betriebssystem. Leider gibt es auch große Organisationen, die diesen Fehler nicht berücksichtigen. Werden solche Webseiten dann in einem Unix-ähnlichen Betriebssystem abgerufen, hagelt es nicht funktionierende Links, fehlende Bilder und Sounds. 100

6.2 StarOffice 5.1

6.2 StarOffice 5.1 Mitte 1998 überraschte die Hamburger Firma StarDivision die Öffentlichkeit mit der Mitteilung, daß Privatpersonen ihre Software StarOffice kostenlos nutzen könnten. Während StarOffice 3.x und 4.0 für Linux immer schon kostenlos nutzbar war, gab StarDivision mit der Version 5.0 auch die Windows-Versionen für den persönlichen (d. h. nicht-kommerziellen) Gebrauch frei. Inzwischen ist Star Division von der Firma SUN Microsystems aufgekauft worden und die Lizenzbedingungen haben sich abermals drastisch geändert. Nunmehr ist StarOffice 5.1 in allen Versionen auch für kommerziellen Einsatz kostenlos nutzbar. Seit SuSE Linux 6.0 ist die Linux-Version des Programms im SuSE Linux enthalten. Der besondere Vorteil von StarOffice 5.1 ist dieselbe Benutzerumgebung, die den Benutzer unter Windows (3.x/95/98/NT) oder Linux umfängt. Für Personen, die zu Hause doch lieber mit einem anderen Betriebssystem als Linux arbeiten, also genau die richtige Software. Zu Hause StarOffice 5.1 unter Windows 98, in der Schule StarOffice 5.1 unter Linux. Bedienungsunterschiede gibt es (z. B. im Gegensatz zu Netscape) überhaupt nicht. Für Schulen ist die rechtliche Lage inzwischen geklärt. Während SuSE Linux früher (bis Version 6.2) noch eine individuell zu registrierende Version von StarOffice enthielt, ist nunmehr (ab Version 6.3) die von Sun freigegebene Version enthalten.

Abbildung 6.30: Die Benutzeroberfläche von StarOffice 5.1 sieht unter Linux genau so aus wie unter Windows (3.x/95/98/NT) 101

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6.2.1 Installation von StarOffice 5.1 Ich beschreibe an dieser Stelle die Installation der Campusversion von StarOffice, nicht die Installation der in SuSE Linux enthaltenen Personal Edition. Die Installation erfolgt von der mitgelieferten CD-ROM aus in drei Schritten, wobei Sie sich aber als root einloggen müssen. Im ersten Schritt wird die StarOffice-CD-ROM in das Laufwerk eingelegt und gemountet. Im Verzeichnis /cdrom/linux/office51 befindet sich die Datei setup, wenn das CD-ROM-Laufwerk auf das Verzeichnis /cdrom gemountet wurde. Im zweiten Schritt wird die Datei setup mit dem Parameter /net gestartet. Der Parameter /net ist wichtig, weil dann die netzwerktaugliche Programmvariante installiert wird, was man in der Schule zweifellos benötigt. In diesem zweiten Schritt wird dann die der CD-ROM beiliegende Media-Information verlangt. Klicken Sie dabei auf Campuslizenz und geben Sie die beiliegenden Lizensierungsdaten ein. Nach der Eingabe wird die Installation vervollständigt. Es wird empfohlen, für die Installation das Verzeichnis /opt/Office51 auf dem jeweiligen Clientenrechner zu verwenden. Nach erfolgreicher Installation im zweiten Schritt finden Sie dann unter /opt/Office51/bin die Datei setup. In der Schule empfehle ich die lokale Installation auf jedem Clienten, solange das Netzwerk der Flaschenhals der Datenübertragung ist. Denn wenn 20 Schüler gleichzeitig einen Speicherboliden wie StarOffice über das Netzwerk starten, entsteht hektische Aktivität auf dem Netzwerk, und die Software startet gaaaanz laaangsaaaam. In Hochgeschwindigkeitsnetzen (z. B. Glasfaseroptiknetzwerken) wird es sinnvoller sein, die Installation nur einmal auf dem Kommunikationsserver vorzunehmen. Mit Hilfe der Datei /opt/Office51/bin/setup kann dann im dritten Schritt jedem Schüler seine Netzwerkversion installiert werden. Der Schüler ruft die Datei setup auf (ohne den Parameter /net) und startet mit diesem Befehl die Installation in seinem Home-Verzeichnis. Hierbei wird ein Umfang von etwa 2 MB in das Home-Verzeichnis jedes Benutzers transportiert. Nicht gerade geschickt. Wie allen Importen aus der Windowswelt merkt man, daß die vorgesehenen Linux/Unix-Mechanismen einer Netzwerkinstallation den Entwicklern wohl noch nicht so geläufig waren. Zudem muß der dritte Schritt für jeden Schüler wiederholt werden, was allerdings nicht der Lehrer durchführen muß, sondern auch der Schüler selbst tun kann. Zudem stört, daß sich jeder Schüler, der StarOffice 5.1 nutzen will und für sich installiert, den MediaKey erneut eingeben muß. Aber wenigstens entfällt die Registrierung für jeden einzelnen Schüler.

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6.3 Applixware Office 99

6.2.2 Lohnt sich der Aufwand? StarOffice 5.1 enthält ein Textverarbeitungsprogramm, ein Tabellenkalkulationsprogramm, ein Grafikprogramm, ein Datenbankprogramm und ein Präsentationsprogramm sowie Terminverwaltungssoftware. Viele dieser Anwendungen sind auch als GPLSoftware auf dem SuSE Linux vorhanden. Dennoch ist die Installation eines Officepaketes in der Schule unumgänglich, vor allem wegen der vielen Import/Export-Filter (u. a. auch Word97 und PowerPoint), wegen des Präsentationsprogramms, für das es noch keine GPL-Software gibt, wegen des Tabellenkalkulationsprogramms und schließlich, weil die ganzen Programmteile so schön integriert sind. Am wichtigsten scheint mir aber, daß mit dieser Software nun endlich die Datenisolation von Linux aufgehoben ist und mit Windows-Benutzern beliebige Daten (Text, Tabellenkalkulation, Datenbank) in den gängigen WindowsFormaten ausgetauscht werden können. Allein wegen dieser Eigenschaft ist StarOffice trotz aller unschönen Randbedingungen unerläßlich. Da Office-Anwendungen im Regelfall weit verbreitet sind, in der Schule keinen besonders neuen oder einzigartigen Stellenwert besitzen, wird im weiteren auf die vorliegende Literatur zu StarOffice verwiesen [27].

6.3 Applixware Office 99 Applixware Office 99 (Abbildung 6.31) ist ebenfalls ein Office-Paket für Linux mit ähnlichen Eigenschaften wie StarOffice 5.1. Es wird von SuSE zum Zeitpunkt der Drucklegung für DM 119 pro Einzellizenz vertrieben, ist also voll im kommerziellen Bereich angesiedelte Software. Aus diesem Grunde wird die Software hier auch nicht weiter besprochen, denn der Vorteil der GPL für die Schule entfällt. Dafür gewährt SuSE allerdings Schulen sehr gute finanzielle Konditionen, und die Schulen sind zudem rechtlich einwandfrei abgesichert. So erlaubt SuSE die Installation einer für DM 119 erworbenen Lizenz auf 20 Rechnern in der Schule im Ausbildungsbereich (also nicht in der Schulverwaltung). Das ist zwar nicht die angestrebte Campuslizenz, aber die Kondition ist deutlich besser als die der meisten Mitbewerber im Office-Markt. Von seinen Leistungen her steht Applixware StarOffice in nichts nach. Auch Applixware gibt es übrigens für Windows (95/98/NT). Aber hier entfallen die für Schülerinnen und Schüler interessanten Konditionen, auch wenn DM 119 kein besonders hoher Preis für ein Office-Paket ist.

6.4 Acrobat Reader Der Acrobat Reader ist eine Software, die benötigt wird, um Dokumente im AcrobatFormat PDF lesen zu können. Die Verfügbarkeit dieser Software ist ein Muß, 103

6 Allgemeine Arbeitssoftware

Abbildung 6.31: Applixware Office 99 ist ein leistungsfähiges Office-Paket für Linux mit Sonderkonditionen für Schulen. Links oben das Startprogramm, links unten die Textverarbeitung, rechts die Präsentationssoftware. Nicht im Bild: die Tabellenkalkulation und die Datenbank.

Abbildung 6.32: Der Acrobat Reader ermöglicht es, Acrobat-Dokumente auch unter einer grafischen Oberfläche von Linux (hier dem KDE-Desktop) zu lesen

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6.5 KLYX weil viele Dokumente im Schulbereich in diesem Format geschrieben sind. Auf den Seiten der Schulbuchverlage tauchen auch immer mehr Arbeitsblätter in diesem Format auf. Die in Abschnitt 10.6 besprochenen Arbeitsblätter Geographie sind solche kommerziellen Vorlagen, die mit dem Acrobat Reader gelesen werden können. Der Acrobat Reader ist kommerzielle Software, die frei kopiert werden und kostenlos genutzt werden darf. Bitte lesen Sie weitere Details unter /usr/doc/packages/acroread nach.

6.5 KLYX Das Programm, das der Mikrocomputertechnik den Weg in die häuslichen Arbeitszimmer ebnete, war die Textverarbeitung. Diese Art Programm hat die Vorstellung vom Computer gründlich verändert. War er bis dahin ein reiner Rechenknecht, so trat mit dem Erscheinen der Textverarbeitung seine ordnende Funktion in den Vordergrund. Man konnte nun endlich seine Gedanken zu “Papier” bringen, redigieren, umstrukturieren und schließlich ausdrucken. Niemand sah dem entstandenen Dokument an, wie häufig der Text zerschnippelt, ergänzt, versetzt und wieder neu zusammengesetzt wurde. So richtig boomte die Textverarbeitung aber erst mit dem Erscheinen der sogenannten WYSIWYG-Textverarbeitung, wobei WYSIWYG für “What You See Is What You Get” (Du bekommst, was Du siehst) steht. In den Abschnitten 6.2 und 6.3 haben wir solche Programme besprochen. Eigentlich sollte man meinen, daß das reichen würde, zumal StarOffice und Applixware mehr als nur Textverarbeitung zu bieten haben und als komplette Office-Pakete bekannt sind. Lange vor den Office-Boliden aus der Windows-Welt gab es unter Unix bereits Bestrebungen, Textverarbeitung für wissenschaftliche Zwecke zu benutzen. Die Eingabe mußte man mit den damaligen ASCII-Terminals bewältigen. Trotzdem sollte der Ausdruck sowohl wunderschön gesetzte mathematische Formeln als auch Bilder und verschiedene Textstile enthalten. Möglich wurde das alles durch eine geniale Zeichendarstellungssprache, die als TEX bekannt geworden ist und von Donald Knuth entwickelt wurde. Der Trick dieser Textdarstellungssprache besteht darin, bestimmte Kombinationen von ASCII-Zeichen für bestimmte Symboldarstellungen zu verwenden. Wer diese Darstellungssprache einmal gelernt hat, verzichtet ungern darauf, weil eine komplexe Formel nur mit der Tastatur sehr viel schneller hingeschrieben werden kann als mit Maus und Klick, wenn man nur diese Sprache beherrscht.

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Abbildung 6.33: Das Arbeitsfenster von LYX zeigt die vertrauten Bedienelemente. Aber die Vorstellung, so merkwürdige Dinge wie \sqrt (das Wurzelzeichen) auswendig zu lernen und sich darauf zu verlassen, daß die vielen “blind” eingetippten ähnlichen Formatierungsbefehle schließlich ein wohlgeformtes Dokument hervorbringen würden, hat sich in der Windows-Welt nie durchgesetzt. Mit der Verfügbarkeit von grafischen Benutzeroberflächen für Unix/Linux ist dann aber doch Bewegung in die ursprünglich starren, disjunkten Welten von Benutzern von Textverarbeitungssystemen gekommen, und die beiden Welten haben sich vermischt. Mit LYX (Abbildung 6.33) und seinem KDE-Nachfolger KLYX steht nun eine Textverarbeitung zur Verfügung, die die Vorteile genormten Dokumentensatzes mit denen der WYSIWYG-Oberfläche vereint. WYSIWYM lautet das neue Stichwort und steht für “What You See Is What You Mean” (Du siehst was Du meinst). Während die Arbeit mit dem Textverarbeitungsprogramm für den Anwender die übliche Darstellung besitzt, produziert KLYX in der Ausgabe eine TEX-Datei, also reinen ASCII-Text mit eingestreuten Darstellungsbefehlen, die auch wieder reiner ASCII-Text sind. Damit besitzt LYX den unschlagbaren Vorteil aller auf TEX basierenden Textverarbeitungen: Es ist unglaublich robust und absturzsicher. Niemals würde ich es wagen, eine Diplomarbeit oder gar Dissertation einem Office-Boliden anzuvertrauen, ohne regelmäßig und sehr häufig eine entsprechend aufwendige Datensicherung vorzunehmen. Es versteht sich von selbst, daß das Manuskript dieses Buches mit LYX geschrie106

6.5 KLYX ben wurde. Was soll schon passieren, wenn ein 300 Seiten langer Text in ASCII gespeichert wird? Natürlich, gelegentlich während der Arbeit abspeichern wird man auch mit LYX, aber das wars auch schon. Kein exotisches Binärformat findet sich in der Ausgabedatei, was womöglich auf mysteriöse Weise bei einer bestimmten Tastenkombination zum totalen Datenverlust der Textdatei führt. Und als wäre die uneingeschränkte Zuverlässigkeit noch nicht genug: LYX unterliegt der GPL und ist damit kostenlos nutzbar.

6.5.1 Arbeiten mit KLYX Wenn Sie sich entschließen, mit LYX zu arbeiten, wird Ihre Produktivität zunehmen, vorausgesetzt, Sie lassen sich von den Experten des LATEX-Satzes helfen, die in KLYX ihren heimlichen Dienst verrichten. Versuchen Sie also nicht gegen LYX ihren eigenen individuellen Seitensatz durchzusetzen. Wenn Sie das benötigen, ist LYX das falsche Werkzeug. LYX ist ideal, wenn es darum geht, ein wissenschaftliches Dokument im genormten Format zu produzieren. Diesen Weg will ich beschreiben, weil er ja auch für Schülerinnen und Schüler von Interesse ist, die spätestens in der Klasse 12 eine Facharbeit abliefern müssen. Und wer einmal gelernt hat, mit LYX zu arbeiten, wird sicher auch bei den folgenden akademischen Arbeiten dieser ressourcenschonenden Arbeitsweise treu bleiben. Stürzen wir uns also in das Abenteuer, ein wissenschaftliches Dokument (Facharbeit) mit LYX zu erzeugen. Nach dem Start von KLYX ist der Bildschirm grau und leer. Um überhaupt einen Text eingeben zu können, müssen wir ein Dokument neu öffnen. Dazu ist der Name des Dokuments erforderlich, denn KLYX weigert sich mit, unbenannten Dokumenten zu arbeiten. Sicher ist schließlich sicher. In der Titelzeile des Fensters wird uns fortan angezeigt, wenn die Datei verändert wurde, damit wir gelegentlich doch manuell eine Sicherungskopie anfertigen können. Wer es darauf ankommen läßt, wird beruhigt feststellen, daß ohne große Worte LYX klammheimlich eine Sicherungskopie anfertigt und bei einem Absturz nachfragt, ob die alte Datei oder eine neuere Sicherungskopie geladen werden soll. Sicher ist sicher. Nachdem der Dokumentenname bekanntgegeben wurde, steht eine weiße Zeile für die Eingabe bereit. Doch halt! Bevor wir uns an die Texteingabe machen, definieren wir zunächst, um was für ein Dokument es sich handeln soll, und legen damit den Formatierungsstil fest (Abbildung 6.34). Normalerweise beginnt ein Dokument mit einem Titel. Folglich legen wir als erstes die Bedeutung des folgenden Textes fest (Abbildung 6.35). Nach der Definition der Textbedeutung wird der Text eingegeben, automatisch eingerückt und entsprechend formatiert. Der Benutzer ist gut beraten, nicht seine eigenen Formatierungsvorstellungen von einem Titel gegen LYX durchsetzen zu wollen. Die 107

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Abbildung 6.34: Das Dokumentenlayout sollte zu Beginn der Arbeit festgelegt werden

Abbildung 6.35: Die Bedeutung des Textes wird im Drop-Down-Menü angeklickt

Idee von LYX ist: You type the text, we do the rest2 . Dieses Ziel entspricht dem Wunsch vieler Schülerinnen, Schüler, Lehrerinnen und Lehrer, die sich nicht um die Form des Textes kümmern wollen, sondern um den Inhalt. Zwar erlaubt das richtige LATEX durchaus, das Layout in weiten Grenzen anzupassen, aber das ist dann eben nicht mehr so einfach. Das ist es auch nicht, wenn man versucht, mit einem der Office-Pakete zu arbeiten. Wer je 2 Abgewandeltes Motto von George Eastman (Kodak) zur Vorstellung seiner ersten Photokamera, bei der Einfachheit das Entwicklungsziel war: “You press the button, we do the rest”.

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6.5 KLYX versucht hat, einen bestimmten Layout-Stil in einem großen Dokument konsequent durchzuhalten, wird sicher gerne bestätigen, daß die Einfachheit der LYXArbeitsweise der Produktivität einen enormen Schub verleiht. Das Ergebnis ist jedenfalls ein bestechend gut aussehendes Dokument in einer Standardform. Nach dem Titel gibt man im Regelfall den Autor ein und dann das offizielle Datum des Dokuments. Wer das Datum wegläßt, dem druckt LYX beim Ausdruck das aktuelle Datum unter den Autor. Nun folgt vielleicht eine Zusammenfassung (engl.: Abstract). Klicken Sie ruhig auf “abstract”. Wenn die Dokumentsprache Deutsch angeklickt ist, wird bei der Ausgabe “Zusammenfassung” statt “Abstract” ausgedruckt. Nach dem Abstract beginnen Sie mit den einzelnen Kapiteln. Die Kapitel beginnen Sie mit der Kapitelüberschrift (Section). Die Kapitel werden von eins hochlaufend durchnumeriert. Fügen Sie ein neues Kapitel ein, werden die folgenden Kapitel automatisch umnumeriert: You type the text, we do the rest. Innerhalb der Kapitel möchten Sie wahrscheinlich Unterkapitel und Unterunterkapitel einfügen. Wählen Sie hierzu entsprechend Subsection oder Subsubsection. Die Numerierung erfolgt entsprechend eingerückt vollautomatisch: You type the text, we do the rest.

6.5.2 Übersicht behalten Wenn Ihre Arbeit nun so fortschreitet, möchten Sie natürlich trotz aller Automatik die Übersicht behalten. Hierzu können Sie im Bearbeiten-Menü von LYX den Menüpunkt Dokumenten-Struktur anwählen. Sie erhalten dann die Übersicht, wie z. B. in Abbildung 6.36 dargestellt. Aber nicht nur Übersicht behalten, auch Übersicht gewinnen kann man mit dem Strukturfenster. Bitte beachten Sie die Pfeile rechts oben in Abbildung 6.36. Markieren Sie ein Kapitel und klicken Sie auf einen der Pfeile, so wird das entsprechende Kapitel in der Dokumentenhierarchie bewegt. Das ist erheblich einfacher und übersichtlicher als die endlosen Cut & Paste-Orgien, die man sonst beim Umstrukturieren absolvieren muß. Weitere Maßnahmen, die Struktur Ihres Dokuments übersichtlich zu halten, sind Marken. Marken dienen dazu, Gleichungen zu numerieren, Abbildungen zu numerieren, Kapitelnumerierungen mit automatischer Referenzierung zu verwenden, so daß bei einer Änderung der Kapitelnumerierung an allen Bezugstellen im Text die Numerierung automatisch mit verändert wird. Wenn Sie von diesem äußerst nützlichen Werkzeug profitieren wollen, fügen Sie an der entsprechenden Stelle eine Marke ein (Abbildung 6.37). Um später auf diese Marke Bezug nehmen zu können, fügen Sie an der entsprechenden Stelle einen Querverweis auf diese Marke ein (Abbildung 6.38). Abbildung 6.39 zeigt eine Bildschirmseite aus LYX mit Marken und Querverwei109

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Abbildung 6.36: Das Strukturfenster des Dokuments erlaubt einen raschen Überblick und Kontrolle der Dokumentenstruktur

Abbildung 6.37: Eine Marke für ein Kapitel (sec:) wird erzeugt

Abbildung 6.38: Ein Querverweis wird eingefügt

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6.5 KLYX

Abbildung 6.39: Markierungen (sec: . . . ) und Querverweise (Ref: . . . ) in einem LYX-Fenster sen. Im Text sieht man also keinerlei Numerierung.

6.5.3 Aus WYSIWYM mach WYSIWIG Angesichts dieser Markierungen möchte man gelegentlich auch mal das konkrete Aussehen kontrollieren. Im Datei-Menü findet sich deshalb der Eintrag “Vorschau”. Man kann sich das Dokument als DVI- (DeVice Independent) oder als PostScript-Dokument ansehen. Beide Varianten erzeugen eine fertige Druckvorlage, die man sich auf dem Bildschirm ansehen kann (Abbildung 6.40).

6.5.4 Ein gutes Bild sagt mehr als tausend Worte Natürlich kann man in LYX auch Bilder einfügen. Hierfür gibt es zwei Methoden: 1. Direktes Einfügen. Hierbei wird einfach an einer Textstelle mittels Einfügen -> Abbildung oder durch Druck auf den Knopf ganz rechts in der Menüleiste ein Bild im PostScript-Format eingefügt. 2. Einfügen eines Abbildungs-Floats. Dies ist ein etwas komplizierter Prozeß, dessen Ziel die automatische Verteilung von Bildern im Dokument ist, wie der Begriff “float” (engl.: fließend) ja auch andeutet. Das erste Verfahren ist aus der Praxis der Office-Pakete bekannt und braucht nicht weiter erläutert zu werden. Wir konzentrieren uns deshalb auf das zwei111

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Abbildung 6.40: WYSIWYG-Seitenansicht mit dem kghostview-Programm

te Verfahren, das zudem erhebliche organisatorische Vorteile bei Dokumentationsprojekten (Facharbeiten, Semesterarbeiten, Diplomarbeiten,...) bietet. Abbildung 6.41 zeigt die sechs Schritte bis zum fertigen Abbildungs-Float. Sobald das Float erzeugt ist, kann man es über den Querverweis referenzieren. Automatisch erscheint das Abbildungs-Float auch in der Abbildungsliste. Im Float ist keine Abbildungsnummer zu erkennen, denn die wird erst beim Ausdruck bzw. in der Vorschau erzeugt. Solange das Dokument noch in der Entstehung ist, können neu eingefügte Floats die Numerierung ohne Arbeitsaufwand für den Autor verändern. Im Ausdruck stimmts dann halt wieder, weil der Computer die Durchnumerierung übernimmt. Für eine bessere Übersichtlichkeit des Dokuments mag es sinnvoll sein, die Bilder aus der Ansicht des Dokuments zu entfernen. Hierzu dient die Funktionalität des Fig-Knopfs am linken oberen Bildrand des Floats in Abbildung 6.41. Klickt man diesen Knopf an, bleibt nur noch ein rot gezeichneter Text (Fig.) übrig, der andeutet, daß sich unter diesem Text ein Bild verbirgt. Nochmaliges Anklicken zaubert das Bild wieder auf den Bildschirm. Der Ausdruck bzw. die Vorschau sind hiervon natürlich nicht betroffen.

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6.5 KLYX

Abbildung 6.41: Das Erzeugen eines Abbildungs-Floats in sechs Schritten

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Abbildung 6.42: Die Listen und Inhalte sind im Text nur als Marken sichtbar . . .

Abbildung 6.43: . . . während im Ausdruck die aktuellen Daten von Listen und Inhalten eingesetzt werden 114

6.5 KLYX

Abbildung 6.44: Mathematischer Formelsatz ist mit KLYX noch einfacher geworden: Einfach auf einen der Knöpfe unterhalb der Menüleiste drücken.

6.5.5 Lasset Computer arbeiten und wehret ihnen nicht Ist Ihr Dokument fertig, möchten Sie all die Abbildungen, Kapitel und Tabellen in einem Inhaltsverzeichnis angezeigt bekommen. Hierzu fügen Sie an geeigneter Stelle die entsprechenden Listen und Inhalte ein. Im Text erscheinen nur Marken (Abbildung 6.42), während im Ausdruck die Marken expandiert werden (Abbildung 6.43). Für den Autor bedeutet dieses Vorgehen, daß man sich um die Numerierung von Bildern, Kapiteln und Tabellen keine Gedanken machen muß. Das übernimmt LYX.

6.5.6 Mathematischer Formelsatz Eine der hervorragendsten Eigenschaften von TEX ist die Fähigkeit, mathematische Gleichungen und Aussagen in einen mathematischen Formelsatz zu bringen. Diese Eigenschaft perfektioniert KLYX gegenüber dem ursprünglichen LYX noch bis zur Perfektion. Beispielsweise erkennt man unterhalb der Menüleiste Elemente, die der Eingabe von mathematischen Elementen dienen (Abbildung 6.44). Um eine neue Gleichung einzugeben, beginnt man sinnvollerweise mit dem 11. Element von links. Dann rückt der Cursor in die nächste Zeile, zentriert und zeigt ein blaues Eingabefeld für mathematische Elemente. Nun gibt man die einzelnen Elemente durch Mausklick und/oder Tastatur ein. Möchte man, daß die Gleichung nicht in der Mitte steht, reicht ein nochmaliger Klick auf das 11. Element von links, und die Gleichung wird Teil der aktuellen Zeile.

Im zentrierten Modus werden die Indizes korrekt angezeigt Im unzentrierten Modus ist die Indizierung ungewohnt. Abbildung 6.45: Die Darstellung einer Gleichung hängt davon ab, ob sie im zentrierten oder unzentrierten Modus aufgenommen wird 115

6 Allgemeine Arbeitssoftware Ich rate dringend, die Gleichung in der zentrierten Form zu beenden, weil sonst die Indizes bei Summen und Produkten leicht verschoben werden können. Erst nach Eingabe der mathematischen Form sollte dann evtl. wieder die dezentrierte Form gewählt werden (Abbildung 6.45). Die Arbeitsweise ist so einfach, daß sich Erklärungen erübrigen. Meiner Meinung nach ist der mathematische Formelsatz mit KLYX von allen mir bekannten Formeleditoren am einfachsten zu erlernen und zu handhaben.

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Kapitel 7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften 7.1 MuPAD MuPAD ist ein Computeralgebrasystem (CAS), das für die meisten Microcomputer-Betriebssysteme verfügbar ist, unter anderem auch für Linux. Es ist in SuSE Linux enthalten und kann direkt mit YaST installiert werden. Es gibt unter Linux zwei MuPAD-Versionen, die eine läuft auch auf Computern mit minimaler Hardwareausstattung und benutzt lediglich eine ASCII-Benutzeroberfläche. Dieses Programm wird mit dem Befehl mupad aufgerufen. Unter der X11-Oberfläche (z. B. KDE-Desktop) kann man die X11-Version mit dem Befehl xmupad aufrufen. Mit der ASCII-Version kann man keine Grafik darstellen, ansonsten sind beide Versionen funktional gleichwertig. Für MuPAD gibt es eine eigene Homepage im Internet, auf der insbesondere auch Probleme des Unterrichtseinsatzes thematisiert werden [21]. MuPAD ist ein kommerzielles Programm, unterliegt also nicht der GPL. Dennoch darf das Programm, das der Light Version unter Windows entspricht, in nichtkommerziellen Umgebungen kostenlos genutzt und weitergegeben werden. Solange allerdings keine Registrierung vorliegt, ist der nutzbare RAM-Speicher des Programms beschränkt. Nach der kostenlosen Registrierung auf der Homepage arbeitet das Programm dann mit allen Ressourcen. Bei den Problemen in der Schule wird man den Unterschied kaum bemerken.

7.1.1 Was ist ein Computeralgebrasystem (CAS)? Früher nannte man ein CAS auch ein mathematisches Expertensystem. Dieser Name zeigt eher, welche Fähigkeiten man von einem CAS erwarten darf. Ein CAS ist ein mathematisches Werkzeug, das die mathematische Kompetenz eines gut aus117

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften gebildeten Diplommathematikers besitzt. Leider muß man aber zur Befragung des Experten die nötige Fachkompetenz besitzen, sonst versteht einen der Experte nicht. Denn das CAS akzeptiert Anfragen nur in seiner eigenen Syntax, nicht aber in Umgangssprache. So kann der Schüler (oder Lehrer?) leider nicht einfach die folgende Aufforderung in die Tastatur tippen: “Fertige eine Kurvendiskussion der Funktion f : x → 5x3 − 27x · cos(x) an und zeichne den Graphen der nullten und ersten Ableitung”. Zwar kann das CAS dieser Aufforderung nachkommen, aber eben nur in der ihr eigenen Syntax. Beherrscht ein Schüler diese Syntax, sind die traditionellen Mathematikaufgaben in der Schule ein Leichtes. Statt dessen treten nun andere Probleme in den Vordergrund, die 1. mit der Beherrschung der Syntax des CAS, 2. mit der mathematischen Struktur des Problems zu tun haben. Beide Problemkreise werden zusammenfassend als die “Trivialisierung der Mathematik” bezeichnet und bedeuten für den Schüler eine Erhöhung der Komplexität des Sachgebiets. Denn viele Aufgaben, die der Schüler routinemäßig durchführen mußte, wird man ihm nicht mehr stellen können, weil dies das CAS mit einem einzigen Befehl in Sekundenbruchteilen durchführt. Zwar sind sich alle Pädagogen einig, daß ein CAS den Mathematikunterricht nachhaltig und zutiefst verändern wird, es fehlt aber noch an Erfahrung wie man trotz der oben beschriebenen Trivialisierung zu Inhalten kommt, die schwächeren Schülern eine Mitarbeit ermöglichen. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß es andere CAS für Linux gibt. Die bekanntesten sind Mathematica, Maple und Derive. Allesamt aber sind voll kommerzielle Produkte und können mit dem MuPAD-Lizenzmodell nicht mithalten, das dem Gedanken freier Software von allen in Frage kommenden Produkten am ehesten nahekommt.

7.1.2 Installation Die Installation erfolgt mit Hilfe von YaST durch einfaches Anklicken von MuPAD in der Serie xap. Leider befindet sich auf der älteren SuSE Linux 6.0 noch die alte Version 1.3.1 von MuPAD und nicht die neue 1.4.0. Bei dem Versuch, diese Version aus dem Internet zu installieren, bekommen Sie unter SuSE Linux 6.0 Probleme, weil die XView Libraries unter SuSE Linux 6.0 nicht auf dem neuesten Stand sind. Es gibt aber einen Patch unter ftp://ftp.mupad.de/MuPAD/distrib/unix/XVIEW/xview_i386.tgz Nach dem Download entpacken Sie die Datei (unter dem Midnight Commander ¨ ¥ ) und bewegen das Verzeichnis xview als root in das Verzeichmit der Taste §F2 ¦ nis /usr/MuPAD/i386. Das wars. Wenn Sie diesen Patch installiert haben, sollte 118

7.1 MuPAD LIB_PATH:=LIB_PATH, " /home/karl/";

Abbildung 7.1: Diese Datei .mupadinit sorgt dafür, daß auch das Home-Verzeichnis /home/karl beim Laden von MuPAD-Prozeduren durchsucht wird

auch unter SuSE Linux 6.0 die neuere MuPAD-Version laufen. In neueren SuSE Linux-Versionen (ab 6.1) ist die neue MuPAD-Version enthalten. In Ihrem Home-Verzeichnis sollten Sie sich jetzt eine Dateimit dem Namen .mupadinit anlegen. Alle Befehle in dieser Datei werden beim Start von MuPAD automatisch ausgeführt. Insbesondere sollten Sie hier ihr eigenes Home-Verzeichnis als Ladepfad für MuPAD-Programme angeben, damit Sie später selbst entwickelte oder aus dem Internet geladene Programme mit dem “loadproc” Befehl von MuPAD einlesen können. Die Abbildung 7.1 zeigt eine .mupadinit-Datei, bei der der Ladepfad das Home-Verzeichnis besucht. Wie in Kapitel 5.5 auf Seite 70 beschrieben, wird MuPAD auf dem Desktop abgelegt. Abbildung 7.2 zeigt einen Vorschlag, wie MuPAD auf dem Desktop abgelegt werden kann.

7.1.3 Arbeiten mit MuPAD Für die ersten Schritte in MuPAD sei unbedingt das hervorragende Werk von Oevel, Postel, Rüschner und Wehmeier empfohlen [22]. Hier finden Lehrer, Schüler und Studenten eine deutschsprachige Anleitung zur Benutzung von MuPAD, die auf das Niveau der gymnasialen Oberstufe abgestimmt ist und auch für die ersten Schritte im naturwissenschaftlichen Studium taugt. Mit ein wenig didaktischer Aufbereitung ist MuPAD aber auch im Mathematikunterricht der Mittel-

Abbildung 7.2: Vorschlag zur Einrichtung von MuPAD auf dem KDE-Desktop 119

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften

Abbildung 7.3: Die Arbeitsoberfläche von MuPAD unter Linux

stufe einsetzbar. Über den Einsatz von MuPAD in der Schule informiert neben der Webseite von MuPAD [21] auch die Mailingliste [23], in die man sich eintragen lassen kann. Dort sind Fragen zum Einsatz von MuPAD im Unterricht nicht nur erlaubt, sondern ausdrücklich erwünscht. Nach dem Start von MuPAD durch Anklicken des MuPAD-Icons präsentiert sich dem Benutzer die Oberfläche (Abbildung 7.3). An der Stelle des Cursors kann nun der fragliche Term eingegeben werden. Hat man einen Eingabefehler gemacht, oder möchte man die Parameter eines Terms ändern, kann man mit den Pfeiltasten oder der Maus wieder eine Zeile ansteuern, den Term verändern und dann erneut an den MuPAD-Kernel zur Bearbeitung übergeben. Diese Arbeitsweise ist sehr praktisch, wenn man z. B. dieselbe Gleichung mit verschiedenen Parametern lösen möchte.

120

7.1 MuPAD Im folgenden möchte ich ein paar Beispiele dafür geben, was man mit MuPAD alles machen kann, allerdings unter besonderer Beachtung der Anforderungen in der Schule. Es werden Aufgaben aus verschiedenen Mathematiklehrbüchern gezeigt, die mit MuPAD gelöst werden. Damit sollte klar sein, daß MuPAD von Schülern zumindest als eine Art Testprogramm angesehen werden kann, das eine Lösung angibt. Die einzelnen Umformungsschritte fehlen aber, und die Schüler müssen diese ohne MuPAD-Hilfe ergänzen.

7.1.3.1 Klasse 9 ❏ Forme in einen Summenterm um: (2u − 5v) · (4x − 3y).

¡ ¢ ❏ Löse die folgende Aussageform: 34 x − 4 17 − x > 5 81 x − 8 11 14 . ❏ Bestimme die Lösungstripel des folgenden Gleichungssystems:



 2x − y + 2z = −1   3y + 5z = 4 z = −1

√

√ 24 − 3 · 6. √ ❏ Löse die folgende Wurzelgleichung: 1 + x − 1 = 4. ❏ Faktorisiere und fasse zusammen: 5 ·

Die Abbildung 7.4 zeigt, wie man die Aufgaben in MuPAD eingibt und welches Ergebnis man erhält. Man erkennt, daß Aufgaben völlig problemlos gelöst werden können, die ohne MuPAD für die Schüler einen erheblichen Schwierigkeitsgrad darstellen. Umgekehrt wird es schwierig, mit MuPAD Aufgaben zu lösen, in denen etwa Beweisideen gefragt sind oder grafische Lösungsverfahren. Zwar lassen sich auch Verfahren mit grafischen Anteilen in MuPAD behandeln, aber dann ist die Benutzung der Programmiersprache gefordert. Damit jedoch dürften die SchülerInnen der Klassenstufe 7 überfordert sein. >> expand((2*u-5*v)*(4*x-3*y)); 8 u x - 6 u y - 20 v x + 15 v y >> solve((3*x/4)-((4+1/7)-x)>(5+1/8)*x-(8+11/14),x); {[-infinity <= x, x < 260/189]} >> solve({2*x-y+2*z=-1,3*y+5*z=4,z=-1},{x,y,z}); {{x = 2, z = -1, y = 3}} >> Factor(5*sqrt(24)-3*sqrt(6)); 1/2 7 6 >> solve(1+sqrt(x-1)=4,x); {10} >>

Abbildung 7.4: Ergebnisse der Beispielaufgaben aus Klasse 7 mit MuPAD 121

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften In jedem Fall ist es sinnvoll, schwachen Schülern MuPAD als Nachhilfeersatz anzubieten, da sie so zumindest die richtige Lösung erhalten. Wenn man als Pädagoge diesen Weg beschreitet, sollte man um so mehr darauf achten, daß die Umformungsschritte, die zum Ergebnis führen, sehr peinlich genau notiert werden.

7.1.3.2

Klasse 10

Ein Fallbeispiel soll die Benutzung von MuPAD erläutern. Gleichzeitig möchte ich einen Vorschlag zur Erweiterung einer traditionellen Unterrichtseinheit machen. Man wird feststellen, daß es sich im Grunde um eine einfache Ergänzung handelt, die jedoch für sich allein genommen die Einführung eines CAS in der Schule nicht rechtfertigen würde. Aber wenn das CAS sowieso schon installiert ist, warum dann nicht auch diese Erweiterung zusammen mit den Schülern und Schülerinnen genießen? Die Herleitung der Kreiszahl π erfolgt in vielen Lehrbüchern nach der Bestimmung des Kreisumfangs und des Kreisflächeninhalts auf empirische Weise [24]. Danach findet im Regelfall eine Annäherung durch Intervallschachtelung auf dem Viertelkreis statt, bei dem die Untersumme und die Obersumme die Fläche des Viertelkreises annähern (Abbildung 7.5). Die Obersumme entsteht durch Verschieben der Untersumme um eine Einheit nach rechts und Ergänzen eines Rechtecks mit den Kantenlängen r, 1n r. Auf der Webseite http://www.shuttle.de./h/dadoka/pibestimmung findet sich eine Animation des Verschiebungsvorgangs sowie die folgende Be-

F = 3.141592653...

Abbildung 7.5: Abschätzung der Kreiszahl π durch die Fläche eine Viertelkreises mittels Obersumme und Untersumme (Quelle: http://www.mupad.de/EDU/gallery/kreisflaeche.shtml). 122

7.1 MuPAD

Abbildung 7.6: Berechnung der Rechteckseiten ai nach dem Satz des Pythagoras

schreibung: Während die Breite der Rechtecke b =

1 n

= const. bleibt, läßt sich die Höhe der q Rechtecke ai mittels des Satzes von Pythagoras zu ai = ni r2 − (i − nr )2 berechnen (Abbildung 7.6). Setzt man den Radius r ohne Beschränkung der Allgemeinheit zu r = 1, ergibt sich die Abschätzung: s  s   s s µ ¶2 µ ¶ µ ¶2 µ ¶2 4  1 n − 1 2 4  1 n − 1  (7.1) · 1− +...+ 1− < π < · 1+ 1− +...+ 1− n n n n n n

für die Zahl π, wobei n die Anzahl der Streifen darstellt, in die die Fläche des Viertelkreises zerlegt wird. Diese Darstellung wird im Regelfall dazu herangezogen, mit dem Taschenrechner grobe Annäherungen der Zahl π zu berechnen. In dem Lehrbuch [24] findet sich eine Tabelle, in der die Schrankenterme für bis zu n = 81920 Streifen berechnet werden, wobei immer noch der linke und rechte Term der Abschätzung nur auf drei Stellen hinter dem Komma übereinstimmen. Da aber bereits die Berechnung von mehr als zehn Summanden mit dem Taschenrechner eine unzumutbare Belastung für den Schüler darstellt, dessen Nutzen in keinem Verhältnis zum Aufwand steht, kann ein Computeralgebrasystem wie MuPAD hier Entla123

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften stung bringen. Die folgenden Unterabschnitte zeigen Ergänzungen zum klassischen Curriculum.

7.1.3.3

Stundenplanung

Ausgangspunkt der Planung ist die letzte Stunde, in der die Gleichung 7.1 hergeleitet wurde. In dieser Stunde endet normalerweise die Unterrichtseinheit. Diese wird nun weitergeführt und beginnt mit der nächsten Stunde. Die folgenden Unterabschnitte markieren die einzelnen Folgestunden.

7.1.3.4

Einführung des Summenzeichens

Nachdem die Gleichung 7.1 hergeleitet wurde, werden im Regelfall die SchülerInnen ob der Schreibarbeit stöhnen. Hier bietet der Lehrer Hilfe an und verspricht, daß der Schreibaufwand erheblich vereinfacht werden kann, wenn man eine symbolische Schreibweise verwendet. In dieser muß man nämlich nur noch den eigentlichen Summenterm (In Abbildung 7.7 gelb unterlegt) hinschreiben und dann noch, wie viele Summanden aufsummiert werden müssen. Es werden die Abbildung 7.7 gezeigt und der Zusammenhang mit der Gleichung 7.1 erläutert, der schließlich in einer Diskussion mit den SchülerInnen zur Gleichung 7.2 führt. Man verabredet sich in der nächsten Stunde im Computerraum, um die Summenformel in der Praxis auszuprobieren.

7.1.3.5

Herleitung des Summenzeichens für den algorithmischen Gebrauch

Die Abschätzung durch die explizite Summierung in Gleichung 7.1 ist für algorithmischen Gebrauch nicht tauglich. Deshalb muß vor dem Einsatz von MuPAD das Summenzeichen eingeführt werden. Hierzu kann die Abbildung 7.7 dienen.

Abbildung 7.7: Die Bedeutung der Elemente eines Summenterms 124

7.1 MuPAD Die komplexe Gleichung 1 reduziert sich damit auf:  s    s µ ¶2 µ ¶2 n−1 4 n−1 i  4  i  < π < · 1+ ∑ 1− · ∑ 1− n i=1 n n n i=1

(7.2)

An Hand dieser Gleichung lassen sich die Vorteile des Summenzeichens erläutern: *----* /| /| *----* | | *--|-* |/ |/ *----*

MuPAD 1.3.1 --- Multi Processing Algebra Data Tool Copyright (c) 1992-97 by B. Fuchssteiner, Automath University of Paderborn. All rights reserved. Demo version, please register with [email protected]

Type ?demo, ?news or ?changes for further information.

>> DIGITS:=20;

20

>> float(sqrt(2)); 1.4142135623730950488

>>

Abbildung 7.8: Ausgabe der Näherung der irrationalen Zahl durch MuPAD

√

2 auf zehn Stellen

125

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften ❏ Konzentration auf den wirksamen Funktionsterm. ❏ Übersichtlicher. ❏ Umsetzbarkeit auf algorithmische Prozesse.

7.1.3.6

Verwendung der Gleichung 7.2 in MuPAD

Ist das Summenzeichen in seiner Bedeutung verstanden worden, kann die nächste Stunde im Computerraum stattfinden. Dort werden die SchülerInnen zunächst mit dem CAS vertraut gemacht. Es wird erläutert, wie man die Genauigkeit der Ausgabe mit der Variablen DIGITS einstellt und probehalber den entsprechen√ den Näherungswert der bekannten irrationalen Zahl 2 ausgibt (Abbildung 7.8). Der Vorteil der symbolischen Summenschreibweise nach Gleichung 7.2 besteht nun offensichtlich darin, daß mit Hilfe des MuPAD-internen sum-Befehls eine einfache Übertragung nach MuPAD möglich ist. Die folgende Abbildung 7.9 zeigt die Eingabe der Streifenzahl n = 8192 sowie die Berechnung der Obersumme und der Untersumme auf zehn Stellen genau. Die Schüler erhalten exakt die Ergebnisse, die auch im Lehrbuch [1] angegeben werden. Es soll nicht verschwiegen werden, daß bei der hohen Streifenzahl die Hardware des Rechners gefordert ist. Die gezeigte Berechnung erfolgte unter Linux auf einem Rechner mit 128 MB RAM und einer AMD-K6-2/400-CPU. Unter Windows95 stieg MuPAD light 1.4 bereits weit vor dieser Streifenzahl aus.

>> n:=81290; 81290

>> Obersumme:=float((4/n)*(1+sum(sqrt(1-(i/n)2),i=1..n-1))); 3.1416172061226838599

>> Untersumme:=float((4/n)*sum(sqrt(1-(i/n)2),i=1..n-1)); 3.1415679995782134454

>>

Abbildung 7.9: Umsetzung der Gl. 7.2 in die MuPAD Notation und Berechnung der Näherung für π. 126

7.1 MuPAD

7.1.4 Einführung in MuPAD 7.1.4.1 Randbedingungen Für diese Stunde muß ein Computerraum zur Verfügung stehen, in dem auf jedem Computer MuPAD installiert ist und in dem die SchülerInnen in Arbeitsgruppen zu zwei bis drei SchülerInnen pro Arbeitsplatz an einem Gerät arbeiten. Bei der Beschreibung der minimalen Erweiterung der Unterrichtseinheit gehe ich davon aus, daß die SchülerInnen sich bereits mit der Computeranlage so weit auskennen, daß keine weitere Einführung in die Technologie und Handhabung erforderlich ist. Ansonsten muß in einer weiteren Stunde die notwendige Technologie erklärt und der Zugang ermöglicht werden. Im Regelfall sollte die Nutzung einer Computeranlage in der Schule die Kenntnis von Login und Passwort erfordern, die in einer solchen Stunde erteilt werden müßten.

7.1.4.2 Stundenbeginn Die Stunde beginnt mit dem Einschalten der Geräte und dem Aufruf des MuPADProgramms. Je nach Betriebssystem wird man den Schülern das Programm für späteren Gebrauch auf den Desktop legen oder nur den einfachen Aufruf erklären. Es wird die wesentliche Eigenschaft von MuPAD für diese Unterrichtseinheit erläutert, nämlich Berechnungen mit beliebiger Genauigkeit durchzuführen. Um diese Eigenschaft zu testen, √ beauftragt man die Schüler, doch einmal die aus der 9. Klasse bekannte Zahl 2 auszudrucken. Der erste, schnelle Ansatz der Schüler wird zu einem verblüffenden Ergebnis führen (Abbildung 7.10): Die SchülerInnen müssen verblüfft zur Kenntnis nehmen, daß der Rückgabeterm zwar exakt ist, aber nicht die erwartete Näherungszahl. Hier hat der Lehrer nochmals den Hintergrund der Menge der reellen Zahlen zu vertiefen und auf die Bedeutung der Gleitkommadarstellung einzugehen. Die SchülerInnen sollten erkennen, daß die gezeigte Dastellung die einzig wirklich exakte Darstellung ist. Um den gewünschten Näherungswert zu erhalten, gibt es in MuPAD die Funktion float, die man die Schüler nun testen läßt (Abbildung 7.11). >> sqrt(2); 1/2 2

>>

Abbildung 7.10:

√ 2 auf MuPAD-Art. 127

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften >> float(sqrt(2)); 1.414213562

>>

Abbildung 7.11: Die Wirkung der float-Funktion auf

√ 2

Das Ergebnis entspricht zwar schon den Erwartungen, aber die pfiffigen Schüler und Schülerinnen werden bemerken, daß die Genauigkeit auch nicht besser ist als die eines Taschenrechners, und sich beschweren, wo denn das Versprechen beliebiger Genauigkeit bleibt. Im Unterrichtsgespräch wird nun geklärt, daß hier wohl die Anzahl von Stellen (engl.: DIGITS) nicht ausreicht, die möglicherweise vorhandene Genauigkeit darzustellen. Setzt man die Stellenzahl herauf, kann man die Zahl erheblich genauer darstellen (Abbildung 7.12). Der Lehrer gibt die Anweisung, doch mal DIGITS auf 20 zu setzen. Das Ergebnis überzeugt normalerweise, und die Schüler beschäftigen sich nun damit, immer höhere Genauigkeit zu erzielen, bis das Programm blockiert oder abstürzt, was den Unterschied zwischen Berechenbarkeit und Unmöglichkeit der Berechnung bei gegebener technischer Ausrüstung erleuchtet. Die Stunde endet an dieser Stelle ohne Hausaufgaben. Man verabredet sich in der nächsten Stunde erneut im Computerraum, um die Summenformeln zur Abschätzung von π mittels MuPAD umzusetzen.

>> DIGITS:=20; 20

>> float(sqrt(2)); 1.4142135623730950488

>>

Abbildung 7.12: Erhöhung der Stellenzahl ermöglicht die Annäherung auf beliebig viele (technisch mögliche) Stellen 128

7.1 MuPAD 7.1.4.3 Umsetzung von Gleichung 7.2 Zu Beginn der Stunde wird der sum Befehl mit seiner großen Ähnlichkeit zur symbolischen Summendarstellung vorgestellt. 

 µ ¶2 i ∼ 1− = sum(sqrt(1 − (i/n) ∧ 2), i = 1 . . . n − 1); n

s

n−1

∑

i=1

(7.3)

Die SchülerInnen werden dann aufgefordert, sowohl den linken als auch den rechten Term von Gleichung 7.2 in MuPAD einzugeben. Es wird dabei (hoffentlich) ein Fehler auftreten. Die SchülerInnen werden schnell darauf kommen, daß die Anzahl n der Streifen noch unbekannt ist. Einige SchülerInnen werden versuchen den Term konkret mit der gewünschten Zahl n einzugeben, also etwa sum(1(i/10)ˆ2),i=1..9); aber man sollte als Lehrer den Vorschlag machen, n als Variable einzugeben, damit man in der Tabelle aus dem Lehrbuch [24] dann nur noch n ändern muß, um die Tabellenwerte zu erhalten. In der Abbildung 7.9 ist gezeigt, wie man das machen kann. Die Aufgabe für die Schüler besteht dann darin, die Tabelle so weit wie möglich zu überprüfen. Wer am Abschluß der Stunde noch etwas Zeit hat, darf dann die Zahl π auf eine von ihm selbst vorgegebene Stellenzahl hin ausdrucken lassen und mit nach Hause nehmen. Hausaufgabe sollte die Anfertigung eines Protokolls sein. Anregung: Das Protokoll in HTML anfertigen lassen und im Intranet ausstellen.

7.1.4.4 Ergebnis Die Verwendung von MuPAD versetzt SchülerInnen in die Lage, die im Schulbuch angegebene Tabelle auch bei hoher Streifenzahl zu überprüfen, was bei Verwendung des Taschenrechners nicht möglich ist. Gleichzeitig ergibt sich eine gute Motivation, die in der Mathematik und den Naturwissenschaften häufig verwendete Summennotation zu erlernen. Ganz besonderen Spaß macht es den SchülerInnen allerdings, wenn das Programm unter der Last der Berechnung abstürzt oder zumindest sichtbar Rechenzeit beansprucht.

7.1.5 Oberstufe In der Oberstufe ist der Nutzen von MuPAD offensichtlich. Ein großer Anteil des Mathematikunterrichts in der gymnasialen Oberstufe wird beispielsweise für die verschiedensten Aspekte der Kurvendiskussion aufgewendet. Hierzu findet sich im MuPAD-Tutorial ein konkretes Beispiel angeführt. Zum Zeitpunkt, als dieses Buch entsteht, ist gerade eine Bibliothek zur linearen Algebra herausgekommen, die wegen der Terminknappheit nicht weiter beachtet werden kann. 129

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften Wer eine Semesterarbeit anfertigen muß, dem sei dringend ans Herz gelegt, sich zur Realisierung der Arbeit statt mir einer algorithmischen Programmiersprache mit der MuPAD-eigenen Progammiersprache zu beschäftigen. Viele mathematische Probleme lassen sich in ihr elegant lösen und ermöglichen dem Schüler, schnell verblüffend gute Ergebnisse zu erlangen.

7.1.6 Softwarelösung versus Hardwarelösung Derzeit wird in den Kultusministerien ein ganz anderer Ansatz zur Einführung von CAS in öffentlichen Schulen verfolgt: Der Taschenrechner mit CAS-Funktion. Ein erstes Exemplar dieser Gattung von Taschenrechnern ist unter der Artikelbezeichnung TI-92 bekannt. Ein solches Gerät bietet den Vorteil, daß es gegenüber einem PC relativ geringe Ausmaße besitzt und preiswerter ist als dieser PC. Meiner Meinung nach handelt es sich bei diesen Argumenten aber um Scheinargumente, die nicht berücksichtigen, daß sich die PC-Dichte in den Haushalten sowieso erhöht und die Anschaffung eines Taschenrechners mit CAS-Funktion die privaten Ausgaben noch weiter erhöht. Schließlich ist MuPAD unter Linux, Windows 95/98/NT und dem Mac-Betriebssystem in der Light Version kostenlos zu erhalten und darf sowohl zu Hause als auch in der Schule kostenlos genutzt werden. Damit kann die Schule ihren Schülern und Lehrern die Software kostenlos mit nach Hause geben, wo die Schüler die Software für Hausaufgaben nutzen können. Ein weiteres Argument ist der Preis. Es wird behauptet, daß die Preise für CASTaschenrechner in der nächsten Zeit stark fallen. Seit mehreren Jahren ist dieser Effekt nicht eingetreten, während im PC-Segment ein erheblicher Preisverfall stattgefunden hat. Der Grund scheint darin zu liegen, daß der PC-Markt boomt,

Tabelle 7.1: Vorteile und Nachteile von MuPAD gegenüber Taschenrechnern mit CAS-Funktion Eigenschaft

MuPAD

Taschenrechner-CAS

Kostenlos verfügbar Portabilität

Ja Nein. PC im Klassenraum, PC zu Hause Beliebig erweiterbar Im PC-Bereich rasch sinkend Je nach Hardware gut bis sehr gut Sehr gut Windows 95/98/NT, Linux, Mac

Nein Ja

Modular erweiterbar Hardwarepreise Leistungsfähigkeit Grafikqualität Betriebssysteme

130

Nein Nein Gering Gering Entfällt

7.2 gnuplot während der CAS-Taschenrechner-Markt stagniert oder wegen der überwältigenden Mächtigkeit von Softwarelösungen sogar zurückgeht. Ein Taschenrechner kann auf keinen Fall die Leistung eines PC erreichen. Hierzu müßte er Laptop-Eigenschaften bekommen, was den Preis weit über das PCPreisniveau anheben würde. Damit soll keinesfalls auf die im Schulbereich weit über die normalen Anforderungen hinausreichenden Fähigkeiten von MuPAD oder anderen CAS-Systemen abgehoben werden. Vielmehr muß ein CAS-Taschenrechner bereits bei relativ geringen Anforderungen mangels Speicher und Rechenzeit passen. Versuchen Sie einmal, das Beispiel aus der Klasse 10 auf einem CAS-Taschenrechner nachzuvollziehen, und Sie verstehen, wovon ich rede. Ein weiterer Vorteil von MuPAD ist die Modularität. Das Beispiel der Bibliothek zur linearen Algebra beleuchtet, worauf ich anspiele. Es ist möglich, für MuPAD eigene Bibliotheken zu schreiben und diese Kollegen anzubieten. Die Tabelle 7.1 faßt die Vorteile und Nachteile der MuPAD-Lösung gegenüber der Hardwarelösung noch einmal zusammen. Insgesamt sollte aus der Tabelle 7.1 eine eindeutige Präferenz für die MuPAD-Softwarelösung (insbesondere unter Linux) hervorgehen.

7.1.7 Support Die Unterstützung von MuPAD durch die Entwickler der SciFace GmbH ist beispielhaft. Es existiert eine Mailingliste [23], in der Pädagogen über die Anwendung von MuPAD im Unterricht diskutieren. Auf der Homepage von MuPAD [21] finden sich Bibliotheken, die im Schulunterricht sinnvoll eingesetzt werden können. MuPAD ist ein offenes System, so daß sich Lehrer in die Entwicklung einbringen und über die Mailingliste direkt mit den Entwicklern in Kontakt treten können.

7.2

gnuplot

gnuplot ist ein leistungsfähiges Zeichenprogramm für mathematische Funktionen einer oder zweier Variablen. Es unterliegt zwar nicht der GPL, wie der Name vermuten läßt, ist aber frei kopierbar und kostenlos nutzbar. Sein größter Vorteil ist aber nicht der Preis, sondern die enorme Einfachheit, mit der sich das Progamm bedienen läßt. Ein in der Schule nicht zu unterschätzender Vorteil. Die Installation auf dem KDE-Dekstop weicht etwas von dem in Abschnitt 5.5 beschriebenen Verfahren ab, weil gnuplot zunächst in einem Terminalfenster gestartet wird. Die Ausgabe erfolgt dann in der Regel in einem X11-Fenster. Aber auch andere Ausgaben sind möglich. Die Bedienung erfolgt dann durch einfache Kommandos im Terminalfenster.

131

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften

Abbildung 7.13: Die einzige Besonderheit bei der Installation von gnuplot auf dem KDE-Desktop ist der Button “in Terminal ausführen”

Abbildung 7.14: Das Terminalfenster von Gnuplot zeigt ein einsatzbereites Programm

132

7.2 gnuplot Diese Besonderheit bedingt, daß bei der Installation von gnuplot auf dem KDEDesktop die Option “in Terminal ausführen” genutzt werden muß (siehe Abbildung 7.13). Nach dem Klick auf das gnuplot-Icon auf dem Desktop wartet gnuplot auf die abzuarbeitenden Befehle (siehe Abbildung 7.14).

7.2.1 Das gnuplot-Handbuch Die vollständige Dokumentation findet sich in einem englischsprachigen Handbuch im Verzeichnis /usr/doc/packages/gnuplot/doc als PostScript-Datei und kann z. B. mit dem einfachen Befehl lpr gnuplot.ps ausgedruckt werden. Die Datei kann man auch jederzeit online mit dem KDE-DVI-Betrachter lesen, denn eine DVI-Version ist ebenfalls in dem Dokumentationsverzeichnis enthalten.

7.2.2 Die gnuplot-Befehle Für die Schule reichen im wesentlichen die folgenden Befehle, deren Bedeutungen in Tabelle 7.2 dargestellt sind und hier kurz erläutern werden sollen. Alle Befehle werden mit einem Semikolon abgeschlossen. ❏ set

Der set-Befehl bereitet die Ausgabe vor. Tatsächlich werden nur die entsprechenden Grafikelemente ein- oder ausgeschaltet.

Tabelle 7.2: Die wichtigsten gnuplot-Befehle Befehl

Parameter

Bedeutung

set

grid title xlabel ylabel grid title xlabel ylabel x-Bereich y-Bereich Funktionen

Gitterlinien an Titel setzen X-Achse beschriften Y-Achse beschriften Gitterlinien zeigen Titel einzeichnen X-Achsenbeschriftung anzeigen Y-Achsenbeschriftung anzeigen Funktionen zeichnen Speichert die Daten unter dem angegebenen Dateinamen Lädt die Daten aus dem angegebenen Dateinamen

show

plot save load

variables | functions | set Dateiname

Dateiname

133

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften ❏ show

Die entsprechenden Grafikelemente werden in die aktuelle Grafik übernommen. ❏ plot

Die angegebenen Funktionen werden in den definierten Bereichen gezeichnet, wobei die angegebenen Grafikelemente übernommen werden. Besonders schön: Die Angabe der Bereiche ist optional. Um dem Graphen auf die Schliche zu kommen, kann man die Funktion erstmal ohne Angabe von Bereichen zeichnen und sich dann an die interessanten Bereiche herantasten. ❏ save

Mit dem save-Befehl läßt sich eine Umgebung oder die Funktion oder alles speichern, um später wieder geladen und ausgeführt zu werden. Bei komplizierten Graphen, bei denen derselbe Typ immer wieder benutzt werden soll, eine interessante Option. ❏ load

Stellt die Umgebung wieder her. Ganz besonders schön ist, daß sämtliche Einstellungen gespeichert und geladen werden können. gnuplot bietet noch viel mehr Befehle, die hier aber nicht erläutert werden sollen.

7.2.3 Einfaches Beispiel: Die trigonometrischen Funktionen Es sollen die trigonometrischen Funktionen Sinus, Cosinus und Tangens im Bereich −2π ≤ x ≤ 6π gezeichnet werden. Hierbei tritt das Problem auf, daß die Tangensfunktion Polstellen besitzt, an denen sie alle Grenzen über-/unterschreitet. Für die Grafik bedeutet dies die Notwendigkeit, den y-Bereich des Graphen einzuschränken, weil sonst die Sinus- und Cosinusfunktion nicht erkennbar sind. Denn gnuplot wird den y-Bereich dem Verlauf der Graphen anpassen. Als vernünftiger y-Bereich erscheint der Bereich −2 ≤ f (x) ≤ +2. Weiterhin soll das Diagramm den Titel “Trigonometrische Funktionen” tragen. Die Gitterlinien sollen eingeschaltet werden, und die Achsenbeschriftung soll “x” für die x-Achse und “f(x)” für die y-Achse lauten (Abbildung 7.15 und Abbildung 7.16). Die Art der Diagramme ist nicht auf 2D-Diagramme beschränkt. Auch 3D-Diagramme sind möglich. Damit eignet sich gnuplot auch hervorragend zum Einsatz in Facharbeiten, bei denen im Regelfall Diagramme zu erstellen sind, die das Format eines einfachen Diagramms überschreiten und besondere Ansprüche stellen. Mit der Möglichkeit, die Ausgabe direkt als PostScript-Datei auszugeben ergibt sich für die Anfertigung von Facharbeiten zusammen mit LYX (Abschnitt 6.5) ein einfach zu bedienendes Hilfsmittel für den mathematischen Schulgebrauch, dessen Leistungsfähigkeit weit über den hier geschilderten Standardfall hinausgeht. 134

7.2 gnuplot

Abbildung 7.15: Die gnuplot-Befehle zur Darstellung der trigonometrischen Funktionen nach Abschnitt 7.2.3

Abbildung 7.16: Das Ergebnis der Befehle in Abbildung 7.15.

135

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften

Abbildung 7.17: Der Startbildschirm von xmgr

7.3

xmgr

Was gnuplot für die Schulmathematik, ist xmgr für die Naturwissenschaften in der Schule: Ein einfach zu bedienendes Werkzeug zur Auswertung von Messungen. Gleich nach dem Start von xmgr zeigt sich der leere Bildschirm von Abbildung 7.17. Wir wollen den praktischen Schuleinsatz an einem Beispiel aus der Physik zeigen, der Auswertung eines Versuchs aus der Thermodynamik. An diesem Beispiel lassen sich alle Eigenschaften von xmgr exemplarisch demonstrieren. xmgr ist mit der Drucklegung des Buches durch eine neue Version (Grace [62]) ersetzt worden. xmgr wie auch der Nachfolger Grace (der leider nicht in SuSE Linux enthalten ist) unterliegen der GPL.

7.3.1

Versuch: Modell eines idealen Gases

In diesem Versuch rüttelt ein Motor am Bodenblech eines Behälters und stößt damit kleine Metallkugeln in den Raum, die dann als Moleküle eines idealen Gases aufzufassen sind (Abbildung 7.18). In dem Behälter befindet sich ein Loch, aus dem gelegentlich eine Kugel austritt und dann im waagrechten Wurf weiterfliegt. Sie fällt dabei in einen Auffangkasten, dessen Nummer ein Maß für die Geschwindigkeit des Teilchens darstellt. Nach einer kurzen Betriebszeit werden der Versuch unterbrochen und die Anzahl der Teilchen in jedem Kasten ausgezählt. Die folgende Auswertung enthält die Daten für zwei aufeinander folgende 136

7.3 xmgr

Abbildung 7.18: Die Prinzipskizze zum Modellversuch des idealen Gases

Versuche mit verschiedener Motorgeschwindigkeit. In der Modellvorstellung des idealen Gases bedeutet dies unterschiedliche Temperatur des Modellgases. Tabelle 7.3 zeigt die Meßergebnisse, aus denen man erkennen kann, daß es eine Geschwindigkeitsverteilung gibt und nicht eine einzige Geschwindigkeit, mit der die Teilchen im Gefäß umhersausen. Diese Meßergebnisse geben wir zunächst mit Hilfe des KDE-Texteditors ein. Dabei wählen wir als Trennzeichen den Tabulator (Abbildung 7.19). Diese Werte werden in einer Datei (z. B. modellgas.txt) gespeichert und im folgenden in xmgr eingelesen.

Tabelle 7.3: Ergebnis des Modellversuchs in Abbildung 7.18 Kasten Nr.

Anzahl (T1 )

Anzahl (T2 )

Kasten Nr.

Anzahl (T1 )

Anzahl (T2 )

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

2 3 18 13 8 17 5 11 8 4 5 8

0 6 15 8 10 5 4 11 8 8 4 6

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

1 3 2 1 0 0 1 1 0 0 0 0

3 2 3 4 1 2 1 2 0 2 0 1

137

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften

Abbildung 7.19: Die Meßergebnisse des Modellversuchs im ASCII-Texteditor

7.3.2

Einlesen der ASCII-Werte

Damit sind wir bei einem wichtigen Begriff von xmgr angekommen: Ein Set ist bei xmgr ein Datensatz. Nach Abbildung 7.20 ist der Einlesevorgang für unseren Datensatz aktiviert. Nun müssen wir noch definieren, in welcher Form die Daten im Datensatz vorliegen. Dies geschieht in einer unscheinbaren Selection Box im Einlesefenster (Abbildung 7.21). Wundern Sie sich nicht, wenn anschließend, nachdem Sie “OK” gedrückt haben, das Einlesefenster geöffnet bleibt. Das ist eine xmgr-Macke. Der Einlesevorgang hat trotzdem stattgefunden. Schließen Sie nun das Fenster einfach mit “Cancel”. Denken Sie auch später daran, wenn Sie ein Fenster öffnen. Das ist nicht ganz unsinnig, wie Sie später sicher feststellen werden. Wollen Sie nämlich mehrere Datensätze einlesen, ist das ein hilfreiches Feature. Daß das Fenster aber nicht richtig auf den Bildschirm paßt, wird Ihnen vor allem bei kleinen Bildschirmfor138

7.3 xmgr

Abbildung 7.20: Die ASCII-Werte werden als Set eingelesen

Abbildung 7.21: Das Einlesefenster enthält nun die Information, welche Datei in welchem Datenformat (X Y1 Y2 . . . ) eingelesen werden soll 139

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften

Abbildung 7.22: Der Graph der Meßwerte direkt nach dem Einlesen

maten (ich bevorzuge “800 x 600”) unangenehm auffallen. Sie müssen evtl. über die KDE-Menüfunktion “Größe ändern” das Fenster verformen. Unmittelbar nach dem Einlesen ist der eingelesene Datensatz im Fenster sichtbar (Abbildung 7.22). Wir werden als nächstes die Darstellung des Datensatzes ändern, indem wir die Linien entfernen und die Meßpunkte durch Symbole darstellen.

7.3.2.1 Verändern der Darstellung Nach der Aktivierung der Symbolauswahl (Abbildung 7.23) erscheint ein viel zu großes Fenster, das Sie zunächst wie oben beschrieben vergrößern müssen. Nach der Vergrößerung sollte es so ähnlich wie in Abbildung 7.24 aussehen. Im oberen Rahmen wählen Sie zunächst einen Datensatz aus. Dann stellen Sie ein, mit welchen Eigenschaften Sie den Datensatz darstellen wollen. Anschließend drücken Sie den Accept-Knopf (oben rechts in Abbildung 7.24). Dann markieren Sie den nächsten Datensatz, nehmen Ihre Einstellungen vor und drücken wieder den Accept-Knopf. Wenn Sie fertig sind, drücken Sie den Close-Knopf. Wir wählen folgende Einstellungen: ❏ Set S0: Symbol Circle, Color Red, Line properties No line. ❏ Set S1: Symbol Square, Color Blue, Line properties No line.

Nach der Einstellung jeweils mit “Accept” wird mit “Close” das Einstellungsfen140

7.3 xmgr

Abbildung 7.23: Die Symbole des Datensatzes werden verändert

Abbildung 7.24: Das Smbolauswahlfenster nach der Vergößerung. Nun erkennt man alle Bedienlemente.

141

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften

Abbildung 7.25: Die Meßwerte werden nur durch Symbole dargestellt, kein verbindender Streckenzug

ster verlassen. Die Grafik muß nun entsprechend Abbildung 7.25 aussehen. Als nächstes soll die Ausgleichsfunktion eingezeichnet werden.

7.3.3

Die Maxwell-Boltzmann-Geschwindigkeitsverteilung

Das Experiment gehört in den Themenbereich Thermodynamik, der im Physikunterricht des Gymnasium in Klasse 11 unterrichtet wird. Die Herleitung der Maxwell-Boltzmann-Verteilung ist also nicht möglich. Wohl aber erkennen die Schüler, daß man durch beide Punktwolken keine Geraden legen kann. Man kann zwar die Schüler von Hand eine Ausgleichskurve legen lassen, aber die Schüler sind damit meist nicht zufrieden gestellt, weil man beliebig viele verschiedene Ausgleichsgraphen einzeichnen kann, deren Richtigkeit nur schwer zu überprüfen sind. Statt dessen möchten die meisten Schüler gerne wissen, ob denn der Versuch dem entspricht, was man von der Theorie her erwartet. Zu diesem Zweck kann man die Originalfunktion angeben und durch Reduktion auf einige wenige Konstanten für unseren Versuch nutzbar machen. Die Verteilungsfunktion der Maxwell-Boltzmann-Geschwindigkeitsverteilung lautet: 142

7.3 xmgr

4 f (v) = √ π

µ

m 2kB T

¶3 2

2

mv − 2k T

v2 e

B

(7.4)

Hierin bedeuten: m: Molekülmasse, kB die Boltzmannkonstante, T die absolute Temperatur des idealen Gases, v die Geschwindigkeit des Moleküls. Gehen wir weiter davon aus, daß die Kastennummer ein Maß für die Geschwindigkeit ist und alle Konstanten zu unbekannten Konstanten so weit wie möglich zusammengefaßt werden sollen, dann wird aus Gleichung 7.4 die entsprechende Gleichung f (v) = Av2 · e−Bv

2

(7.5)

Diese reduzierte Form der Maxwell-Boltzmann-Gleichung soll nun benutzt werden, um mit Hilfe einer nichtlinearen Regression den am besten passenden Ausgleichsgraphen zu finden. Hierzu wird das entsprechende Menü gemäß Abbildung 7.26 aufgerufen. Es öffnet sich das Fenster für die nichtlineare Regression, das man am besten sofort wieder in der Größe ändert (Abbildung 7.27).

Abbildung 7.26: Die nichtlineare Regression wird aufgerufen, um den Ausgelichsgraphen gemäß Gleichung 7.5 zu finden 143

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften

Abbildung 7.27: Die Einstellungen für die erfolgreiche nichtlineare Regression

Abbildung 7.28: Das Ergebnis der Ausgleichsrechnung

144

7.3 xmgr In dieser Abbildung markiert man zunächst den zu bearbeitenden Datensatz, in unserem Fall “S0”. Man gibt die reduzierte Maxwell-Boltzmann-Gleichung in der Zeile “Function” an. Als Startparameter ist für “A1” ein negativer Wert wichtig, weil der Regressionsalgorithmus sonst nicht konvergiert. Die tatsächlichen Startwerte sind ansonsten egal. Als Anzahl Parameter geben wir 2 ein. Die Toleranz geben wir klein genug ein, bei unseren Meßwerten spielt das keine Rolle, weil sie eh´ schlecht auf dem Graphen der Ausgleichsfunktion liegen. Dann klicken wir auf den Knopf “100 steps” und erhalten das Ergebnis in der Abbildung 7.28. Die Ergebnisse sind nun in den neuen Datensatz “S5” geladen. Wir schließen jetzt das Fenster für die Ausgleichsrechnung und modifizieren, wie in Abschnitt 7.3.2.1 beschrieben, die Farbe des Ausgleichsgraphen zu Rot, der Farbe, in der auch die Datenpunkte des ersten Datensatzes gezeichnet wurden. Man erkennt (Abbildung 7.29), daß tatsächlich die beiden Kurven gegeneinander verschoben sind, wie es die Modellvorstellung ergibt. Man erkennt aber auch die relativ starken Abweichungen von der Ausgleichsfunktion. Dies ist nicht nur auf den Modellcharakter zurückzuführen, sondern vor allem auf die kurze Sammelzeit, die zu relativ hohen statistischen Schwankungen führt. Dennoch befriedigt das Ergebnis hier, weil man an diesem Beispiel einen recht komplizierten Ausgleichsvorgang mit wenigen Schritten durchführen kann, ohne die dahinterliegende Mathematik verstehen zu müssen, und dennoch eine physikalische Bestätigung erhält.

Abbildung 7.29: Die Ausgleichsgraphen nach erfolgter nichtlinearer Regression 145

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften

Abbildung 7.30: Die Legende muß in diesem Menü lediglich eingeschaltet werden. Die Legendentexte verändern wir mit dem “Edit”-Knopf.

7.3.4

Vervollständigung des Graphen

Nun müssen noch die verschiedenen Beschriftungen angebracht werden. Als erstes ein Titel und ein Untertitel (Subtitel). Die stellen wir in dem “Plot”-Menü (Abbildung 7.23) ein. Anschließend verändern wir noch die Legende und plazieren sie im Bild. Ebenfalls aus dem “Plot”-Menü starten wir die Legendenbearbeitung (Abbildung 7.30). Nach dem Drücken des “Edit”-Knopfes kommen wir zur eigentlichen Legendeneinstellung (Abbildung 7.31). Die Arbeitsweise in diesem Fenster ist allerdings etwas gewöhnungsbedürftig. Sie erfolgt in folgenden Schritten: 1. Markieren des zu beschriftenden Datensatzes.

Abbildung 7.31: Die Legendeneinstellungen werden im “Edit”-Fenster vorgenommen. 146

7.3 xmgr 2. Eingabe des Labels. ¨ ¥ 3. Drücken der §←- ¦ -Taste ändert das Label des aktuellen Datensatzes. 4. Wiederholung der Schritte 1 bis 3 für alle Datensätze. 5. Mit “Accept” werden die Labels übernommen. Wir befinden uns nun wieder im “Label”-Fenster. Durch Druck auf die “Place”Taste können wir nun im Zeichenfeld beliebig die Legende plazieren. Es genügt nun ein einfacher Mausklick an die Stelle, wo die Legende plaziert werden soll. Als letztes soll noch der Text “T1 < T2” im Graphen plaziert werden, um den physikalischen Sachverhalt darzustellen. Hierzu wird erneut aus dem “Plot”-Menü der Menüpunkt “Strings & things ...” aufgerufen. Man klickt auf den “Text”Knopf und dann an die Stelle wo der Text hin soll. Dann schreibt man den Text. Nochmaliger Mausklick in das “Graph”-Fenster beendet die Texteingabe.

7.3.5 Achsenbeschriftungen Nun muß der Graph noch Achsenbeschriftungen erhalten, aus denen die Bedeutung der auf den Achsen dargestellten physikalischen Größen hervorgeht. Die Achsenbeschriftung wird im Menüpunkt Plot -> Tick labels/Tick marks . . . eingestellt (Abbildung 7.32). Nach dem Druck auf “Accept” wird die Achsenbeschriftung

Abbildung 7.32: Die Achsenbeschriftung wird über den Menüpunkt Plot -> Tick labels/Tick marks . . . eingestellt 147

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften

Abbildung 7.33: Das ganze Projekt wird abgespeichert, um später daran weiter arbeiten zu können. Es werden alle Daten, Auswertungen, Beschriftungen und Einstellungen mit gespeichert.

übernommen. Im Edit-Feld wird dann die nächste Achse ausgewählt und die Beschriftung fortgesetzt. Wenn alle Achsen beschriftet sind, kann man mit “Close” das Fenster schließen und das Ergebnis bewundern.

7.3.6

Speichern und Laden

Hat man mühsam eine Auswertung beendet oder möchte nun den Zwischenstand fixieren, bietet es sich an, das ganze Projekt, inklusive aller Daten, Aus-

Abbildung 7.34: Der Ausdruck einer xmgr-Auswertung kann entweder auf dem Drucker oder in eine Datei erfolgen 148

7.3 xmgr

Maxwell−Boltzmann Geschwindigkeitsverteilung 20.0 T1 (Messung) T2 (Messung) T1 (Theorie) T2 (Theorie)

Absol. Häufigkeit

15.0

10.0

T1
0.0 0.0

10.0

20.0

30.0

Kasten Nr.

Abbildung 7.35: Das Ergebnis der Auswertung als PostScript-Datei im Querformat (Landscape)

wertungen und Beschriftungen zu speichern (Abbildung 7.33). Später kann man dann das ganze Projekt wieder laden, so wie es zum Zeitpunkt des Abspeicherns vorlag. Diese angenehme Eigenschaft ermöglicht es, auch in den knappen Schulstunden von 45 Minuten komplexe Auswertungen mit xmgr vorzunehmen.

7.3.7 Ausdrucken und als Bild speichern Für xmgr ist es egal, ob die Auswertung gedruckt oder in einer Datei abgespeichert werden soll (Abbildung 7.34 und 7.35). Schließlich wandelt xmgr in beiden Fällen die Auswertung in eine PostScript-Datei um, die in dem einen Fall an den Drucker verschickt1 und im anderen Fall in einer Datei gespeichert wird. Die Benutzung des PostScript-Dateiformats hat darüber hinaus den Vorteil, daß die Ausgabe direkt in LATEX-Dokumente eingebunden werden kann, wie sie z. B. mit LYX (Abschnitt 6.5) erstellt werden. Die unter Windows üblichen Inkompatibilitätsquerelen entfallen unter Linux weitgehend.

1 Unter Linux gibt es nur PostScript-Drucker. Die Umwandlung in den aktuellen Drucker übernimmt die Datei apsfilter, die mit der Druckerinstallation (auch im Netzwerk) aktiviert wird.

149

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften

7.4

RasMol

RasMol ist einer der ersten Molekülbetrachter überhaupt, der für PCs erhältlich war. Er erschien unter anderem zunächst unter Unix, fand seinen Weg in die Windows-Welt und wird dort nun durch das Netscape-Plugin Chime ergänzt. Leider hat Chime den Weg zurück zu Linux noch nicht gefunden, so muß sich der Benutzer mit RasMol zufrieden geben. Das klingt unproblematischer als es tatsächlich ist. Denn RasMol für Linux ist kaum weiterentwickelt worden, während sich RasMol für Windows weiterentwickelt hat. RasMol unterliegt nicht der GPL, ist aber kostenlos nutzbar und frei kopierbar. Lesen Sie bitte die Lizenzbedingungen. In dem Maße, wie Linux auch für Schulen und Hochschulen interessant wird, wird sich diese Situation vermutlich wieder ändern. Die zur Drucklegung des Buches aktuelle Version von RasMol ist die Version 2.6b, die leider wie ihre Vorgängerversionen auch unter X11 nur im 8-Bit-Modus ausgeliefert wird. Bei [41] findet man eine Anleitung, wie man RasMol 2.6b2 für 32-Bit-Farbtiefe kompiliert. Dieses Kompilat kann unter anderem auf der Homepage des Autors heruntergeladen werden [43], könnte sich zum Zeitpunkt, da Sie dieses Buch lesen, auch auf der SuSE Distribution befinden. Sie finden alles über RasMol und Chime, einschließlich einer ganzen Bibliothek von Molekülen auf der Homepage [42]. Bei der folgenden Installation gehe ich davon aus, daß Sie die RasMol-Version von SuSE Linux standardmäßig installiert haben.

7.4.1 Installation der Version 2.6b2 (24-Bit) Nachdem Sie die RasMol-Version 2.6b2 (24-Bit) von der Homepage des Autors geladen haben [43], können Sie z. B. mit kzip das gezippte Archiv entfalten. Es wird ein Verzeichnis erzeugt, das schließlich die Binärdatei, die Quelldateien und die Hilfsdateien sowie die Dokumentation enthält (Abbildung 7.36). Man kopiert aus diesem Verzeichnis die Dateien rasmol und rasmol.exe in das Verzeichnis /usr/bin/X11. Dort befand sich bereits das alte rasmolProgramm, das nun ersetzt wird. Führen Sie die Kopieraktion als root aus, damit Sie volles Zugriffsrecht auf die Dateien in diesem Verzeichnis haben. Anschließend setzen Sie den Benutzer und die Gruppe der beiden Dateien auf root. Mit der Installation der beiden Programme hat sich das Verhalten von RasMol etwas geändert, denn nun wird RasMol nicht direkt aufgerufen sondern über ein sogenanntes Shell-Programm. Die Datei rasmol ist nämlich eine reine Textdatei, die man sich auch mit einem Editor ansehen kann. In ihr werden die beiden Umgebungsvariablen RASMOLDIR und RASMOLPDBDIR auf die von SuSE vorgegebenen Verzeichnisse gesetzt, bevor schließlich die Datei rasmol.exe (vormals rasmol) aufgerufen wird. Das hat den Vorteil, daß beim Laden von Mole150

7.4 RasMol

Abbildung 7.36: Der Inhalt des gezippten Archivs RasMol26b2.zip. Die markierten Dateien rasmol und rasmol.exe sind in das Verzeichnis /usr/bin/X11 zu transportieren. Als Owner und Group sind root einzutragen.

külen nicht der ganze Dateipfad mit angegeben werden muß. Wird die Variable RASMOLPDBDIR etwa auf ein zentrales Verzeichnis des Kommunikationsservers gesetzt, das per NFS gemountet wird, sind alle Moleküle für die Schüler einfach nur mit dem Namen ladbar, was Tippfehler vermeiden hilft.

7.4.2 RasMol starten RasMol startet als Terminalanwendung und öffnet dabei ein Grafikfenster (Abbildung 7.37). Man kann im Grafikfenster das Molekül mit der Maus fassen und beliebig drehen. Dabei wird die räumliche Struktur des Moleküls erkennbar. Wird ein Atom im Molekül ohne das Molekül zu drehen einfach angeklickt, dann erscheint im Terminalfenster die Bezeichung des jeweiligen Atoms. ¥ ¨ Drückt man die §Shift ⇑ ¦ -Taste und faßt dann das Molekül mit der Maus, so zoomt der Bildschirm in das Molekül hinein oder heraus, je nach Bewegungsrichtung der Maus. Im Grafikfenster sind Menüelemente zu erkennen. Zum Teil sind die Funktionen der Menüeinträge mit dem Terminalfenster gekoppelt. Klickt man beispielsweise auf den Menüeintrag File -> Open, so öffnet im Terminalfenster ein Textdialog, in den man den Namen der Datei mit vollständigem Pfad eingeben kann (Ab151

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften

Abbildung 7.37: Das Programm RasMol wurde gestartet, eine Moleküldatei geladen und einzelne Moleküle mit der Maus angeklickt

Abbildung 7.38: Die Molekülfaltung wird in der Darstellung Cartoons mit der Farbwahl Group und eingezeichneten Wasserstoffbrückenbindungen besonders anschaulich dargestellt 152

7.4 RasMol bildung 7.37). Eine zwar funktionierende aber nicht unbedingt komfortabel zu nennende Methode, an der man den Entwicklungsrückstand der Linux-Version gegenüber der Windows-Version erkennt. Die übrigen Menüpunkte dienen der Veränderung der Darstellung des Moleküls. Je nach Art der Darstellung (Wireframe, Backbone, Sticks, Spacefill, Ball&Sticks, Ribbons, Strands, Cartoons) und der Farbwahl (Monochrome, Shapely, Group, Chain, Temperature, Structure, User) wird das Grafikfenster für die Darstellung bestimmter Moleküleigenschaften besonders angepaßt (Abbildung 7.38). Hinzu kommt noch die Möglichkeit, im Terminalfenster Befehle abzuarbeiten, die in der Dokumentation im RasMol-Quell-Verzeichnis als PostScript-Datei und als Microsoft Word-Dokumententhalten enthalten ist. Eine HTML-Version ist ebenfalls vorhanden und kann in den Intranet-Dokumentenbaum eingebunden werden.

7.4.3 Die Kommandoumgebung Die Trennung von Bildfenster und Textfenster macht Sinn, weil RasMol einen umfangreichen Befehlssatz zur Manipulation der Moleküldarstellung enthält (siehe oben). Zu den Befehlen zählen neben den im Menü des Programms gegebenen Darstellungsmöglichkeiten zuätzliche Markierungsmöglichkeiten für funktionale Gruppen innerhalb des Moleküls, Hinzuschaltung eines gepunktet dargestellten Van-der-Waals-Radius, Ein-/Ausschalten der Darstellung von Wasserstoffbrückenbindungen und vieles mehr. Alle erwähnten Kommandos lassen sich als Befehle im Textfenster absetzen. Damit ist es möglich, Serien von Bildern zu erzeugen und abzuspeichern, bei denen inkrementelle Änderungen einen Sachverhalt besonders prägnant darstellen können. Mit Hilfe des GIMP (Abschnitt 9.2) lassen sich diese Einzelbilder dann zu einem animated GIF zusammensetzen, in HTML-Seiten zusammen mit einem Text als dynamisches Unterrichtsmaterial eingesetzt werden kann.

153

7 Fachspezifische Software – Naturwissenschaften

154

Kapitel 8 Fachspezifische Software – Internet 8.1

asWedit

HTML-Seiten zu entwerfen, ist nicht weiter schwierig, wenn man entweder die Syntax der Sprache beherrscht (dann reicht ein einfacher Texteditor) oder sich auf HTML-Editoren verläßt, wie z. B. Netscape. Die Kenntnis der HTML-Syntax ist der sicherste Weg zu sauber programmierten Webseiten, die von allen Browsern verstanden werden. Wegen der notwendigen Sachkenntnis ist dieser Weg aber meistens den Informatikschülern vorbehalten. Die Benutzung von HTML-Editoren wie Netscape, die nach dem WYSIWYGPrinzip (What You See Is What You Get) arbeiten, ist zwar besonders einfach. Leider aber produzieren diese HTML-Editoren oftmals fehlerhaften Code, der dann prompt nicht von allen Browsern verstanden wird und teilweise den Empfehlungen des W3C (das WWW Consortium hat die HTML-Sprache standardisiert) zuwiderläuft. Weiterhin verführen die WYSIWYG-Editoren dazu, wie mit einer normalen Textverarbeitung zu arbeiten. Verzweifelte Versuche, bestimmte Schriftarten und Layouts zu erzeugen sind die Folge, die am nächsten Computer scheußlich aussehen, während auf dem eigenen Computer ein ordentliches Layout sichtbar war. Der Grund hierfür liegt in der Natur von HTML, die als Textdarstellungsprache definiert ist. Ihr fehlt die konkrete Umsetzung auf dem Desktop des entsprechenden Computers. Dieser Part wird dem Browser überlassen, der die Darstellungsinformation mehr oder weniger willkürlich umsetzt. Wie ein mit

und

markierter Text also konkret aussieht, läßt sich nicht vorhersagen. Daß einzige, was man sicher sagen kann, ist, daß der so markierte Text so groß wie möglich von dem Browser dargestellt wird. Mehr nicht. Gute HTML-Editoren bieten deshalb einen sogenannten Syntax-Modus an, in dem nicht das WYSIWYG-Prinzip benutzt wird, sondern der Editor als reiner Texteditor im Expertenmodus arbeitet. Man sieht also die Sprachelemente der 155

8 Fachspezifische Software – Internet HTML-Sprache (meist farblich markiert), und der Editor überprüft, ob die HTMLSprachelemente richtig geschrieben sind. Unter Linux existiert ein solcher Editor als Variante eines ASCII-Texteditors mit dem Namen asWedit. Seine besonderen Qualitäten erhält dieser HTML-Editor durch das außerordentlich große Expertenwissen über die HTML-Sprache, die ihm seine Entwickler mitgegeben haben. Lädt man etwa eine mit dem Netscape Composer oder Microsoft Frontpage entwickelte HTML-Seite in asWedit, wird man im Regelfall mit einer Flut von Warnungen und Fehlermeldungen bombardiert. Ich nehme diese Erfahrung zum Anlaß, Ihnen asWedit als HTML-Editor mit Expertenwissen zu empfehlen. Leider ist das Programm zur Zeit der Drucklegung nicht beim SuSE Linux enthalten. Man muß das Programm aus dem Internet herunterladen [28], entkomprimieren und die Dateien in die entsprechenden Verzeichnisse kopieren. Die Copyright Bedingungen lassen erkennen, warum SuSE Linux das Programm noch nicht enthält. Von dem Programm gibt es zwei Versionen, eine freie und eine kommerzielle. Wir reden nur von der freien Version. Das Programm ist trotzdem kommerzielle Software, die Benutzung für Schüler, Studenten und Angehörigen des öffentlichen Bildungswesens ist jedoch kostenlos. Das Programm darf aber nicht weitergegeben werden. Im Zweifelsfall wenden Sie sich an die Adresse [email protected]. Unter dieser Adresse können Sie Kontakt mit dem Entwickler Andre Stochniol aufnehmen und um Lizenzierung der freien Version zur kostenlosen Weitergabe an Ihre Schüler bitten.

Abbildung 8.1: Mit mc ist die asWedit-Installation ein Kinderspiel 156

8.1 asWedit

8.1.1 Installation von asWedit Die Installation erfolgt in mehreren Schritten, die nun besprochen werden. 1. Starten Sie Netscape, und suchen Sie die Webseite [28] auf. 2. Laden Sie die statische Version für Linux 2.x herunter. 3. Nach dem Download starten Sie mc in einem Terminalfenster und entpacken ¨ ¥ die Programme mit einem Druck auf die §F2 ¦ -Taste (Abbildung 8.1). 4. In ihrem Verzeichnis befindet sich nun ein Unterverzeichnis mit dem Namen asWedit-4.0-i386-linux/asWedit-4.0. 5. Kopieren Sie die Datei asWedit in das Verzeichnis /usr/bin (Dazu müssen Sie als root arbeiten). 6. Kopieren Sie die Datei asWedit.hlp in das Verzeichnis /usr/local/lib (Dazu sind ebenfalls root-Rechte notwendig). Sie können asWedit nun aus einem Terminalfenster aufrufen oder auf dem Desktop installieren.

8.1.2 Eine Webseite erzeugen Nach dem Start des Programms erhält man zunächst ein leeres Fenster. Durch Klick auf den HTML-Knopf (unterste Reihe, vierter von links) wird das in Abbildung 8.2 sichtbare HTML-Gerüst eingegeben. Man erkennt die Schlüsselworte

Abbildung 8.2: Ein frisch erzeugtes HTML-Gerüst 157

8 Fachspezifische Software – Internet der HTML-Sprache in syntaktischer Farbmarkierung. Weiterhin erkennt man in der Abbildung 8.2, daß einige Knöpfe deaktiviert sind. Bewegt man den Cursor, der in Abbildung 8.2 zwischen den beiden Titel-Markierungen steht, an eine andere Stelle des HTML-Textes, werden die Knöpfe je nach Position aktiviert oder auch deaktiviert. Dies ist typisch für einen syntaxorientierten Editor, der nur diejenigen Programmelemente zu benutzen gestattet, die syntaktisch korrekt sind. Der Vorteil von asWedit besteht darin, daß er eine außerordentlich korrekte HTML-Syntaxprüfung erlaubt und weiterhin den Syntaxstandard HTML 4.0 beachtet. Zum Lernen der HTML-Sprache (also in der Schule) gibt es keine bessere Methode, als die einzelnen Sprachelemente per Knopfdruck im beaufsichtigten Modus einzugeben. Man kann den Syntaxprüfmodus auch abschalten. Dann arbeitet asWedit als einfacher ASCII-Editor.

8.1.3 Besonderheiten syntaxorientierter Arbeitsweise Bei der Arbeit im syntaxorientierten Modus des Editors gibt es einige Besonderheiten zu beachten, die sich aus dem Arbeitsprinzip der Syntaxüberwachung ergeben. Sie erkennen in Abbildung 8.2 beispielsweise die -Markierung, mit welcher der sichtbare Teil eines HTML-Dokuments eingeleitet wird. In dieser Markierung wird z. B. die Information über Hintergrundfarben oder Hin-

Abbildung 8.3: Die möglichen Optionen der -Markierung werden in einem Formular angezeigt 158

8.1 asWedit tergrundbilder etc. untergebracht. Klicken Sie also im asWedit-Fenster auf die -Markierung. Sie bemerken, daß die Markierung nun unterstrichen dargestellt ist. Nun versuchen Sie, an der Cursorstelle ein Leerzeichen einzufügen. asWedit quittiert diesen Versuch mit einem “Fehlerpiep”. Es muß aber möglich sein, die Hintergrundfarbe zu ändern. Wir beobachten also die Knopfleiste oberhalb des Eingaberahmens, wenn wir den Cursor auf die -Markierung stellen: Siehe da, die beiden Knöpfe mit einer blauen Raute werden aktiv. Der rechte der beiden Knöpfe zeigt ein rotes Kreuzchen, was auf “Löschen” der Markierung schließen läßt. Der linke Knopf zeigt dagegen einen von oben eindringenden Keil, was auf “Einfügen” oder “Verändern” schließen läßt. Diesen Knopf drücken wir und erhalten sofort ein Formular, in dem sämtliche möglichen Optionen der Markierung aufgelistet sind (Abbildung 8.3). Wir entschließen uns, dem Hintergrund eine lindgrüne Farbe zu geben. Wenn Sie über genügend Phantasie verfügen, können Sie die Hexadezimal-Notierung der Farbe direkt in das Formular eingeben. Sicherlich haben Sie den Knopf mit der Palette neben der Eingabezeile bemerkt. Wir drücken diesen Knopf und erhalten eine Farbpalette, aus der wir vorgefertigte Farben auswählen können oder neue Farben zusammenmischen können (Abbildung 8.4). Die in dem Eingabefeld “Use Color” angegebene Hexadezimalcodierung wird jetzt in das Backgroundfeld (Abbildung 8.3) der -Markierung eingefügt und steht nach dem Beenden des Dialogs im HTML-Quelltext.

Abbildung 8.4: Die Farbpalette für den HTML-Hintergrund 159

8 Fachspezifische Software – Internet Auf die gleiche Weise werden sämtliche HTML-Sprachelemente nach ihrer Einführung in das Dokument markiert und verändert. Leider ist in diesem Buch kein Platz für eine detaillierte Darstellung der HTMLSprache. Es sei aber darauf hingewiesen, daß mit HTML und Java ein Großteil der schulinternen Beratungsfunktionen in Standardfragen wie Fächerwahl in der Sekundarstufe II oder ähnliches im Schulintranet zur Verfügung gestellt werden können. Hierzu sind unter anderem Formulare und Java wichtig. Für beides werde ich zumindest ein einfaches Beispiel vorstellen.

8.1.4 Fallbeispiel Formular Ein Formular ist ein Teil einer HTML-Seite, in das man Rückmeldungen eingeben kann. Es gehört zu den komplexeren Teilen der HTML-Sprache und wird überall dort eingesetzt, wo Interaktion mit dem WWW-Benutzer erforderlich ist. Aus diesem Grunde wollen wir die im vorigen Abschnitt kennengelernte syntaxorientierte Arbeitsweise an diesem Beispiel kennenlernen. Ungeduldige finden im Menüpunkt HTML -> Forms -> Examples fertige Formulare, die man nur noch abzuändern braucht. In der Schule können solche Formulare gute Dienste leisten, wenn es z. B. um die Meldung oder Beratung zu Kursen, Arbeitsgemeinschaften oder ähnlichem geht. Solche Beratungsdienste für Kurswahlen, Abiturzulassungen oder ähnliches lassen sich mit Hilfe von HTML-Formularen einfach erstellen. Man muß dann lediglich auf dem Intranet-Webserver des Kommunikationsservers die entsprechenden CGI-Programme installieren. Auskünfte hierüber sind in der Literatur [30] zu erhalten.

Abbildung 8.5: Ein Formular wird eingefügt 160

8.1 asWedit Eine Alternative zu Formularen und CGI-Programmen, deren Installation rootZugang zum Webserver voraussetzt, sind Java-Applets, die in jedem Benutzerverzeichnis (also ohne root-Rechte) abgelegt werden können. Die letzte Alternative zu CGI-Programmen schließlich stellen JavaScript-Programme dar, die von dem jeweiligen Browser selbst interpretiert werden. Wegen der teilweisen Inkompatibilität der Browser untereinander (Microsoft <-> Netscape) ist dieses Verfahren leider nicht zu empfehlen. Wir gehen deshalb in unserem Formularbeispiel davon aus, daß auf dem Intranet Webserver (IP: 192.168.0.1) das Programm testprogramm im Verzeichnis /usr/local/httpd/cgi-bin vorliegt. Als erstes fügen wir das CGI-Programm in die Zeile “Action´s URL” ein (Abbildung 8.5). Wir sagten, das CGI-Programm heißt testprogramm und liegt im cgi-bin-Verzeichnis des Webservers. Also tragen wir die URL dort ein: http://192.168.0.1/cgi-bin/testprogramm. Weiter müssen wir wissen, wie die Daten an das CGI-Programm übertragen werden sollen. Normalerweise verwenden wir die POST-Methode. Diese Methode wählen wir aus der Auswahlbox “HTTP-Method” (Abbildung 8.6). Anschließend drücken wir den “OK”-Knopf und sehen das Ergebnis im HTMLEditor vorliegen (Abbildung 8.7). Wir bewegen den Cursor zwischen die

- und

-Markierungen und können nun die einzelnen Formularelemente eingeben. Wir wollen in diesem Beispiel eine primitive Fächerwahl anbieten. Hierzu brauchen wir ein Textfeld für den Namen des Schülers, ein Wahlfeld für ein Fach und

Abbildung 8.6: Das ausgefüllte

-Formular. 161

8 Fachspezifische Software – Internet

Abbildung 8.7: Die Formulardefinition im HTML-Editor

drei Radioknöpfe, um die Fachart einzufügen. Das Ganze soll in einer Tabelle angeordnet werden, die für den Benutzer aber nicht sichtbar ist. 1. Zunächst fügt man eine Tabelle ein, indem man aus dem Menü HTML -> Tables -> Table aktiviert. Die beiden Marken erscheinen im HTML-Editor. Der Cursor blinkt zwischen den beiden Marken. 2. Es wird eine Tabellenzeile eingefügt (HTML -> Tables -> Row oder einfacher ¨ ¥¨ ¥ mit §Shift ⇑ ¦ -§Strg ¦ -R). 3. Es wird ein Datenelement in die Tabelle eingefügt (HTML -> Tables -> Da¨ ¥¨ ¥ ta cell oder einfacher mit §Shift ⇑ ¦ -§Strg ¦ -D). Hinter diesem Datenelement wird der Text “Name:“ eingegeben. 4. Es wird ein Datenelement in die Tabelle eingefügt (HTML -> Tables -> Da¨ ¥¨ ¥ ta cell oder einfacher mit §Shift ⇑ ¦ -§Strg ¦ -D). Hinter diesem Datenelement wird ein Eingabefeld plaziert (HTML -> Forms -> Input element). Im HTMLEditor erscheint die Marke . 5. Die Eigenschaften des Eingabeelements müssen nun gesetzt werden. Der Cursor wird auf der Marke plaziert, und die Markierungseigenschaften werden mit dem Editor-Knopf aufgerufen (Abbildung 8.8). Das Feld “Control name” enthält den Variablennamen, unter dem das CGI-Programm auf dem Server den Inhalt des Feldes wiederfindet. 6. Ein letztes Datenelement (HTML -> Tables -> Data cell oder einfacher mit ¥¨ ¥ ¨ -§Strg ¦ -D) in der Tabelle beendet die Zeile. Hinter dem Datenele§Shift ⇑ ¦ ment wird nichts eingegeben. Man sollte ein leeres Datenelement aber nicht 162

8.1 asWedit

Abbildung 8.8: Das Texteingabefeld für den Namen wird vorbereitet

weglassen, weil einige Browser fehlende Datenelemente in der Tabelle besonders grafisch betonen. 7. Die nächste Zeile wird mit HTML -> Tables -> Row oder einfacher mit der ¨ ¥¨ ¥ Tastenkombination §Shift ⇑ ¦ -§Strg ¦ -R begonnen. 8. Es wird ein Datenelement in die Tabelle eingefügt (HTML -> Tables -> Da¨ ¥¨ ¥ ta cell oder einfacher mit §Shift ⇑ ¦ -§Strg ¦ -D). Hinter diesem Datenelement wird der Text “Fach:“ eingegeben.

Abbildung 8.9: Der Name des Select-Feldes wird eingegeben 163

8 Fachspezifische Software – Internet

Abbildung 8.10: Das Fach Deutsch ist als Option wählbar

9. Es wird ein Datenelement in die Tabelle eingefügt (HTML -> Tables -> Da¨ ¥¨ ¥ ta cell oder einfacher mit §Shift ⇑ ¦ -§Strg ¦ -D). Hinter diesem Datenelement wird ein Optionsfeld plaziert (HTML -> Forms -> Selection of option(s)). Im HTML-Editor erscheint die Marke <SELECT>. Der Cursor wird auf <SELECT> plaziert und der Markierungseditor aufgerufen (Abbildung 8.9). Auch hier dient das Feld “Control name” zur Identifikation des gewählten Inhalts.

Abbildung 8.11: Der Radioknopf für den LK wird eingefügt 164

8.1 asWedit 10. Der Cursor befindet sich zwischen den Markierungen <SELECT> und , und wir wählen aus dem Menü HTML -> Forms -> Option, um die erste Fächerwahl eingeben zu können. Es erscheint die Marke im HTML-Editor. Wir editieren die Marke gemäß Abbildung 8.10. Schritt 10 wird für die Fächer Englisch und Mathematik wiederholt. 11. Es wird ein Datenelement in die Tabelle eingefügt (HTML -> Tables -> Da¥¨ ¥ ¨ -§Strg ¦ -D). Hinter diesem Datenelement ta cell oder einfacher mit §Shift ⇑ ¦ wird ein Radiobutton für die Art des Fachs eingegeben. Mit HTML -> Forms -> Input element wird ein Eingabeelement in den HTML-Editor eingefügt. Die Eigenschaften werden gemäß Abbildung 8.11 eingefügt. Es werden alle Radiobuttons beeinflußt, die denselben Namen im Feld “Control name” besitzen. Hinter dem Radiobutton wird der Text “LK” eingegeben. Der Schritt 11 wird für P3, P4 und GK wiederholt. 12. Die nächste Zeile wird mit HTML -> Tables -> Row oder einfacher mit der ¨ ¥¨ ¥ Tastenkombination §Shift ⇑ ¦ -§Strg ¦ -R begonnen. 13. Es wird ein Datenelement in die Tabelle eingefügt (HTML -> Tables -> Da¨ ¥¨ ¥ ta cell oder einfacher mit §Shift ⇑ ¦ -§Strg ¦ -D). Hinter diesem Datenelement wird der Absendeknopf eingegeben, der die Übertragung an das CGI-Programm auf dem Webserver bewirkt. Hierzu wird ein normales Eingabefeld mit HTML -> Forms -> Input element in den HTML-Editor eingefügt. Die Marke wird wie in Abbildung 8.12 verändert. 14. Es wird ein leeres Datenfeld eingefügt mit HTML -> Tables -> Data cell oder ¨ ¥¨ ¥ einfacher mit §Shift ⇑ ¦ -§Strg ¦ -D. Es folgt ein weiteres Datenfeld mit HTML ¨ ¥¨ ¥ > Tables -> Data cell oder einfacher mit §Shift ⇑ ¦ -§Strg ¦ -D. Dahinter wird als

Abbildung 8.12: Der Absendeknopf wird eingefügt 165

8 Fachspezifische Software – Internet

Abbildung 8.13: Das fertige HTML-Formular

Abbildung 8.14: Das fertige HTML-Formular in der Ansicht des Netscape Communicators 166

8.1 asWedit letztes Element der Reset-Knopf eingegeben. Hierzu wird eine Marke wie in Schritt 13 eingegeben. Statt “Submit” wird aber “Reset” aktiviert. Die Abbildung 8.13 zeigt das Ergebnis im HTML-Editor. Abbildung 8.14 zeigt das fertige Formular in der Ansicht des Netscape Communicator.

8.1.5 Fallbeispiel Java-Applet Die Möglichkeit, in HTML-Seiten Java-Applets einzubinden, ist eine der großartigsten Neuerungen für die Nutzung moderner Informations- und Kommunikationstechnologie in der Schule. Mit Java-Applets kommen neue interaktive Gestaltungsmöglichkeiten in die Webseiten, die spielerisches Lernen stark unterstützen. Die Kombination HTML-Java ist um so stärker, als sich Java-Applets aus dem Kontext eines HTML-Dokuments herausnehmen und in einen neuen Kontext stellen lassen. Das bedeutet, daß der Lehrer die Möglichkeit besitzt, aus vorgefertigten Java-Applets eigene HTML-Seiten zu erstellen, bei denen die Applets in einen eigenen persönlichen oder schulprofilorientierten Zusammenhang neu eingebettet werden. Derzeit entwickeln einige Kolleginnen und Kollegen eigene Java-Applets und geben den Quellcode ihrer Entwicklungen großzügig frei (Abschnitt 10.7). Hier ist der Innovation keine Grenze gesetzt, denn man kann auf einen reichen Erfahrungsschatz zurückgreifen. In diesem Fallbeispiel möchte ich beschreiben, wie ein Applet, das in Abschnitt 8.2 entwickelt wird, in eine HTML-Seite mit Hilfe der syntaxorientierten Arbeitsweise eingefügt wird. Die hierzu nötigen Bilder werden in Abschnitt 9.2 entwickelt. Bei dem Applet handelt es sich um eine Variation eines von Elijah Dean Meeker [31] vorgestellten TriStateButtons, der einfach drei Bilder als Buttons anzeigen kann. Das erste Bild ist normalerweise zu sehen, wenn man die Seite aufruft. Das zweite Bild erscheint, sobald man die Maus über das Bild bewegt. Das dritte Bild erscheint, sobald man mit der Maus über dem Bild die linke Maustaste drückt. Als Ergebnis wird eine neue HTML-Seite aufgerufen. Die einzelnen Bilder werden als Parameter aus der HTML-Seite an das Applet übergeben. Ebenso wird die URL der anzuspringenden Seite als Parameter übergeben. Die einzelnen Schritte, um eine HTML-Seite mit eingebundenen TriStateButton zu versehen, sind folgende: 1. Das HTML-Gerüst einer neuen Webseite in asWedit erzeugen:

.

2. Im -Bereich aus dem Menü HTML -> Java-Applet einfügen. Es öffnet sich Abbildung 8.15. Wir füllen das Formular entsprechend der Abbildung aus. Hierin bedeuten “Width” und “Height” die Abmessungen der Button-Bilder in Pixel und “Classfile” die Java-Klassendatei. 167

8 Fachspezifische Software – Internet

Abbildung 8.15: Die Eigenschaften der <APPLET>-Marke in asWedit

3. Nach der <APPLET . . . >-Marke werden die -Marken eingefügt (HTML -> Parameter). Für jede Variable (image0, image1, image2 und dest) wird ein Parameter eingefügt. Es sind jeweils lediglich der Variablenname und der Wert der Variablen einzugeben (Abbildung 8.16). 4. Die fertige HTML-Seite (Abbildung 8.16) wird abgespeichert und im Netscape angesehen (Abbildung 8.17).

Abbildung 8.16: Der Quelltext der HTML-Testseite für das TriStateButton-Applet 168

8.2 Die JDK-Entwicklungsumgebung

Abbildung 8.17: Das TriStateButton-Applet im Netscape Communicator

8.2 Die JDK-Entwicklungsumgebung Computersprachen unterliegen genauso strengen Modetrends wie die Damenmode. Manchmal schrill und bizarr, dann wieder eher an den Brot- und Butterjobs der EDV-Branche orientiert. Linux-Benutzer haben die freie Wahl aus einem ganzen Sprachzoo, deren Mitglieder so exotische Namen tragen wie Python, Lisp, Tcl/Tk, Perl und so weiter. Windows-Benutzer werden diese Namen im Regelfall nicht kennen. Für sie stehen Sprachen wie Pascal und das daraus abgeleitete Delphi, allenfalls noch Basic und C/C++, im Vordergrund des Interesses. Diese Sprachen gibt es unter Linux ebenfalls. C/C++ sind sogar die Brot- und Buttersprachen aller Unix-ähnlichen Betriebssysteme: Linux selbst ist in C geschrieben. In der Tat ist der GNU-C-Compiler gcc mit seiner C++-Variante gpp einer der besten C/C++-Compiler schlechthin und zudem völlig frei weiterzugeben, da er der GPL unterliegt. Unnötig zu sagen, daß dieser Compiler sowohl unter DOS, Windows 95/NT als auch unter OS/2 und anderen Betriebssystemen erhältlich ist. Dennoch möchte ich das Augenmerk des Lehrers in der Schule auf eine andere Sprache lenken: Java. Java ist eine junge Sprache, die ihre Entstehung der Tatsache verdankt, daß das Internet mit so großem Erfolg in die Informationstechnologie eingedrungen ist, daß man nach einer Sprache gesucht hat, die die Anforderungen an Nutzbarkeit im Internet in besonderer Weise erfüllt. Dabei hat man sich im Grunddesign an die verbreiteteste PC-Sprache schlechthin orientiert, der Sprache C++. Tatsächlich 169

8 Fachspezifische Software – Internet ist Java C++ so ähnlich, daß die ersten Bücher über Java implizit die Kenntnis von C++ voraussetzten und sich stärker den Unterschieden zu C++ widmeten, als der Sprache selbst. Eine andere Art von Büchern zu Java verfolgte das “anwendungsorientierte” Lernkonzept und präsentierte den verblüfften Lesern eine ganze Reihe kleiner, leistungsfähiger Programme, ohne auf irgendwelche algorithmischen Prinzipien näher einzugehen. Die weborientierte Programmierung stand im Vordergrund, nicht so sehr das Erlernen einer algorithmischen Programmiersprache. In dieselbe Richtung zielten die gleichzeitig entstandenen visuellen Programmierumgebungen, die den Benutzer in eine bunte Scheinwelt entführten und ihn vom Verständnis der Sprache eher entfernten. Aus diesem Grunde ist Java in der Schule nur ein Randphänomen geblieben, betrieben von Leuten, die sich dem WWW verschrieben haben und die Nutzung kleiner Programme im WWW im Auge hatten. Meiner Meinung nach ist Java aber aus verschiedenen Gründen eine ideale Sprache für den Informatikunterricht: 1. Java ist portabel. Das bedeutet, daß ein Programmierer ein Programm auf einer beliebigen Hardware/Software-Plattform schreiben kann, und trotzdem läuft das Programm auf jeder anderen beliebigen Hardware-/SoftwarePlattform. 2. Java ist der Sprache C++ sehr ähnlich. Dies ist die Brot- und Buttersprache der Informatik. Wer also Java beherrscht, beherrscht auch C++ und kann damit problemlos sein Wissen in der Industrie und den Universitäten vermarkten. 3. Java besitzt ein Abstract Windowing Toolkit (AWT). Damit sind die Programmierer nicht auf Betriebssystem-bezogene Schnittstellen fixiert, die sich bei jedem Betriebssystem unterscheiden. Zudem ist die Programmierung grafischer Benutzeroberflächen unter dem AWT stark vereinfacht gegenüber den Vorbildern aus der übrigen Microcomputerwelt. 4. Java-Programme sind sehr klein. Sie lassen sich hervorragend im Netz übertragen. 5. Java ist für Schulen kostenlos nutzbar. Zwar unterliegt Java nicht der GPL, aber lesen Sie die jeweiligen Lizenzbedingungen. Leider gibt es bei Java nicht nur eitel Sonnenschein. Als Nachteile können aufgezählt werden: 1. Java ist langsam. Java erhält seine Portabilität durch das gute alte Prinzip einer virtuellen Maschine, die einen Zwischencode, ähnlich den guten alten p-Code-Interpretern, interpretiert. 2. Für Java gibt es noch keine für die Schule geeigneten Lehrbücher. 3. Java ist ein kommerzielles Produkt. 170

8.2 Die JDK-Entwicklungsumgebung Insbesondere der erste Nachteil fällt kaum auf, wenn man sich auf die Programmierung kleiner Anwendungen konzentriert, wie sie im Informatikunterricht hauptsächlich anfallen. Schwerer wiegt da schon das Fehlen von Lehrbüchern. Aber man kann sich sehr gut mit Lehrbüchern aus der Pascal-Welt behelfen, wenn man die einfachen Umsetzungen der Pascal <-> C-Syntax beherrscht. Kritischer wird es aber gerade bei den ersten elementaren Anwendungen, der Ein- /Ausgabe über Tastatur/Bildschirm, denn man wird nicht gleich mit visuellen Programmierumgebungen beginnen wollen. In diesem Buch möchte ich mich auf die Nutzung der unter Linux vorhandenen Entwicklungsumgebung der Firma Sun, dem Java-Entwickler beschränken. Diese Entwicklungsumgebung trägt den schmucklosen Namen JDK und steht für Java Development Kit (Java-Entwicklungs-Werkzeugkasten). Auch das JDK ist kommerzielle Software und unterliegt nicht der GPL. Dennoch erlaubt Sun die kostenlose Nutzung der Installation im Schulbereich. Lesen Sie die Lizenzbedingungen, die der Distribution beiliegen.

8.2.1 Die Eingabe-Klasse Die ersten Schritte im Informatikunterricht gelten den einfachen EVA-Prinzipien: Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe. Man beginnt im Regelfall mit der Ausgabe und dem berühmten “Hallo Welt”-Programm. Dieses Beispiel findet sich in den meisten Java-Lehrbüchern [37] und bedarf keines weiteren Kommentars. Aber schon die Erweiterung des ersten Programms auf eine Eingabe mit anschließender Ausgabe stellt den unerfahrenen Java-Programmierer auch mit beliebiger Java-Lektüre in der Hand meist vor eine schier unlösbare Aufgabe. Der Grund liegt in der komplizierten und für Anfänger unverständlichen Implementierung der Eingabe aus “Eingabeströmen”, die C++-Programmierern zwar leicht von der Hand geht, keineswegs aber Anfängern. Andererseits zeigt dieses Problem auch exemplarisch den Vorteil der objektorientierten Programmierung auf, die ich anhand dieses Beispiels erläutern möchte.

8.2.1.1 Arbeiten mit dem JDK Unter KDE haben wir bekanntlich mehrere virtuelle Bildschirme, die im Standardfall von Eins bis Vier numeriert sind. Es ist deshalb empfehlenswert, sich für die Herstellung eines Java-Programms den Desktop folgendermaßen einzurichten: Auf dem Desktop Eins startet man den fortgeschrittenen KDE-Editor (kwrite). Dieser Editor ist für Programmieraufgaben sehr gut geeignet, weil er eine automatische Einrückung und Syntax-Highlighting besitzt und damit einen leicht lesbaren Programmquelltext erzeugt. Unter Syntax-Highlighting versteht man die 171

8 Fachspezifische Software – Internet Tatsache, daß der Editor im Text die Sprachelemente der jeweiligen Sprache farbig hervorhebt. kwrite besitzt unter anderem Syntax-Highlighting für HTML, C/C++, Java und andere Sprachen. Wie alles aus dem KDE-Projekt unterliegt auch kwrite der GPL. Auf dem Desktop Zwei starten wir ein Shell-Fenster, in dem wir den Java Compiler starten. Unser Arbeitszyklus sieht dann so aus: Im Desktop Eins wird das Programm geschrieben, abgespeichert und dann im Desktop Zwei mit javac übersetzt. Tritt ein Fehler auf, springen wir zurück zum Desktop Eins, korrigieren den Fehler (javac gibt stets die Zeilennummer des Quelltextes an, in dem der Fehler auftrat), speichern erneut ab und springen wieder in den Desktop Zwei. Im Shell-Fenster aktivieren wir den letzten Compilerbefehl einfach durch die ↑ Taste. Diese Taste holt aus der Vergangenheit abgearbeitete Befehle wieder zurück. Schneller geht´s kaum.

8.2.1.2

Struktur von Java-Programmen

Schauen wir uns das “Hallo Welt”-Programm in der Java-Version an (Listing Abbildung 8.18). Man erkennt zunächst, daß das Programm in geschweifte Klammern gepackt wird. Geschweifte Klammern sind das Java-Äquivalent zu BEGIN und END in der Programmiersprache Pascal. Vor der ersten Klammer steht der Name des Programms. Programme heißen in Java Klassen (engl.: class), weil Java komplett objektorientiert arbeitet. Der Name des erzeugten Objekts (Programm) ist HalloWelt. Damit liegt auch der Name der Quelltext-Datei fest: Er muß HalloWelt.java heißen. Ein anderer Name würde zu einem Fehler beim Compilationsvorgang führen. Das Prinzip objektorientierter Programmierung besteht darin, den Objekten Nachrichten zu schicken, die bestimmte Methoden aktivieren. In unserem Objekt HalloWelt gibt es nur eine einzige Methode, sie heißt main. C/C++-Programmierer wissen, daß diese Methode beim Aufruf des Objekts automatisch aktiviert wird. Das ist auch bei Java so. Mit anderen Worten: Der Start des Programms HalloWelt mittels des Aufrufs java HalloWelt sendet dem class HalloWelt { public static void main(String args[]) { System.out.println("Hallo Welt!"); } }

Abbildung 8.18: Das Programm “Hallo Welt” in der Java-Version 172

8.2 Die JDK-Entwicklungsumgebung

Abbildung 8.19: Die Arbeitsumgebung des JDK: Links der Quelltext im Editor, rechts das Terminalfenster, das den Compilationsvorgang (erste Zeile), den Aufruf des Programms (zweite Zeile) und das Ergebnis der Methode main (dritte Zeile) zeigt.

Objekt HalloWelt die Nachricht main, die von der Methode main ausgeführt wird. In der Methode main des Objekts HalloWelt, in Java Notation: HalloWelt.main();

steht, daß der Text “Hallo Welt!” auf dem Terminal ausgegeben werden soll (Abbildung 8.19).

8.2.1.3 Objekte ohne Methode main Wenn nun ein Java-Objekt keine Methode main enthält, kann das Objekt nicht aufgerufen werden. In C/C++ nannte man solche Objekte Bibliotheken (engl.: libraries), in Turbo Pascal und Delphi hießen diese Hilfsmittel units. Allen dreien ist gemeinsam, daß sie Expertenwissen enthalten, welches man Nicht-Experten zur Verfügung stellt. Ein solches Objekt ist die Java-Klasse Eingabe.java (Listing Abbildung 8.20), die eine ganze Menge Expertenwissen über die Tastatureingabe in Java enthält, die Anfängern, welche die Sprache Java um den Schritt von der Ausgabe zur 173

8 Fachspezifische Software – Internet import java.io.*; public class Eingabe { public static String LiesText() { String Eingabe=""; try { BufferedReader Tastatur=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); Eingabe=Tastatur.readLine(); } catch(IOException ioe) { System.out.println(ioe.toString()); ioe.printStackTrace(); } return Eingabe; } public static int LiesInt() { int Eingabezahl=0; String Eingabe=LiesText(); Eingabezahl=Integer.parseInt(Eingabe); return Eingabezahl; } public static double LiesDouble() { double Eingabezahl=0.0; Double Eingabe=new Double(LiesText()); Eingabezahl=Eingabe.doubleValue(); return Eingabezahl; } }

Abbildung 8.20: Die Klasse Eingabe.java enthält Expertenwissen zur Tastatureingabe in Java

Eingabe erweitern wollen, unmöglich zugemutet werden kann: ❏ Die Tastatureingabe erfolgt durch ein Objekt BufferedReader, welches ei-

ne Inkarnation des Objekts BufferedInputStreamReader aus der Systembibliothek System.in darstellt. ❏ Die Rückgabe der eingelesenen Daten erfolgt durch Umwandlung von Wrap-

perklassen (engl.: Hüllklassen)-Objekten und deren Umwandlungsmethoden in die jeweilige Basisklasse. Das Objekt Eingabe.java enthält, wie man dem Listing Abbildung 8.20 entnimmt, keine Methode main, ist also ein oben beschriebenes Bibliotheksobjekt. 174

8.2 Die JDK-Entwicklungsumgebung import Eingabe; class EinAusgabe { public static void main(String args[]) { System.out.print("Eingabe: "); String eingabetext=Eingabe.LiesText(); System.out.println(eingabetext); } }

Abbildung 8.21: Das Objekt Eingabe wird als Bibliothek importiert und stellt seine Methode LiesText zur Verfügung

Ohne zu verstehen, was in diesem Objekt vor sich geht, kann man die Methoden dieses Objekts nutzen: ❏ Die Methode LiesText gibt einen String (Text) zurück . ❏ Die Methode LiesInteger gibt einen Ganzzahlwert zurück. ❏ Die Methode LiesDouble gibt einen Gleitkommawert mit doppelter Ge-

nauigkeit zurück. Man stellt dem eigenen Objekt diese Bibliothek zur Verfügung, indem man sie zu Beginn des Programms importiert. Also erfolgt die einfache Erweiterung des Ausgabeprogramms HalloWelt zum Ein-/Ausgabeprogramm EinAusgabe.java gemäß Listing Abbildung 8.21. Man erkennt, daß die Probleme der Tastatureingabe unter Java durch die Verwendung eines Bibliothekobjekts auf ein für JavaAnfänger erträgliches Maß reduziert wurde. Die übrigen Methoden des Objekts Eingabe, können eine Anregung darstellen, sich mit Objekten zur Speicherung von Werten (Variablen) zu beschäftigen.

8.2.1.4 Java <-> Pascal Von jetzt an kann man ein normales Pascal Lehrbuch verwenden, um die Sprache Java kennenzulernen. Es sind lediglich die Entsprechungen Java <-> Pascal zu beachten. Für den ersten Abschnitt der statischen Datenstrukturen ist das unter [37] aufgeführte Buch geeignet, die entsprechende Unterstützung bei der Umsetzung von Pascal nach Java zu geben. Es helfen sicher auch Bücher, die von Pascal nach C oder C++ umdenken lehren [38]. 175

8 Fachspezifische Software – Internet

8.2.2 Dynamische Datenstrukturen Für den Informatikunterricht der Oberstufe sind Zeiger und damit verbundene dynamische Datenstrukturen das Kernthema. Formal besitzt Java im Gegensatz zu C++ keine Zeiger. Daß es ein Fehlschluß ist, hieraus auf fehlende Spracheigenschaften zu schließen, beweist [39]. Der Autor setzt in seinem Buch Java für genau dieses Thema ein und zeigt, daß Java-Objekte genau die gesuchten Zeigereigenschaften besitzen. In der Tat ist eine lineare Liste nichts weiter, als ein Objekt, welches dasselbe Objekt nochmals enthält und so weiter. Die weiteren Themen des Buches [39] führen zu den verschiedenen Baumtypen und den dazugehörigen Sortieralgorithmen, Zugriffs-, Erzeugungs- und Vernichtungsmethoden. Das klassische Thema Datenstrukturen und Algorithmen läßt sich also in Java genauso unterrichten wie in Pascal. Wenn auch fehlende Java-Schulbücher dies noch nicht so erscheinen lassen.

8.2.3 Fallbeispiel TriStateButton Als letztes Fallbeispiel soll das Programm TriStateButton erläutert werden. Es gehört zu der Gattung nützlicher kleiner Java-Programme, die Webseiten interessanter machen können und deshalb einen hohen Motivationsschub für die Beschäftigung mit einer Programmiersprache darstellen. Dieses Java-Programm stellt ein Applet dar, ein Programm, das nicht für sich alleine lauffähig ist, sondern darauf vertraut, daß ein Browserprogramm aktiv ist, und ihm seine Ressourcen zur Verfügung stellt. Einem solchen Programm fehlt folglich auch die Methode main, denn das Hauptprogramm (der Browser) ist ja bereits gestartet. Es gibt statt dessen eine fest vorgegebene Reihenfolge, in der einige Standardmethoden eines Applets abgearbeitet werden: ❏ Aufruf der Webseite mit dem Applet.

Mit dem Aufruf wird der Java-Interpreter des Browsers gestartet und löst folgende Nachrichten an das Applet aus: init -> start -> paint. Die Reihenfolge ist dabei wichtig. So sind einige Variablen in der init-Methode noch nicht initialisiert und können noch nicht angesprochen werden. In start stehen diese dann zur Verfügung. In der Methode paint schließlich ist das Applet komplett konfiguriert und man kann in paint die Ausgabe vornehmen. ❏ Aktualisieren.

Schieben Sie die Webseite mit dem Java-Applet nach oben und kehren wieder zurück, so wird das Applet aktualisiert. Hierzu wird die Methode paint aufgerufen. ❏ Verlassen der Webseite.

176

8.2 Die JDK-Entwicklungsumgebung import java.awt.Graphics; import java.awt.Event; import java.awt.Image; import java.awt.MediaTracker; import java.net.URL; import java.net.MalformedURLException; import java.lang.InterruptedException; import java.applet.Applet;

public class TriStateButton extends java.applet.Applet{ private MediaTracker tracker; private Image img[] = new Image[3]; private boolean onButt = false; private boolean pressedButt = false; private boolean three_img = true; private int onIs = 0; private URL clickDest; private String dest;

/****************************STATE CHANGES*************************************/ public void init(){ String istr; tracker = new MediaTracker(this); for (int i = 0; i < 3; i++) { istr = getParameter("image"+i); img[i] =

getImage(getCodeBase(),istr);

tracker.addImage(img[i], 0); try { tracker.waitForAll(); } catch (InterruptedException e) { System.out.println("Fehler beim Laden von Bild "+i); }//end catch }//end for dest = getParameter("dest"); try{ clickDest = new URL(dest); }catch(MalformedURLException mal){ System.out.println("URL schlecht geformt: Kontrollieren Sie das Applet Ziel."); } }//end init

public void start(){ repaint(); }//end start

177 public void stop(){ }//end stop public void destroy(){ }//end destroy /****************************END STATE CHANGES********************************/

8 Fachspezifische Software – Internet /*******************************EVENTS****************************************/ public boolean mouseDown(Event e, int x, int y){ pressedButt = true; repaint(); return(true); }//end mouseDown public boolean mouseUp(Event e, int x, int y){ if(pressedButt && onButt){ pressedButt = false; repaint(); getAppletContext().showDocument(clickDest); }else{ pressedButt = false; repaint(); } return(true); }//end mouseUp public boolean mouseEnter(Event e, int x, int y){ onButt = true; showStatus(dest); repaint(); return(true); }//end mouseEnter public boolean mouseExit(Event e, int x, int y){ onButt = false; showStatus(""); repaint(); return(true); }//end mouseExit /*******************************END EVENTS*************************************/ /*******************************METHODS****************************************/ public void update(Graphics g){ if(!onButt) onIs = 0; else if (onButt && !pressedButt) onIs = 1; else onIs = 2; paint(g); }//end update public void paint(Graphics g){ g.drawImage(img[onIs], 0,0,this);

178

}//end paint

/*****************************END METHODS**************************************/ }//end class TriStateButton

Abbildung 8.22: Das Programm TriStateButton.java

8.2 Die JDK-Entwicklungsumgebung Gehen Sie zu einer anderen Webseite, wird das Applet angehalten. Hierzu wird die Nachricht stop an das Applet gesandt. ❏ Rückkehr zur Webseite.

Nach der Rückkehr zur Webseite erhält das Applet die Nachricht start und dann paint. ❏ Beenden.

Wird der Browser schließlich verlassen, wird zuerst die Nachricht stop gesendet und dann die Nachricht destroy. Damit ist das Applet aus dem RAM-Speicher des Computers gelöscht. Diese automatisch versandten Nachrichten muß man vor Augen haben, wenn man die Arbeitsweise des Applets in Listing Abbildung 8.22 verstehen will. Zu Beginn des Quelltextes stehen die Bibliotheken, die das Applet benutzt. Es folgt die Definition der Klasse TriStateButton, in der die internen Variablen deklariert werden. Die Methode init lädt die drei Bilder, deren Namen mit der Methode getParameter aus der HTML-Seite gelesen werden und dann geladen werden. Ein neues Element ist das Objekt MediaTracker. Dieses Objekt verfolgt den Ladevorgang eines Objekts (Bild), das ja sowohl von der Festplatte als auch von einem Internet-Server kommen kann. Der MediaTracker verhindert, daß ein Bild angezeigt wird, während es noch geladen wird, ist mithin für einen korrekten Ladevorgang zuständig. Die Methode start enthält als einzige Methode den repaint()-Befehl, der paint aufruft. Die Methoden stop und destroy sind leer, bewirken also keine Aktivität des Applets. Die Methoden mouseDown, mouseUp, mouseEnter und mouseExit bewirken Reaktionen darauf, daß die Maus geklickt wird, losgelassen wird, den Bereich des Applets betritt und wieder verläßt. Die Methode update enthält die Zustandsänderungen, die mit der repaint-Methode aufgerufen werden. Die wichtigste Methode schließlich, die paint-Methode, ist extrem kurz geraten und bewirkt nicht mehr als die Ausgabe des entsprechenden Bildes aus einem Array von drei Bildern.

8.2.4 Ein Szenario für ein Schul-Curriculum “Informations- und Kommunikationstechnologie” Die Abbildung 8.23 zeigt eine mögliche curriculare Absicherung der Informationsund Kommunikationstechnologie in der Schule. So kann man bereits in der Mittelstufe beginnen, mit einfachen Kenntnissen der HTML-Technologie Webseiten für die Schulrepräsentation im Internet zu erstellen. Dieses Wissen kann und soll ergänzt werden um Anwendungen, die z. B. auf der Basis von LATEX-Dokumenten in HTML-Dokumente überführt werden (LYX -> HTML). Als Nebeneffekt wird dabei gelernt, wie man später mit LYX Facharbeiten oder ähnliches anfertigt (Klasse 11). In Klasse 12 erfolgt dann die Erlernung der Programmiersprache im klassischen Informatikunterricht mit den klassischen Zielen der Algorithmik. Im Regelfall 179

8 Fachspezifische Software – Internet

Abbildung 8.23: Ein mögliches Java-zentriertes Curriculum der Informationsund Kommunikationstechnologie

gibt es nicht genug Ressourcen, um den Informatikunterricht durchgehend als Grundkurs (GK) auch in Klasse 13 anzubieten. Aus diesem Grunde ist es denkbar, den Informatik GK 12 mit einem Informatik GK 13 zu koppeln, der dann entweder als Fachpraxiskurs in die Informatik vertiefend hineinführt und dabei die Themen der dynamischen Datenstrukturen aufgreift. Die fachliche Trennung der Kurse 12 und 13 könnte per Binnendifferenzierung erfolgen, da die Teilnehmer der Klasse 13 in der Lage sein müssen, ihre selbständige Arbeitsweise anzuwenden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Informatik GK 13 fächerverbindend anzulegen und die Kenntnisse aus Klasse 12 in Verbindung mit Projekten anderer Fächer in der Erweiterung dynamischer Webseiten einmünden zu lassen. Beispiele solcher fächerverbindender Projektarbeit finden sich z. B. in den Projekten des BioNet e.V. [11.1]. Auch hier ließe sich Binnendifferenzierung innerhalb der Informatikkurse realisieren, weil die fächerverbindende Projektarbeit zudem Beratung durch Lehrer der einzelnen beteiligten Fächer voraussetzen würde.

180

Kapitel 9 Fachspezifische Software – Multimedia 9.1 Rosegarden (MIDI) Seit SuSE Linux 6.1 und dem Kernel 2.2 ist die Konfiguration einer Soundkarte ein Leichtes. Es ist im Gegensatz zu früheren Distributionen keine Kernel-Rekompilation mehr nötig. Besitzt man eine zur Soundblaster SB16 kompatible Soundkarte, reduziert sich die Installation der Software darauf, den oss-Soundtreiber zu installieren. Dies ist im SuSE-Handbuch beschrieben, geschieht weitgehend automatisch und braucht hier nicht weiter ausgeführt zu werden. Auch auf andere Soundkarten geht das Handbuch ausführlich genug ein, so daß die Soundkartenkonfiguration unter Linux ihren Schrecken verloren hat. Der oss ist allerdings keine GPL-Software. Bei der Installation wird dies sehr deutlich mitgeteilt. Bitte lesen und beachten Sie die Hinweise. Im Schulunterricht besitzt die Soundkarte vor allem im Zusammenhang mit MIDI ihren Einsatzbereich. MIDI steht für Musical Instruments Digital Interface und bedeutet soviel wie digitale Schnittstelle für Musikinstrumente. Unter Linux gibt es eine kostenlose Software, welche die Benutzung der MIDI-Schnittstelle und der Soundkarte ermöglicht. Rosegarden heißt die Software, und Abbildung 9.1 zeigt das Editorfenster. Man wählt aus dem rechten Fenster eine Notenlänge aus und klickt im linken (großen) Fenster die entsprechende Position an, wo die Note hin soll. Natürlich ist es auch möglich, ein an die Soundkarte angeschlossenes Keyboard zur Eingabe der Noten zu verwenden und anschließend Unsauberheiten aus der Aufzeichnung zu entfernen. Danach nimmt man die nächste Spur der MIDI-Sequenz auf. Nach dem Aufzeichnen der entsprechenden MIDI-Spuren kann die MIDI-Sequenz abgespeichert und abgespielt werden.

181

9 Fachspezifische Software – Multimedia

Abbildung 9.1: Der Rosegarden-MIDI-Editor ermöglicht das Setzen von Musikstücken für die MIDI-Schnittstelle

Für den Schulunterricht ergeben sich aus der MIDI-Technologie interessante Ansätze: ❏ Auch Schüler, die nicht gelernt haben, ein Instrument zu spielen, können

über die Eingabe mit der Maus und Tastatur kleine Musikstücke erstellen. ❏ Die Ergebnisse liegen in binärer Form vor und können über das Internet

ausgetauscht werden. ❏ Im Internet liegen viele klassische und moderne Kompositionen in MIDI-

Form vor, so daß Schüler und Lehrer gleichermaßen den Umgang mit dieser neuen Technologie lernen können. An der Cäcilienschule in Oldenburg läuft ein entsprechendes internationales Kompositionsprojekt. Die Ergebnisse sind unter [60] nachzulesen. Rosegarden ist ein MIDI-Editor, für den im Verzeichnis /usr/doc/packages/rosegard ein gezipptes Handbuch im PostScript-Format vorliegt. In diesem 75seitigen Handbuch fehlt jeder Copyright-Hinweis, so daß man davon ausgehen kann, daß zumindest freie Nutzbarkeit erlaubt ist. Im Zweifelsfall fragt man einfach den Autor, dessen E-Mail-Adresse in der Dokumentation angegeben ist. 182

9.2 GIMP

9.2 GIMP Wer unter kommerziellen Betriebssystemen nach einem guten Grafikprogramm Ausschau hält, kommt rasch zu Programmen, deren Erwerb sich einem Nichtprofi aus finanziellen Gründen verbietet. GIMP (Abbildung 9.2) ist ein solches Programm, d. h. ein Programm mit demselben Leistungsumfang, aber es kostet nichts. Bei SuSE Linux ist neben dem GIMP auch ein hervorragendes Handbuch enthalten (Abbildung 9.3), dessen Ausdruck auf einem guten Farbdrucker dringend empfohlen wird. Aber Vorsicht: Es ist ein Handbuch im klassischen Sinne! Es heißt Handbuch, weil man es mit einer Hand nicht mehr tragen kann. 539 Seiten verschlingen einige frische Druckerpatronen in Schwarzweiß und Farbe, stellen die Geduld beim Ausdruck auf eine harte Probe und verlangen tagelange Aufmerksamkeit beim Nachfüllen des Papierreservoirs. Aber dann: Beispiele, Tips und Tricks in Hülle und Fülle! Kein grafisches Problem, das nicht manuell oder mit vorbereiteten Routinen, Programmen (sogenannten Plug-Ins) oder sonstigen Tools einfach und schnell gelöst werden kann. Das schönste an GIMP: Es unterliegt der GPL. Im Jahr 1999 erfreute der MITP-Verlag dann auch die Linux-Welt in Deutschland mit der Ankündigung, daß das Original-GUM in deutscher Übersetzung zum Kauf angeboten wird [29]. Mit DM 89,- kommt das Buch durchaus an die Druckkosten heran, so daß ein Ausdruck eigentlich nicht mehr empfohlen werden kann, zumal das Buch im Gegensatz zur Originaldokumentation in deutscher Sprache vorliegt. Es ist völlig unmöglich, im Kontext dieses Buches auch nur näherungsweise auf die Möglichkeiten dieses Programms einzugehen. Hierzu lesen Sie besser das

Abbildung 9.2: Der GIMP sieht nach dem Start völlig unspektakulär aus 183

9 Fachspezifische Software – Multimedia

Abbildung 9.3: Das GIMP-Handbuch im Acrobat Reader-Format sollte zumindest offline bereit liegen

Handbuch. Vielmehr möchte ich ein paar Anregungen geben, wo der GIMP im Schulunterricht eingesetzt werden kann. Der Kunstunterricht ist ein gutes Anwendungsgebiet, wenn man sich mit den modernen grafischen Medien auseinandersetzen will. Der Vorteil des GIMP: Man kann ihn den Schülern mit nach Hause geben, weil er der GPL unterliegt. Ein weiterer Vorteil ist die ungeheure Stabilität von Linux, die es wagenswert erscheinen läßt, GIMP sogar in einer Abiturprüfung einzusetzen. Insbesondere dann, wenn die Home-Verzeichnisse alle auf einem zentralen Server liegen und damit aus Sicherheitsgründen auf einen anderen Clientenrechner ausgewichen werden kann, falls der Originalrechner den Dienst versagt. Dann kann nämlich auf einem zweiten Rechner im Notfall dort weitergemacht werden, wo der erste stoppte. Für die Nutzung moderner Informations- und Kommunikationstechnologie (IuK) ist der GIMP mit seinen PlugIns ein wunderbares Hilfsmittel zur Erzeugung von grafischen Elementen für eigene Webseiten. Zwei Beispiele sollen die von GIMP angebotene Leistung demonstrieren: 1. Erstellung der Knöpfe für das TriStateButton Beispiel aus Abschnitt 8.1.5 mit Hilfe fertiger Plugins. 2. Freies Arbeiten an einer Grafik.

184

9.2 GIMP Während die ersten Beispiele für die Gestaltung schuleigener Webseiten interessant sein könnten, ist das zweite Beispiel als Anregung für den Kunstunterricht gedacht, bei dem die Möglichkeiten von GIMP nicht so sehr von technischen Randbedingungen beeinflußt werden. Bevor wir aber mit der Arbeit richtig loslegen können, müssen wir noch einige Fonts, die für die Bildeffekte benötigt werden, installieren. Auf der Homepage des GIMP [32] finden wir sowohl die Anweisungen, wie wir die Freefonts einbinden müssen, als auch die Freefonts selbst [33].

9.2.1 Installation der Freefonts Die Installation der Freefonts erfolgt in folgenden Schritten: 1. Herunterladen der Datei freefonts*.tar.gz [33].

¨ ¥ 2. Starten des mc und Markieren der Freefonts-Datei. Mit §F2 ¦ wird die Datei in einem Unterverzeichnis entpackt. 3. Kopieren des Freefont-Verzeichnisses in das X11-Fontverzeichnis /usr/X11R6/lib/X11/fonts (Abbildung 9.4). 4. Eintragen der neuen Fonts in die X11-Konfigurationsdatei /etc/XF86Config (Abbildung 9.5 ). 5. Neustart des Computers.

Abbildung 9.4: Das Freefont-Verzeichnis wird in das X11-Fonts-Verzeichnis /usr/X11R6/lib/X11/fonts kopiert 185

9 Fachspezifische Software – Multimedia

Abbildung 9.5: Der neue Font wird in die Datei XF86Config eingetragen

9.2.2 Fallbeispiel TriStateButton-Knöpfe In Abschnitt 8.1.5 wird ein Java-Applet in ein HTML-Dokument eingefügt, das drei Bilder je nach Zustand der HTML-Seite anzeigt. Die drei Zustände sind: 1. Die Maus befindet sich irgendwo auf der HTML-Seite, aber nicht über dem Java-Applet. 2. Die Maus befindet sich über dem Java-Applet, es ist aber keine Maustaste gedrückt. 3. Die Maus befindet sich über dem Java-Applet, es ist die linke Maustaste gedrückt. Die drei Bilder müssen also gleich sein und sich nur in angemessenen Details unterscheiden. Die Bilder sollen als Knöpfe zum Anwählen von Webseiten dienen, enthalten also einen Text. Das Bild für den Zustand 1 wird mit Hilfe des ScriptFu-Plugins erzeugt. Das Bild für den Zustand 2 werden wir genauso erzeugen, aber die Vordergrundfarbe des Textes ändern. Den Zustand 3, das Drücken der Maustaste, werden wir dadurch in die Grafik einbringen, daß wir das Bild für den Zustand 2 mit dem Faktor 0,9 schrumpfen. Die einzelnen Knöpfe erzeugen wir mit dem ScriptFu-Werkzeug und wählen den Logo-Typ Basic I (Abbildung 9.6). Nach der Wahl öffnet sich das Menü des ScriptFu-Werkzeugs. Wir tragen die Änderungen gemäß Abbildung 9.7 ein. Als Textfarbe (Text Color) lassen wir Blau und bestätigen mit dem “OK”-Knopf. Im 186

9.2 GIMP

Abbildung 9.6: Die Knöpfe werden mit ScriptFu erzeugt

“Current Command”-Fenster können wir die Abarbeitung der programmierten Aktionen verfolgen. Das Ergebnis zeigt Abbildung 9.8. Wir klicken mit der rechten Maustaste in das Bild. Es öffnet sich das Kontextmenü Abbildung 9.9, aus dem wir den Menüpunkt Layers & Channels aktivieren. Man erkennt die Schich-

Abbildung 9.7: Das Menü des ScriptFu-Basic I-Programms 187

9 Fachspezifische Software – Multimedia

Abbildung 9.8: Das Ergebnis des ScriptFu-Basic I-Programms

tung der einzelnen transparenten Schichten, aus denen das GIMP-Bild zusammengesetzt ist (Abbildung 9.10). Speichert man das Bild in Abbildung 9.8 im GIMP-eigenen Format XCF ab, bleibt die gesamte Bildstruktur inkl. aller Schichten erhalten und kann später weiter verarbeitet werden. Soll dagegen das Bild, wie in unserem Fall, als JPG-Datei gespeichert werden, um sie in einem HTML-Dokument einbinden zu können, so müssen die Schichtung des Bildes entfernt und alle Schichten in einer Schicht zusammengefaßt werden. Dieser Vorgang heißt bei GIMP “flatten”. Dieser Vorgang ist über das Layer-Kontextmenü (Abbildung 9.9) zu erreichen. Danach steht nur noch eine einzige Schicht zur Verfügung. Dann kann das Bild im JPG-Format abgespeichert werden (Kontextmenü File -> Save). Wir vergeben den Namen lids0.jpg, weil dies der Name ist, den wir in der Parameterübergabe in Abbildung 8.16 vereinbart hatten. Nun wiederholen wir die Prozedur zur Erzeugung des Bildes, wählen aber als Textfarbe Rot (Abbildung 9.7). Auch dieses Bild wird nach dem Flatten als JPGDatei abgespeichert, und zwar mit dem Namen lids1.jpg. In unserem Applet wird sich die Textfarbe von Blau nach Rot verändern, wenn wir mit dem Mauszeiger über das Applet fahren.

Abbildung 9.9: Das GIMP-Kontextmenü öffnet sich nach einem rechten Mausklick in das Bild. Wir wählen Layers & Channels. 188

9.2 GIMP

Abbildung 9.10: Die Schichtung des Bildes verrät die Arbeitsweise des GIMP

Jetzt gehen wir daran, aus dem Bild lids1.jpg das Bild lids2.jpg zu machen, indem wir den Text schrumpfen, während das Bild seine Größe beibehält. Hierzu duplizieren wir die Hintergrundschicht im Layers & Channels-Fenster mit dem Duplizierknopf (dritter von rechts). Ein Klick mit der rechten Mausta-

Abbildung 9.11: Die kopierte Schicht wird neu skaliert 189

9 Fachspezifische Software – Multimedia

Abbildung 9.12: Im Skalierungsmenü wird der Skalierungsfaktor eingegeben

ste in die neu kopierte Schicht öffnet das Kontextmenü für diese Schicht (Abbildung 9.11). In dem Skalierungsmenü geben wir den Faktor 0,9 ein. Ist der Knopf “Constrain Ratio” gedrückt, stellt sich der zweite Skalierungsfaktor automatisch ein (Abbildung 9.12). Anschließend schaut noch ein Rest der unteren Schicht an den Rändern hervor. Aus diesem Grund wird die Untergrundschicht gelöscht: entweder mit dem Radiergummi oder durch Einführung einer neuen Hintergrundschicht und Entfernung der alten Hintergrundschicht. Das Ergebnis wird wieder geflattet und als JPG-Datei lids2.jpg abgespeichert.

9.2.3

Fallbeispiel Metamorphose

Daß die neuen Medien in der Kunsterziehung eine immer größere Rolle spielen, spiegelt sich im Fachservice Kunst des SaN e.V. wider [7]. Dort findet man einen Link auf die Hochschule für bildende Künste in Braunschweig [34], in der unter anderem Arbeiten von Studenten ausgestellt sind. Eine dieser Arbeiten enthält folgendes Beispiel: “Ein Beispiel aus einem Einführungskurs für Studentinnen und Studenten des Grafik-Design. Ausgehend von einfachen Werkzeugen eines Mal- und Animationsprogramms sollten die Studierenden eine Computeranimation zum Thema "Metamorphose" in der Form eines digitalen Daumenkinos entwickeln. Anhand dieser Übung wurde gleichzeitig in das entsprechende Programm eingeführt.” Dieses Beispiel möchte ich mit dem GIMP analysieren und zeigen, wie man ein ähnliches Bild mit dem GIMP erzeugen kann. Abbildung 9.13 zeigt einen Ausschnitt aus den Layern des Bildes tasse.gif. Damit sollte das Arbeitsprinzip klar sein, nach dem man ein “Daumenkino” mit GIMP realisiert: Man zeichnet pro Bildphase eine transparente oder opaque Schicht (je nach gewünschtem Effekt) und speichert diese Datei als animated GIF-Datei ab (Abbildung 9.14). GIMP erlaubt beim Speichern anzugeben, wie lange die einzelnen Bildphasen gezeigt und ob die Phasen kumulativ oder selektiv angezeigt werden sollen. 190

9.2 GIMP

Abbildung 9.13: Eine animated GIF-Datei der Hochschule für bildende Kunst in Braunschweig.

Abbildung 9.14: Der GIMP-Animation Player ermöglicht die Ansicht des animated GIF-Bildes

191

9 Fachspezifische Software – Multimedia

Abbildung 9.15: Das Haus des Nikolaus entsteht mit einfachen Strichen und anschließender Kopie der Malschicht

Abbildung 9.16: Der Farbgradient Flare_Glow_Radial_2 wird dem Bild hinzugefügt

192

9.2 GIMP Mangels künstlerischer Fähigkeiten erlaube ich mir, auf das einfache “Haus des Nikolaus” zurückzugreifen, einem einfachen Kinderspiel, in dem versucht wird, ohne den Zeichenstift abzusetzen, eine hausähnliche Figur zu zeichnen. Abbildung 9.15 zeigt die Vorgehensweise: Es wird zunächst der weiße Hintergrund kopiert, darin wird ein Stück des Hauses gezeichnet, die Malschicht wird dann wieder kopiert, ein Stück mehr gezeichnet, wieder kopiert . . . bis schließlich das Haus seine endgültige Form erreicht. Zum Abschluß fügen wir noch ein paar GIMP-Gimmicks hinzu, damit das Ergebnis nicht ganz so schmucklos bleibt. Als erstes überziehen wir das Bild mit einem transparenten Farbgradienten (Abbildung 9.16). Dieser Farbgradient wird diagonal, von links unten nach rechts oben, mit der Maus in das Bild gezogen. Senkrecht zum Zeichenvektor erfolgt dann die Füllung des Bildes mit dem Farbgradienten. Da dieser in großen Teilen transparent ist (die Karomusterung zeigt dies an), bleibt das Haus sichtbar. Bei den restlichen Bildern wird von dem Filter-Repertoire des GIMP Gebrauch gemacht, um den Abspann etwas interessanter zu gestalten. In Abbildung 9.17

Abbildung 9.17: Zum Abschluß ein paar ScriptFu-Einlagen, um das Ergebnis etwas aufzulockern 193

9 Fachspezifische Software – Multimedia

Abbildung 9.18: Das Bild wird mit seinen Schichten als animated GIF-Datei gespeichert

findet man die einzelnen angewendeten Filter bei der Beschreibung der jeweiligen Schicht. Um das Bild nun als animated GIF-Datei zu speichern, müssen die Farben indiziert werden. Hierzu wählen wir aus dem Kontextmenü des Bildes (rechte Maustaste) Image -> Indexed. Anschließend wird das Bild mit File -> Save unter dem Namen haus.gif abgespeichert. An der Namensendung erkennt GIMP, daß die Datei als GIF-Datei abgespeichert werden soll und schließt aus der Existenz mehrerer Schichten auf die Darstellung als Animated GIF und bietet entsprechend den Dialog Abbildung 9.18 an. Danach kann das animated GIF-Bild in eine Webseite eingebunden werden oder separat mit dem GIMP angezeigt werden.

9.2.4

Hinweise zur Installation in der Schulumgebung

GIMP macht reichlich von temporären Dateien Gebrauch, die im Arbeitsverzeichnis abgelegt werden. Dieses Arbeitsverzeichnis befindet sich im Regelfall im eigenen Home-Verzeichnis, um Überschneidungen mit anderen Arbeiten zu vermeiden, die in einer Multiuserumgebung gleichzeitig stattfinden können. Wird das in diesem Buch vorgeschlagene Konzept der Vernetzung realisiert, befinden sich die Home-Verzeichnisse der Benutzer aber in einem NFS-Verzeichnis auf dem Kommunikationsserver (Abschnitt 4.6). Für die praktische Arbeit bedeutet das, daß insbesondere bei großen Bildern erhebliche Datenmengen im Netzwerk zwischen Kommunikationsserver und Client bewegt werden. Dieser Daten194

9.2 GIMP verkehr erhöht sich noch, wenn nicht nur ein Benutzer, sondern 10 bis 20 Schüler eines ganzen Kurses gleichzeitig mit dem GIMP arbeiten. Aus diesem Grunde ist es ratsam, das GIMP-Arbeitsverzeichnis auf den Clienten zu verlagern, an dem zur Zeit ja nur ein Benutzer arbeiten kann. Hierzu ist im eigenen Home-Verzeichnis lediglich das Verzeichnis .gimp, das die gesamten persönlichen Konfigurationsdateien enthält, umzulegen auf das Verzeichnis /var/tmp/<user>/.gimp (Abbildung 9.19), wobei das Verzeichnis /var/tmp/<user> erst noch angelegt werden muß und anschließend das Verzeichnis ˜/.gimp in das Verzeichnis /var/tmp/<user> bewegt werden muß, bevor der symbolische Link gesetzt werden kann. Die Verbindung des lokalen Verzeichnisses .gimp mit dem globalen Verzeichnis /work/.gimp geschieht am einfachsten in den folgenden Schritten mit Hilfe des Midnight Commanders mc: 1. Anlegen des Verzeichnisses <user> im Verzeichnis /var/tmp. 2. Bewegen des Verzeichnisses ˜/.gimp ins Verzeichnis /var/tmp/<user>. 3. Aufruf der Funktion File -> Symlink. 4. Verbinden des existierenden Verzeichnisses /var/tmp/<user>/.gimp mit dem Verzeichnis ˜/.gimp (Abbildung 9.20).

Abbildung 9.19: Das GIMP-Konfigurationsverzeichnis ist mit dem globalen GIMP-Konfigurationsverzeichnis verbunden 195

9 Fachspezifische Software – Multimedia

Abbildung 9.20: Die Verbindung des Konfigurationsverzeichinsses /var/tmp/karl/.gimp mit dem lokalen ˜/.gimp-Konfigurationsverzeichnis mit Hilfe des mc

Diese vier Schritte muß jeder Benutzer selbst machen, oder er benutzt den langsamen Weg über das lokale GIMP-Verzeichnis im Netzwerk.

196

Kapitel 10 Unterrichtsmaterialien Informations- und Kommunikationstechnologie in der Schule ist kein blutleeres Gebilde. Vielmehr steckt in ihr eine Unmenge von Anregungen, Veränderungen, Hilfen und Unterstützung für Lehrer und Schüler. Der besondere Reiz liegt aber nicht, wie vielfach angenommen, in den Rationalisierungspotentialen, die zweifellos auch, insbesondere für den Lehrer, vorhanden sind. Ein kaum beachteter Nebeneffekt besteht darin, daß innovative pädagogische Konzepte erstmals realisiert werden können, die bisher an dem unglaublich hohen organisatorischen Mehraufwand gescheitert sind. Selbstverständlich sind bei einem massiven Einsatz der Informations- und Kommunikationstechnologie in den Schulen auch neue, an das Medium angepaßte Unterrichts- und Arbeitsmaterialien erforderlich. Die sollen in diesem Kapitel vorgestellt werden, wobei darauf hingewiesen werden muß, daß sich die Entwicklung in diesem Bereich mit derselben Geschwindigkeit vollzieht wie in der Informatik, nämlich rasend schnell. Ich möchte daher nicht den Eindruck erwecken, daß die hier vorgestellten Unterrichtsmaterialien vollständig aufgeführt sind. Die Auswahlkriterien waren vielmehr: 1. Einsetzbarkeit in der in diesem Buch beschriebenen informationstechnologischen Umgebung. 2. Universelle Nutzbarkeit durch Verwendung von Internet-Technologien. 3. Lizenzkosten. 4. Curricularer Bezug. Die aufgeführten Materialien liegen zum Teil auf CD-ROM vor, zum anderen Teil kann man sie aus dem Internet laden. Sofern die Materialien aus dem Internet stammen, wird empfohlen, sie nach Zustimmung des jeweiligen Autors im eigenen Webserver zu speichern oder auf CD-ROM zu brennen und wie die übrigen Materialien im Intranet-Webserver zur Verfügung zu stellen.

197

10 Unterrichtsmaterialien

10.1

Installation der Unterrichtsmaterialien

Zentrales Werkzeug für die Nutzung der Unterrichtsmaterialien ist der IntranetWebserver in Zusammenarbeit mit dem CD-ROM-Laufwerk des Kommunikationsservers. Wie die Konfiguration des Webservers vorzunehmen ist und wie die Unterrichtsmaterialien im Schulintranet zur Verfügung gestellt werden können, soll in diesem Kapitel beschrieben werden.

10.1.1 Linken des CD-ROM-Laufwerks in den Intranet-Dokumentenbaum Damit die Dokumente auf der CD-ROM im Intranet zur Verfügung gestellt werden können, muß zunächst einmal das CD-ROM-Laufwerk mit einem existierenden leeren Verzeichnis verbunden werden. Dieser Vorgang heißt bekanntlich “mounten” und bedeutet, daß danach in dem Verzeichnis der Inhalt der CD-ROM gefunden werden kann. Unter Linux wird im Regelfall das Verzeichnis /cdrom für diesen Vorgang verwendet. Dieses Verzeichnis wird mit dem gleichnamigen Verzeichnis im HTTPD-Dokumentenbaum des Webservers verbunden (Abbildung 10.1). Achten Sie darauf, daß Sie diese Aktion als root vornehmen, damit kein Benutzer die Rechte verändern kann. Von nun an kann bei eingelegter CD-ROM und nach dem Mounten der CD-ROM auf das Verzeichnis /cdrom mit der URL http://192.168.0.1/cdrom/<startdatei> auf das Unterrichtsmaterial zugegriffen werden, wobei davon auszugehen ist, daß die Datei <startdatei> eine HTML-Datei ist. Wird der Platzhalter <startdatei> weggelassen, zeigt der Webbrowser im Regelfall den Inhalt des Verzeichnisses an. Denn die meisten CD-ROM-Hersteller halten sich nicht an die Vereinbarung, daß die Startdatei in einem Verzeichnis eines HTTPD-Dokumentenbaumes index.html zu heißen hat.

Abbildung 10.1: Das Verzeichnis /cdrom wird mit Hilfe des Midnight Commander (mc) mit dem gleichlautenden Verzeichnis im HTTPD-Dokumentenbaum verbunden. 198

10.1 Installation der Unterrichtsmaterialien

10.1.2 Schritte zum Einbinden des Unterrichtsmaterials Um das Unterrichtsmaterial zur Verfügung zu stellen, gehen Sie nach vollendeter Konfiguration nach Abschnitt 10.1.1 entsprechend den folgenden Schritten vor: 1. Entfernen einer eventuell eingelegten CD-ROM aus dem Laufwerk. Hierzu müssen Sie das Laufwerk und das Verzeichnis /cdrom vom Linux-Dateisystem logisch trennen. Sie verwenden hierzu den Befehl umount /cdrom

Diesen Befehl können Sie nur als root ausführen. 2. Das CD-ROM-Laufwerk läßt sich nun öffnen. Entfernen Sie die alte CD-ROM und legen Sie die neue CD-ROM ein. Dann schließen Sie das Laufwerk wieder. 3. Verbinden des CD-ROM-Laufwerks mit dem Verzeichnis /cdrom. Im Regelfall führen Sie hierzu den Befehl mount -r -t iso9660 /dev/cdrom /cdrom

aus. Eine mögliche Ausnahme besteht darin, daß Sie mehr als ein CD-ROMLaufwerk in ihren Kommunikationsserver eingebaut haben. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn Sie einen eigenen CD-ROM-Server mit einer SCSI-Karte im Netz betreiben. Hierauf kommen wir später in Abschnitt 10.1.3 zurück.

Abbildung 10.2: Mit einem Device auf dem Desktop wird das Mounten der CDROM vereinfacht 199

10 Unterrichtsmaterialien Von nun an sind die Dateien auf der CD-ROM im Intranet von allen Arbeitsstationen (Clienten) aus abrufbar. Normalerweise verwendet man auf dem Server keine Ressourcen fressenden grafischen Benutzeroberflächen, wie z. B. den KDE-Desktop. Wenn man sich diesen Luxus aber leistet, dann ist das Mounten von Devices (also Wechselspeichermedien wie Disketten oder CD-ROMs) besonders einfach. Nur, wie in Abschnitt 5.5 beschrieben, ein Icon auf dem Desktop plazieren. Allerdings nicht ein ProgrammIcon, sondern ein Device-Icon. Dann den Namen des Devices eingeben und das Icon mit dem Device verbinden (Abbildung 10.2). Die im folgenden beschriebenen Schritte werden bei der Installation des KDE-Desktops ab Version 1.1.1 (ab SuSE Linux 6.2) automatisch durchgeführt und erübrigen sich dort.

10.1.3 Besonderheiten bei einem CD-ROM-Server Derzeit an deutschen Schulen noch die Ausnahme, wird es später auch in Deutschland zu einer gleichzeitigen Nutzung mehrerer CD-ROMs im gesamten Schulintranet kommen, weil die ganze Schule vernetzt worden ist. Spätestens dann ist die Stunde der CD-ROM-Server gekommen. In diesem Computern befinden sich mehrere CD-ROM-Laufwerke, die mit verschiedenen CD-ROMs bestückt werden können und ihren Inhalte allen Anfragenden im Schulintranet zur Verfügung stellen können. Eine einfache, unter Linux leicht zu realisierende Variante besteht darin, in einen normalen Kommunikationsserver eine SCSI-Karte einzubauen und an diese SCSI-Karte die benötigten vielen CD-ROM-Laufwerke anzuschließen. Bis zu 14 Einheiten sind je nach SCSI-Controller möglich. Gegebenenfalls sind die vielen SCSI-CD-ROM-Laufwerke in einem separaten Gehäuse unterzubringen. Die in Abschnitten 10.1.1 bis 10.1.2 beschriebenen Schritte sind dann sinngemäß für jedes Laufwerk vorzunehmen, wenn eine CD-ROM eingelegt wird. Außerdem sollten die CD-ROMs nicht wahllos in die Laufwerke eingelegt werden, sondern nach einem festen Plan, damit der Aufruf der Materialien für die Schüler transparenter gestaltet werden kann.

10.1.4 Das Netz als Simpel-CD-ROM-Server Es gehört zu den beruhigenden Eigenschaften von Linux, daß man nur ein bißchen pfiffig sein muß, damit einem kostenlose Notlösungen einfallen, die man unter Linux problemlos realisieren kann. Eine solche Notlösung für einen fehlenden CD-ROM-Server größeren Umfangs könnte in folgender Form realisiert werden: Bei modernen Rechnern ist standardmäßig zumindest ein EIDE/ATAPI-CD-ROMLaufwerk eingebaut, über das im Regelfall die Installation von Software stattfindet. Unter Linux läßt es sich realisieren, daß mit dem Hochfahren des Computers das CD-ROM-Laufwerk gemountet wird, mithin die eingelegte CD-ROM 200

10.2 Geonet sofort im Netz gemäß Abschnitt 10.1.2 zur Verfügung steht. Dieses Verfahren sollte allerdings nur mit Rechnern angewendet werden, die während der Bootphase in einem abgeschlossenen Raum (Computerraum) stehen, damit ein Öffnen des CD-ROM-Laufwerks vermieden wird, bevor der Computer arbeitsbereit ist. Denn erst dann greift der root-Sicherheitsmechanismus von Linux.

10.1.5 Unterrichtsmaterialien per NFS Einige der unten angegebenen Unterrichtsmaterialien liegen nicht in HTML/JavaForm vor. Es handelt sich hierbei um Acrobat-Dateien, die vom Acrobat Reader gelesen werden müssen. In solch einem Fall ist es nötig, die CD-ROM per NFS zu mounten. Die Anleitung hierzu finden Sie im Abschnitt 4.6, wo beschrieben ist, wie die Home-Verzeichnisse der Benutzer auf dem lokalen Rechner zur Verfügung gestellt werden. Entsprechend kann man auch das CD-ROM-Laufwerk mit den Acrobat-Dateien auf dem lokalen Rechner zur Verfügung stellen.

10.2 Geonet Ein Angebot besonderer Art ist das Programm Geonet, das vom “Lehrstuhl für Mathematik und ihre Didaktik an der Universität Bayreuth” angeboten wird [48]. Eigentlich ist das Programm als reines Netzangebot konzipiert. Aber die Autoren geben das Archiv auch auf CD-ROM heraus, das sich dann (Sie ahnen es bereits) wie gewohnt in den HTTP-Dokumentenbaum einbinden läßt, was sowohl unseren Nerven (schneller Zugriff) als auch unserem Portemonnaie (lokaler Zugriff) zu Gute kommt. Auf der CD-ROM befinden sich nebenbei ein paar nützliche Programme für Windows 95 und (!) Linux. Man könnte das Programm also auch unter der Rubrik Software im Abschnitt 7 einordnen. Mit den Java-Applets verwischt die Grenze zwischen Arbeitsmittel und reinem Programm. In diesem Buch halten wir aber die Definition aufrecht, daß alles, was in einer HTML-Seite angeboten wird, ein Arbeitsmittel ist; alles, was separat installiert werden muß, ein Programm. So ganz ausgereift scheint das Applet zwar noch nicht zu sein, denn z. B. gibt es Probleme mit dem Abspeichern und Laden selbst entworfener Konstruktionen oder Webseiten, auf denen die Herleitung eines Satzes demonstriert werden soll. Aber bereits im jetzigen Zustand offenbart sich das Programm als äußerst innovativ, und es macht Spaß, damit Sätze aus der Mittelstufengeometrie zu entdecken (oder sollte ich “erspielen” schreiben?). Daß es dennoch möglich ist, das Ergebnis einer Konstruktion inklusive des gesamten HTML-Codes zu speichern, ist klar. Hierzu muß man lediglich den Quelltext, der mit dem Aktivieren des HTML-Knopfs im Speicherzustand (entsprechender Reiter aktiviert) im Fenster des Applets auftaucht, mit der Maus in einen gewöhnlichen ASCII-Editor (z. B. kedit) kopieren und dann als HTML-Datei 201

10 Unterrichtsmaterialien

Abbildung 10.3: Das Applet Geonet im Appletviewer nach dem Start. Man erkennt oben die Reiter für die verschiedenen Arbeitszustände. Im Konstruktionszustand (aktiv) ist links die Menge der Konstruktionselemente zu erkennen.

speichern. Damit wird die Bedienung zwar etwas komplizierter, aber irgendwann ist das Applet ja auch mal fertig. Vergessen Sie nicht, die Datei Geonet.jar in das Verzeichnis der HTML-Seite mit hineinzukopieren. Geonet.jar ist ein Archiv, das unter anderem das eigentliche Geonet-Applet Geonet.class enthält. Sie werden Geonet.class sonst nirgendwo auf der CD-ROM finden. Wird das Applet im Netscape Navigator geladen, wird wieder sichtbar, daß die Netscape-Java-Maschine noch nicht ausgereift ist, denn in den Reitern fehlen die Umlaute, die im Applet-Viewer korrekt sichtbar waren. Immerhin aber stürzt Netscape nicht ab, wenn das Geonet Applet läuft.

10.2.1 Eine Aufgabe Um das Potential des Applets anzudeuten, möchte ich eine Aufgabe bearbeiten, wie man sie in Variation einer Aufgabe aus einem Mathematiklehrbuch der Klasse 8 eines Gymnasiums finden kann. Es geht darum, zu untersuchen, daß die Verkettung zweier Verschiebungen wieder eine Verschiebung ist. 202

10.2 Geonet In einem normalen Mathematiklehrbuch könnte die Aufgabe etwa folgendermaßen formuliert sein: Zeichne in einem Koordinatensystem das Dreieck ABC mit A(-2;-2), B(1;-1) und C(-1;1). − → 1. Schiebe Dreieck ABC mit AB. − → 2. Schiebe das Bilddreieck aus 1. mit BC. 3. Untersuche, ob die Verkettung der Schiebungen aus 1. und 2. durch eine einzige Abbildung zu erreichen ist. Mit dem Einsatz von Geonet kann sich diese Aufgabenstellung und die Art und Weise, an das genannte Problem heranzugehen, ändern. Der Lehrer könnte etwa die Konstruktion bereits vorbereitet und auf eine HTML-Seite gestellt haben. Der Schüler erhält dann zum Stundenbeginn lediglich die URL im Intranet und muß dann selbständig die Aufgabe im Team mit den Gruppenmitglieder bearbeiten. Zur Bearbeitung der Hausaufgabe ist es wichtig, daß der Schüler in der Lage ist, selbständig die HTML-Seite aufzurufen. Hierzu muß er selbständig Zugriff auf die Seite haben, was er im Kontext dieses Buches unter Linux ja hat. Möglicherweise ist es sinnvoll, die Aufgabe auch im Internet auf der Schul-Homepage (versteckt1 ) anzubieten, so daß ein Schüler sogar zu Hause die Aufgabenstellung abarbeiten kann, wenn er, wie in Zukunft immer häufiger zu erwarten, über einen Internet-Zugang verfügt. Die für Geonet modifizierte Aufgabenstellung könnte etwa so aussehen: Das Applet zeigt ein Dreieck ABC sowie die Dreiecke A´B´C´ und A´´B´´C´´. 1. Verändere das Dreieck ABC nach eigenem Geschmack, so daß alle Konstruktionselemente gut zu erkennen sind. 2. Starte die Präsentation und beobachte den Konstruktionsablauf. 3. Welche mathematische Operation erzeugt das Dreieck A´B´C´? Begründe! 4. Welche mathematische Operation erzeugt das Dreieck A´´B´´C´´? Begründe! 5. Wie läßt sich das Dreieck A´´B´´C´´ direkt aus dem Dreieck ABC erzeugen? Erläutere deinen Vorschlag. 6. Realisiere deinen Vorschlag in der Konstruktion des Applets. 7. Speichere deine Konstruktion im eigenen Home-Verzeichnis ab. 8. Hausaufgabe: Suche in deinem Mathematiklehrbuch den Satz, der das Ergebnis deiner Konstruktion bestätigt und erläutere mit Hilfe dieses Satzes deine Konstruktion. Im Gegensatz zur ursprünglichen Aufgabenstellung braucht der Schüler nicht selbst zu zeichnen und kann gleich mit dem “Spielen” beginnen. In den Aufgaben 1. und 2. ist er zunächst damit beschäftigt, die Grundprinzipien der Konstruktion 1 Mögliche Versteckungsmechanismen sind entweder die Unterbringung in einem Verzeichnis, wo man sich authentifizieren muß oder einfach die Ablage ohne einen Link im existierenden Dokumentenbaum.

203

10 Unterrichtsmaterialien

Abbildung 10.4: Die Aufgabe in der Animation; ein Klick auf die Konstruktionsbeschreibung öffnet das Fenster

Abbildung 10.5: Die Konstruktionsbeschreibung enthält alle Informationen für den Schüler, wie konstruiert wurde

204

10.3 Biologie 98 herauszufinden. Er muß herausfinden, wozu die beiden Achsen dienen und dazu den Satz über die Verkettung von Spiegelungen in sein Gedächtnis zurückrufen. Man erkennt im Applet (Abbildung 10.4) auf den ersten Blick, daß dieselbe Art von Abbildung, die auch das Dreieck A’B’C’ aus dem Dreieck ABC hervorruft auch das Dreieck A”B”C” hervorrufen kann. Nun muß der Schüler seinen einfach erscheinenden Vorschlag selbst in die Konstruktion umsetzen, und er muß dazu die einzelnen Konstruktionselemente in das Applet einfügen. Hat er die Aufgabe 7. geschafft, ist das Erfolgserlebnis sicher. Die Aufgabe (Abbildung 10.5) ist im Internet unter [49] zu sehen und kann von dort direkt geladen werden.

10.2.2 Entwicklungsarbeit Derzeit gibt es lediglich erste Versuche, in einzelnen Bereichen Applets wie die im vorigen Abschnitt beschriebenen zu erstellen. Es ist klar, daß ein solches Applet die Schulgeometrie nicht vollständig auf den Computer übergehen läßt, aber komplexe Zusammenhänge lassen sich mit diesem Werkzeug sehr schön veranschaulichen. Es ist wunderbar einfach, den Satz des Pythagoras spielerisch zu sehen. Aber die Notwendigkeit eines Beweises ist elementarer Bestandteil der Mathematik, und Beweisführung ist nicht die starke Seite von Computern. Es wäre also völlig unangemessen, von einem so schönen Werkzeug wie Geonet zu verlangen, daß die gesamte Schulgeometrie mit diesem Werkzeug zu bearbeiten sei. Aber es ist eine hochinteressante Bereicherung des normalen Geometrieunterrichts mit einem hohen Veranschaulichungspotential. Um dieses Potential voll zu nutzen, gibt es eine Mailingliste [50], in die man sich eintragen kann, um den Diskussionen über dieses Programm zu folgen oder eigene Beiträge zur Verfügung zu stellen. Schließlich ist das Internet das Medium, das über den reinen Konsum in den klassischen Lehrmedien hinaus zur aktiven Mitarbeit anregt.

10.3 Biologie 98 Eine der ersten CD-ROMs mit Unterrichtsmaterialien ist die inzwischen in zweiter Auflage als Biologie 98 erschienene CD-ROM, die auch online im Internet einzusehen ist [19]. Auf dieser CD-ROM hat das Team um Peter von Sengbusch vom Botanischen Institut der Universität Hamburg eine hervorragende Sammlung von Unterrichtseinheiten für die Biologie zur Verfügung gestellt, die zudem zum reinen Selbstkostenpreis vertrieben wird. Kontaktaufnahme zum Entwicklerteam ist über deren E-Mail-Adresse [20] möglich.

205

10 Unterrichtsmaterialien

Abbildung 10.6: Nach dem Einlegen der CD-ROM in den Intranetserver erscheint der Inhalt der CD-ROM.

Abbildung 10.7: Die Startseite der CD-ROM Biologie 98 im Intranet-Webserver

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10.3 Biologie 98

10.3.1 Einlegen der CD-ROM in den Intranet-Server Nach dem Einlegen der CD-ROM in den Intranet-Server und Ausführung der Schritte aus Abschnitt 10.1.2 kann man die Webseite aufrufen (Abbildung 10.6). Man erkennt allerdings nur den Inhalt des Verzeichnisses und nicht etwa die Startseite der CD-ROM. Sucht man in Abbildung 10.6 etwas intensiver, findet man die Datei welcome.htm. Durch einen Klick darauf erscheint dann die Startseite der CD-ROM (Abbildung 10.7). Um die Schüler nicht zu sehr zu verwirren, sollte man also auf der schuleigenen Intranet-Homepage einen Link auf die URL http://192.168.0.1/cdrom/welcome.htm setzen, vielleicht mit einem Bild des CD-ROM-Labels und dem Hinweis verbunden, daß die CD-ROM vor dem Zugriff durch einen Systemverwalter freigegeben werden muß.

10.3.2 Der Botanik-Online-Kurs Das Originalmaterial des Botanischen Instituts läßt sich nun von der Homepage aus aufrufen. Man kann sich anhand der Überschriften in den einzelnen Kapiteln durch das Material hindurcharbeiten oder im hervorragend aufgemachten Register (Abbildung 10.8) nachschlagen, getrennt nach Stichworten, Erläuterungen im Text, Abbildungen und Tabellen.

Abbildung 10.8: Das Register des Biologie-Online-Kurses 207

10 Unterrichtsmaterialien

Abbildung 10.9: Ein Ausschnitt aus der Inhaltsübersicht von Biologie 98

Abbildung 10.10: Eine DNA-Darstellung aus der Biologie 98-CD-ROM in RasMol

208

10.3 Biologie 98 Die Darstellung des Materials macht von der Inhaltsübersicht (Abbildung 10.9) bis in jedes Kapitel hinein intensiv Gebrauch von den Möglichkeiten der Hypertextdarstellung und gestattet nahezu beliebige Kreuzreferenzierung. Hervorragende Bilder unterstützen den dargebotenen Stoff und machen ihn leicht verständlich. Wo nötig, sind Videosequenzen und Chime-Dateien für Makromoleküle vorhanden, die leider nicht ohne weiteres unter Linux dargestellt werden können, weil noch die entsprechenden Netscape-Plugins fehlen. Hier muß auf RasMol (Abbildung 10.10 und Abschnitt 7.4) zurückgegriffen werden. Für WindowsBenutzer liegt die Chime-Software hingegen auf der CD-ROM vor. Die meisten Webseiten enthalten allerdings statische Bilder, so daß der Verlust an Information relativ gering ausfällt. Positiv fällt weiter auf, daß der Biologie 98-Kurs durchgängig die im Intranet übliche Unterscheidung von Groß- und Kleinschrift beachtet. Damit ist die Verwendung der CD-ROM in der beschriebenen Form erst möglich2 . Ein ebenso großes Plus ist die Unmenge an externen Links, die von jedem Fachabschnitt zu der jeweils führenden Institution führt, falls der Computer auf das Internet zugreifen kann. Ein in der Schule neuer, wichtiger Aspekt, der sofort zu kompetenten Gesprächspartnern führt, wenn etwa im Biologieunterricht das Thema Gentechnik ansteht, welches im Regelfall emotional stark belastet ist. Daß zudem reichlich Offline-Material auf der CD-ROM ist, versteht sich geradezu von selbst.

10.3.3 Zielsetzung des Biologie 98-Projekts Die Biologie 98-CD-ROM ist der Kristallisationspunkt eines größeren Projektes, “Internet Universität” genannt. Die Autoren der CD-ROM fordern im Abschnitt “Die Idee” Kollegen auf, zu der CD-ROM beizutragen, da noch so viel Platz darauf verfügbar ist. Eine hervorragende Idee, der seit dem Erscheinen der ersten Auflage, die noch Biologie Online hieß, offensichtlich einige Autoren gefolgt sind. Zusätzlich zu dem Botanik Online Kurs finden sich auf dieser CD-ROM die folgenden Beiträge: ❏ Drosophila brain structures: 3D Reconstruction and VRML Export of Con-

focal Image Data, © Peter Robin Hiesinger, Freiburg ❏ Insekten: Ein Skript zum Kurs "Bestimmungsübungen an Insekten ", © Wer-

ner Heitland, München / Freising ❏ Die Kulturpflanzenausstellung im Max-Planck-Institut für Züchtungsfor-

schung, © Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung, Köln ❏ Makromolekulare Strukturen an Beispielen, © R. Bergmann, Hamburg 2 Wird eine CD-ROM unter Mißachtung der Groß-/Kleinschreibung gebrannt, kann es passieren, daß die Schreibweise im HTML-Quelltext von der Schreibweise auf der CD-ROM abweicht. Die meisten Links sind dann unbrauchbar!

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10 Unterrichtsmaterialien ❏ MPIZaktuell, © Max Planck-Institut für Züchtungsforschung, Köln ❏ Nutzung der Gentechnik im Agrarsektor der USA, © G. Schütte, B. Heiden-

reich, V. Beusmann, Hamburg; Umweltbundesamt Berlin ❏ Systematik der Arzneipflanzen, Mikroorganismen und Viren / Kleines Arz-

neipflanzenlexikon, © Thomas Schöpke, Greifswald ❏ Unterrichtsmaterialien für die Sekundarstufe in Physik und Mathematik, ©

Dieter Welz, Ulm3 . ❏ Die Zentrale für Unterrichtsmedien im Internet, © 1998 ZUM Internet e.V. ❏ Biofinder - Zentrale für biowissenschaftliche Information im Internet: Link

Search, © Biofinder

10.4

cliXX Physik

Die cliXX-CD-ROM-Serie, herausgegeben vom Verlag Harri Deutsch, ist einer der ersten Versuche, universelle Lernumgebungen zu schaffen, die auf jedem Computersystem laufen. Der Titel Physik war in dieser Serie der Pionier, in Abschnitt 10.5 folgt die Beschreibung des zweiten Titels (Chemie). Insbesondere unterstützt die CD-ROM den in diesem Buch beschriebenen Ansatz zur Versorgung eines ganzen Schulgebäudes mit der beschriebenen Lernumgebung. Zur Nutzung der CD-ROM wird diese lediglich in das CD-ROM-Laufwerk eines CD-ROM-Servers gelegt und das Laufwerk gemountet. Dann kann unter der URL des CD-ROM-Servers der Inhalt der CD-ROM abgerufen werden. Der HTTPD-Server Apache, in dessen Dokumentenbaum das CD-ROM-Laufwerk eingebunden sein muß, dient dabei als Verteilersoftware.

10.4.1 Aufruf der Lernsoftware In unserer typischen Arbeitsumgebung startet man zunächst den Netscape Communicator, um auf die Homepage des Schul-Intranets zu gelangen: http://192.168.0.1

Auf der Startseite sollte sich ein Link auf die CD-ROM befinden, damit bei eingelegter CD-ROM Schüler wie Lehrer schnell zur Lernsoftware gelangen. Andernfalls muß die URL: http://192.168.0.1/cdrom/start.htm

aufgerufen werden. Man gelangt zur Startseite der Lernsoftware, auf der zunächst nur das Titelbild zu erkennen ist (Abbildung 10.11). Zieht man den Schie3 Hinweis des Autors: Dieser Beitrag beachtet nicht die notwendige Groß-/Kleinschreibung. Er ist deshalb in der in diesem Buch beschriebenen Weise nicht lesbar.

210

10.4 cliXX Physik

Abbildung 10.11: Die Startseite der cliXX-Physik-CD-ROM

ber an der rechten Fensterseite nach unten, tauchen die Icons für die Steuerung der Lernsoftware auf: Inhalt, Index, Erste Hilfe, Info, Post.

10.4.2 Inhalt Unter dem Icon “Inhalt” findet man zum sachlichen Inhalt der CD-ROM. Die einzelnen Kapitel sind als Links aufgeführt und in der klassischen Themenfolge der Physik geordnet. Am Kopf der Seite finden sich die Navigations-Icons, mit denen man linear die Seiten durchblättern kann, eine Ebene hinaufspringen, den Index aufrufen, einen Taschenrechner nutzen oder Hilfe holen kann. Darunter folgen die Links, zunächst als ungeordnete Liste aufgeführt, um zu den Übersichtskapiteln Vorwort, Eine Führung durch cliXX und Applets, Movies und Herleitungen zu gelangen. An dieser Stelle erkennt man das Konzept der CD-ROM: Verständniskritische Stellen des Textes sollen durch Java-Applets und AVIMovies verständlich gemacht und der klassische physikalische Inhalt durch Herleitungen vertieft werden, wobei durch die Hypertexttechnik der Anfänger nicht mit der demotivierenden mathematischen Tiefe konfrontiert wird, während der Fortgeschrittene die zur Vertiefung des Verständnisses erforderlichen Herleitungen per Mausklick aufrufen kann. 211

10 Unterrichtsmaterialien Die Themen der CD-ROM lassen sich den Bereichen der Mechanik, Wärmelehre und mechanische Schwingungen und Wellen zuordnen. Damit deckt die CD-ROM das Themenspektrum der gymnasialen Oberstufe bis etwa Klasse 12 ab. Themenbereiche darüber hinaus (Quantenphysik, Kernphysik) fehlen auf der CDROM. Die Themen im einzelnen: ❏ Einheiten ❏ Bewegung in einer Dimension ❏ Bewegung in zwei Dimensionen ❏ Kraft und Bewegung ❏ Kinetische Energie und Arbeit ❏ Impuls und Stoßprozesse ❏ Kreisbewegung ❏ Rotation ❏ Festkörper und Fluide ❏ Temperatur ❏ Wärme ❏ Thermodynamik ❏ Schwingungen und Wellen ❏ Schall

Nach dieser numerierten Liste folgen wieder in einer ungeordneten Liste die Kapitel Übungsexamen, Physikalische Daten, Einheitenumrechnung, Zusammenfassungen und mathematische Hilfen. Die Übungsexamen enthalten insgesamt drei Teile, bei denen jeweils eine bestimmte Aufgabenzahl mit einer erwarteten Arbeitszeit angegeben ist. Die einzelnen Aufgaben enthalten jeweils den Aufgabentext, eine Radioknopf-Reihe mit möglichen Antworten und einen Lösungsknopf, der die richtige Lösung verrät. Drückt man einen der Radioknöpfe, erscheint in einem Frame nur der Kommentar, daß das angeklickte Ergebnis falsch oder richtig ist. Klickt man auf den Lösungsknopf, dann erscheint in dem Lösungsframe der gesamte Lösungsweg inklusive dem Ergebnis. Zu den physikalischen Daten auf der CD-ROM zählen Physikalische Konstanten, astronomische Daten, Daten der Planeten, spezifische Wärmekapazitäten einiger Materialien, latente Wärmen und Phasenübergangstemperaturen, thermische Leitfähigkeit einiger Materialien. Der Umfang der Datensammlung zeigt sich dem Themenbereich angepaßt und reicht über den Anforderungsbereich der gymnasialen Oberstufe hinaus. Die Einheitenrechnung ist ein mittels JavaScript sehr interessant gestalteter Bereich der CD-ROM, bei der zwischen den jeweiligen Einheiten einer physikali212

10.4 cliXX Physik schen Größe beliebig umgerechnet werden kann. Man gibt hierzu in einem Eingabefeld eine Größe (z. B. die Länge in Metern) ein und drückt auf den Umrechnungsknopf. Augenblicklich wird in den anderen Feldern der jeweilige Wert in den entsprechenden Einheiten angezeigt. Es gibt also keine vorgegebene Umrechnungsrichtung, statt dessen ist jede beliebige Umrechnung möglich. Eine sehr nützliche Angelegenheit, auch in der Schule. Die Zusammenfassungen legen in wenigen Sätzen die Ergebnisse der jeweiligen Kapitel dar. Dies ist für Wiederholungen vor Klausuren ein interessanter Abschnitt. Wichtig ist die Möglichkeit, in das jeweilige Kapitel springen zu können, um die detaillierte Information zu erhalten. Leider ist der Einsprung nicht gezielt zu einer Frage möglich, sondern nur zum Kapitelanfang. Im Abschnitt Mathematische Hilfen werden mathematische Grundlagen zu folgenden Themen vermittelt: Zehnerpotenzen, Rechnen mit Potenzen, Skalare und Vektoren, Skalar- und Vektorprodukt, Einheitsvektoren, Trigonometrie, wichtige Ableitungsregeln, wichtige Integrationsregeln. Damit folgen die Autoren der CDROM der Erkenntnis, daß sich im modernen Oberstufenunterricht Mathematik und Physik stärker voneinander entfernen, als beiden Fächern guttut: Dem Physikunterricht fehlen auf Schülerseite vielfach die mathematischen Grundlagen, die in einem späteren Abschnitt des Mathematikunterichts besprochen werden, dem Mathematikunterricht fehlen oftmals praktische Beispiele, die vornehmlich aus dem Bereich der Technik und Physik stammen.

10.4.3 Applets Die Applets sind in den Texten durch Icons angedeutet, zu denen man dann per Mausklick gelangt. Alternativ kann man sich im Inhaltsverzeichnis die Übersicht über die vorhandenen Applets anzeigen lassen und direkt zum gewünschten Applet gehen. Die Applets zeigten keine Tendenz, Netscape zu blockieren. Allerdings war gelegentlich ein manuelles Neuzeichnen eines Applets mit Hilfe des dafür vorgesehenen Knopfs erforderlich, damit Bildteile, die beim Aufruf des Applets verdeckt waren, nachgezeichnet wurden. Die Applets sind sinnvoll und unterstützen an den entsprechenden Stellen das Verständnis für das jeweilige Thema (Abbildung 10.12). Ein sehr interessantes Applet ist das als Spiel konzipierte Applet zum Thema “Signifikante Stellen”. Hierbei werden Zahlen vorgegeben, und der Spieler muß die Anzahl signifikanter Stellen in der Zahl vorgeben. Hierbei wird den Schülern anschaulich klar, daß die Anzeige des Taschenrechners mit Mißtrauen zu betrachten ist, denn in den seltensten Fällen ist die Anzahl signifikanter Stellen gleich 8 oder 10, wie sie Taschenrechner heute angeben. Auch langgediente Physiklehrer geraten bei diesem Spiel häufig ins Grübeln.

213

10 Unterrichtsmaterialien

Abbildung 10.12: Das Skalarprodukt läßt sich in einem Applet veranschaulichen

Abbildung 10.13: So leider noch nicht zu sehen: Unter Linux fehlt das Quicktime Plugin für Netscape

214

10.4 cliXX Physik

10.4.4 Videos Hier zeigt sich Linux noch nicht den Microsoft-Produkten ebenbürtig. Zwar trifft die Schuld weniger die Linux-Entwickler als die Quicktime-Entwickler, die eben für Netscape unter Linux noch keinen Quicktime Videoplayer entwickelt haben, für Macintosh und Windows dagegen sehr wohl. Eine Alternative zum NetscapePlugin sind externe Videoplayer, wie sie im Rahmen des KDE-Projekts entwickelt werden. Verfügt man über eine solche Software, kann man sie unter Netscape einbinden (Abbildung 10.13). Die Nützlichkeit der vorhandenen Videos, die größtenteils den Ablauf eines einfachen Experiments zeigen, ist allerdings weniger groß als die der Applets, so daß die unter Linux mangelhafte Einbindung in das Lernangebot verschmerzt werden kann. Zudem sind die Hardwareanforderungen recht hoch, wenn man eine fließende Darstellung erwartet. Hier gerät zumindest im Schulintranet das Netzwerk ins Schwitzen, und die Darstellung des Videos verzögert sich spürbar, bis alle Schüler das Video geladen haben. Hat man das beim SuSE Linux enthaltene Programm xanim installiert, erhält man aber zumindest die Animationen dargestellt, wobei aber leider ein Extrafenster zur Darstellung der Animation geöffnet wird (Abbildung 10.14). Die Videos bleiben dem Linux-Benutzer derzeit dennoch verschlossen, weil das mit SuSE Linux mitgelieferte xanim die von Quicktime verwendeten Videoformate nicht unterstützt. Das hat u. a. lizenzrechtliche Gründe.

Abbildung 10.14: Eine Animation im Netscape unter Linux: Die Animation übernimmt xanim 215

10 Unterrichtsmaterialien Wer will, kann sich aber den Quellcode von xanim aus dem Internet unter der URL http://xanim.va.pubnix.com/home.html laden und zusammen mit zusätzlich benötigten Bibliotheken selber compilieren. Dann können damit auch die Videos unter Linux betrachtet werden. Die Beschreibung dieses Vorgehens sprengt aber den Rahmen des Buches.

10.4.5 Herleitungen Bei den Herleitungen handelt es sich um per JavaScript gesteuerte Bilder, die in einzelnen Schritten den Ablauf komplexer Herleitungen auf einer schwarzen Tafel darstellen. Die neben der Tafel befindlichen Icons steuern den Verlauf der Darstellung und erlauben es, sich Schritt für Schritt durch die Herleitung zu bewegen (Abbildung 10.15). Die einzelnen angebotenen Herleitungen reichen von einfachen Herleitungen des Kugelvolumens bis hin zu komplexeren Herleitungen des Zusammenhangs zwischen kinetischer Energie in einem idealen Gas und der Temperatur darin. Obwohl das Konzept, die Herleitung mittels JavaScript schrittweise herzuleiten, pädagogisch begründet und sinnvoll ist, ergibt sich in der praktischen Schularbeit hiermit ein Problem. Die einzelnen Herleitungsstufen bestehen nämlich aus GIF-Bildern, die den Herleitungstext Weiß auf Schwarz enthalten. Mithin entzie-

Abbildung 10.15: Die Herleitung des Kugelvolumens in cliXX Physik. 216

10.4 cliXX Physik hen sich die Herleitungen einem einfachen Ausdruck. Versucht man es, wird nur der erste Teil der Ableitung ausgedruckt, und dies zudem Weiß auf Schwarz, was einen hohen Verschleiß der Druckerfarbe nach sich zieht. Zwar ist es dennoch mit einigen Tricks möglich, ein brauchbares Druckergebnis zu erzielen, indem man die GIF-Bilder abspeichert, invertiert, in ein Office-Programm einliest und dann ausdruckt. Das ist aber eindeutig zu viel Aufwand. Hier sollte unbedingt ein Knopf eingefügt werden, der den Ausdruck der Herleitung Schwarz auf Weiß bewirkt.

10.4.6 Lizenzpolitik Die cliXX Serie ist kommerziellen Ursprungs. Folglich ist die Frage nach den Kosten angebracht. Der Preis für eine einzelne CD-ROM ist mit DM 48,– als durchaus günstig zu bezeichnen. Der Pferdefuß liegt allerdings im Kleingedruckten. Diese Lizenz ist eine Einzelplatzlizenz und darf nur individuell erworben werden. Es gibt aber auch eine Campuslizenz, die entsprechend unseren Vorgaben die zu erwerbende ist. Mit DM 248,– pro Jahr hat sich der Harri Deutsch Verlag allerdings an der Realität der Schulen vorbei bewegt. Ein einmaliger Betrag dieser Größenordnung wäre für Schulen möglicherweise kein Hindernis. Aber die Vorstellung, jedes Jahr diesen Betrag für die Verlängerung der Campuslizenz aufbringen zu müssen, wird die an sich qualitativ hochwertige CD-ROM nur in wenige Schulen bringen. Der Verlag wird vermutlich seine Politik für die Campuslizenz überdenken müssen oder den Einsatz in Schulen verfehlen. Daran ändert auch der Hinweis wenig, daß möglicherweise folgende Updates der CD-ROM automatisch nachgeliefert werden und im Preis eingeschlossen sind.

10.4.7 Einsatz der CD-ROM im Unterricht Der Unterrichtseinsatz erzwingt ein vorhandenes Intranet mit einem funktionierenden Webserver, in dessen Dokumentenbaum die CD-ROM eingebunden ist. Liegt die CD-ROM ständig im Laufwerk (CD-ROM-Server), dann kann man den Schülern den Gebrauch der CD-ROM einmal im Unterricht zeigen und danach selbständig auf die CD-ROM zugreifen lassen. In dieser Konfiguration bietet sich die Nutzung der CD-ROM, z. B. auch in der Schulbibliothek, möglicherweise lokal, d. h. in Nutzung der Einbenutzerlizenz, an. Eine mögliche unterrichtliche Benutzung ist es dann, bei der Bearbeitung von Hausaufgaben auf die Ressource zu verweisen und in die Aufgabenstellung bewußt einzuarbeiten. Eine andere Art der Nutzung wäre eine Nutzung in der Unterrichtsstunde selbst. Für eine derartige Nutzung ist die Erstellung einer schriftlich formulierten Aufgabe sinnvoll, die die Schüler selbständig im Computerraum in Gruppenarbeit 217

10 Unterrichtsmaterialien (2 bis 3 Schüler pro Gerät) bearbeiten sollen. Die Aufgabe ist dann so zu formulieren, daß die Informationssuche mit zum Aufgabenteil gehört. Da auf der CD-ROM auch Prüfungsfragen enthalten sind, kann die Bearbeitung der Prüfungsfragen Teil der Aufgabenstellung sein. Als Ergebnis sollten die Schüler die erarbeiteten Informationen ausdrucken und zusammen mit ihren Lösungen zur Aufgabenstellung für die nächste Unterrichtsstunde vorbereiten.

10.5

cliXX Chemie

Alle Aussagen zur Struktur und zum Arbeiten mit der CD-ROM aus Abschnitt 10.4 können für diese CD-ROM übernommen werden. In diesem Abschnitt beschränke ich mich deshalb auf den rein sachlichen Inhalt der CD-ROM. Das Inhaltsverzeichnis zeigt folgende Links an: ❏ Vorwort ❏ Anorganische Chemie und Thermodynamik ❏ Organische Chemie ❏ Hydrochemie ❏ Biochemie ❏ Tabellen, Übersichten und Diagramme ❏ Experimente und Simulationen ❏ Praktikumsversuche und Musterprotokolle ❏ Fragen und Musterklausuren ❏ Periodensystem der Elemente ❏ Literaturhinweise ❏ Stichwortverzeichnis ❏ Glossar ❏ Zehn Gebote zum Umgang mit der Umwelt

Aus dem Vorwort geht hervor, daß die CD-ROM aus einem sehr speziellen technischen Studiengang hervorgegangen ist, "Technischer Umweltschutz". Damit ist nicht zu erwarten, daß alle Teile der Chemie abgedeckt werden, der Nutzen für Schule aber in dem fächerübergreifenden Ansatz liegen mag. Da ich das Fach Chemie nicht selbst unterrichte, möchte ich Überlegungen zur Nützlichkeit dieser CD-ROM dem Leser überlassen und beschränke mich auf die Aufzählung des Angebots auf der CD-ROM. Dem Vorwort der CD-ROM entsprechend, beginnen die Ausführungen zur Chemie mit der Gefahrstoffverordnung, die allerdings nicht in ihrer Ganzheit dargestellt wird, sondern nur soweit, daß erkennbar wird, das das Anliegen dieser Verordnung ist. 218

10.6 Arbeitsblätter Geographie Bei den folgenden Ausführungen fällt das Fehlen von Bildern auf, die normalerweise Chemiebücher durchziehen. So wird z. B. beim Hinweis auf Schutzbrillen ein Link auf eine Textdefinition des Begriffs Schutzbrille verwiesen, ohne daß ein Bild derselben zu sehen ist. Wer erwartet, daß der Link zum Thema Periodensystem der Elemente zur bekannten Tafel führt, wird ebenfalls enttäuscht. Der Link führt zu einem bildlosen Text, der erklärt, worin die Systematik des Periodensystems besteht. Das ist zwar nicht schlecht, aber man erwartet spätestens an dieser Stelle einen weiteren Link, der einen nun auch endlich dorthin bringt. Dieser Link ist dabei implizit auf jeder Seite vorhanden, heißt dort aber Kurzperiodensystem. Darin enthalten sind zunächst nur die Hauptgruppen. Das Bild ist aber eine klickbare Karte (engl.: clickable map), so daß man durch einen Klick auf die fehlenden Gruppen eine detailliertere Karte mit entfalteten Nebengruppen enthält. Wer nun auf ein Element klickt, gelangt nicht immer zu den erwarteten Details des jeweiligen Elements. Sehr häufig landet man bei allgemeinen Definition (z. B. Edelgase oder Rosten), weil diese Elemente nicht dem primären Themenbereich der CD-ROM entsprechen. Zu diesem Teil des Periodensystems führt auch der Link in dem Hauptinhaltsverzeichnis. Links, die zu den beschriebenen Definitionstexten führen, sind nicht als normale HTML-Links ausgeführt, sondern zeigen ein stilisiertes blaues Handschrift-G als klickbares Bild. Zu den Praktikumsversuchen ist im Regelfall ein Video vorhanden, teilweise mit einer Audiospur versehen. Teilweise sind auch Musterprotokolle vorhanden. Die vorhandenen Testfragen sind zum Teil auch mit geringen Kenntnissen aus der dedizierten Umweltfragestellung der CD-ROM erratbar, so etwa die Frage nach der “Umweltbedenklichkeit” des Alkoholtests “Tütenblasen”. Den Abschluß der CD-ROM bilden erwartungsgemäß die zehn Gebote des Umweltschutzes mit Aussagen wie: “Du sollst nicht nach dem Haus deines Nächsten verlangen, nicht sein Recht auf eine lebenswerte Umwelt beschränken. Wenn Du leben willst in Frieden mit Dir und der Natur, so ändere deinen Sinn und kehre um.” Was fehlt, ist der Textkasten mit der Definition des Begriffs “lebenswerte Umwelt”.

10.6 Arbeitsblätter Geographie Unter dem Titel Arbeitsblätter für den Erdkundeunterricht stellt der WestermannVerlag eine ganze Serie von CD-ROMs zur Verfügung, auf der Material zur Unterrichtsvorbereitung vorhanden ist. Es handelt sich im wesentlichen um Dokumente im PDF-Format für den Adobe Acrobat Reader. Beispiele dieser Dokumente können bei [44] eingesehen und heruntergeladen werden. Da unter Linux der Acrobat Reader zur Verfügung steht, ist es kein Problem, derartige Dokumente 219

10 Unterrichtsmaterialien in der Schule auszudrucken. Leider stehen diese Dokumente nicht direkt im Web zur Verfügung, aber das war ja auch nicht die Absicht des Verlages. Da es sich um konventionelle Nutzung des Mediums Papier handelt, soll es in diesem Buch mit dem Hinweis getan sein, daß die Verwendung dieser Arbeitsblätter unter Linux keine Problem darstellt.

10.7

Walter Fendts Java-Applets

Java ist in außergewöhnlich kurzer Zeit zur Standardprogrammiersprache des Internet geworden. Dabei war der Ansatz dieser Sprache keineswegs besonders innovativ. Aber die Summe aller Eigenschaften läßt Java insbesondere für die Schule als ideale Programmierumgebung erscheinen: ❏ Java ist weitgehend plattformunabhängig. Es gibt Java Runtime Interpreter

für nahezu jede Hardware- (CPU) und Software- (Betriebssystem) Kombination. ❏ Java ist in HTML-Seiten integrierbar. Das bedeutet eine Kombination von

geschriebenem Text, Abbildungen und dynamischen Bildern oder Bedienelementen, die durch ihren Einsatz den modernen Unterrichtsmaterialien zu unglaublicher Attraktivität verhelfen. ❏ Die HTML/Java-Kombination entspricht haargenau den in diesem Buch vor-

geschlagenen Konzept der Konzentration des multimedialen Lernangebots auf den Intranetwebserver, der problemloses schulweites Verteilen des multimedialen Lernangebots garantiert. ❏ Java ist insbesondere geeignet, multimediale Daten zu verarbeiten. Es gibt

vor allem in den neueren Java-Versionen hervorragende Schnittstellen, z. B. zu 2D- und 3D-Grafik. Es war also nur eine Frage der Zeit, wann die ersten Java-Applikationen für den Schulgebrauch erscheinen. Für den Bereich Mathematik/Physik/Astronomie waren die Java-Applets von Walter Fendt die ersten deutschsprachigen Applikationen, die einen hervorragenden Unterrichtswert besitzen, weil sie Probleme des naturwissenschaftlichen Unterrichts auf den Punkt gebracht anschaulich/spielerisch zu bearbeiten ermöglichen. Walter Fendt erlaubt Lehrern nach Rücksprache mit ihm [45] auch die Kopie seiner Applikationen auf den Schul-Intranet-Server. Damit können Sie sowohl Ihre eigenen Unterrichtseinheiten im lokalen Intranet unter Einbeziehung der JavaApplets anfertigen als auch die fertigen Einheiten von Walter Fendt benutzen. Die jeweiligen Applets sind als gezippte Datei auf der Homepage von Walter Fendt [46] zu erhalten. Wem die Applets so imponieren, daß er eigene Applets schreiben möchte, der kann auch in den Quellcode der Applets hineinsehen. Walter Fendt ermöglicht freizügigen Einblick in die Applikationen, aus denen man auch 220

10.7 Walter Fendts Java-Applets ersehen kann, weshalb Java für die Programmierung von Veranschaulichungen so gut geeignet ist. Leider zeigt sich die von Symantec lizenzierte Java Virtual Machine des Netscape Communicator nicht ganz auf der Höhe der Entwicklung ihrer Windows-Konkurrenz. Regelmäßig kommt es bei bestimmten Applets zum Hängen des Browsers. Dann hilft es nur, ein Terminalfenster zu öffnen und mit dem Befehl ps aux

die Liste der Prozesse nach dem Netscape-Prozeß zu durchforsten und mit kill -9

Netscape zu stoppen, wobei die Prozeß-ID aus der “ps aux”-Liste ist. Trotzdem muß man als Linux-Benutzer nicht auf die bremsenden Applets verzichten. Allerdings ist etwas Phantasie angesagt. Immerhin gibt es den hundertprozentig Java-kompatiblen Sun Appletviewer, der natürlich eingesetzt werden kann, um auch die “sperrigen” Java-Applets anzusehen. Um den Schülern einen einfachen Zugriff zu ermöglichen, sollte der Aufruf jedes Applets auf dem Desktop (vielleicht in einem Unterverzeichnis) erfolgen. Dazu richten Sie lediglich, wie in Abschnitt 5.5 besprochen, ein Icon auf dem Bildschirm ein, geben in der Ausführungszeile den Appletviewer mit der URL der HTML-Seite an, die das Applet enthält (Abbildung 10.16). Die Arbeitsweise in der Klasse ist in allen Fällen ähnlich: 1. Man betritt den Computerraum und startet die Computer. Es bilden sich Arbeitsgruppen von einem bis drei Schülern pro Gerät. 2. Der Lehrer teilt die URL im Schul-Intranet mit bzw. richtet zusammen mit den Schülern auf deren Desktops die vorgesehene Applikation ein (Abbildung 10.16). 3. Die Schüler starten die Applikation und werden aufgefordert, die Darstellung zu protokollieren, um sie anschließend zu erklären. Idealerweise ist bei den Applets aus der Physik das zugehörige Experiment im Physiklabor vorausgegangen (z. B. bei der Reflexion und Brechung nach dem Huygenschen Prinzip, Abbildung 10.17). Die Erklärungen werden als Protokoll aufgegeben4 . 4. In der nächsten Stunde halten die Schüler einen kurzen zusammenfassenden Vortrag über den Inhalt des Applets. Das Applet steht den Schülern in unserer Linux-Arbeitsumgebung jederzeit zur Wiederholung zur Verfügung. Einmal eingerichtet, reicht ein Mausklick.

4 Wichtig: Auch wenn das Spielen mit den Applets Spaß macht, es handelt sich trotzdem um seriöse Arbeit!

221

10 Unterrichtsmaterialien

Abbildung 10.16: Ein Java-Applet wird für den Appletviewer konfiguriert

Abbildung 10.17: Das Applet zum Huygenschen Prinzip erklärt die Brechung und Reflexion einer Welle. Während Netscape streikt, arbeitet der Appletviewer problemlos.

222

10.7 Walter Fendts Java-Applets

10.7.1 Mathematik Die Applets zur Mathematik enthalten die folgenden Applets: ❏ Arithmetik ➢ Schriftliches Rechnen (Grundrechenarten) ➢ Primyphos – ein Spiel zur Primfaktorzerlegung ❏ Elementargeometrie ➢ Innenwinkelsumme eines Dreiecks. Mit Quelltext. ➢ Thaleskreis. Mit Quelltext. ➢ Besondere Linien und Kreise im Dreieck. Mit Quelltext. ➢ Umkreis eines Dreiecks ➢ Inkreis eines Dreiecks ➢ Schwerpunkt eines Dreiecks. Mit Quelltext. ➢ Sehnenviereck. Mit Quelltext. ➢ Winkel am Kreis. Mit Quelltext. ➢ Kathetensatz und Satz des Pythagoras. Mit Quelltext. ➢ Platonische Körper. Mit Quelltext. ❏ Kugelgeometrie ➢ Kugeldreieck. Mit Quelltext. ❏ Trigonometrie ➢ Sinus, Cosinus und Tangens eines Winkels. Mit Quelltext. ❏ Vektorrechnung ➢ Komponenten eines Vektors. Mit Quelltext. ❏ Analysis ➢ Sekanten- und Tangentensteigung. Mit Quelltext. ❏ Unterhaltungsmathematik ➢ Milchkannenrätsel

10.7.2 Physik Die Physik-Applets sind zu folgenden Themen vorhanden: ❏ Mechanik ➢ Gesamtkraft mehrerer Kräfte (Vektoraddition). Mit Quelltext. ➢ Flaschenzug ➢ Hebelgesetz. Mit Quelltext. ➢ Luftkissenfahrbahn (2. Newtonsches Gesetz) ➢ Elastischer und unelastischer Stoß. Mit Quelltext. ➢ Newtons Wiege (Energie- und Impulserhaltung). Mit Quelltext.

223

10 Unterrichtsmaterialien ➢ Schweredruck in Flüssigkeiten. Mit Quelltext. ➢ Auftriebskraft in Flüssigkeiten ❏ Schwingungen und Wellen ➢ Fadenpendel. Mit Quelltext. ➢ Federpendel. Mit Quelltext. ➢ Gekoppelte Pendel ➢ Erzwungene Schwingungen (Resonanz) ➢ Stehende Längswellen. Mit Quelltext. ➢ Reflexion und Brechung von Wellen (Huygens-Prinzip) ➢ Doppler-Effekt. Mit Quelltext. ❏ Elektrodynamik ➢ Lorentzkraft auf einen stromdurchflossenen Leiter. Mit Quelltext. ➢ Gleichstrom-Elektromotor. Mit Quelltext. ➢ Generator ➢ Ohmsches Gesetz. Mit Quelltext. ➢ Einfache Wechselstromkreise. Mit Quelltext. ❏ Optik ➢ Lichtbrechung. Mit Quelltext. ❏ Relativitätstheorie ➢ Zeitdilatation. Mit Quelltext. ❏ Kernphysik ➢ Radioaktive Zerfallsreihen. Mit Quelltext. ➢ Zerfallsgesetz. Mit Quelltext.

10.7.3 Astronomie Im Bereich Astronomie sind folgende Applets vertreten: ❏ Sphärische Astronomie ➢ Himmelspole. Mit Quelltext. ➢ Scheinbare Bewegung eines Sterns

10.8

Physics 2000

Typisch amerikanisch! Dieser Satz wird wohl so manchem Betrachter, nicht ohne Bewunderung, aus dem Mund gerutscht sein, wenn er sich zur URL dieses Angebots [47] durchgeklickt hat (Abbildung 10.18). Mit geradezu aufregend aufwendigen Grafiken und üppigen Animationen wartet die Webseite der Universität 224

10.8 Physics 2000

Abbildung 10.18: Raffinierte Applets und aufwendige Grafiken machen den besonderen Reiz der Webseiten bei Physics 2000 aus. Hier kann man den Röntgenschirm über die Hand ziehen und siehe da: Röntgen läßt grüßen.

von Colorado auf, um den Zuschauer zur Beschäftigung mit der Physik des 20. Jahrhunderts zu motivieren. Was den Lehrer oder Schüler zu Hause aber hellauf begeistert, wird in der Schule im Regelfall mit Frustration verbunden sein. Begründung: Die Java-Sicherheitsmechanismen bringen die Applets zum Abbruch, weil in der Schule die Webseiten in der Regel über den Proxyserver bezogen werden, so daß das Applet eine Verletzung der Sicherheit vermutet. Auch hier ist Ruhe angebracht. Schreibt man nämlich dem Verwalter der Webseiten über den Feedback-Knopf einen freundlichen Brief, so teilt er einem im Regelfall umgehend eine (geheime) URL mit, die den Download des gezippten Webseiteninhalts ermöglicht. Das Archiv läßt sich dann entzippen und in den eigenen Intranet-Dokumentenbaum einfügen. Dann funktionieren nicht nur die Applets, gleichzeitig werden auch reichlich Telefonkosten gespart, denn normalerweise erfolgt der Zugriff auf die Seiten in den USA nur über tröpfelnde Internet-Verbindungen. Trotzdem bleiben ein paar unangenehme Restgefühle bestehen: ❏ Die Webseiten sind (natürlich) in englischer Sprache verfaßt. Bei allem Ver-

ständnis für fächerverbindendes Lernen und bei allem Verständnis für die Wichtigkeit des Fachs Englisch, die Lehrer (!) werden sich hierüber nicht freuen.

225

10 Unterrichtsmaterialien ❏ Der Inhalt wird in Form eines Dialogs vermittelt, in dem virtuelle Schüle-

rinnen und Schüler mit virtuellen Lehrerinnen und Lehrern über den fachlichen Inhalt diskutieren. Bei dieser Form der Darbietung des Unterrichtsstoffs kommt es um so mehr auf die umgangssprachliche Festigkeit des Lernenden an, so daß sich die Nachteile einer Darstellung des Materialangebots in einer Fremdsprache noch verstärken. Abgesehen davon, daß es eine Geschmacksfrage ist, ob man es gut findet, daß eine virtuelle Schülerin mit einem virtuellen Professor virtuelle Probleme einsieht und die Lösung virtuell interessant findet. Die Nutzung im Unterricht ist vergleichbar mit der bei den Applets von Walter Fendt. Die meisten Applets funktionieren im Netscape Browser ohne Probleme. Sonst hilft natürlich wieder der Appletviewer. Wer übrigens meint, daß dadurch die Betrachtung der Webseiten nicht möglich ist, irrt. Man muß lediglich die Java-Maschine im Netscape Navigator in den Optionen abschalten und die Applets im Appletviewer starten. Kein Problem bei den virtuellen Fenstern, die eine X11 Oberfläche wie der KDE anbietet.

226

Kapitel 11 Projektarbeit im Internet Wir haben bisher die Installation von Software kennengelernt. Dann haben wir uns mit der Nutzung einiger Softwarebeispiele im Unterricht beschäftigt. Aber den eigentlichen Anstoß zur groß angelegten Schulvernetzung, die Internet-Anbindung der Schulen, haben wir nur am Rande gestreift. Dabei spielt das Internet als Ressource eine große Rolle. Viele der in den vorigen Kapiteln beschreibenen Materialien finden Sie eben nur im Internet. Daneben aber hat sich schon vor dem Etablissement der bunten WWW-Seite des Internet der Nutzen für Schulen abgezeichnet, der durch die Einführung des WWW allerdings vielfach potenziert wurde. In diesem Kapitel soll auf Organisationen hingewiesen werden, die im Internet präsent sind und Schulen bei gemeinsamer Projektarbeit im Internet unterstützen. Denn außer dem Internet als Ressource gibt es noch das Internet als Kooperationsmedium, das gemeinsame Projekte mit Partnerschulen in allen Ländern der Erde ermöglicht. Die Summe aller Internet-Dienste bietet die Plattform, auf der die Kooperation sich etablieren kann. E-Mail ist dabei der Standarddienst, WWW das bunte Aushängeschild.

11.1 BioNet e.V. Der Ursprung des BioNet e.V. [52] lag in einer Arbeitsgruppe des Verbandes Deutscher Biologen (VDBiol [53]). Irgendwann haben sich die in dieser Arbeitsgruppe engagierten Lehrer ein Herz gefaßt und sich als selbständiger eingetragener Verein etabliert. Das Ziel der Vereinsarbeit ist die Förderung der naturwissenschaftlichen Umweltbildung, die sich dahingehend versteht, daß Umweltbildung ein Teil des gesamten naturwissenschaftlichen Unterrichts sein sollte. Der Schwerpunkt der Vereinsarbeit besteht darin, Lehrern die Nutzung moderner Informations- und Kommunikationstechnologie in ihrem Unterricht zu ermög227

11 Projektarbeit im Internet lichen, denn moderne Umweltbildung profitiert in erheblichem Maße von der Möglichkeit der Zusammenarbeit über die Grenzen des eigenen Schulstandortes hinaus. Eingebettet ist der BioNet e.V. mit seiner Projektarbeit in die Arbeit des Europäischen Schulprojekts ESP (Kapitel 11.2) und des EUN (Abschnitt 11.3). Außerdem wird die Projektarbeit in vielerlei Hinsicht unterstützt durch den SaN e.V. (Abschnitt 11.4).

11.1.1 Projektübersicht Die Liste der Projekte, in denen Lehrer und Schüler in verschiedenen Ländern Europas zusammenarbeiten, ist inzwischen recht lang. In den meisten Fällen wird nach einem vergleichbaren Muster gearbeitet. Schüler gehen in die Umgebung und erheben Daten, die sie nach anerkannten Verfahren auswerten: ❏ AeroData

Schüler bestimmen die Luftgüte in ihrer Umgebung und vergleichen die Ergebnisse untereinander. ❏ AquaData

Schüler bestimmen die Wasserqualität von Fließgewässern in ihrer Umgebung und vergleichen die Daten untereinander. Es werden fünf anerkannte Verfahren zur Verfügung gestellt, die in ihrer Komplexität von einfachen Bestimmungsübungen für die Sek.I bis hin zu komplexen chemischen und biologischen Arbeiten für Leistungskurse gehen. ❏ Environment & Health

Schüler arbeiten zum Thema Umwelt und Gesundheit in drei Teilprojekten, die den Zusammenhang von Umweltbedingungen und Gesundheitsempfinden betreffen. Die Erkundung reicht vom Pollenflug und Allergien bis hin zu Arbeiten über Infektionskrankheiten und deren Ausbreitung. Auch das Thema Heilpflanzen fehlt nicht in der Liste der Themen. Etwa 35 Schulen aus Europa arbeiten in diesem von Sokrates/Comenius geförderten Projekt mit. ❏ GraviData

Schüler bestimmen die Erdbeschleunigung an ihrem Ort. ❏ RadioData

Schüler messen die Radioaktivität in ihrer häuslichen Umgebung und vergleichen die Daten mit denen anderer Schulen. ❏ TerraData

Schüler erfassen die Bodeneigenschaften durch Bestimmung von Pflanzenarten. Die Ergebnisse werden in einer Datenbank zusammengefaßt und verglichen. ❏ WeatherData

Schüler betreiben meteorologische Stationen und werten die Ergebnisse gemeinsam aus. 228

11.2 ESP – The European Schools Project

11.1.2 Kontaktaufnahme, Mitarbeit, Copyright und Sponsoring Unter der URL http://www.bionet.schule.de sind alle Projekte einsehbar. Dort kann man sich über die Projekte und die bisherigen Ergebnisse informieren. Die jeweiligen Projektleiter sind dort ebenfalls per E-Mail zu erreichen. BioNet e.V. war einer der ersten Vereine, der die Möglichkeiten elektronischer Kommunikation für seine Arbeit genutzt hat, mit der Konsequenz, daß sowohl Kontaktaufnahme als auch das erarbeitete Informationsmaterial nur über die elektronischen Medien zu erhalten sind. Der Versuch, gedrucktes Material zu erhalten, scheitert im Regelfall an den vorhandenen menschlichen Ressourcen, denn der Verein lebt von freiwilliger Mitarbeit, und die soll möglichst ohne Reibungsverluste in pädagogischen Ergebnissen enden. Man findet deshalb auf der Webseite des BioNet e.V. nicht nur Informationen über die Projektarbeit, sondern die gesamte Satzung, Mitgliedsanträge sowie Informationen über die vom BioNet e.V. organisierten Lehrerfortbildungen. Man ist sich beim BioNet e.V. darüber im klaren, daß eine Mitarbeit in den Projekten sowohl eine gute informationstechnologische Ausbildung der Lehrer als auch eine entsprechend nutzbare Schulausstattung im Bereich moderner IuK-Technik bedingt. Aus diesem Grund unterstützt der BioNet e.V. alle Initiativen, die an Schulen zu einer Verbesserung der technischen Ausstattung, insbesondere mit Computern und Netzwerken, sowie der Internet-Anbindung führt. Der BioNet e.V. ist ein gemeinnütziger Verein, der stets auf der Suche nach Sponsoren ist. Einer der Sponsoren, die den Verein regelmäßig unterstützen, ist die SuSE GmbH, die auf den Lehrerfortbildungen jedem Teilnehmer ihre jeweils aktuelle Linux-Distribution spendet. Andere Sponsoren unterstützen BioNet mit einem Webserver oder Internet-Zugang. Gesucht werden stets Sponsoren, die auch die Schulausstattung der Projektpartner verbessern.

11.2 ESP – The European Schools Project Mit über zehn Jahren erfolgreicher Internet-Arbeit ist das ESP [25] eine der ältesten Internet-Gemeinschaften, in denen sich Schulen zwecks internationaler Zusammenarbeit zusammenfinden. Angeschubst wurde das Projekt im Jahre 1988 von Henk Sligte als Forschungsprojekt an der Universität Amsterdam. Inzwischen hat sich das Projekt als informeller (und damit hocheffektiver) Zusammenschluß von Lehrern etabliert, die sich bei aller Informalität eine gemeinsame Internet-Struktur gegeben haben. Kern des ESP sind die als nationale Koordinatoren wirkenden Lehrer oder Angehörige von Lehrerfortbildungsinstituten. Jeder dieser nationalen Koordinatoren kann auf der deutschen Homepage [25] über eine anklickbare Karte erreicht werden. 229

11 Projektarbeit im Internet Ein weiteres Element der außerordentlich guten und lang andauernden Zusammenarbeit sind die jährlichen persönlichen Treffen, die in einem der mitarbeitenden Länder stattfinden. So wird etwa die Tagung im Jahr 2000 in Norwegen stattfinden, die Tagung im Jahr 2001 in Deutschland. Die früheren Tagungen sind, zumindest die der letzten Jahre, auf der deutschen Webseite nachzulesen. Die Projektschwerpunkte in diesem Projekt stammen, soweit es sich nicht um die Projekte des BioNet e.V. handelt, aus den sprachlich / geisteswissenschaftlichen / musischen Aufgabenfeldern. An der Universität Leuven wird von dem belgischen Koordinator Hubert Christiaen eine Projektdatenbank geführt, in der man nach Projekten für den eigenen Bedarf suchen kann. In jedem Fall aber ist der Besuch einer ESP-Tagung ein Ereignis, bei dem man sinnvollerweise eigene Projekte vorstellen sollte. Ansprechpartner in Deutschland ist der Autor, der als nationaler Koordinator für das ESP in Deutschland seit zehn Jahren tätig ist.

11.3

European Schoolnet EUN

Daß das Lernen in vernetzten Systemen und eine europäische Integration einander bedingen können, hat auch die europäische Kommission erkannt. Diese hat aufgrund der besonderen Initiative der schwedischen Kultusministerin Frau Johannson das europäische Schulnetz EUN ins Leben gerufen [54], das nun mit Mitteln der europäischen Kommission gefördert wird. Während BioNet und ESP als Produzenten von Schulprojekten wirken, versteht sich das EUN eher als Makler der Schulinteressen und Helfer bei der Installation der nötigen technologischen Infrastruktur im europäischen Kontext. In ihm finden sich verschiedene staatliche und halbstaatliche nationale Initiativen wieder, die Schulvernetzung vorantreiben wollen. Das EUN unterhält unter anderem einen Newsletter, in dem ständig über neue Projekte, Initiativen und Aktivitäten aus den EU-Mitgliedsländern und der europäischen Kommission berichtet wird.

11.4 Schulen ans Netz (SaN e.V.) Schulen ans Netz [7] ist ein eingetragener Verein, der die Vernetzung von Schulen aktiv, d. h. mit großem finanziellem Aufwand, unterstützt. Er ist eine gemeinschaftliche Gründung der deutschen Telekom und des Bundesministerium für Bildung und Forschung. Allein diese Tatsache sollte zu denken geben, denn in der Bundesrepublik Deutschland unterliegt das öffentliche Schulwesen der Länderhoheit. Entstanden ist der SaN e.V. aus einer Initiative, in der vor allem erfahrene Lehrer und Hochschullehrer aus der Umgebung des Offenen Deutschen Schulnetzes 230

11.4 Schulen ans Netz (SaN e.V.) (ODS) die Grundlagen für ein deutsches Schulnetz konzipiert haben, die nach der Gründung des SaN e.V. mit massiver finanzieller Unterstützung aller Beteiligten sehr erfolgreich umgesetzt wurde. Mit Hilfe vieler Sponsoren aus der Industrie wurden Schulen in großem Umfang mit Hardware und Software versorgt, die für mehr als Informatikunterricht taugt. In großem Umfang wurde Lehrern ein auf die Praxis an der Schule geeignetes Fortbildungsprogramm angeboten, welches regen Zuspruch fand. Derzeit findet ein Wandel in der Ausrichtung der Förderung von der Schaffung der technologischen Basis an den Schulen hin zur pädagogischen Nutzung im Unterricht statt. Sichtbares Zeichen dieser Bemühungen sind Hilfsdienste für Lehrer, wie “Lehrer-Online” und der “Helpdesk”, sowie verschiedene Mailinglisten. In diesen Materialien können Lehrer Hinweise zur Nutzung der Informationstechnologie in ihrem eigenen Unterricht finden, Hilfen bei technischen Problemen bekommen, sich konkret gegenseitig unterstützen und Unterrichtsprojekte durchführen. Als “Nebeneffekt” der durch den SaN e.V. geförderten Internet-Vernetzung deutscher Schulen entsteht an den Universitäten immer mehr unterrichtsgeeignete Software, die das Lernen in einer vernetzten Schulumgebung im Sinne der in diesem Buch beschriebenen Struktur mit Hilfe des schuleigenen Kommunikationsservers plattformübergreifend ermöglicht. Einige Ergebnisse finden Sie in diesem Buch beschrieben. Es soll auch die Kritik nicht verschwiegen werden, die sich vor allem auf die finanziellen Rahmenbedingungen bezieht, unter denen die Projektförderung des SaN erfolgt. Denn so großartig sich die Förderung durch den SaN e.V. im Rahmen von Einstiegsprojekten, Modellprojekten und besonderen Projekten auch erwiesen hat, es bleiben mehrere Schwachpunkte bestehen, die nur zum Teil von SaN e.V. gelöst werden können: ❏ Die Installation und Wartung der, wie dieses Buch zu zeigen versucht hat,

recht komplizierten Technik wurde Lehrern überlassen, die neben ihrer normalen Unterrichtszeit einen erheblichen Teil ihrer Freizeit geopfert haben um den Betrieb sicherzustellen. Was aber macht eine Schule, wenn der entsprechende Lehrer frustriert aufgibt? Darf eine zukunftsorientierte Umrüstung der Schulen von der privaten und freiwilligen Arbeit von Lehrern abhängen? ❏ Wird die Schulanbindung an das Internet in Projektarbeit intensiv genutzt,

entstehen erhebliche Folgekosten: ➢ Providerkosten: Der Internet-Provider, der die Schule mit dem Inter-

net verbindet, verlangt im Regelfall einen Geldbetrag sowohl für die Verbindung an sich als auch für die zeitliche Nutzung als auch für die Mengennutzung. Derzeit unterstützt der DFN-Verein mit seinem WiNShuttle-Dienst Schulen und überläßt ihnen die Providerdienste zum Nulltarif. Der Haken dabei ist, daß der WiNShuttle nur für relativ weni231

11 Projektarbeit im Internet ge Schulen zu einem tragbaren Telefontarif erreichbar ist (siehe unten) und diese Förderung der Schulen scheibchenweise verlängert (derzeit bis Ende 2000) wurde. Falls Schulen nach dem Jahr 2000 zusätzlich mit Providerkosten belastet werden, könnte man bereits jetzt getrost das Scheitern der Internet-Anbindung von Schulen voraussagen. ➢ Telefonkosten: Die Internet-Anbindung von Schulen wird vom SaN e.V.

derzeit mittels einer ISDN-Leitung gefördert, die kostenlos (bis zu Gesamtkosten von DM 200) installiert wird. Dazu kommen 20 kostenlose Online-Stunden pro Monat für den Projektförderungszeitraum. Das bedeutet, daß die Telefonkosten voll und ganz zu Lasten der Schule gehen, insbesondere nach der Förderung, dem “Hauptzeitraum” der Nutzung. Da wohl jeder Leser auch Telefonkunde ist, wird er sich leicht ausrechnen können, daß monatliche Mehrkosten von 200 DM bis 500 DM je nach Nutzung und Größe der Schule ohne weiteres auf die Schule zukommen. Im schlimmsten Fall ist also mit Mehrkosten von DM 6000 pro Jahr zu rechnen, was mehr ist, als viele Fachschaften an den Schulen insgesamt pro Schuljahr ausgeben können. Die sich abzeichnenden Alternativen sind: * Der Schulträger übernimmt die Mehrkosten. * Die Telefongesellschaften, allen voran die Telekom, erkennen ihre Mitverantwortung für das öffentliche Schulwesen. * Die Schulen stellen die Internet-Verbindung ein.

11.5

Offenes Deutsches Schulnetz (ODS e.V.)

Wie nahezu alle im Kapitel 11 geschilderten Initiativen ist auch der ODS e.V. [14] zunächst als Initiative weniger Lehrer entstanden. Die technischen Grundlagen der Schulvernetzung in Deutschland wurden wesentlich von den in dieser Initiative tätigen Lehrern und Hochschullehrern bestimmt. Der Kommunikationsserver in der in diesem Buch beschriebenen Form geht ebenso auf diese Initiative zurück wie die Internet-Anbindung an sich. Heute versorgt der ODS e.V. als wesentliche Leistung Schulen mit Internet-Adressen aus der Domäne schule.de, die der ODS e.V. für sich reservieren ließ.

11.6 FSuB e.V. Die große Bedeutung freier Software (GPL) in der Schule hat dazu geführt, daß sich ausgehend vom Arbeitskreis Schule in der GUUG (German Unix Users Group) ein eingetragener Verein, der FSuB e.V., gegründet hat, der die Nutzung und Entwicklung freier Software in der Schule und für die Schule unterstützt [55] . Dieser Verein ist eng mit dem ODS verknüpft, aber unabhängig von diesem. Angestrebt 232

11.6 FSuB e.V. wird dabei nicht nur die Nutzung von Linux, sondern allgemein die Nutzung freier Software in der Schule. Wobei der Begriff “freie Software” einer besonderen Erläuterung bedarf. Auf der Homepage der GNU-Organisation wird der Begriff freie Software in mehreren Stufen definiert [61]: ❏ The freedom to run the program, for any purpose (freedom 0). ❏ The freedom to study how the program works, and adapt it to your needs

(freedom 1). ❏ The freedom to redistribute copies so you can help your neighbor (free-

dom 2). ❏ The freedom to improve the program, and release your improvements to the

public, so that the whole community benefits. (freedom 3). Diese Definition umfaßt alle unter der GPL stehende Software, was auch die Mehrheit der in diesem Buch beschriebenen Software ist. Aber auch wenn Software wie StarOffice nicht dieser strengen Definition genügt, würde meiner Meinung nach ihr Einsatz in der Schule zu rechtfertigen sein, wenn entsprechende Campuslizenzvereinbarungen existieren, obwohl die Software kommerziellen Lizenzbedingungen unterliegt. Der gerade gegründete Verein wird zu dieser Diskussion noch einiges beizutragen haben.

233

11 Projektarbeit im Internet

234

Kapitel 12 Schulverwaltung Der Einsatz von Linux in der Schulverwaltung ist bisher ein selten beschrittener Weg. Dies ist nicht nur mit mangelndem Mut der Verantwortlichen in der Kultusbürokratie oder Zeitmangel bei den Lehrern oder beidem zu erklären. Tatsächlich gibt es keine öffentlich sichtbare Umsetzung von Schulgesetzen, Verordnungen oder Erlassen in einer maschinennahen Form. Das heißt, es existieren öffentlich weder Flußdiagramme noch Struktogramme oder Datenbankmodelle, wie sie zur Modellierung einer modernen Verwaltung erforderlich wären. Möglicherweise handelt es sich bei diesem Versäumnis um eine Spätfolge der Technologieverdrossenheit der 80er Jahre. Zu allem Überfluß sind bei allen Fördermodellen auch Computer in der Schulverwaltung ausgenommen worden. Nicht ganz zu unrecht, denn schließlich sollte mit den Förderprogrammen der Unterricht modernisiert werden und nicht die Schulverwaltung. Auch in diesem Bereich scheint die Lehrerbasis weiter vorangekommen zu sein als der Gesetzesgeber. Andreas Rittershofer [16] beschreibt auf seiner Homepage sehr detailliert, wie eine moderne Verwaltung aussehen könnte. Was aber fehlt, ist der landeseinheitliche Ansatz einer Verwirklichung, den natürlich nur die verantwortliche Regierung in Gang setzen kann. Auf jeden Fall zeigt das zitierte Beispiel, welches Potential in der Lehrerschaft steckt, läßt man sie nur. Es bleibt die bittere Erkenntnis: In keinem anderen Verwaltungssektor, egal ob öffentliche Hand oder Industrie, werden so komplexe Management-Aufgaben weitgehend von Hand oder mit völlig veralteter, teilweise der Problematik unangepaßter Hardware/Software erledigt wie in der Schulverwaltung. In der Tat ist die Schulverwaltung unbemerkt von der Öffentlichkeit zu einer Tätigkeit mit erheblichen Anforderungen an die Management-Qualitäten der dort tätigen Lehrer geworden, die in ihrer Ausbildung kaum für Managementfunktionen ausgebildet wurden. In der Schulverwaltung werden in nicht unerheblichem Maße menschliche Schicksale und Lebensläufe in schulischen Verwaltungsfunktionen bearbeitet, so daß 235

12 Schulverwaltung die Entscheidungen der Schulverwaltungsbehörden, Lehrkräfte mit pädadgogischer Erfahrung in der Schulverwaltung einzusetzen, nur begrüßt werden kann. Unbeeinflußt von dieser richtigen Grundsatzentscheidung im deutschen Bildungswesesen ist in die Schulverwaltung ein Ausmaß an Bürokratie hereingetragen worden, dessen Bewältigung ohne den Einsatz von modernster Computertechnologie in keinem gewerblichen Betrieb auch nur angedacht würde. Um so beeindruckender ist die Tatsache, daß die einzige Unterstützung, die an die Schulen herangetragen wurde, ein paar vereinzelte DOS-Programme sind, die von Lehrern mehr oder weniger in der Freizeit entwickelt wurden. Ganz wenige kommerzielle Angebote existieren (z. B. im Bereich der Stundenplanerstellung), sind aber noch nicht vernetzt konzipiert und entbehren im Regelfall einer professionellen SQL-Datenbanktechnologie als Basis der Problemlösung. Die ersten kommerziellen Ansätze für Schulverwaltungssoftware erschienen für Windows; diese sind aber mit dem Mangel behaftet, daß wegen der oben erwähnten fehlenden Veröffentlichung von Vorschriften und Gesetzen in maschinennaher Form im Regelfall der Benutzer in der Schulverwaltung stets in Unsicherheit darüber schwebt, ob die vorgeschlagene Maßnahme denn auch wirklich richtlinienkonform ist. Erfreulich ist, daß die kommerziellen Anbieter von Schulverwaltungssoftware inzwischen erste Schritte in Richtung Linux zu machen scheinen. Weder Vernetzung der Verwaltung noch Datenbankmodelle, noch Grundsätze über Systemsicherheit oder vernetzte Betriebssysteme haben demnach in der Vorstellungswelt der Schulverwaltung in der heutigen Realität die Bedeutung, die ihnen aus der Sicht erfahrener Systembetreuer zukommen müßte. Und während sich Initiativen wie Schulen ans Netz erfolgreich um die Einführung des 21. Jahrhunderts in den Unterricht bemühen, sind die Mitarbeiter der Schulverwaltungen in den Schulen gezwungen, sich mit der Begrifflichkeit des 19. Jahrhunderts (also komplett fehlender Informationstechnologie von den begrifflichen Grundlagen bis hin zur hardwaretechnischen und softwaretechnischen Realisierung) zu beschäftigen. Computer in der Schulverwaltung, das ist zum großen Teil noch die elektrische Schreibmaschine mit RAM-Speicher, ergänzt durch ein Stundenplanprogramm hier und ein Vertretungsplanprogramm dort, ohne jede Kommunikation untereinander, angeschafft in Eigeninitiative der betroffenen Lehrer, die sich auch mehr oder weniger autodidaktisch eingearbeitet haben. Derartige Rückständigkeit ließ sich begründen, solange Client-Server-Datenbanktechnologie ein Hochpreisprodukt war, die die Einführung in der Schulverwaltung aus finanziellen Gründen in Erwägung zu ziehen verbot. Nun aber gibt es Linux, und bei jedem SuSE Linux finden sich gleich mehrere konkurrierende SQL-Client-Server-Datenbanksysteme, z. T. als Demoversionen, z. T. als Vollversionen, die einen konkurrenzlos preiswerten, zudem noch sicheren Einsatz in der Schulverwaltung ermöglichen. Ressourcenknappheit der Verwaltung kann seit der Existenz von Linux, spätestens aber seit der Verfügbarkeit moderner Betriebssystemoberflächen nicht mehr 236

12.1 Linux als sicheres Netzwerk-Betriebssystem der Grund sein, Schulverwaltungen die notwendige Entlastung durch Einführung geeigneter Hardware und Software zu verweigern. Die Entscheidung für eine Hardwareplattform ist im Regelfall bereits gefallen, so daß ich in diesem Buch auf dieser Entscheidung aufbauend Grundlagen der dringend erforderlichen Softwarelösung vorstellen möchte, die, weil auf Linux basierend, auf den verschiedensten leistungsfähigen Hardwareplattformen läuft. Es ist erfreulich, daß etwa zeitgleich mit der Fertigstellung dieses Buches Pläne der Bundesregierung bekannt wurden, in verstärktem Maße Werkzeuge der Open Source-Bewegung in öffentlichen Verwaltungen einzusetzen. So ist von Plänen die Rede, die GNU-Verschlüsselung von Texten in öffentlichen Verwaltungen zum Zwecke der Datensicherheit einzusetzen. Sollte dieses Modell Schule machen, könnte die Bundesregierung einen Dammbruch in der Anerkennung der Open Source-Bewegung auslösen, der uns allen, auch Lehrern in der Schulverwaltung, in erheblichem Maße nützlich werden wird.

12.1 Linux als sicheres Netzwerk-Betriebssystem Oberstes Gebot in der Schulverwaltung ist Sicherheit, und zwar in beiden Ausprägungen: ❏ Der Betriebsicherheit (Schutz vor Ausfällen) und ❏ der Zugriffssicherheit (Schutz vor unbefugtem Zugriff).

In beiden Fällen sind Unix-ähnliche Betriebssysteme führend, und Linux hat diese Eigenschaften geerbt. Schon aus diesem Grunde wäre Linux ein idealer Kandidat für eine landeseinheitliche Schulverwaltungslösung. Die Betriebssicherheit von Linux ist all den Schulen praktisch bekannt, die einen Linux-Kommunikationsserver in ihrer Schule installiert haben. Die Systembetreuer an diesen Schulen werden bestätigen können, daß der Linux-Rechner ohne Pause jahrelang zuverlässig seinen Dienst versieht, bis die erste Hardwarekomponente ausfällt. Die Zugriffssicherheit wird nur limitiert durch das Sicherheitsrisiko Mensch, der im Regelfall durch schlampigen Umgang mit Passworten für das Absinken der Zugriffssicherheit selbst verantwortlich ist. Und auch dieses Risiko läßt sich durch Verwendung neuerer biometrischer Identifikationsverfahren erheblich herabsetzen, indem man etwa den Fingerabdruckchip, der inzwischen angeboten wird, aber noch nicht ausgereift ist, zur Authentifizierung einsetzt. Linux bedarf also keiner zusätzlichen Sicherheitsnachrüstung, Linux ist von Anfang an so sicher, wie Sie als Systemadministrator es handhaben. Daß auch guter Wille, Kooperationsfähigkeit und Kooperationswilligkeit (zwischen allen Beteiligten) zu einem sicheren System gehören, ist vielen Systemadministratoren vielleicht nicht klar. Prinzipiell ist schließlich jede noch so komplizierte Sicherheitsmaßnahme auf irgendeine Art zu überwinden. 237

12 Schulverwaltung

12.2

SQL-Datenbanken

Das sichere Aufbewahren von Daten ist eine der zentralen Aufgaben der Schulverwaltung, und dies genau ist eine der klassischen Aufgaben einer Datenbank. Im Bereich der professionellen Datenbanken hat sich ein unumgänglicher Standard etabliert, der unter dem Etikett SQL (Standard Query Language: Standardabfragesprache) firmiert. Wer genau hinschaut, findet natürlich, daß die einzelnen Datenbanksoftwarehersteller für ihr Produkt doch wieder ein paar Modifikationen liefern, aber allesamt bemühen sich, einen minimalen Befehlssatz kompatibel vorzuhalten. Dabei ist das Bemühen um eine einheitliche Datenmanipulationssprache nur der kleinste Vorteil dieser Kategorie von Datenbanksoftware. Viel wichtiger wiegt die Tatsache, daß die Hersteller dieser Software ihre Datenbanken auf der Basis vernetzter Systeme entwickelt haben. Damit ist die Verwaltung von Benutzerrechten integraler Bestandteil jeder SQL-Datenbank, womit ein doppeltes Maß an Sicherheit erzeugt wird. Einerseits die Zugriffssicherheit auf einen Computer der Schulverwaltung, andererseits die Zugriffssicherheit auf Daten der SQL-Datenbank, die unabhängig von der Benutzerverwaltung des Betriebssystems implementiert wird. Ein weiteres Merkmal des vernetzten Grundkonzepts einer SQL-Datenbank ist die Tatsache, daß der Zugriff von jedem Netzwerkcomputer aus erfolgen kann, sogar über die Grenzen von Betriebssystemen hinweg, wie der folgende Unterabschnitt erläutern wird [56].

12.2.1 Beispielhafte Nutzung Die Abbildung 12.1 zeigt einige natürliche Anwendungen eines relationalen Datenbanksystems in der Schule. Das gesamte relationale Datenbanksystem (RDBS) findet sich auf dem SQL-Server realisiert, d. h. jenem Rechner, der die SQL-Datenbank

Abbildung 12.1: Einige Datenbankanwendungen in der Schulverwaltung 238

12.2 SQL-Datenbanken beheimatet. Alle anderen Rechner greifen über das Netzwerk mittels geeigneter Clientenrechner und Clientensoftware auf den Datenbestand zu. Über Relationen (Beziehungen) werden die einzelnen Tabelleneinträge miteinander verknüpft, um einen neuen Sinn zu ergeben. So besteht ein Stundenplan etwa aus Daten der Tabelleneinträge von Schülern, Lehrern, Räumen und Klassen. Dabei werden die Verbindungen über eineindeutige Einträge in den Tabellen, den sogenannten Indizes, miteinander verknüpft. Ein Stundenplanprogramm etwa macht “nicht mehr” (aber eben auch nicht weniger) als die Tabellen von Lehrern, Klassen und Räumen in ein widerspruchsfreies Zeitschema einzuordnen, ein Problem, das sich hartnäckig einer algorithmischen Lösung widersetzt und am besten unter Einsatz heuristischer Verfahren gelöst werden kann. Dabei bleibt die Frage, was so ein System kostet. Bei SuSE Linux sind mehrere SQL-Datenbanken bereits enthalten, wobei die meisten allerdings als Schnupperversionen konzipiert sind. Das heißt, man darf diese SQL-Datenbanken in der Schule kostenlos ausprobieren, bei Einsatz wird der Lizenzbetrag fällig. Von den bei SuSE Linux enthaltenen SQL-Datenbankprogrammen (Adabas, MySQL, Postgres, YARD, LNX, . . . ) sind MySQL und Postgres kostenlos. Die folgenden Ausführungen können ohne Einschränkung auf alle SQL-Datenbanken übernommen werden. Auf dem Webserver der SuSE GmbH wird im übrigen über die verschiedenen professionellen SQL-Datenbanksysteme berichtet. Derzeit befindet sich der SQL-Server-Markt für Linux in einem Boom, weil professionelle Datenbankanbieter aus dem Unix- und NT-Umfeld ihre Software auf Linux portieren. Es lohnt sich also einen Blick auf [58] zu werfen. Von den kostenlosen SQL-Datenbanken ist MySQL insofern ein Sonderfall, als die Nutzung nur für Linux kostenlos ist. Die Datenbankmaschine ist auch für NT erhältlich, kostet dann aber Lizenzgebühren. Weiterhin überzeugt an dieser Datenbank die KDE-Einbindung, die unter anderem Verwaltungs- und Nutzungs-Werkzeuge zur Verfügung stellt.

12.2.2 Möglichkeiten eines SQL-Datenbankzugriffs Mit dem Einsatz von Linux eröffnet sich Schulen das ganze Spektrum leistungsfähiger Client-Server-Applikationen unter Benutzung preiswerter oder kostenloser SQL-Datenbanklösungen, die sich entweder direkt über TCP/IP, über HTMLGateways, ODBC-Treiber oder Java nutzen lassen. Von besonderem Interesse ist die Nutzung der vertrauten Datenbank unter dem eigenen Betriebssystem mittels ODBC-Treiber in Zusammenarbeit mit einer zentralen SQL-Datenbank. ❏ Direkter Zugang

Die direkte Verbindung zur Datenbank setzt voraus, daß auf dem eigenen Rechner Linux mit dem Programm Monitor installiert ist, mit dem alle LNXDatenbankabfragen durchgeführt werden. Dieses Programm stellt so etwas wie einen SQL-Interpreter für die LNX-Datenbank dar. Die Syntax lautet: 239

12 Schulverwaltung

monitor Rechnername TCP-Portnummer Datenbankname Benutzername <password>

❏ Zugang über HTML

Bei diesem Zugriff wird Netscape oder ein anderer HTML-Browser benutzt, um Daten der Datenbank einzusehen. Ein sehr geeignetes Verfahren, um öffentliche Daten aus der Schuldatenbank anzuzeigen. Trotz öffentlichen Zugriffs kann ein Passwortschutz realisiert werden. ❏ Zugang über ODBC

ODBC ist eine Zugriffsmethode, die von der Firma Microsoft entwickelt wurde. Mit einem ODBC-Treiber kann man infolgedessen mit einer Datenbank unter Windows (z. B. Access, Paradox, dBASE, . . . ) auf einen SQLServer zugreifen. ❏ Zugang über Java

Insbesondere JDBC ist ein neuer Standard, bei dem sich die Plattformunabhängigkeit von Java mit der SQL-Client-Servertechnologie verbindet. Mittels JDBC werden SQL-Datenbankzugriffe zu einem Teil der Programmiersprache Java. Damit bietet sich eine Clienten-konzentrierte Nutzung von Datenbanken in einem Webbrowser an.

12.3

Struktur einer Linux-Schulverwaltung

Die Struktur einer Linux-Schulverwaltung ist relativ einfach zu definieren. Es ist ein Datenmodell erforderlich, das die Verwaltungsanforderungen widerspiegelt. Hierzu gehören mit Sicherheit die Lehrertabellen und die Schülertabellen. Aber auch Tabellen mit den verfügbaren Räumen und den Noteneinträgen für die Schüler. Für dieses Datenmodell müssen die entsprechenden Zugriffsverfahren entwickelt werden, eine Aufgabe für professionelle Softwareentwickler. Stundenplanprogramme etwa sollten nicht isoliert entwickelt werden, was zu einer Ressourcenverschwendung führen würde, weil die Kollegen der Schulverwaltung dann die gewonnenen Stundenplandaten wieder manuell in das restliche Datenbankmodell einspeisen müßten. Ein Stundenplanprogramm kann also nur als Teil eines komplexen Schulverwaltungsprogramms aufgefaßt werden, das sich selbstverständlich der existierenden Client-Server Technologie der SQL-Datenbanken bedient. Weitere Programmmodule wären die Programmkomponenten zur Pflege der Tabelleneinträge in den einzelnen Datenbanktabellen, die sich der grafischen Benutzeroberflächen oder der HTML-Technologie bedienen können. 240

12.4 Fazit

12.4 Fazit Eine gute Schulverwaltung ist nicht mehr eine Frage der Kosten, wenn Linux zum Einsatz kommt. Was fehlt, ist die Formulierung der Schulverwaltungsaufgaben in einer maschinenbrauchbaren Form. Diese Arbeit kann nur das Kultusministerium des jeweiligen Landes übernehmen oder in Auftrag geben. Liegt ein Datenbankmodell für Schulverwaltung vor, kann mit der Umsetzung auf der Basis von SQL-Datenbanken begonnen werden. Unter Linux ist bei dem Eifer der beteiligten Lehrer rasch mit einem funktionstüchtigen Ergebnis zu rechnen. Dies widerspricht der üblen Nachrede von den “faulen Säcken”. Es ist allerdings auch nicht einzusehen, daß solche Aufgaben wieder einmal in der Freizeit von Kollegen erledigt werden, die dafür nur Hohn und Spott ernten. Es wäre nicht mehr als fair, wenn eine solche Softwareentwicklung von professionellen Entwicklern im Auftrag des jeweiligen Kultusministeriums unter der GPL entwickelt würde, was einerseits der GPL Auftrieb geben, andererseits den Schulen freien Zugang zur Software ermöglichen würde. Wer sagt schließlich, daß Softwareentwicklung unter der GPL nicht auch bezahlt werden darf? Daß von einer solchen Lösung auch die Verwaltungsorgane (Bezirksregierungen, Kultusministerien, Schulträger, . . . ) profitieren würden, versteht sich von selbst. Wer also gibt den ersten Startschuß und veröffentlicht ein Datenbankmodell der Schulverwaltung? Innovatoren in der Politik: Lest dieses Buch!

241

12 Schulverwaltung

242

Kapitel 13 Samba: Tanzen für Ängstliche Eigentlich gehört Samba gar nicht in den Kontext dieses Buches. Deshalb ist dieses Kapitel auch ganz ans Ende gewandert. Denn Samba ist so etwas wie die Schnittstelle zwischen Linux und der Windows-Welt. In diesem Buch dagegen sollte die reine Linux-Welt zum Einsatz kommen. Aber auf der anderen Seite ist mit Samba ein weiterer Grund vorhanden, auf Linux umzusteigen, und zwar behutsam, erst mit dem Server beginnend, der mit Samba die typischen Serverdienste auch für Windows-Clienten übernimmt. Dann, wenn man Linux genug beschnuppert und sich mit seiner hervorragenden Zuverlässigkeit angefreundet hat, auch mit den Clienten den Weg zu diesem zuverlässigen Betriebssystem in der Schule anzutreten. Aus diesem Grunde erhält dieses Kapitel den Titel “Tanzen für Ängstliche”, die sich nicht trauen, den Schritt hin zu Linux in einem Rutsch zu machen. Ich beschränke mich aber hier darauf, die Funktionen von Samba zu erläutern. Eine eingehende Konfigurationsanleitung finden Sie z. B. im ebenfalls bei SuSE PRESS erschienenen Titel “Das Samba Buch” [63]; eine kurze Einführung bietet das Handbuch. Man installiert Samba auf dem Linux-Kommunikationsserver und jedem Linux-Server, der eine der unten beschriebenen Funktionen erfüllen soll. Im einzelnen kann Samba die folgenden Dienste in einem Windows-Netzwerk übernehmen: ❏ Samba als NT-Domänenkontroller (Ab Version 2.0)

Der Linux-Rechner tut so, als wäre er ein NT-Domänenkontroller, verwaltet also ihre NT Domäne. ❏ Samba als Druckerserver unter Windows

Der an den Linux-Rechner angeschlossene Drucker wird den Windows-Rechnern als Netzwerkdrucker angeboten. ❏ Samba als Dateiserver

Das Home-Verzeichnis oder andere zu definierende Verzeichnisse werden Windows-Rechnern als Netzwerklaufwerke angeboten. 243

13 Samba: Tanzen für Ängstliche Mit diesen Funktionen lassen sich auch ohne einen NT-Domänenkontroller relativ sichere Windows/NT-Netzwerke aufbauen. Aber lassen Sie sich nicht täuschen: So leistungsfähig Samba auch ist, es kann durch das Betriebssystem bedingte Schwachstellen nicht ausbügeln. Wer etwa mit einer Kombination von Windows/Samba und Linux-Web-Server sein Intranet betreiben will, stößt früher oder später auf die Groß-/Kleinschreibproblematik, die erheblichen Korrekturaufwand verschlingt. Wer Windows 95 als Client verwendet, muß damit rechnen, daß das eigene Heimatverzeichnis aus Versehen öffentlich freigegeben wird. Immerhin bleibt die Aussage, daß Linux einen preiswerten Windows-Server ermöglicht. Die zur Konfiguration benötigten Daten enthält die Datei /etc/smb.conf (Abbildung 13.1). Dort ist ein wichtiger Eintrag anders gesetzt, als in der Standardkonfigurationsdatei, wie sie mit SuSE mitgeliefert wird create mode=0700

Dieser Eintrag sorgt dafür, daß andere User die Einträge in dem eigenen Home-Verzeichnis nicht lesen können. Setzen Sie Windows 95 in ihrem System ein, ist Vorsicht in jeder Hinsicht angebracht. Kontrollieren Sie, wo immer sie können, ob Sie nicht doch die Dateien Ihrer Schüler lesen können. Nicht etwa aus Neugier, sondern aus berechtigtem Sicherheitsinteresse. Denn wenn Sie den Inhalt lesen können, dann kann man auch Ihren Inhalt des Home-Verzeichnisses lesen, und Sie sollten sich Gedanken über diese Sicherheitslücke machen.

244

13 Samba: Tanzen für Ängstliche

# This smb.conf forbids any access. For a sensible default smb.conf, # please rename the file smb.conf.sample to smb.conf [global] workgroup = www guest account = nobody keep alive = 30 os level = 2 security = user printing = bsd printcap name = /etc/printcap load printers = yes interfaces = 192.168.0.2/255.255.255.0 ; If you want Samba to act as a wins server, please set ; ’wins support = yes’ wins support = no ; If you want Samba to use an existing wins server, ; please uncomment the following line and replace ; the dummy with the wins server’s ip number. ;

wins server = 192.168.1.1

[homes] comment = Heimatverzeichnis browseable = no read only = no create mode = 0700 ; The following share gives all users access to the Server’s CD drive, ; assuming it is mounted under /cdrom. To enable this share, please remove ; the semicolons before the lines ; [cdrom] comment = Linux CD-ROM path = /cdrom read only = yes locking = no [printers] comment = All Printers browseable = no printable = yes public = no read only = yes create mode = 0700 directory = /tmp

Abbildung 13.1: Die Konfigurationsdatei /etc/smb.conf enthält alle zur Konfiguration wichtigen Daten

245

13 Samba: Tanzen für Ängstliche

246

Kapitel 14 Glossar ATAPI Protokoll für die EIDE-Schnittstelle eines CD-ROM-Laufwerks. Es gibt CD-ROM-Laufwerke für SCSI-Schnittstellen und EIDE-Schnittstellen. Diese beiden sind untereinander inkompatibel. Die EIDE-Schnittstelle des CD-ROMLaufwerks wird direkt an den Festplattencontroller des Computers angeschlossen, wird also vom Betriebssystem wie eine Festplatte betrachtet. EIDE-CD-ROM-Laufwerke sind heute sehr preisgünstig zu haben, so daß normale Clienten mit einem CD-ROM-Laufwerk mit einer EIDE-Schnittstelle ausgerüstet werden. Da aber nur vier Ports für Festplatten in einem normalen PC vorhanden sind, mindestens ein Port für die Festplatte belegt ist, empfiehlt sich für CD-ROM-Server die Benutzung von (teuren) SCSI-CD-ROM-Laufwerken. Attachment Anhängsel an eine E-Mail. Das Anhängsel kann dabei eine beliebige Datei sein, z. B. ein Bild, Tondokument oder sogar ein Programm. Vorsicht ist in der Schule angebracht, weil man mit einem Attachment auch lizenzierte Software versenden kann, wofür die Schule haftbar gemacht werden kann. Backbone Engl.: Rückgrat. Ein Rechner, der das Rückgrat für das Internet bildet. Dies ist im Regelfall ein Rechner, der beim Internet Service Provider steht. Browser Ein Programm zum “Durchbrausen” der Internet-Webseiten. Netscape ist einer der bekanntesten Browser, der für eine Vielzahl von Betriebssystemen existiert. CGI Abkürzung für Common Gateway Interface: Eine Norm, die es dem Webser247

14 Glossar ver ermöglicht, Programme aufzurufen, Daten auszutauschen und das Ergebnis des Programms im Web anzuzeigen. Überall wo dynamische Webseiten ohne Java oder JavaSript-Applets zu sehen sind, wirken im Hintergrund CGI-Programme auf dem Webserver. Um CGI-Programme zu installieren, bedarf es des root-Zugriffs auf den Webserver oder vom root zu veranlassende Maßnahmen im Home-Verzeichnis des Kunden. Dies ist einer der Gründe, warum ISP heute lieber auf Java oder JavaScript verweisen. Client Ein Rechner, der sich bestimmte Dienste eines Servers nutzbar macht. Die in diesem Buch beschriebene Rechnerumgebung heißt Client-Server-Umgebung, weil ein oder mehrere Server ihre Dienste den Clienten anbieten. Clonen Ein Clone ist ein identisches Abbild einer Vorlage. In der Computertechnik versteht man deshalb z. B. den Vorgang zur Erstellung einer identischen Festplattenkopie von einer Originalfestplatte als Festplattencloning. Ziel dieser Maßnahme ist es, eine zweite Festplatte zu besitzen, die genau dieselben Informationen enthält wie die Originalvorlage. Die Kopie wird dann sicher verstaut, um im Falle eines Unfalls sofort eine lauffähige Kopie der Festplatte zur Verfügung zu haben. In Schulnetzwerken bewährt sich Festplattencloning auch zum schnellen Einrichten einer großen Anzahl von Computern mit identischer Hardwareausrüstung. Man konfiguriert einen Computer lauffähig und klont dann die Festplatten für die anderen Rechner. Default Route Engl.: Standardweg. Es muß einen Weg aus dem lokalen Netz heraus in das Internet geben, sonst kann kein Benutzer aus dem Intranet heraus surfen. Dieser Weg, der immer dann beschritten wird, wenn die gesuchte Information nicht im lokalen Netz gefunden wird, heißt Default Route. Default-Netzwerkkarte Diejenige Netzwerkkarte, über die die Default Route vom eigenen Rechner ins Internet führt. Dial In Server Ein Server, der von außen z. B. über ISDN angerufen werden kann. Es ist denkbar, den Kommunikationsserver der Schule als Dial Up-Server für Lehrer und Schüler zu konfigurieren. Dann könnten die Schüler und Lehrer von zu Hause direkt ihre Materialien auf dem Server deponieren bzw. herunterladen. Sonst geht das über E-Mail-Attachments. In der Schule bedeutet ein Dial In Server meist ein Sicherheitsrisiko. 248

14 Glossar DNS Abkürzung für Domain Name Service. Der Dienst, der aus Rechnernamen TCP/IP-Adressen macht und umgekehrt. Auch dieser Dienst wird von einem Server angeboten. Meist wird ein externer DNS-Server (Nameserver) des Providers verwendet. Domäne Ein gemeinsamer Name für viele Rechner in einem Netzwerk. Die Domänennamen sind hierarchisch geordnet. Die Domäne des Gymnasiums Isernhagen lautet gym-isernhagen.h.ni.schule.de Die Top-Level-Domäne ist de, unter der alle deutschen Rechner vereinigt sind. Der nächste Domänenlevel ist schule. Die Domäne schule.de wird vom ODS betreut. Der nächste Domänenlevel ni gibt an, in welchem Bundesland die Schule steht, in diesem Fall Niedersachsen. Der nächste Domänenlevel ist h für Hannover. Unter h.ni.schule.de finden sich also alle hannoverschen Schulen mit einer ODS-Adresse. gym-isernhagen ist schließlich der Name des Intranets am Gymnasium Isernhagen. Die volle Domäne (Full Qualified Domain) des Gymnasium Isernhagen lautet also gym-isernhagen.h.ni.schule.de Einzelne Rechner in dieser Domäne erhalten diese Domäne. Deren Full Qualified Domain lautet dann also z. B. pc01.gym-isernhagen.h.ni.schule.de wobei einfach ein weiteres Qualifizierungsmerkmal als unterster Domänenlevel hinzugefügt wird. Full Qualified Domain Name (FQDN) Der Domänenname eines Rechners mit allen Domänenlevels, inkl. dem eigenen Rechnernamen. EIDE Abkürzung für Enhanced Integrated Drive Electronics (Verbesserte Schnittstelle mit integrierter Festplattenelektronik). Die physische Schnittstelle für moderne Festplatten. Auf einem normalen PC sind vier EIDE-Schnittstellen vorhanden. Im Gegesatz zu SCSI-Adapterkarten, die bis zu 14 Schnittstellen versorgen können. E-Mail Elektronische Post. Standarddienst im Internet. Durch Verwendung von Attachments in der Lage, beliebige Dateien, auch Binärdateien, zu versenden. Festplattendienst Ein Server kann einem Clienten Festplattenplatz auf seiner Festplatte zur 249

14 Glossar Nutzung anbieten. Der hierfür benutzte Dienst ist der NFS oder Samba, wenn der Client ein Windows 95/98/NT-Rechner ist. Auf dem jeweiligen Clienten ist dem Festplattenplatz erst auf den zweiten Blick anzumerken, ob er real auf der eigenen Festplatte oder auf der Festplatte eines Servers liegt. Firewall Ein Programm, das dafür sorgt, daß nur authentifizierte Rechner Zugriff auf das eigene Netzwerk haben. Es schützt also das Intranet vor unberechtigtem Zugriff aus dem Internet. GNU Abkürzung für GNU is Not Unix. Ein ursprünglich scherzhaftes Akronym für Software, die nicht der Unix-Lizenzpolitik unterlag. Inzwischen ein Synonym für freie Software, d. h. Software, die frei kopiert werden darf und die im Quellcode vorliegt. Die genauen Nutzungsbedingungen finden sich in der GPL, der GNU General Public License. GPL Abkürzung für GNU General Public License. Regelt die Nutzung von freier Software. Linux unterliegt den Regeln der GPL. In jeder Linux-Distribution finden Sie deshalb die GPL abgedruckt. In der Schule bedeutet der Einsatz von GPL-Software die Garantie für sorgenfreies Lehrerleben, weil es im Bereich der GPL den die Raubkopie als solche gar nicht gibt. GUI Abkürzung für Graphical User Interface. Beschreibt die Tatsache, daß ein Programm durch grafische Elemente wie Rahmen, Knöpfe, Schieber und ähnliches bedient werden kann. X11 ist die grafische Benutzeroberfläche (GUI) für Linux und Unix. KDE ist eine Variante, wie die einzelnen Bedienelemente konkret aussehen können. Weitere Varianten sind fvwm95, bei denen die Bedienelemente wie unter Windows 95 aussehen und fvwm2, bei der sie aussehen wie in einem klassischen Unix. HTML Abkürzung für HyperText Markup Language. Die Hypertext-Markierungssprache regelt, welche Elemente eine Webseite enthalten darf und wie das Ergebnis grob aussehen sollte. Die HTML ist eine Textdarstellungssprache, bei der nur grobe Richtlinien vorgegeben sind. Aus diesem Grunde kann dieselbe Seite bei Betrachtung durch verschiedene Browser sehr unterschiedlich aussehen! HTTP Abkürzung für HyperText Transfer Protocol. Dieses Protokoll regelt, wie Webseiten im Internet übertragen werden. 250

14 Glossar Hypertext Nichtlinear strukturierter Text. Es können zum Beispiel in einem Text einzelne Wörter markiert sein und zu einem Glossar oder verwandten Kapitel führen. Ermöglicht die Schaffung von Dokumenten, die der menschlichen Art zu lesen näherkommt als linearer Text eines Buches. Webdokumente sind typischerweise nicht linear strukturiert. Intranet Ein Miniaturinternet, welches auf einen lokalen Bereich (im vorliegenden Buch das Schulgebäude) begrenzt ist. IP-Forwarding Eine Fähigkeit, die ein Betriebssystem besitzen kann. Diese Fähigkeit wird benötigt, wenn man alle Internet-Dienste ohne Benutzung eines Proxyservers nutzen will und nur über einen einzigen Rechner mit einer gültigen Internet-Adresse verfügt. Das IP-Forwarding (oder Masquerading) sorgt dann für eine Umsetzung der ungültigen IP-Adresse des eigenen Rechners auf die gültige Adresse des Kommunikationsservers und wieder zurück. Ist IP-Forwarding eingeschaltet, kann man z. B. von jedem Rechner des Schulnetzes aus per FTP oder Telnet auf jeden anderen Rechner im Internet zugreifen. Da auch die Umkehrung gilt, ist diese Eigenschaft nur dann zu empfehlen, wenn man weiß, was man tut. ISP Abkürzung für Internet Service Provider. Eine Firma, die davon lebt, Kunden Internet-Zugang zu ermöglichen. Der Kunde bezahlt für ein Login und ein Passwort, um sich am Computer des ISP anmelden zu können. Die Kosten hängen von den weiteren Dienstleistungen des ISP ab, z. B. Geschwindigkeit des Zugangs, Art des Zugangs, Speicherplatz für E-Mails und Homepages, Zugang zu Datenbanken etc. IUK Abkürzung für Informations- und Kommunikationstechnologie. Früher als NT (Neue Technologie) bezeichnet. Sammelbegriff für die Nutzung aller Dienste, die ein Computer mit seiner Peripherie anbieten kann. Insbesondere sind hierin die Internet-Dienste eingeschlossen. LAN Abkürzung für Local Area Network. Netzwerk mit begrenzter Reichweite. Ein Netzwerk, das auf das eigene Gebäude beschränkt ist. Im Unterschied zum Intranet muß ein LAN nicht unbedingt Internet-Technologie benutzen. Beispiele von LANs, die ohne Internet-Technologie auskommen, sind z. B. die klassischen Netzwerke auf der Basis von Netware, oder die Peer-toPeer Netzwerke unter Windows 95. Ein Intranet ist ein LAN auf der Basis 251

14 Glossar derselben Technologie wie das Internet. Deshalb wird heute zunehmend unter LAN dasselbe verstanden wie unter dem Begriff Intranet. Logdateien Unter Linux werden alle Ereignisse im System in den Logdateien mitgeschrieben. Diese Dateien sind nur dem Benutzer root zugänglich und dienen der Auswertung und Kontrolle. Die wichtigste Logdatei ist /var/log/messages Eine weitere in der Schule wichtige Logdatei, in der man ggf. Mißbrauch nachweisen kann ist /var/log/htttpd.access_log in der alle Dateien inkl. Benutzer und Zeitpunkt des Zugriffs notiert sind, die aus dem Internet/Intranet bezogen wurden. Da die Logdateien schnell groß werden können, ist eine Pflege der Logdateien wichtig. MIDI Abkürzung für Musical Instruments Digital Interface. Digitale Schnittstelle für Musikgeräte. Mit Hilfe dieser Schnittstelle ist es möglich, Musikinstrumente (vornehmlich Tasteninstrumente) und Computer zu verbinden. So ist es möglich, die Tastenanschläge einer MIDI-Tastatur aufzuzeichnen und in ein Notenbild zu verwandeln oder umgekehrt ein Notenbild abzuspielen. Da die einzelnen Instrumente in Spuren aufgezeichnet und die Klangfarben der Instrumente vom Computer vergeben werden können, nutzen Musiker heute die MIDI-Technologie, um auch komplexe Orchesterklänge für Vorführzwecke zu erzeugen, ohne Zugang zu einem teuren Orchester zu haben. Multiuser-Betriebssysteme (engl.: Mehrbenutzer-Betriebssystem) Als Computer noch selten und extrem teuer waren, mußten die Maschinen von möglichst vielen Benutzern eingesetzt werden, um rentabel zu arbeiten. Die ersten Betriebssysteme waren deshalb zwangsläufig in der Lage, die individuellen Anforderungen von Benutzern zu befriedigen, ohne daß sich die einzelnen Benutzer gegenseitig stören. Mit dem Erscheinen preiswerter persönlicher Computer, die nur einer Person dienten, wurden die Betriebsyteme aus Ressourcengründen so weit wie möglich abgespeckt. Die Verwaltung von einzelnen Benutzerdaten und Gruppenrechten fiel diesem Abmagerungskonzept vollständig zum Opfer, weil man richtigerweise davon ausging, daß ein Benutzer, der sich einen PC nur für sich kauft, auch nur für sich verantwortlich ist und keine komplexe Benutzerverwaltung braucht. Diese Entscheidung wurde bei der Einführung von Computern in Schulen in fast allen Bundesländern übersehen, außer in Berlin, wo die damalige 252

14 Glossar Schulsenatorin Hanna-Renate Laurien die Weitsicht besaß, Unix als Multiuser-Betriebssystem in Schulen einzuführen, was allerdings mit erhöhten Kosten gegenüber den preiswerten PCs verbunden war. Heute hat sich die Situation insofern geändert, als ein Linux-PC inkl. Software preiswerter ist als derselbe PC mit einem Einzelbenutzer-Betriebssystem, und dennoch alle Eigenschaften eines Mehrbenutzer-Betriebssystems besitzt. Netzmaske Eine 32Bit-Zahl, die mit dem Verfahren der bitweisen UND-Verknüpfung mit einer TCP/IP-Adresse eine Entscheidung darüber liefert, über welchen Weg ein Rechner angesprochen werden kann. NFS Abkürzung für Network File System. Das Dateisystem, das sich des InternetProtokolls bedient, um Teile einer Server-Festplatte auch von Clienten aus nutzen zu können. ODS Abkürzung für Offenes Deutsches Schulnetz. Ein eingetragener Verein, der die Domäne schule.de betreut. Der ODS kann als Mutter der Schulvernetzung in Deutschland bezeichnet werden. PING Ein Programm, das seinen Namen ping lautmalerisch aus der U-Boot-Technik erhalten hat. Dort sorgt ein “Ping” des Sonars für die Lokalisierung von U-Booten. In sinnbildlich ähnlicher Weise kann das Programm einen anderen Rechner lokalisieren. Proxy Engl.: Stellvertreter. Der Proxyserver in einem Intranet sorgt z. B. dafür, daß er selbst von allen Computern des Intranet als das Internet angesehen wird. Alle Anfragen gehen an den Proxyserver, der seinerseits über die InternetVerbindung die Originaldaten holt und an den anfragenden Computer im Intranet weiterleitet. Er übernimmt damit auch eine Firewall-Funktionalität, denn die hinter dem Proxyserver befindlichen Computer können von außen nur bei besonderen Maßnahmen, wie IP-Forwarding, erreicht werden. Quoting Mit dem Quoting versucht man, knappen Plattenplatz gerecht zu verteilen. Jeder Benutzer erhält dieselbe Größe an Plattenplatz zugewiesen. Hat der Benutzer seine Quote ausgeschöpft, verhält sich das System so als wäre die Festplatte voll, während andere Benutzer noch weiter Dateien speichern können. 253

14 Glossar RDBMS Abkürzung für Relationales DatenBank Management System. Eine Datenbank auf der Basis von Tabellen, die über Relationen miteinander verknüpft sind. root Engl.: Wurzel. Der Systemverwalter hat das Login root. Wer sich mit diesem Kürzel einloggen kann, also auch das root-Passwort besitzt, beherrscht das System. Warnung: In der Schule werden Passworte im Regelfall durch Unachtsamkeit des Lehrers einfach durch Hinsehen ausgespäht. Erhascht ein Schüler das root-Passwort, dürfen Sie sich nicht wundern, wenn plötzlich seltsame Dinge in Ihrer Anlage geschehen. Am einfachsten verhindert man Mißbrauch, wenn man den Server, auf dem man dann ausschließlich das root-Passwort verwendet, in einem separaten Raum aufstellt, so daß niemand während des Einloggens über die Schulter sehen kann. Schulen ans Netz Eine Initiative des BMBF und der Telekom zur Förderung des Einsatzes von IuK im Schulunterricht. SCSI Abkürzung für Small Computer Systems Interface (Schnittstelle für Kleincomputer). Die SCSI-Schnittstelle ist eine genormte Schnittstelle, die den Anschluß von bis zu 14 Geräten erlaubt, wie z. B. CD-ROM-Laufwerke mit SCSI-Schnittstelle oder Festplatten mit SCSI-Schnittstelle. Für den Aufbau eines CD-ROM-Servers ist die Nutzung einer SCSI-Schnittstellenkarte unverzichtbar. Server Ein Rechner, der Dienste bereitstellt, die von einem Clienten in Anspruch genommen werden können. Signatur Die Unterschrift unter eine E-Mail kann z. B. in einer Datei gespeichert sein und automatisch an eine E-Mail angehängt werden. Diese Datei heißt die Signaturdatei oder kurz Signatur. Skalierbarkeit Die Fähigkeit eines Geräts, sich an verschiedenste Anforderungen ohne große Aufwendungen anpassen zu lassen. Hohe Skalierbarkeit von Linux sorgt z. B. dafür, daß in der Schule mit einem einzigen PC begonnen werden kann, der über eine Telefonleitung ans Internet angeschlossen ist und ohne organisatorischen Mehraufwand später als Intranetserver ausgebaut wird. In Zeiten knapper werdender Ressourcen eine äußerst wichtige Eigenschaft.

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14 Glossar SQL Abkürzung für Standard Query Language. Standardabfragesprache für Datenbanken. TCP/IP Abkürzung für Transport Control Protocol/Internet Protocol. Ein Satz von Regeln und Vorschriften, der beschreibt, mit welchen technischen Spezifikationen Daten ausgetauscht werden sollen. TCP/IP ist die Basis des Internet. Alle Daten im Internet werden konform mit diesem Protokoll ausgetauscht. TCP/IP-Adresse Teil des TCP/IP-Protokolls. In diesem Protokoll wurden alle Rechner auf der Welt mit einer eineindeutigen Nummer versehen. Diese Nummer ist als 32-Bit-Zahl definiert worden. Sie wird in Einheiten zu 8 Bit (1 Byte) angegeben, also etwa 192.168.0.1, wobei jedes Byte durch einen Punkt getrennt ist. Da zum Zeitpunkt der Gründung des Internet niemand die explosionsartige Entwicklung vorhersehen konnte, reicht der 32-Bit-Adreßraum nicht mehr aus. Es ist deshalb eine kompatible Ergänzung zum Internet-Protokoll entstanden, als IPV6 bekannt. USV Abkürzung für Unterbrechungsfreie Stromversorgung. Ein Gerät, das zwischen Steckdose und Netzanschluß des Computers eingeschaltet wird und bei Stromausfall einspringt. Das Gerät formt die Akkumulatorspannung in 230 V Wechselspannung um. Die Kapazität des Akkumulators bestimmt die mögliche Überbrückungszeit ebenso wie die Belastung durch den Gebraucher (Computer). Überbrückungszeiten von bis zu einer halben Stunde sind möglich. In der Regel reicht eine Überbrückungsdauer von fünf Minuten bis zu einer Viertelstunde. Ein gut konfiguriertes System reagiert nach einer vorwählbaren Stromausfallzeit mit einem Herunterfahren des Computers. UTP Abkürzung für Universal Twisted Pair: Allgmeines verdrilltes Kabel. Netzwerkkabel für 10BaseT- und 100BaseT-Netzwerke. Ebenso auch für ISDNLeitungen verwendet.

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14 Glossar UUCP Der Vorgänger des TCP/IP-Protokolls hieß UUCP (Unix to Unix Copy Program), eine Variante des cp(CoPy)-Programms des Unix-Betriebssystems. Mit Hilfe dieses Programms war der Austausch von Daten über Telefonleitungen realisiert worden. Inzwischen wird dieses Protokoll außer in Schulen selten verwendet. In Schulen findet das Protokoll noch Verwendung, weil es hilft, die Telefonkosten zu reduzieren. Warteschlangen Engl.: Queues. Können mehrere Clienten auf dasselbe Gerät zugreifen, werden die einzelnen Aufträge an das Gerät in sogenannten Warteschlangen abgelegt. Der zuerst eingehende Auftrag wird zuerst bearbeitet, dann der nächste und so weiter. WWW-Mail-Gateways Wer häufig auf Reisen ist oder kein eigenes Mailsystem auf seinem Rechner konfigurieren möchte, kann von den WWW-Mail-Gateways Gebrauch machen. Hierbei ruft man eine Webseite auf, auf der man in ein Formular den Empfänger einer E-Mail, den Betreff und den Inhalt einträgt. Durch Druck auf den Absendeknopf im Formular wird der in der Website enthaltene Inhalt als E-Mail an den Empfänger geschickt. Auf die gleiche Weise können die E-Mails gelesen werden. Insbesondere für Personen, die häufig auf Reisen sind, eine angenehme Einrichtung. WYMIWYG Engl.: What You Mean is What You Get. Eine Gestaltungsvariante für Textverarbeitungen und Designprogramme. Im Gegensatz zum WYSIWYG-Design muß nicht jedes Detail der Darstellung auf dem Bildschirm vorgegeben werden. Man benutzt statt dessen Stilvorlagen, die standardmäßig vorgegeben sind und überläßt die Detaildarstellung dem Computer. WYSIWYG Engl.: What You See Is What You Get. Man bekommt auf dem Drucker genau das heraus, was man vorher auf dem Bildschirm sah. Der Nachteil dieser Methode ist, daß man sich über jedes Detail Gedanken machen muß. Der Vorteil dieser Methode ist, daß man sich über jedes Detail Gedanken machen kann. Je nach Software ist auch bei WYSIWYG-Software gelegentlich die Möglichkeit gegeben, vorgefertigte Stilelemente zu benutzen. Zeitdaemons Daemons heißen in Unix-Systemen Programme, die unbemerkt vom Benutzer ihren Dienst tun. Einer dieser dienstbaren Geister stellt die Uhrzeit des Computers nach einem vorgegebenen Standard.

256

Literaturverzeichnis [1] Die Deutsche Übersetzung der GPL http://agnes.dida.physik.uni-essen.de/˜gnu-pascal/gpl-ger.html. [2] Die Original GPL http://www.gnu.org/copyleft/gpl.html. [3] Die BioNet Lehrerfortbildung ICT98 http://www.bionet.schule.de/training/ict98/. [4] Der SuSE GmbH Webserver http://www.suse.de. [5] Die Liste der GNU/Debian Distributoren http://www.uk.debian.org/distrib/vendors. [6] http://www.shuttle.de [7] http://www.san-ev.de [8] Olaf Kirch: LINUX - Wegweiser für Netzwerker. O’Reilly/International Thomson Verlag, 1996. ISBN 3-930673-18-5. [9] Dr. Bernhard Röhrig: LINUX im Netz. C&L Computer und Literaturverlag GmbH, 1997. ISBN 3-932311-07-8. [10] Black Box Deutschland http://www.blackbox-deutschland.com/. [11] Comer, D.E.: Internetworking with TCP/IP, Vol. 1. Prentice Hall, 1991. [12] Comer, D.E.: Internetworking with TCP/IP, Vol. 2. Prentice Hall, 1991. [13] Comer, D.E.: Internetworking with TCP/IP, Vol. 3. Prentice Hall, 1993. [14] http://www.ods.schule.de [15] SuSE LINUX 6.0: Handbuch von SuSE Linux. [16] http://www.rittershofer.de/info/schsoft/woprob.htm [17] Wolfgang Bauer et. al.: cliXX Physik. Verlag Harri Deutsch. ISBN 3-8171-1553-9. http://www.harri-deutsch.de. [18] Manfred Sietz et. al.: cliXX Chemie. Verlag Harri Deutsch. ISBN 3-8171-1488-5. http://www.harri-deutsch.de.

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259

Literaturverzeichnis

260

Index A Acrobat Reader . . . . . . 103 Apache . . . . . . . . . . . . . . . 51 Applixware Office 99 103 Arbeitsblätter Geographie 219 Arbeitssmaterialien . . 197 asWedit . . . . . 80, 155, 156 Formular . . . . . . . . . . 160 Installation . . . . . . . . 157 Java-Applet . . . . . . . 167 ATAPI . . . . . . . . . . 200, 247 Attachment . . . . . . 89, 247

B Backbone . . . . . . . . 29, 247 Benutzerverwaltung Login . . . . . . . . . . . . . . 53 Zugriffsrechte . . . . . . 53 Betriebsicherheit . . . . . 237 BioNet e.V. . . . . . . . . . . 227 Mitarbeit . . . . . . . . . . 229 Projektübersicht . . . 228 Browser . . . . . . . . . . 82, 247

C CAS . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 CD-ROM-Server Einrichtung . . . . . . . . 57 Größe . . . . . . . . . . . . . . 58 CGI . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 CGI-Programme . . . . . 160 clickable map . . . . . . . . 219 Client . . . . . . . . 15, 63, 248 cliXX Physik

Animationen . . . . . . 215 cliXX Chemie . . . . . . . . 218 cliXX Physik . . . . . . . . . 210 Applets . . . . . . . . . . . 213 Herleitungen . . . . . . 216 Inhalt . . . . . . . . . . . . . 211 Lizenzpolitik . . . . . . 217 Starten . . . . . . . . . . . . 210 Unterrichtseinsatz . 217 Videos . . . . . . . . . . . . 215 Clonen . . . . . . . . . . . 63, 248 Computeralgebrasystem . 117

D Daemon . . . . . . . . . . . . . . 62 Default Route . . . . 42, 248 Default-Netzwerkkarte . . 248 Dial In Server . . . . . . . 248 Dial-Up . . . . . . . . . . . . . . 11 Distribution . . . . . . . . . . . 2 DNS . . . . . . . . . . . . . 22, 249 Konvention für Schulen 22 Namenskürzel . . . . . . 22 Top-Level-Domäne . 25 Domäne . . . . . . . . . 22, 249 Domänen Namen Service 22 Domain Name Service 22 Druckerserver . . . . . . . . 13 Einrichtung . . . . . . . . 55 dynamische Adresse . . 22

E E-Mail . . . . . . . . . . . . . . . 249 E-Mail-Kursliste . . . . . . 93 EIDE . . . . . . . . . . . . . . . . 249 ESP . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 Ethernet . . . . . . . . . . . . . . 19 EUN . . . . . . . . . . . . . . . . 230 European Schoolnet . 230

F Festplattendienst . 12, 250 Festplattenserver . . . . . 12 Festplattten-Cloning . . 63 fetchmail . . . . . . . . . . . . . 48 Fileserver Einrichtung . . . . . . . . 52 Firewall . . . . . . . . . . . . . 250 FQDN . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Freefonts Installation . . . . . . . . 185 FSuB e.V. . . . . . . . . . . . . 232 Full Qualified Domain Name (FQDN) . . 249

G Geonet . . . . . . . . . . . . . . 201 GIMP . . . . . . . . . . . . . . . 183 Installation . . . . . . . . 194 ScriptFu-Plugin . . . 186 TriStateButton-Knöpfe . 186 GNU . . . . . . . . . . . . . . . . 250 GNU Public License . . . V gnuplot . . . . . . . . . . . . . 131 GPL . . . . . . . . . . . . . . . 1, 250

261

Index Gruppenarbeit per E-Mail 92 GUI . . . . . . . . . . . . VIII, 250

H Haupt-Logdatei . . . . . . 52 Heimatverzeichnis . . . . 12 Home-Verzeichnis . . . . 12 HTML . . . . . . . . . . . 97, 250 Links . . . . . . . . . . . . . . . 98 HTTP . . . . . . . . . . . . 13, 251 Hypertext . . . . . . . . . . . 251

I IMAP-Account . . . . . . . 89 Internet Kosten . . . . . . . . . . . . . 44 News . . . . . . . . . . . . . . . 47 Organisationen im 227 Ressource . . . . . . . . . 227 Internet-Dienste . . . . . . 13 Intranet . . . . . . . . . . 34, 251 IP-Forwarding . . . . . . . 251 IPv6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ISDN-Karte Konfiguration . . . . . . 40 ISP . . . . . . . . . . . . . . . 11, 251 IuK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V IUK . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

Einrichtung . . . . . . . . 70 Einrichtung Software . . 70 klickbare Karte . . . . . . 219 KLyX . . . . . . . . . . . . . . . . 106 KLyX . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Koaxialkabel . . . . . . . . . 19 Kommunikationsserver . . 13 Einrichtung . . . . . . . . 33

L LAN . . . . . . . . . . . . . . . . 251 leafnode . . . . . . . . . . . . . . 50 Links . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Linux Benutzerverwaltung 52 Betriebsicherheit . . 237 Installation . . . . . . . . . 34 Zugriffssicherheit . 237 Lizenzpolitik . . . . . . . . . . 1 Lizenzprobleme . . . . . . . 4 Logdateien . . . . . . . . . . 252 Login . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 LyX . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

M

Mail POP . . . . . . . . . . . . . . . . 78 SMTP . . . . . . . . . . . . . . 78 J Mathematischer Java . . . . . . . . . 51, 169, 220 Formelsatz . . . . . . 115 Java Development Kit . . . MIDI . . . . . . . . . 9, 181, 252 171 mount-Befehl . . . . . . . . . 59 Java-Applet . . . . . . . . . 167 Mounten . . . . . . . . . . . . . 59 JDK . . . . . . . . . . . . . 169, 171 Mountpoint . . . . . . . . . . 59 Arbeiten mit . . . . . . 171 Multiuser-Betriebssystem JDK-Entwicklungsumgebung V 169 Multiuser-Betriebssysteme 252 K MuPAD . . . . . . . . . . . . . 117 KLYX Arbeiten mit . . . . . . 107 Arbeiten mit . . . . . . 119 Mathematischer Installation . . . . . . . . 118 Formelsatz . . . . . . 115 N Kabel Netscape . . . . . . . . . . . . . 75 Koaxial- . . . . . . . . . . . . 19 Arbeiten mit . . . . . . . . 82 Twisted-Pair- . . . . . . . 19 Browser . . . . . . . . . . . . 82 KDE-Desktop . . . . . . . . . 69

262

erstes Mal starten . . . 76 Web Page Editor . . . . 97 Netscape Mail . . . . . . . . 90 Arbeiten mit . . . . . . . . 85 Empfangen von Nachrichten . . . . . . 88 Mailverwaltung . . . . 90 Schreiben einer Mail 86 Netscape News Arbeiten mit . . . . . . . . 93 Netzmaske . . . . . . . 26, 253 Netzwerk . . . . . . . . . . . . . . 7 einzelner Rechner 7, 26 Internet-Anschluß ländlicher Schulen 30 Konfiguration . . . . . . 36 LAN . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Netzwerkcluster . 9, 28 Rechner im LAN . . . 27 Schulverbund . . . 10, 29 Server . . . . . . . . . . . . . . 11 Netzwerkkarte Default- . . . . . . . . . . . . 26 Netzwerkmaske . . . . . . 38 Netzwerksegment . 20, 28 News . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Newsgroups . . . . . . . . . . 93 Newsgruppen . . . . . . . . 47 Newsguppen . . . . . . . . . 93 NFS . . . . . . . . . . . . . . . 9, 253 NIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Import Home-Verzeichnisse 68 NIS-Client . . . . . . . . . . . . 67 NIS-Server Einrichtung . . . . . . . . 60 Exportieren der Home-Verzeichnisse 61

O ODS . . . . . . . . . . . . . 22, 253 ODS e.V. . . . . . . . . . . . . 232 Offenes Deutschen Schulnetz . . . . . . . . 22 Offenes Deutsches Schulnetz . . . . . . . 232

Index Organisation BioNet e.V. . . . . . . . . ESP . . . . . . . . . . . . . . . EUN . . . . . . . . . . . . . . FSuB e.V. . . . . . . . . . . ODS e.V. . . . . . . . . . . SaN e.V. . . . . . . . . . . . Organisationen im Internet . . . . . . . . .

227 229 230 232 232 230 227

P Physics 2000 . . . . . . . . . 224 ping . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 PING . . . . . . . . . . . . . . . . 253 POP3-Account . . . . . . . . 89 PPP Dial In Server . . . . 29 privater Adreßbereich 22 Projektarbeit . . . . . . . . 227 Proxy . . . . . . . . . . . . . . . 253 Proxy Port . . . . . . . . . . . . 52 Proxy-Server Squid . . . 52 public_html . . . . . . . 51, 55

Q Quota . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Quoting . . . . . . . . . . 12, 253

R RasMol . . . . . . . . . . . . . . Installation . . . . . . . . Starten . . . . . . . . . . . . RDBMS . . . . . . . . . . . . . RDBS . . . . . . . . . . . . . . . Ressource Internet . . . root . . . . . . . . . . . . . . . . . Rosegarden (MIDI) . .

150 150 151 254 238 227 254 181

S Samba . . . . . . . . . . . . . . . 243 SaN e.V. . . . . . . . . . . . . . 230 Schulen ans Netz 230, 254 Schulen ans Netz (SAN e.V.) . . . . . . . . . . . . . . 14 Schulen ans Netz (SAN e.V.) . . . . . . . . . . . . . . 14 Schullizenz SuSE- . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Schulnetzwerk Feinkonzept . . . . . . . . 19

Grobkonzept . . . . . . . . 7 Schulverwaltung . . . . 235 ScriptFu-Plugin . . . . . 186 SCSI . . . . . . . . . . . . 200, 254 Server . . . . . . . . . 9, 11, 254 Internet-Dienste . . . . 13 Signatur . . . . . . . . . 87, 254 Skalierbarkeit VII, 28, 254 Software Acrobat Reader . . . . 103 allgemeine Arbeits- . 75 Applixware Office 99 . . 103 asWedit . . . . . . . . . . . 155 Fachspezifisch Internet 155 Fachspezifisch Multimedia . . . . . 181 Fachspezifisch Naturwissenschaften 117 Fachspezifische . . . . . 75 GIMP . . . . . . . . . . . . . 183 gnuplot . . . . . . . . . . . 131 Java . . . . . . . . . . . . . . . 169 JDK . . . . . . . . . . . . . . . 169 KLYX . . . . . . . . . . . . . . 105 kommerzielle . . . . . . . . 3 MuPAD . . . . . . . . . . . 117 Netscape . . . . . . . . . . . 75 Netscape Lizenzbedingungen . 76 RasMol . . . . . . . . . . . . 150 Rosegarden . . . . . . . 181 StarOffice 5.1 . . . . . . 101 Unterricht 75, 117, 155, 181 xmgr . . . . . . . . . . . . . . 136 SQL . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 StarOffice 5.1 Installation von . . . 102 StarOffice 5.1 . . . . . . . . 101 statische IP-Adresse . . 22

T TCP/IP . . . . . . . . . . 21, 255 TCP/IP-Adresse . 21, 255

Server . . . . . . . . . . . . . . 38 Telefonkosten . . . . . . . . . 15 TeX . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 The European Schools Project . . . . . . . . . . 229 Twisted-Pair-Kabel . . . 19

U Unterrichtsmaterialien . . . 197 Arbeitsblätter Geographie . . . . . 219 Biologie 98 . . . . . . . . 205 Botanik-Online-Kurs . . 207 CD-ROM-Server . . 200 cliXX Chemie . . . . . . 218 cliXX Physik . . . . . . 210 Einbinden . . . . . . . . . 199 Geonet . . . . . . . . . . . . 201 Geonet-Aufgabe . . . 202 Geonet-Enwicklungsarbeit 205 Installation . . . . . . . . 198 Intranet-Webserver 198 Linken CD-ROM-Laufwerk . 198 Physics 2000 . . . . . . . 224 Walter Fendts Java-Applets . . . . 220 Unterrichtsmaterialien per NFS . . . . . . . . . 201 USV . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 UTP . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 UUCP . . . . . . . . 14, 45, 256

W Walter Fendts Java-Applets . . . . 220 Warteschlangen . . 13, 256 Web Page Editor . . . . . . 97 WiNShuttle . . . . . . . . . . . 14 WWW-Mail-Gateways . . . 89, 256 WYMIWYG . . . . . 106, 256 WYSIWYG . . . . . . 105, 256

263

Index X

Z

xmgr . . . . . . . . . . . . . . . . 136 xmgr: Set . . . . . . . . . . . . 138 xntpd . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

Zeitdaemon . . . . . . . . . . 62 Zeitdaemons . . . . . . . . 256 Zugriffsrecht . . . . . . . . . 53 Ausführungsrecht . . 54 group . . . . . . . . . . . . . . 54

Y YP-Client . . . . . . . . . . . . . 67

264

Leserecht . . . . . . . . . . . 54 others . . . . . . . . . . . . . . 54 owner . . . . . . . . . . . . . . 54 Schreibrecht . . . . . . . . 54 Zugriffssicherheit . . . 237