ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М. Е. ЕВСЕВЬЕВА»
Физико-математический факультет
Кафедра информатики и вычислительной техники
РЕФЕРАТ
ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОС ЛИНУКС В ОБРАЗОВАНИИ
Автор работы
студент 5 курса группы МДФ-117 ________________________ М.Т. Цечоев
Направление подготовки 44.03.05 Педагогическое образование.
Профиль Физика. Информатика
Руководитель работы
канд. физ.-мат. наук, доцент__________________________ Т. В. Кормилицына
Оценка ____________________
Саранск 2021
Введение
Операционная система – комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами компьютера и организации взаимодействия с пользователем.
В её основные задачи входит, во-первых, управление запуском и завершением других программ; во-вторых, управление периферийными устройствами во всём их многообразии, а всем остальным программам предоставляет упрощенные возможности для доступа к периферии.
Наибольшей популярностью в мире среди операционных установленных на десктопным компьютерах пользуются операционные системы фирмы Microsoft. Их доля составляет 76,68%.
Наиболее устойчивые системы этой фирмы основаны на технологии NT (Windows NT/2k/XP). В последнее время возрастает популярность Unix-подобных операционных систем не только среди энтузиастов, но и среди обычных пользователей ПК. Одними из них является семейство операционных систем (дистрибутивов) основанных на ядре Linux.
Все перечисленные операционные системы являются многопользовательскими многозадачными. В них широко развита поддержка сети, защита данных и множество других одинаковых функций. В результате этого у них совпадают области интересов относительно потребителя, что и послужило основой конфликта разгоревшегося как между поклонниками ОС, так и между их создателями.
Операционная система Linux
Свободное программное обеспечение не сводится к одному только ядру Linux, но именно ядро Linux считается флагманом мира истинно свободных программ. Linux представляет собой результат совместного труда людей со всего мира, в том числе (и не в последнюю очередь) и из России. Естественно, что Linux и программы для неё (хоть и не обязательно) распространяются бесплатно – их можно скачать через Интернет, после чего копировать без ограничений и передавать друзьям, знакомым, устанавливать на любое количество компьютеров и вообще использовать по вашему усмотрению. Защищенные лицензией GPL программы при их использовании в коммерческом плане обязаны быть с открытым исходным кодом.
Использование свободного программного обеспечения в школе – хорошая возможность сэкономить на оснащении компьютеров нужными программами. Кроме того, учащиеся смогут лучше понимать и работать с операционной системой и программами.
Установив Linux на школьные компьютеры, пользователь получает не только замену Microsoft Windows, но и доступ к огромному числу свободных программ. Среди альтернатив пакету MS office, MS Outlook и веб-браузеру MS Internet Explorer, пользователю становятся доступны огромное количество софта (не редко уникального) как свободного так и не совсем.
На первый взгляд может показаться, что системы на Linux сложнее, чем Windows. Однако, это совсем не так. Во всем многообразии дистрибутивов есть те, которые в обращение не только не сложнее, а даже проще в освоении систем от Microsoft.
Несомненным плюсом систем на Linux в том, что его можно настроить под себя, настроить так, что от пользования этой ОС вы будете испытывать огромное удовлетворение. Огромное количество настроек позволяет изменить внешний (да и внутренний) вид ОС, причем ни одна Linux-система не будет похожа на вашу. В Linux у вас есть выбор в использовании графической оболочки, есть несколько офисных пакетов, программы-серверы и многое другое.
Проще всего начать изучение Unix-подобных систем c дистрибутива Linux Mint или Kubuntu. Для ознакомления и работы можно использовать Live CD - операционная система умещается на Usb накопителе или диске и не требует установки на жесткий диск. Такие дистрибутивы удобны, прежде всего, тем, что их можно использовать на любом компьютере, где имеется CD или DVD привод. Live CD версия выше озвученных дистрибутивов с лёгкостью покроет большинство нужд школьного учителя: с её помощью можно продемонстрировать ученикам и текстовые процессоры, и электронные таблицы, и все приёмы работы в Интернет, методы программирования, обработки графики и звука, и многое, многое другое.
Применение операционной системы Linux
В мае 2010 года семейство операционных систем на базе ядра Linux– третье по популярности (1,62%) в мире на рынкенастольных компьютеров. На рынке веб-серверов доля Linux порядка 50%. По данным Top500, Linux используется в качестве операционной системы на 89,2% самых мощных супер компьютеров планеты. На рынке смартфонов Linux имеет 70,43%(система Android).
«Linux используется повсеместно: от космических аппаратов до микроволновок – всё работает под Linux» - такое утверждение более чем обосновано. По-сути системы на ядре линукс имеют огромные успехи практически во всех системах.
Можно выделить несколько основных областей, где нередко можно встретить Linux:
·Сервера, требующие высоких показателей uptime.
·Компьютеры нестандартной архитектуры (например, суперкомпьютеры)– из-за возможности быстрой адаптации ядра операционной системы и большого количества ПО под нестандартную архитектуру.
·Системы военного назначения (например, МСВС РФ)– по соображениям безопасности.
·Компьютеры, встроенные в различные устройства (банкоматы, терминалы оплаты, мобильные телефоны, маршрутизаторы, стиральные машины и даже беспилотные военные аппараты)– из-за широких возможностей по конфигурированию Linux под задачу, выполняемую устройством, а также отсутствия платы за каждое устройство.
·Массовые специализированные рабочие места– также из-за отсутствия платы за каждое рабочее место.
·Старые компьютеры с ограниченными ресурсами быстродействия и оперативной памяти, для них используются быстрые оконнныеменеджеры требовательные к ресурсам. НапримерLXDE, Xfce , IceWM и другие.
·Смартфоны на Android работают на ядре Linux.
Достоинства и недостатки использования операционной системы на Linux в образовании
Существуют разносторонние мнения об использовании ОС Linux в учебной деятельности школ. Выделяется ряд достоинств и недостатков операционной системы.
Мной были выделены следующие достоинства ОС Linux перед Windows:
- Надежность и безопасность систем на базе ядра Linux.
- В Windows отсутствуют такие необходимые для обучения программы как текстовый процессор, электронные таблицы, редактор презентаций, векторный графический редактор, среда программирования и СУБД (их необходимо приобретать отдельно).
В Linux все такие программы присутствуют и часто даже в нескольких вариантах (от разных разработчиков).
- Возможность применения Linux при проведении интегрированных уроков (информатика и иностранный язык). В ОС имеется встроенный программный синтезатор речи (в котором есть возможность использования более 20 различных языков).
- Очень важным моментом в организации работы является заполнение документации, что требует участия сразу нескольких учеников, а система Linux способна обеспечить грамотную работу сразу нескольких пользователей в одном документе. В данном случае Linux – просто находка для школьников.
- Программа для работы в сети Интернет Mozilla также заслуживает внимания, она обеспечивает ускоренный поиск и загрузку необходимой информации в отличие от ее аналога ОС Windows, что также может повлиять на эффективность учебного процесса.
- Используемый в офисном пакете формат XML практически недоступен для вирусов и при этом создает файлы втрое меньшего объема, чем аналоги, поэтому использование данного пакета в работе может в большей мере защитить компьютеры от заражения компьютеров вирусами из глобальной сети Интернет.
- Встроенный проигрыватель Flash-роликов, который очень хорошо интегрируется с ускорителем загрузок Mozilla, обеспечивает просмотр проектов, подготовленных на факультативных занятиях по мультимедийным технологиям.
- Упрощение системы администрирования, сопровождения и сервисного обслуживания.
- Возможность отказаться от работы на уроках в режиме «Терминал», что обеспечило бы быстродействие компьютеров и позволило совершать различные операции за более короткий срок.
Но существует и ряд проблем, которые возникают в школах:
- Отсутствие учебной литературы.
- Заинтересованность учащихся. Большинство учащихся, привыкшие к Windows не хотят ничего менять, но не стоит забывать, что если ученик не работал ранее с другими операционными системами, то ему все равно с какой начинать, т.к. при отсутствии стереотипов он одинаково успешно может овладеть любой.
- Непривычное программное обеспечение, например, дома - одно, в школе - другое. Общаясь или путешествуя по Интернету, школьники привыкают к тем инструментам, которые предоставляет ему эта ОС – в Linux он уже не заинтересован. Т.о. можно сказать, что все решается в пользу той операционной системы, которая стоит на домашнем компьютере.
Проблемы внедрения операционной системы Linux в образование
1.Недостаточное количество образовательных программных продуктов для использования с СПО. Нужно привлечь внимание независимых разработчиков. Необходимо практические внедрение экономической модели, позволяющей зарабатывать деньги, создавая качественный продукт, а, не придумывая для него какие-то лицензионные ограничения.
2.Плохое решение вопросов информационного пространства образовательного учреждения. Причина – отсутствие адекватной постановки задачи на формирование законченного и целостного комплекса.Для решения задач организации сетевого пространства образовательного учреждения, требуется создание принципиально новых программных продуктов, подчиненных единой концепции.
3.Предустановленное проприетарное ПО. Мало иметь возможность вернуть деньги за OEM, надо еще знать о ней. 4.Необходимость привлечения к работе учреждений высшей школы. Практика показала, что интерес к СПО со стороны высшей школы есть и это надо использовать для решения проблем системного характера. Например, привлекая студентов к работе над прикладными программами.
5.Необходимость концептуального подхода. Главная задача школы – учить детей и любой проект следует рассматривать именно в этом контексте.
Выбор дистрибутива
В связи с запретом закупки иностранного программного обеспечения (ПО) согласно Постановлению Правительства РФ от 16 ноября 2015 г. № 1236 «Об установлении запрета на допуск программного обеспечения, происходящего из иностранных государств, для целей осуществления закупок для обеспечения государственных и муниципальных нужд» [1] сегодня актуально и остро стоит вопрос выбора ПО для государственных образовательных учреждений, в частности, вузов. В этой ситуации одним из оптимальных решений этого вопроса представляется выбор одного из дистрибутивов Linux российских производителей.
В данной статье сделана попытка обзора некоторых дистрибутивов в аспекте их пригодности для информационного обеспечения образовательного процесса с учетом специфики факультета компьютерных науки информационных технологий.
При обзоре дистрибутивов особое внимание будет уделяться следующим характеристикам: доступные варианты сред рабочего стола (так как они влияют на производительность); наличие в дистрибутиве ПО, необходимого для обеспечения учебного процесса; система управления пакетами.
С точки зрения автора, наиболее перспективными вариантами представляются: «Альт Образование 8» (разработчик ООО «Базальт СПО»), «Astra Linux Common Edition» (разработчик АО «НПО РусБИТех»), ROSA Fresh (разработчик ООО «НТЦ ИТ РОСА»), Calculate Linux Desktop (разработчик «Калкулэйт»).
«АльтОбразование 9» – дистрибутив Linux, ориентированный на повседневное использование при планировании, организации ип роведении учебного процесса в образовательных учреждениях общего, среднего и высшего образования .
В 1999–2000 годах дистрибутив, разрабатываемый будущим ядром ALT Linux Team, основывался на дистрибутиве Mandrake Linux и представлял собой его русскую версию (Linux-Mandrake Russian Edition).
Начиная с 2000 года началось замещение пакетов Mandrake собственными сборками, значительное изменение системы сборки и макросов пакетного менеджера RPM.К версии3.0(2005 год) все пакеты Mandrake, инсталлятор и система конфигурирования были полностью вытеснены собственными разработками ALT Linux Team. Сейчас дистрибутивы ALT Linux являются отдельной ветвью развития Linux и не имеют никакого отношения к Mandrake или Mandriva.
Среда рабочего стола «Альт Образование 9» – XFCE, система управления пакетами – RPM, менеджер пакетов Synaptic .
В дистрибутиве по умолчанию уже имеется небольшой набор редакторов исходного кода и интегрированных сред разработки (Integrated development environment – IDE): BASIC-256, Gambas 3 (BASIC); FreePascal IDE, Lazarus (Pascal); Geany, Code::Blocks IDE, Bluefish (мультиязычные); OpenJDK 8 Monitoring & Management Console (Java); Qt Creator (C, C++, QML); Scinotes (Scilab); Scratch.
Кроме того, пользователям «Альт Образование» «из коробки» доступны: офисный пакет LibreOffice , графические редакторы GIMP, Inkscape, KolourPaint, редактор 3D графики Blender, приложение для визуальной вёрстки документов Scribus, система автоматизированного тестирования обучаемых iTest, программа для моделирования цифровыхэ лектрических схем Logisim,пакет прикладных математических программ Scilab. Также имеется возможность установить необходимое ПО из «Сизифа» (Sisyphus) – ежедневно обновляемого банка программ (репозитория) ALT Linux Team .
«Astra Linux Common Edition» – свободно распространяемыйдистрибутив. Разработка«AstraLinux Common Edition» началась в 2008 году, первый дистрибутив вышел в 2009 году. Базируется на Debian GNU/Linux. Среда рабочего стола – Fly, система управления пакетами dpkg, менеджер пакетов Synaptic .В состав дистрибутива входят: офисный пакет Libre Office, браузер Mozilla Firefox, графические редакторы GIMP, Inkscape, EasyPaint, редактор 3D графики Blender, wx Maxima – графический интерфейс для системы аналитических вычислений Maxima. Среды разработки отсутствуют.
ROSA Fresh R8 – свободно распространяемый дистрибутив. Дистрибутивы ROSA Linux основаны на Mandriva Linux. Разработка велась в 2007–2010 годах, первая версия вышла 1 декабря 2010 года. Среды рабочего стола ROSA Fresh R8 – KDE, GNOME, PLASMA, MATE. Дистрибутив содержит офисный пакет Libre Office, браузер New Moon. Среды разработки отсутствуют. Для управления пакетами используется утилита ROSA Linux Rpm drake, субъективно самая удобная из рассмотренных аналогов.
Calculate Linux Desktop – свободно распространяемый дистрибутив. Существует с 2007 года и основан на Gentoo Linux . Имеется четыре варианта сред рабочего стола: KDE, Cinnamon, MATE и XFCE . Система управления пакетами Portage. Пользователю доступны: офисный пакет Libre Office, графический редактор GIMP, браузер Mozilla Firefox. Среды разработки отсутствуют. Установка ПО производится при помощи программы emerge,имеющей интерфейс командной строки, что, по мнению автора, затруднит поиск и установку ПО начинающими пользователями.
Следует отметить,что дистрибутивы «Альт Образование 9» и Calculate Linux Desktop включены в Единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных. Дистрибутивы «Astra Linux Common Edition» и ROSA Fresh R8 пока не включены в реестр, но в нем присутствуют другие дистрибутивы разработчиков АО «НПО РусБИТех» и ООО «НТЦ ИТ РОСА» [10].
Изложенное выше позволяет автору сделать вывод о принципиальной возможности перехода на любой из описанных дистрибутивов, но наиболее пригодным для образовательных целей считать«Альт Образование.
Альт Образование
Операционная система «Альт Образование»(далее – ОС«Альт Образование»), представляет собой совокупность интегрированных программных продуктов, созданных на основе ОС «Linux», и обеспечивает обработку, хранение и передачу информации в круглосуточном режиме эксплуатации. ОС«Альт Образование»универсальный и многофункциональный дистрибутив.
ОС«Альт Образование» – это простая в установке и удобная в работе операционная система, ориентированная на повседневное использование при планировании, организации и проведении учебного процесса в образовательных учреждениях разного уровня. ОС«Альт Образование»–это широкодоступная операционная система. Она легка в использовании, нетребовательна к ресурсам компьютера, функциональна и надежна.
В комплект ОС«Альт Образование» включено более 30 полностью русифицированных программ, являющихся специальным программным средством информационной поддержки учебного процесса и предназначенных для решения большинства его потребностей, а также современные учебные средства: предметные среды и обучающие системы. К комплекту приложен широкий спектр драйверов устройств, значительно упрощающих работу с дополнительным оборудованием.
Основные преимущества:
русскоязычный пользовательский интерфейс;
возможность дополнительной установки с того же носителя программ для учителя, продвинутой среды рабочего стола KDE5 и серверных приложений;
наличие средств централизованного управления учебнымклассом;
возможность восстановления состояния рабочего места после завершения сеанса;
поддержка централизованной аутентификации по сети через инфраструктуру Active Directory и LDAP/Kerberos;
наличие графических средств настройки системы, включая аутентификацию (в том числе через Active Directory и LDAP/Kerberos), установка и синхронизация времени, управление пользователями, группами, просмотр системных журналов и добавление принтеров, установка дополнительного программного обеспечения;
высокая вирусная защищенность программного обеспечения;
система содержит широкий выбор различных программ для профессиональной и домашней работы в сети Интернет, с документами, со сложной графикой и анимацией, для обработки звука и видео, разработки программного обеспечения и образования.
Структура программных средств
ОС «Альт Образование» состоит из набора компонентов предназначенных для реализации функциональных задач необходимых пользователям и поставляется в виде дистрибутива и комплекта эксплуатационной документации.
В структуре ОС«Альт Образование» можно выделить следующие функциональные элементы:
ядро ОС;
системные библиотеки;
утилиты и драйверы;
средства обеспечения информационной безопасности;
системные приложения;
средства обеспечения облачных и распределенных вычислений, средства виртуализации и системы хранения данных;
системы мониторинга и управления;
средства подготовки исполнимого кода;
средства версионного контроля исходного кода;
библиотеки подпрограмм (SDK);
среды разработки, тестирования и отладки;
интерактивные рабочие среды;
графическая оболочка XFCE;
командные интерпретаторы;
прочие системные приложения;
прикладное программное обеспечение общего назначения;
офисные приложения.
Ядро ОС«Альт Образование» управляет доступом к оперативной памяти, сети, дисковым и прочим внешним устройствам. Оно запускает и регистрирует процессы, управляет разделением
времени между ними, реализует разграничение прав и определяет политику безопасности, обойти которую, не обращаясь к нему, нельзя.
Ядро работает в режиме «супервизора», позволяющем ему иметь доступ сразу ко всей оперативной памяти и аппаратной таблице задач. Процессы запускаются в «режиме пользователя»: каждый жестко привязан ядром к одной записи таблицы задач, в которой, в числе прочих данных, указано, к какой именно части оперативной памяти этот процесс имеет доступ. Ядро постоянно находится в памяти, выполняя системные вызовы – запросы от процессов на выполнение этих подпрограмм.
Системные библиотеки –наборы программ (пакетов программ), выполняющие различные функциональные задачи и предназначенные для динамического подключения к работающим программам, которым необходимо выполнение этих задач.
Учебный процесс
Стандартный урок информатики - это либо теория по учебнику или в виде лекции, либо выполнение практических заданий по плану, изложенному в рабочей тетради или на доску. Самый неприятный момент в переходе на иную программную платформу заключается в том, что становится невозможным использование старых практических заданий. Даже переход от версии к версии одного и того же ПО вызывает эту проблему.
Здесь нам и поможет веб-сервер. Совсем нетрудно создать простой сайт, на котором и будут размещены соответствующие задания к практической работе. Самое элементарное, это сделать стартовую страницу в виде списка классов. "Щелчок по классу" вызывает список практических работ для данной параллели. Подобная организация позволяет ученику иметь перед глазами необходимый материал, а учителю – адаптировать практические задания в соответствии с условиями. При этом нет расхода бумаги на печать заданий, можно вставлять скрин-шоты как иллюстрации к заданиям. В дальнейшем возможно построение в кабинете малой системы дистанционного обучения как по информатике, так и по другим предметам.
Весь материал к практическим работам учитель должен заносить в компьютер сам. Поэтому надо в первые годы определить, что требует немедленного перевода в электронный вид, а какие практические можно выполнять по старому.
Для Линукс отсутствуют методические разработки вроде "Кирилл и Мефодий". Есть пакет kdeedu, много пакетов DebianEdu (education-*).Опять же, все эти пакеты в основном "пустые". Т.е. они являются неким инструментом, но наполнение конкретным учебным материалом ложится на плечи учителя.
Не следует забывать, что персональный компьютер и программное обеспечение – это всё же инструменты, но не "вещь в себе". потому следует обращать внимание и на межпредметные связи. Это можно сделать как с помощью программируемого интерактивного калькулятора с произвольной точность вычислений bc, который позволяет написание скриптов с диалоговым режимом, так и с помощью профессионального уровня построителя графиков GNUPlot. При использовании этих программ можно не только дать учащимся навык программирования, но и решать вычислительные задачи по физике, астрономии, математики, географии и экономики.
Не стоит забывать, что компьютер и компьютерные науки – это прежде всего программирование.
Список литературы
Прохорова, О. В. Информатика : учебник / О. В. Прохорова ; Самарский государственный архитектурно-строительный университет, Кафедра прикладной математики и вычислительной техники. – Самара : Самарский государственный архитектурно-строительный университет, 2013. – 106 с. : ил. – Режим доступа : по подписке. – URL : http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=256147(дата обращения: 31.10.2021). – Библиогр. в кн. – ISBN 978-5-9585-0539-5. – Текст : электронный.
Курячий, Г. В. Операционная система Linux : учебник : [16+] / Г. В. Курячий, К. А. Маслинский. – 2-е изд., исправ. – Москва : Национальный Открытый Университет «ИНТУИТ», 2016. – 451 с. : ил. – Режим доступа: по подписке. – URL: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=578058 (дата обращения: 14.11.2021). – Библиогр.: с. 450. – ISBN 5-9556-0029-9. – Текст : электронный.
Куль, Т. П. Операционные системы : учебное пособие : [12+] / Т. П. Куль. – Минск : РИПО, 2015. – 312 с. : ил. – Режим доступа: по подписке. – URL: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=463629 (дата обращения: 14.11.2021). – Библиогр. в кн. – ISBN 978-985-503-460-6. – Текст : электронный.
Кобылянский, В. Г. Операционные системы, среды и оболочки : учебное пособие : [16+] / В. Г. Кобылянский. – Новосибирск : Новосибирский государственный технический университет, 2018. – 80 с. : ил., табл. – Режим доступа: по подписке. – URL: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=576354 (дата обращения: 14.11.2021). – Библиогр.: с. 77. – ISBN 978-5-7782-3517-5. – Текст : электронный.
Ложников, П. С. Средства безопасности операционной системы ROSA Linux : учебное пособие : [16+] / П. С. Ложников, А. О. Провоторский. – Омск : Омский государственный технический университет (ОмГТУ), 2017. – 94 с. : табл., ил. – Режим доступа: по подписке. – URL: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=493349 (дата обращения: 14.11.2021). – Библиогр. в кн. – ISBN 978-5-8149-2502-2. – Текст : электронный.
