Технологии Linux в образовании

         В.А.Каймин, профессор, доктор наук (computer science)

            Полная компьютеризация средних школ России к концу 2003 года и плани­руемое под­клю­чение их к Интернет создает предпосылки для полного внедрения программы ИКТ и новых компьютерных технологий обучения.

            Министерство образования в марте 2004 года утвердило новый федераль­ный базисный учебный план для средних школ, в котором заложено почти троекратное увеличение часов на базовый учебные курс “Информатика и ИКТ”.

            Новый учебный план для средних школ предполагает включения учебного курса “Информатика и ИКТ” как обязательного федерального компонента сред­него образования, начиная с 8-9-ых классов.

            В основу программы “Информатика и ИКТ” приняты концепции школьного курса информатики, отработанные в отечественной средней школе, начиная с середины 80-ых годов прошлого века [ 1-4 ].

            Основной целью курса информатики в средних школах является обучение всех учащихся компьютерной грамотности - умениям писать, читать, считать и решать задачи с помощью персональных ЭВМ.

            Для обеспечения компьютерной грамотности в базовом курсе информатики сохранились темы “Персональные ЭВМ”, “Операционные системы”, “Редак­торы текстов”, “Электронные таблицы” и “Базы данных”.

            Персональные ЭВМ в отечественных школах и вузах основное приоритет получили персональные компьютеры IBM PC с операционными системами Windows и Linux, поставляемые вместе с компьютерами.

            Конкуренция Windows и Linux на мировом рынке ставит отечественную систему образо­ва­ния перед непростым выбором операци­онных систем и базирую­щихся на них пакетов программ и инфор­мацион­ных технологий.

            Windows - операционная система, получившая широкое распространение на персональных ЭВМ во многих странах мира вместе офисным пакетом про­грамм MS Office и массой других пакетов программ.

            Основное достоинство Windows - отработанный опыт использования в учебных заведениях и офисных применениях этой операционной системы вместе с пакетом MS Office [ 3 ].      

            Основной недостаток - пиратское распространение (с нарушением законов) неотла­женных версий операци­онной системы Windows без техни­ческого сопро­вождения и документации (80% установок в России - пиратские).

            По международным данным на 2003 год на 51% персо­нальных компьютеров используется Windows, а на 27% компьютеров - Linux. Доля Linux ежегодно увеличивается на 30% и к 2007 году станет доминирующей.

            Linux - более надежная операционная система, не требующая при­о­бретения никаких лицензий ни на операционную систему, ни на офисные пакеты про­грамм и все другие пакеты прикладных программ.

            Система Linux признана в качестве основной операционной системы для госу­дар­ственных учреждений во Франции и Германии, Китае и Японии и во многих других странах Европы и Азии.

            Распространение Linux производится на основе генеральной публичной лицензии GNU, разрешающей устанавливать и использовать пакеты программ на любом количестве компьютеров без каких бы то ни было ограничений.

            Высокая надежность операционной системы и пакетов программ Linux и привела к тому, что более 60% серверов в глобальной сети Интернет и около 50% серверов в корпоративных сетях ЭВМ работают под управлением Linux.

            Фирма IBM приняла решения об использовании Linux на всех своих серверах, персональных ЭВМ и супер­компьютеров с операционной системой и продвижении своей техники вместе с фирмами-разработчиками Linux.

            Правительством России совместно с фирмой IBM в 2004 году создан Центр компетенции Linux для продвижения технологий Linux в образование, бизнес и государственные учреждения.

            Долгосрочная опора на наиболее продвинутые информационные технологии создаст базу для внедрения новых промышленных технологий конкурентно способного информа­ци­онно-индустриального общества.

            Важнейшей целью курса информатики остается обучение информационным технологиям - работе с редакторами текстов, электронной почте, поиску инфор­мации в Интернет и расчетах в электронных таблицах.

            В базовый курс “Информатика и ИКТ” добавлены темы, связанные с Интернет-технологиями - “Электронная почта”, “Поиск информации в Интернет”, “Информатизация общества” и “Защита информации в ЭВМ”.

            Новой задачей курса “Информатика и ИКТ” становится обучение уча­щих­­ся - умений искать информацию в Интернет, подготавливать публи­кации в Интернет, переводить и читать информацию на иностранных языках и т.п.

            Базовым средством обучения информационных технологий в Windows является пакет Microsoft Office, включающий редактор текстов Word, электронные таблицы Excel, базу данных Access и пакет презентаций PowerPoint.

            Базовым офисным пакетом в Linux является свободно распространяемый пакет Open Office и его коммерческая версия StarOffice, созданная по заказу компь­ю­терной корпорации Sun.

            В офисный пакет программ Open Office входят:

            1) менеджер файлов Desktop,

            2) редактор текстов Writer,

            3) элек­­тронные таблицы Calc,

            4) графический редактор Image,

            5) пакет презентаций Impress,

            6) база данных Base,

            7) электронная почта Mail.

            Офисный пакет Open Office во многом схож с офисным пакетом Microsoft Office как по составу офисных программ, так и по набору функций и даже по внешнему интерфейсу.

            Основная особенность офисных пакетов Linux - их совместимость по фор­матам с документами Microsoft Office. Документы и файлы, созданные в Windows, вполне могут обрабатываться в Linux.

            Офисный пакет Open Office можно использовать не только в школах  и учебных центрах для обучения компьютерной грамотности, но и в офисах, фирмах и пред­при­ятиях для подготовки самой различной документации.

            Полная компьютеризация средних школ и подключение их к Интернет создает основы для введения единого государственного экзаменов на техно­логической базе ИКТ и контроле знаний с использованием ЭВМ.

            Наиболее технологичным курсом в средних школах оказывается курс “Информатика и ИКТ”, в котором персональные компьютеры наиболее естест­венным образом являются и объектом и средством обучения.

            Прием зачетов и экзаменов по информатике может и должен производиться на ЭВМ путем выполнения заданий и проведения опросов с использованием компьютерного тестирования.

            Введение единых экзаменов в системе среднего образования Российской Федерации и стран СНГ повлекло еще одну новацию - проведение экспериментов с экзаменам по информатике в средних школах.

            Базой для экзаменов в средних школах является обязательный минимум знаний по курсу информатики, утвержденный Министерством образования России  в самом конце 1999 года.

            В базовый минимум курса “Информатика и ИКТ” входят знания возмож­ностей элек­трон­ной почтой и принципы поиска информации в Интернет, которые вообще не зависят от типа операционных систем.

            Решение задач поиска информации в Интернет, базах данных и информа­ционных системах невозможно без знания элементов математической логики и стандартов языков запросов всеми учащимися.

            Обязательный минимум требует раскрытия понятия опера­ционных систем ЭВМ, не раскрывая конкретный тип ЭВМ и тип операционных систем, что означает наличие представлений и о Windows, и о Linux.

            Знание возможностей операционных систем Windows и Linux ввиду их глобального распространения становятся на сегодняшний день обязатель­ной компонентой образовательных стандартов.           

            В минимум знаний входят знание основных возможностей редакторов текстов, электронных таблиц и баз данных, не уточняя их принадлежность Microsoft Office либо Open Office.

            Знание возможностей офисных пакетов программ Microsoft Office и Open Office также становятся на сегодняшний день обязатель­ной компонентой образо­вательных стандартов ввиду их глобального распространения.    

            Для профильного обучения в старших классах запланировано 4-х-кратное увеличение числа часов на курс “Информатика и ИКТ” для физико-математи­ческого и инфор­мационно-техно­логи­ческого профиля.

            В программы курса “Информатика и ИКТ” для профильного обучения добавлены темы “Операционные системы”, “Инфор­мационные технологии”, “Основы алгорит­мизации” и “Технологии программирования”.

            Главное достоинство Linux - технологии Linux являются выразителями мировых стандартов Интернет, с помощью которых Интернет-технологии стремительно распро­стра­нились по всему миру.

            Linux используется не только на персональных компьютерах, но и на сер­ве­рах в локальных и глобальных сетях ЭВМ. Эта операционная система установлена на подавляющем большинстве 66% серверов в глобальной сети Интернет.

            В системе образования как среднего, так и высшего образования наиболее целесообразно изучение платформонезависимых технологий и програм­мных сред­ств, которые могут использоваться как Windows, так и в Linux.

            Скорость смены информационных технологий такова, что пяти­летний пери­од подготовки  стандартов образования, а также сама система подготовки специ­­алистов система­тически опаздывают на пять, а то и на десять лет.

            Для профильного обучения и профессионального образования конкуренция Windows и Linux приво­дит к необходимости их изучения и в средних школах, и в подготовке специали­стов в области инфор­маци­онных технологий.

            Главной задачей профильного обучения станет отработка методики под­готовки и к экзаменам и к олимпиадам по информатике в соответствии с про­граммой единых государственных экзаменов.

            В программу экзаменов помимо знаний основных возможностей информа­ционных технологий входят знания основ алгоритмизации, элементов програм­мирования и умения решать задачи обработки данных на ЭВМ.

            Основы алгоритмизации являлись и являются базовой частью отечествен­ного курса информатики, направленного на технологию решения самых раз­личных задач путем составления и отладки программ на ЭВМ.

            Эксперименты по вступительным экзаменам по информатике более 10 лет ведутся ведущими московскими и российскими экономическими и техническими вузами - ГАУ, МЭСИ, МАТИ, МАПИ.

            Успешная сдача экзаменов по информатике на ЭВМ должна заслуживать самой высокой оценки труда педагогов и коллектива средних школ, особо для школ с профильным обучением в области информационных технологий.

            Отсутствие минимума знаний по инфор­матике у выпускников школ может и должно стать одним из критериев аттестации препо­давателей, компью­терных кабинетов и учебных заведений.

            Умения решать задачи и выполнять задания на ЭВМ должны стать главной частью экзаменов как при физико-математическом профиле, так и при информа­ционно­-технологическом профиле­­ обучения.

            Решение задач путем составления и отладки программ на ЭВМ - основная формула международных олимпиад и чемпионатов по информатике и програм­мированию, в которых основными победителями являются россияне.

            Основными средствами решения задач на ЭВМ на международных олим­пиадах по информатике - языки программирования Pascal и C/C++ и соответ­ст­вующие  платформо-независимые компиляторы.

            Оргкомитеты международных олимпиад и чемпионатов по информатике и программированию полностью отказались от использования платформо­зависи­мых средств программирования типа Visual Basic.

            Общеизвестны успехи отечественной школы в международных олимпиадах по инфор­матике, где российские школьники последние 15 лет стабильно завое­вывают первые места.

            Российская Федерация в 2004 году выставила более 600 студенческих команд на первый тур Чемпионата мира по программированию, где в 10 лучших попало четыре российских команды.

            Базой этих побед являются физико-математические школы при ведущих рос­сий­­ских университетах и технических вузах, а также школы и классы с физико-матема­тическим профилем обучения.

            Отечественные физматшколы являются базовыми площадками для отра­ботки новых учебных курсов и новых технологий с учащи­мися старших классов, планирующими сдавать вступительные экзамены.

            Одной из базовых площадок является физматшкола МИЭМ, созданная в конце 60-ых годов для отработки профильного физико-математического, а 80-х годах - для отработки программных средств обучения в школах.

            В физматшколе МИЭМ был создан первый отечественный учебник по информатике, рассчитанный на полный машинный вариант обучения и сдачу экзаменов по информатике на ЭВМ.

            Только опора на наиболее продвинутые конкурентно-способные технологии создаст базу для развития конкурентно способной экономики и промышленности  нового информа­ци­онного общества.

            Проблема запаздывания особенно остра для вузов дистан­ционного обуче­ния, в которых учеб­ные пособия соответствуют устаревшим стандартам, а сту­денты изучают морально устаревшие технологии начала 90-ых годов.

            Для вузовских программ внедрение современных информационных техно­логий означает прежде всего изучение Интернет-Технологий - технологий публи­ка­ций,  ди­стан­­ци­онного обучения и электронной коммерции в Интернет.

            Для студентов необходимо освоение методов эффективного поиска инфор­ма­ции, умений читать информацию на английском языке, вести деловую пере­писку через Интернет и администрировать личную информацию на персональных ЭВМ.

            Студенты вузов при освоении технологий Интернет должны приобретать более высокий уровень информационной культуры - культуры поиска и предо­ставления инфор­мации в глобальной компьютерной сети Интернет [ 1, 2 ].

            Постоянное обновление информационных техно­логий, опережающее период подготовки студентов, требует включения на послед­них курсах изучения спец­курсов типа “Современные информационные технологии”.

            Параллельное изучение операционных систем Windows и Linux и соответст­вую­щих им информационных технологий и технологий разработок безусловно полез­но для подготовки всех будущих специалистов.

            Главное отличие Linux -  удачное решение проблем защиты информации и информационной безопасности в корпоративных сетях ЭВМ при груп­повой работе в различных проектах.

            Средства безопасности встроены в сетевые версии Linux и поставляются вместе с дистрибутивами операционной системы всеми отечественными и зару­бежными разработчиками.

            Linux в отличии от Windows - это многопользовательская операционная система, рассчитанная на групповую работу в сетях ЭВМ со штатными средствами разграничения доступа к файлам и устройствам ввода-вывода информации.

            Фирма IBM приняла решения об использовании Linux на всех своих серверах, персональных ЭВМ и супер­компьютеров с операционной системой и продвижении своей техники вместе с фирмами-разработчиками Linux.

            Особую роль в вузах играет подготовка специалистов и профессионалов в области информационных технологий, которые должны внедрять в экономику новейшие информационные технологии.

            Углубленное изучение Windows и Linux и соответст­вую­щих технологий разработок программных средств просто необходимо для подготовки будущих специалистов в области  информа­ционных технологий.

            Специалист информационных технологий - не специалист, если он не знаком с операционной системой Linux и не имеет опыта работы и исполь­зования технологий Linux для решения практических проблем.

            Базовым ядром в подготовке специалистов-компьютерщиков могут и должны быть платформонезависимые средства и технологии разработок про­грамм­ного обеспечения и создания информационных систем.

            Платформо-независимыми технологиями для современных ЭВМ являются языки программирования Pascal, C/C++, а для сетей ЭВМ - языки Web-програм­мирования Java, JavaScript, PHP и Perl.

            Среди баз данных платформо-независимыми являются СУБД InterBase и MySQL, а наиболее продвинутые СУБД DB2 и Oracle могут использоваться как Windows, так и в Linux.

            Лучшей технологий разработок программ для ЭВМ более 30 лет являются усовершен­ствованные методы IBM, мирового лидера разработок заказного (on demand) программ­ного обеспечения.

            Технология разработок IBM, как показал практический опыт применения,  дает самый высокий уровень качества и надежности проектирования заказного программного обеспечения самого различного назначения.

            Данная технология программирования прошла в России большую апро­бацию промышленных, фирменных и оборонных разработок и прочно вошла в школьные и вузовские учебники по информатике.

            Выполнение проектов студентами в области информационных технологий является лучшей школой в подготовке специалистов и профессионалов. Лучшей средой для выполнения этих проектов является операционная система Linux.

            Linux в отличии от Windows - это многопользовательская операционная система, рассчитанная на групповую работу в сетях ЭВМ со штатными средствами разграничения доступа к файлам и устройствам ввода-вывода информации.

            Мировая практика показывает, что основными пользователями и раз­работ­чиками Linux являются молодые люди в возрасте от 20 до 30 лет, распро­стра­няющими Linux на основе генеральной публичной лицензии GPL.

         Надежность и безопасность Linux - главные факторы, из-за которых во многих фирмах госучреждениях Франции и Германии в Европе, Японии и Китая в Азии приняли решения о переходе на технологии Linux.

            Средства безопасности встроены в сетевые версии Linux и поставляются вместе с дистрибутивами операционной системы всеми отечественными и зару­бежными разработчиками.

            Лидер-поставщик корпора­тивных версий Linux на мировом рынке - американская компания Red Hat - заключила договора на поставку и техническое обслуживание для более 445 тысяч корпораций.

            Основная проблема - подготовка специалистов и профессионалов для освоения и внедрения технологий Linux в экономику, про­мыш­ленность и систему образования Российской Федерации.

            Особенность России - наиболее быстро растущий рынок информационных технологий, в частности - наибольший рост - 41% установок операционной системы Linux в корпоративных и образовательных учреждениях.

            Первым направлением внедрения должно стать изучение технологий Linux всеми студентами, изучающими в вузах информа­ционные технологии как свою будущую специальность.

            Внедрение Linux в систему образования потребует изучения технологий Linux всеми студентами, обучающимся в технических вузах и университетах в области информационных техно­логий.

            Параллельное изучение операционных систем Windows и Linux и соответст­вую­щих им информационных технологий и технологий разработок безусловно полез­но для подготовки всех будущих специалистов.

            Второе направление - освоение технологий Linux преподавателями, специа­лизи­рую­щимися в сфере информационных технологий, и учителями информатики по профильным направлениям обучения.

            Первый опыт МПГУ показал, что для студентов-педагогов не составляет особого труда освоение технологий Linux, после получения на первом курсе практи­ческого опыта работы с Windows.

            Основные проблемы возникают при развертывании и поддержки лабора­торных практикумов как в Windows, таки в Linux при отсутствии сертифи­цированных преподавателей и системных админи­страторов.

            Нехватка квалифицированных кадров - основная болезнь отечественной системы образования, которая не позволяет отечественной экономике лиди­рующие позиции в сфере информационных технологий.

            Основной задачей новой специальности ИТО “Информационные техно­логии в образовании” и должна стать подготовка и повышение квали­фи­кации надлежащих инженерных кадров для отечественной системы образования.

            Третье направление - ознакомление с Linux всех учащихся средних школ и освоение технологий Linux учащимися средних школ с физико-математическим и информационно-технологическом профилем обучения.

            Подготовка преподавателей для нового информационно-технологического профиля обучения - это вторая основная задача новой вузовской специальности ИТО “Информационные техно­логии в образовании”.

            Решение этой проблемы в регионах страны может и должно быть найдено с помощью новейших информационно-коммуникационных технологий - сайтов, порталов, электронных учебников и глобальной сети Интернет.

            Надлежащий опыт в подготовке кадров был накоплен в пилотном проекте Электронного Университета, развернутого совместно WDU и МИЭМ по маги­стерским программам “Интернет-технологии” и “Управление проектами”.

            В пилотном проекте, поддержанном Международной Академией Информа­тизации, учебный процесс был развернут в очно-заочной форме с использованием кейс-технологий и технологий дистанционного обучения через Интернет.

            Обучение специалистов проводилось на проектной основе и по завершении проектов слушателям каждый семестр выдавались профессиональные сертификаты - Web-мастер, Web-программист, Office-менеджер и Project-менеджер.

            Профессиональные сертификаты вручались Web-мастер - за создание про­стей­ших информационных сайтов, а сертификат Office-менеджер - за профе­сси­ональное освоение офисных пакетов Linux и Windows.

            Сертификаты Web-программист вручались за создание серверных информа­ционных систем на основе технологий LAMP = Linux + Appache + MySQL + PHP, распространяемых на основе генеральной публичной лицензии GPL.

            Особенность технологий LAMP - высокая надежность, безопасность и масштабируемость серверных решений при независимости разра­ботчиков от треть­их организаций при полностью открытых исходных кодах.

            Интернет-Проекты, выполненные студентами и слушателями Электронного Университета WDU/МИЭМ в качестве курсовых и выпускных работ,  можно увидеть на сайте  http://wdu.da.ru .

                        Литература.

1. Каймин В.А. Информатика. Учебник для вузов. М., ИНФРА-М, 2004.

2. Каймин В.А. Информатика. Шпаргалка к экзаменам. М., РИОР, 2005.

3. Касаев Б.С., Каймин В.А. Информатика. Практикум на ЭВМ. ИНФРА-М, 2003.

4. Каймин В.А. и др. Основы информатики и ВТ. Учебник для школ. М., 1989.

5. Угринович Н.Д. Преподавание курса “Информатика и ИКТ” в школе. М., 2004.

6. Ляхов Д. Linux для начинающих. М., Бестселлер, 2003.

7. Ахматов А. Начальный курс пользователя Linux. М., ДЕСС, 2004.

8. Колисниченко Д.Н. Самоучитель Linux. Спб, НиТ, 2004.

 

                                                                                  Ó В.А.Каймин, 2005