Эффективность использования продукта Windows Multipoint Server в образовательных учреждениях

МИНИСТЕРСТВО  ПО ОБРАЗОВАНИЮ И НАУКЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Рубцовский  институт (филиал) Алтайского Государственного

Университета  в г. Рубцовске

Кафедра математики и прикладной информатики

Курсовая  работа

По  дисциплине: Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

Тема: Эффективность использования продукта Windows Multipoint Server в образовательных учреждениях

Выполнил:

Студент  1 курса

Группа 1225зс

Срыбный Д.П.

Проверил:

доцент

Антропов А. В.

Рубцовск 2013г.

Содержание

Введение

В последние 10-15 лет компьютеры и компьютерные информационные технологии активно входят в нашу жизнь. Компьютер сегодня это  мощнейший инструмент получения и обработки информации, возможности компьютерных и сетевых  технологий, их быстродействие потрясают воображение. Поэтому совершенно естественно внедрение этих средств в современный учебный процесс. Понятно, что трудностей на этом пути более чем достаточно, основная из которых – недостаточное или нулевое финансирование их развития в наших школах. Эти технологии являются дорогими: приобретение компьютеров, их текущая модернизация, а развитие технологической базы и уровня безопасности требуют обновления компьютерного парка не реже, чем каждые 2-3 года, обслуживание компьютеров и сетей, покупка программного обеспечения, подключение к Internet. Помимо этого требуется высокая квалификация  преподавателей, их непрерывная переподготовка и профессиональный рост.  Другой проблемой является обстоятельство, что в школе,  как и во всех государственных учреждениях, на персональных компьютерах должно устанавливаться лицензионное  программное обеспечение. На рабочие станции в компьютерном классе можно установить ОС Windows XP Professional SP3, которая предусматривает возможность подключения ПК к сетевому домену, но в обязательном списке используемого ПО, рекомендованного к использованию нет ни одной серверной операционной системы. Либо использовать свободно распространяемое ПО ОС Linux – AltLinux.

Именно отсутствие возможности организации локальных сетей с контроллером домена – является третьей проблемой, с которой сталкиваются при организации компьютерных классов. Фактически все компьютеры в таком классе объединяются в одноранговую локальную сеть и имеют выход в Интернет. Реализация управления такими компьютерами не такая простая задача. 

Улучшение оснащенности образовательных учреждений современными средствами информатизации и обновления устаревшего парка компьютерной техники остаются в числе приоритетных задач, за решение которых отвечает Министерство образования и науки. Существующая ситуация с информационными технологиями в образовании явилась отправной точкой для развития многими участниками ИТ-рынка специализированных технологий. Трудно найти в городе среднюю школу, которая не имела бы компьютерного класса, да и доля учащихся имеющих дома персональный компьютер, с каждым годом возрастает. И не воспользоваться    компьютером, как одним из важнейших инструментов повышения эффективности образования – значит оторвать процесс обучения от реалий современной жизни. В таких условиях модель использования информационных компьютерных технологий может быть следующей:

• ведение и оформление внутри школьной документации;
• составление расписания занятий;
• создание и использование базы данных по сотрудникам и учащимся;
• обязательное изучение компьютерных и информационных технологий;
• использование обучающих программ на всех предметах;
• компьютерное тестирование и контроль знаний;
• использование учениками материалов, опубликованных в Internet для подготовки докладов и рефератов;
• использование электронных текстов художественных книг.

Оптимальным является не создание полностью компьютеризированных учебных курсов, а умелое и целесообразное их сочетание с традиционными  технологиями, если, конечно, речь идет не о дистанционных курсах, где компьютеры дают практически единственную и максимально приемлемую возможность коммуникации.

Возникает вопрос – каким должен быть школьный компьютерный класс, если  принять утверждение о его многопользовательском характере)? Прежде всего, оно действительно должно быть недорогим, чтобы его можно было покупать из расчета на 5 – 10 потенциальных пользователей, при обеспечении возможности достаточно комфортной одновременной работы – у каждого из них будет своя консоль: монитор, клавиатура, мышь. При этом учащиеся должны иметь доступ к самым современным технологиям и программам, с которыми они столкнутся в реальной жизни: Интернету, офисным пакетам и т.п.  основным и обязательным условием является то – что такое устройство должно быть максимально простым в развертывании и эксплуатации, функционировать без наличия полноценной ИТ-инфраструктуры,  к примеру – локальной сети, не требовать от персонала (преподавателя) специальных навыков и знаний, т.е. обеспечивать понятные, легкие в освоении средства управления.

Актуальность  темы «Эффективность использования продукта Windows Multipoint Server в образовательных учреждениях» является значимой в пределах аргументации внедрения и использования современного программного обеспечения с разными возможностями в образовательных учреждениях. От средней школы до высшего учебного заведения.

Цель исследования курсовой работы – изучить новое программное обеспечение, показать достоинства и недостатки, и аргументировать полезность применения Windows Multipoint Server в учебных заведениях.

Задачи курсовой работы:

1. Показать разнообразие конфигурации операционной системы;
2. Изучить системные требования, предъявляемые к техническому обеспечению;
3. Показать варианты применения в учебных заведениях, от топографии расположения учебных мест, до использования программных продуктов.
4. Предложить проект использования на вымышленном примере с использованием рекомендуемых параметров.

Глава 1 Общие сведения о Windows Multipoint Server

1.1 Windows Multipoint Server

Компания Microsoft предложила для образовательных учреждений новый продукт – Windows Multipoint Server. Идея реализованная в Multipoint Server состоит в том, что для обучения нескольких школьников или студентов можно заменить использование нескольких компьютеров всего одним, к которому подключено несколько комплектов мониторов, клавиатур и мышей. Каждому ученику или студенту на компьютере с Multipoint Server предоставляется своя персональная, не зависимая рабочая среда (рабочий стол, документы, настройки, избранное и т.п.), при этом они все используют ресурсы одного компьютера. Windows Multipoint Server позволяет учебным заведениям при ограниченном бюджете могут создать большее количество учебных мест или сократить первоначальные затраты на приобретение компьютерного оборудования, а так же существенно снизить совокупную стоимость владения компьютерными системами.

1.2 Развертывание и принцип работы Windows Multipoint Server

Вопрос использования  одного компьютера для независимой и одновременной работы нескольких учащихся ненов, хотя реализация подключения нескольких комплектов мониторов, клавиатур и мышей к одному компьютеру при этом, чтобы учащиеся работали независимо друг от друга, была проблематична, в связи с архитектурными ограничениями компьютера. Но Microsoft удалось обойти это ограничение, взяв за основу технологию терминального доступа (терминального сервера). Использование этой технологии состоит в том, что при загрузке Multipoint Server происходит загрузка специальной среды, под служебной учетной записью в консольном режиме. В данной среде происходит разделение всех подключенных пользовательских устройств ввода (клавиатуры и мышки) для независимой работы, а также запускается n-количество (n-соответствует количеству подключенных мониторов) приложений “Подключения к удаленному рабочему столу”, который производят “удаленное” подключение к этому же компьютеру (то есть подключение происходит само на себя). Каждое такое приложение выводится строго на “свой” монитор, соответственно каждый ученик видит свое индивидуальное приглашение для входа на “удаленную” систему. Дальнейшая работа как обычно, как за индивидуальным компьютером.

1.3 Развертывание Multipoint Server

В качестве клиентов могут использоваться и обычные  рабочие станции, и традиционные тонкие клиенты, и USB-клиенты, и даже просто мониторы вместе с комплектами клавиатура/мышь подключенные непосредственно к дополнительным выходам видеокарт и USB-портам, причем есть возможность даже на одном мониторе независимо работать нескольким пользователям.

Рисунок 1.1 – Общая схема подключения

При возможности  размещения рабочего места рядом  с машиной, на которой установлен Windows Multipoint Server,то можно, установив в нее много-портовую видеокарту, использовать прямое подключение мониторов и комплектов клавиатура/мышь, или организовать рабочие места с помощью многофункциональных USB-устройств. В случае, если требуется разместить рабочие места на большом расстоянии от WMS, то есть возможность использовать подключение клиентов по локальной сети, используя в качестве клиентов, как обычные компьютеры и ноутбуки, так сетевые мониторы, тонкие клиенты, или устаревшие компьютеры. Также есть возможность комбинировать все возможные типы подключений.

Рисунок 1.2 – Комбинированная схема подключения

Существует два способа развертывания систем Microsoft Multipoint Server: основной и расширенный. В основном способе развертывания все устройства ввода-вывода (мониторы, клавиатуры и мышки) подключены непосредственно к компьютеру. Расширенный способ развертывания, способ когда все  устройства ввода-вывода подключаются через специальные устройства, так называемые нулевые клиенты (Zero Client), которые по своему принципу работы схожи с обычными тонкими клиентами, нулевые клиенты подключены к компьютеру с Microsoft Multipoint Server,  по USB интерфейсу.

Рисунок 1.3 – Подключение с использованием Zero Client

Нулевой клиент (Zero Client) представляет собой компактное plug and play устройство с низким потреблением электроэнергии, в нем отсутствуют механические детали и программное обеспечение, за счет этого устройству не требуется настройка и обслуживание. При подключении такого устройства к компьютеру с Microsoft Multipoint Server, в системе определяются дополнительные устройства, такие как звуковой и видеоадаптер, а также подключенные мышь и клавиатура.

У каждого способа подключения  есть свои плюсы и минусы. В основном способе развертывания количество учебных мест будет определяться аппаратными возможностями компьютера, в первую очередь это связано с возможным количеством подключаемых мониторов. При стандартной конфигурации современного среднестатистического компьютера, в него можно установить два видеоадаптера, к которым можно подключить два монитора – в итоге получается 4 рабочих места. Если использовать расширенные материнские платы в которые можно установить до 5 видеоадаптеров, то можно увеличить количество рабочих мест до 10. Минусом данной схемы развертывания, является то, что нельзя обеспечить учащегося индивидуальным звуком.

В расширенном способе  развертывания, используются нулевые клиенты, при таком способе количество рабочих мест будет определяться количеством подключенных “тонких” клиентов, а их может быть не более 10. Минусом для этого способа развертывания является стоимость нулевых клиентов по сравнению с видеоадаптерами.

Главным преимуществом WMS является чрезвычайная простота настройки и администрирования, позволяющая администратору очень гибко управлять, как работой всех клиентов, не зависимо от того, через какие устройства они работают, так и сеансом каждого пользователя, или группы. Для этого в WMS есть специальный инструмент “Desktop Orchestration”, который представляет собой набор встроенных  функций, позволяющий администратору легко контролировать все действия на каждой станции, и  управлять ими. Благодаря возможности дать задание и показать необходимый материал, с примерами выполнения, индивидуальной работы с каждым учащимся, Windows Multipoint Server идеален для использования в сфере образования. Режим обслуживания и связи станции.

1.4 Управление Multipoint Server

Работа за Windows Multipoint Server идентична для обоих случаев развертывания. При запуске Multipoint Server, в консоли будет предложен выбор действий: переход в стандартный режим, режим обслуживания и связи станции. Последний режим служит для настройки клавиатуры и мыши к монитору, в этом режиме необходимо ввести букву (A,B,C,D и т.д.) с клавиатуры в окне консоли на мониторе. После ассоциации комплекта с манипулятором и клавиатурой к монитору, происходит переход в стандартный режим работы. Режим обслуживания служит для обслуживания системы – такой как установка драйверов, программного обеспечения и т.п., в этом режиме работа с Multipoint Server происходит только в консольном режиме. В стандартном режиме, который загружается автоматически после  загрузки системы и по прошествии некоторого времени. Происходит вход в систему под служебной записью, в которой запускается среда Multipoint Server. В этой среде происходит разделение подключенных пользовательских устройств ввода (клавиатуры и мышки) для независимой работы и распределение по мониторам запущенных программ “Подключение к удаленному рабочему столу”. Дальнейшая работа учеников происходит в терминальном режиме и не отличается ничем, как если бы каждый пользователь сидел индивидуально за отдельным компьютером.

Управление Multipoint сервером возможно, как стандартными средствами администрирования Windows 2008 R2, так и специально созданным для простого управления (администрирования) компьютером учителем или преподавателем – Диспетчер Multipoint. Через Диспетчер Multipoint, можно управлять учетными записями пользователей, видеть какое пользовательское оборудование подключено, какие пользователи работают, отключить или завершить сеанс пользователей и т.п.. Однако в Диспетчер Multipoint не включили возможность наблюдать за рабочими столами пользователей или подключения к конкретному сеансу, но это можно сделать стандартными средствами Windows Server, через диспетчер службы удаленных рабочих столов.

1.5 Комплектация Windows Multipoint Server 2011

Windows Multipoint Server  доступен в редакциях Стандарт и Премиум, отличающихся количеством поддерживаемых пользователей, возможностями работы в домене и использования виртуализации.

Таблица 1.1 – Варианты поставки Multipoint Server

Премиум редакция WMS 2011  не только позволяет работать в домене, но имеет возможность интеграции со Small Business Server 2011 Essentials, поскольку он специально разработан так, чтобы быть важным сопутствующим сервером в сети SBS.

Примерные требования к компьютеру для различных вариантов  использования Windows Multipoint Server 2011приведены в таблице 1.2:

Таблица 1.2 – Системные требования к оборудованию

1.6 Схемы расположения учебных мест рекомендуемые Microsoft

Для корректной работы имеются особые требования к  локальной сети. В зависимости от предпочитаемого расположения учебных столов корпорация Microsoft рекомендует 5 основных расположений учебных классов. Все расположения соответствуют требованиям Министерства Образования РФ.

Рисунок 1.4 – Расположение рабочих мест у стен

Данное расположение предлагает собой максимальное распределение  рабочих мест вдоль стен, что благоприятно сказывается с СНиП, тем что излучение от мониторов задней стенки уходит в стену. Но из отрицательных свойств имеется то, что не рекомендуется устанавливать монитор рядом с окнами.

Рисунок 1.5 – Расположение рабочих мест по объему помещения

Данное расположение представляет собой распределение  рабочих мест внутри помещения рядами, с удобными проходами. Положительным  фактором является то, что преподаватель видит всех учащихся. Отрицательным фактором является то, что увеличивается длина проводов при непрофессиональной прокладке локальной сети.

Рисунок 1.6 – Традиционная схема лекционного зала

Данное расположение представляет собой эконом-вариант  при небольших расходах. Малое  количество рабочих мест обусловлено  очень эффективным финансовым управлением. Отрицательным фактором является то, что большая часть учащихся лишена возможности работы за компьютером.

1.7 Схемы подключения к источнику  видео

Как говорилось выше, Windows Multipoint Server может поддерживать одновременно несколько видеокарт. Это позволяет подключать мониторы нескольких станций непосредственно к компьютеру, а клавиатуры и мыши подключаются через USB-концентраторы.

Рисунок 1.7 – Схема с прямым подключением к видеокарте

Другая схема  подключения через нулевой USB-клиент, в котором используются многофункциональные концентраторы с видеоразъемом.

Рисунок 1.8 – Схема с подключением с помощью нулевого USB-клиента

Кроме станции  подключенной к видео по прямому  каналу, остальные подключаются через USB выходы.

А также схема  подключения через RDP-клиент по локальной сети. Основное подключение для использования при работе с «тонкими» клиентами». Подключается к Windows Multipoint Server по локальной сети посредством протокола RDP или проприетарного протокола и поставщика удаленных рабочих столов.

Рисунок 1.9 – Схема подключения с использованием «RDP по локальной сети»

Для более лучшей эксплуатации, предусмотрены схемы  подключения с использованием дополнительных концентраторов. Это позволяет упростить  расходы и схемы реализации компьютерных классов с использованием Windows Multipoint server. Самая простая схема подключения, поддерживаемая Multipoint server – гирляндная схема подключения.

Рисунок 1.10 – Гирляндная схема подключения станций

Идея подключения  заключается в том, что каждый следующий концентратор подключается к предыдущему через собственный USB-порт. Но существует ограничение на подключение не более трех USB-концентраторов.

Глава 2 Проведение учебного процесса с использованием информационных технологий

Главная цель любого преподавателя – это успехи учеников. Чтобы обучение было успешным, необходимо сделать процесс усвоения знаний более мотивирующим, значимым, интересным для современных учащихся каждый из которых обладает своим уровнем восприятия.

Компьютер –  это средство индивидуального обучения в условиях не лимитированного времени, и именно в этом качестве он должен использоваться. Важно, чтобы ученик при компьютерном обучении не был ограничен жесткими  временными рамками, чтобы педагогу не надо было работать «на класс» в целом, а чтобы он мог пообщаться с каждым учеником, дать индивидуальную консультацию по работе с обучающей программой и по материалу, в ней содержащемуся, помочь преодолеть индивидуальные затруднения.

Отдельное направление  использования компьютера в обучении – интегрирование предметных учебных курсов и информатики. При этом компьютер используется уже не как средство обучения, а как средство обработки информации, получаемой при изучении традиционных дисциплин – математики, физики, химии, биологии, географии. С помощью инструментальных программ на компьютере можно решать математические задачи в аналитическом виде, готовить текст, схемы и т.д.  Компьютер выступает при этом в качестве средства предметной деятельности, приближая стиль учебной деятельности на уроках к стандартам современной научной, технологической и управленческой деятельности.

Особые ожидания при таком использовании компьютера связываются с использованием телекоммуникаций, с возможностями  локальных и  глобальных компьютерных сетей. Весьма перспективной технологией обучения является  метод групповых исследовательских проектов, моделирующий деятельность реального научного сообщества. Такая технология включает следующие моменты:

• первоначальная мотивация исследования; обнаружение какого-либо  парадокса, постановка проблемной задачи;
• поиск объяснения парадокса, построение гипотез;
• проведение исследований, экспериментов, наблюдений и измерений, литературных изысканий с целью доказать или отвергнуть гипотезы, объяснения;

Использование компьютера в качестве эффективного средства обучения существенно расширяет возможности педагогических технологий: физические компьютерные энциклопедии, интерактивные курсы, всевозможные программы, виртуальные опыты и лабораторные работы позволяют повысить мотивацию учащихся к изучению физики. Преподавание физики, в силу особенностей самого предмета, представляет собой благоприятную почв для применения современных информационных технологий. Преимущество работы ученика с программным обеспечением состоит в том, что этот вид деятельности стимулирует исследовательскую и творческую деятельность, развивает познавательные интересы учеников.

Использование сетевых технологий очень хорошо вписывается в технологию обучения. Особенно если удается реализовать  сетевые телекоммуникации: обмен сообщениями по электронной почте с классами в других городах параллельно выполняющими такой же проект. Телекоммуникационная составляющая проекта, делает естественным использование компьютера для представления результатов измерений и наблюдений, способствует формированию информационной культуры учащихся.

Содержание  проектов обучения является межпредметным, интегрированным, привлекающим внимание и знания из  различных областей, как и проблемы возникающие на практике. Обучение по методу проектов, кроме изучения конкретных разделов наук, позволяет достигать и другие педагогические цели:

• развитие письменной речи;
• овладение компьютерной грамотностью, освоение текстового редактора, компьютерных телекоммуникационных программ;
• развитие общих навыков решения проблем;
• развитие навыков работы в группе;
• развитие навыков творческой работы.

2.1 Типы обучающих программ

Основанием для классификации служат особенности учебной деятельности обучаемых при работе с программами. Выделяются четыре типа обучающих программ:

• тренировочные и контролирующие;
• наставнические;
• имитационные и моделирующие;
• развивающие игры.

Программы 1-го типа (тренировочные) предназначены для закрепления умений и навыков. Предполагается, что теоретический материал уже изучен. Эти программы в случайной последовательности предлагают учащемуся вопросы и задачи, и подсчитывают количество  правильно и неправильно решенных задач.

Программы 2-го типа (наставнические) предлагают ученикам теоретический материал для изучения. Задачи и вопросы служат в этих программах для организации человеко-машинного диалога, для управления ходом обучения. Так если ответы, даваемые учеником неверны, программа может «откатиться назад» для повторного изучения материала.

Программы 3-го типа (моделирующие) основаны на графически-иллюстративных возможностях компьютера, с одной  стороны, и вычислительных с другой стороны, и позволяют осуществлять компьютерный эксперимент. Такие программы позволяют ученику возможность наблюдать на экране дисплея некоторый процесс, влияя на его ход подачей команды с клавиатуры, меняющей значения параметров.

Программы 4-го типа (игры) предоставляют в распоряжение ученика некоторую воображаемую среду, существующий только в виртуальном мире, набор каких-то возможностей и средств для реализации возможностей, связанных с изучением мира игры и деятельностью в этом мире, приводит к развитию обучаемого, формированию у него познавательных навыков, самостоятельному открытию им закономерностей, отношений объектов действительности, имеющих всеобщее значение.

Наибольшее  распространение получили обучающие  программы первых двух типов в  связи с их относительно невысокой  сложностью, возможностью многопользовательского интерфейса и сбором результатов.

На этапах урока, когда основное обучающее воздействие  и управление передается компьютеру, преподаватель получает возможность  наблюдать, фиксировать проявление таких качеств у учащегося, как осознание цели поиска, активное воспроизведение ранее изученных знаний, интерес к пополнению недостающих знаний из готовых источников, самостоятельный поиск.

2.2 Применение обучающих программ

Обучающие программы  распространяются на CD-DVD-дисках, они чаще всего для демонстрации в ходе учебных занятий или самостоятельного изучения предмета. Наибольшую популярность получили курсы иностранных языков, также имеются обучающие программы по естественнонаучной тематике: «Физика для…», «Химия для…», а также точных наук: «Математика», Алгебра», «Геометрия». Особая разновидность учебных пособий – разнообразные мультимедийные энциклопедии, такие, как Microsoft Encarta, «Большая Энциклопедия Кирилла и Мефодия». Спецкурсы производителей 1С – «1С.Репетитор», TeachPro. И как отдельная разновидность – электронные учебники.

Электронный учебник  – автоматизированная обучающая  система, включающая в себя дидактические, методические и информационно-справочные материалы по учебной дисциплине, а также программное обеспечение, которое позволяет комплексно их для самостоятельного получения и контроля знаний.