Digitale Infrastruktur für die Schule » Aufbau eines Schulnetzwerks
Unterricht neu denken – mit Conrad digitalisieren
Veröffentlicht: 18.01.2021 | Lesedauer: 13 Minuten
Das Thema “digitale Schule” ist für Schulen, Bildungsministerien, Lehrer, Schüler sowie Eltern präsent. Die aktuelle Situation mit einhergehendem Homeschooling, Hybridunterricht und Wechselunterricht unterstreicht die Dringlichkeit einer umfassenden Digitalisierung. Die Schwerpunkte sind dabei je nach Alter und Art der Bildungseinrichtung unterschiedlich - und deshalb bleibt oft vage, was mit Digitalisierung gemeint ist und wie diese funktionieren soll.
Experten aus Bildung und Wirtschaft sind sich jedoch einig, dass es nicht nur darum geht, analoge Herangehensweisen zu digitalisieren, sondern Unterricht grundsätzlich neu und digital zu denken.
Um jedoch zu diesem Schritt zu gelangen geht es in diesem Ratgeber zunächst um die technische Basis, also um die Frage, wie man ohne hohe Kosten und mit möglichst vorhandenen Geräten grundlegende, digitale Infrastruktur für die Schule schaffen kann. Dazu gehört ein stabiles WLAN in allen Räumen und vernetzbare Geräte.
Was bedeutet digitale Infrastruktur in der Schule?
Während im Privatleben die Nutzung von mobilen Geräten und vernetzbaren Technologien wie Smart Home Alltag ist, sind viele Bildungseinrichtungen noch lange nicht so weit. Denn es hakt an vielen Stellen: Finanzierung, Zuständigkeiten von Schulen und Bildungsverwaltungen, Auswahl der Geräte und sinnvolle Einbindung in den Unterricht - um nur einige zu nennen.
Dies macht das Thema oftmals so komplex, dass viele Verantwortliche vor der scheinbaren Mammut-Aufgabe zurückschrecken. Denn sie müssten zunächst die Voraussetzungen schaffen, um digitale Bildung überhaupt zu ermöglichen. Schon ein flächendeckendes, schnelles WLAN fehlt an vielen Schulen. Dabei nutzen Tablets und Whiteboards wenig, wenn das Netzwerk nicht stabil und zuverlässig funktioniert.
Die gute Nachricht ist: Mittlerweile gibt es Systeme, die mit geringem Aufwand und niedrigen Kosten sowie unter Nutzung der vorhandenen Infrastruktur eine optimale IT-Ausstattung gewährleisten. Denn "digital" bedeutet nicht gleichzeitig, dass man eine Vielzahl an neuen, teuren Geräten kaufen muss.
Im Folgenden zeigen wir beispielhafte Wege, wie die ersten Schritte in Richtung digitale Infrastruktur aussehen können.
Um den Schritt in die Zukunft zu wagen, sind zwei Aspekte zu berücksichtigen, die den Erfolg des digitalen Lernens ausmachen:
1. Digitalisierung der Schule
Die Infrastruktur muss stimmen, weil sie die Basis aller weiteren Bemühungen um eine Digitalisierung des Unterrichts bildet. In der Regel handelt es sich um einmalige Arbeiten an der Hardware, die eingerichtet werden muss. Dazu gehört die Ausstattung für stabiles WLAN und die Vernetzbarkeit der Geräte genauso wie ausreichende Möglichkeiten zum Laden sowie zum Transportieren und Aufbewahren von Tablets, Notebooks, Kameras oder Smartphones.
2. Digitalisierung des Unterrichts
Dies beinhaltet den täglichen Umgang mit digitalen Medien und Geräten. Hier sind Fragen zu klären, wie man 3D Drucker, Tablets, Smartphones oder Messgeräte zur digitalen Messwerterfassung sinnvoll und in Verbindung mit den jeweiligen Fachcurricula im schulischen Alltag einsetzt. Der Entwurf didaktischer Szenarien und die Anpassung von Lehrplänen ist deswegen ebenfalls ein zentraler Bestandteil. Genauso wichtig ist es, den Kindern den kritischen, reflektierten Umgang mit dem Internet und den sozialen Medien beizubringen.
Unsere Produktempfehlungen zur Digitalisierung von Schule und Unterricht
Voraussetzungen für eine digitale Infrastruktur
Zu den grundlegenden Voraussetzungen, um eine Schule zur digitalen Schule zu machen, gehört deshalb eine zuverlässige Internetanbindung mit zeitgemäßer Bandbreite, also mit einer zuverlässigen Datenübertragung von mindestens 16.000 kbit/s. Diese Bandbreite muss in allen Räumen stabil funktionieren, in denen mit internetfähigen Geräten gearbeitet werden soll. Zudem ist es wichtig, dass das Netzwerk eine hohe Zahl an Nutzern aushält. Denn surfen mehrere Schulklassen gleichzeitig, muss die Verbindung unverändert stabil bleiben. Sie darf nicht abbrechen oder langsamer werden.
Wie bereits einleitend beschrieben geht es nicht um eine 1:1 Digitalisierung von analogem Unterricht, sondern um eine neue Herangehensweise mit richtigen Konzepten für digitalen Unterricht. Doch nicht nur die Infrastruktur muss stimmen. Auch Lehrer müssen sich der Digitalisierung öffnen und sinnvolle Anwendungskonzepte entwickeln. Hier stellt sich die Frage: Reicht es aus, einen Text als PDF auf das Whiteboard zu spielen statt als Ausdruck auszuteilen? Viele meinen: Nein, weil kein Mehrwert entsteht. Sinnvoll wäre es beispielsweise, Links zu weiterführenden Informationen, Videos oder Grafiken einzufügen oder mit den Schülern gemeinsam interaktiv den Text zu bearbeiten (Collaborative Editing).
Digitale Arbeitsmethoden brauchen allerdings nur zum Einsatz zu kommen, wenn sie tatsächlich einen Mehrwert bieten - und nicht nur, weil die Geräte zur Verfügung stehen und genutzt werden sollen.
Ausreichende Geldmittel, um die bestehende Netzwerktechnik und vorhandene digitale Medien zu ergänzen, sind ebenfalls notwendig. Hinzu kommen langfristig Kosten für Schulungen, Verbrauchsmaterialien, Lizenzkosten für Software und Apps sowie Personal zur Administration und Problembehebung. Hier kann der staatlich bereitgestellte Digitalpakt Abhilfe schaffen.
Steht die Infrastruktur und existieren die ersten Ideen für den Einsatz der digitalen Medien, liegt ein großes Stück Arbeit hinter allen Beteiligten. Letztendlich sind es jedoch die Lehrer, mit denen jede Schulstunde steht und fällt. Setzen sie die vorhandenen Mittel nicht ein, kann das Konzept noch so perfekt sein. Eine der wichtigsten Voraussetzungen ist daher, Lehrer in ihrem Bemühen um einen zeitgemäßen Unterricht mit digitalen Medien zu unterstützen. Ein Ansprechpartner vor Ort, der bei technischen Problemen schnell helfen kann, ist ebenfalls nicht zu unterschätzen.
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Im Folgenden zeigt ein kurzer Überblick die Anforderungen, die ein Netzwerk grundsätzlich erfüllen sollte:
Einfache Lösungen für die digitale Infrastruktur in Schulen
Zunächst gilt: Schulen brauchen nicht zwangsläufig komplexe Systeme oder müssen sich lauter neue Geräte kaufen. Viele Hersteller haben Produkte entwickelt, die mit geringem Budget gekauft und mit wenig Aufwand durch eine fachkundige Lehrkraft verwaltet werden können. Wir stellen Ihnen technische Möglichkeiten vor, wie Sie ein leistungsfähiges WLAN-Netzwerk installieren, das Internet in jedes Klassenzimmer bringt und vorhandene Geräte - selbst ältere Nadeldrucker - miteinander vernetzt. Außerdem zeigen wir, wie Sie vorhandene Beamer und Fernseher in smarte Tafeln verwandeln und wie Lehrer die Tablets ihrer Schüler steuern können.
Internet in jedem Klassenzimmer – mit wenig Aufwand
Fragen zu Beginn des Projekts digitale Infrastruktur
Die erste Frage bei der Einführung der digitalen Schule sollte lauten: Hält das bestehende Netzwerk den Anforderungen durch eine Vielzahl an Nutzern und drahtlosen Geräten zur gleichen Zeit stand? Eine intensive Nutzung hat automatisch eine hohe Daten-, Sprach- und Videoübertragung zur Folge. Ist das Netzwerk dafür nicht ausgelegt, kommt es zu Flaschenhälsen, die zu einer Verstopfung der Datenautobahnen führen können.
Zudem ist die Sicherheit des Systems ein großes Thema. Denn das Netzwerk muss sensible Daten wie Notenlisten oder auch die kommenden Klassenarbeiten vor neugierigen Blicken von innen und außen schützen. Gleichzeitig dürfen Schüler aus dem Schulnetz keine jugendgefährdenden Inhalte erreichen können.
Um ein stabiles Netzwerk und die Sicherheit der gespeicherten Daten zu gewährleisten, ist eine Überprüfung des Ist-Zustands zu Beginn wichtig. Dabei sollten folgende Punkte beachtet werden:
- Geräte und Nutzer: Wie hoch ist die Anzahl der Geräte mit Zugang zum Netzwerk und wie wird sich diese im Laufe der Jahre voraussichtlich entwickeln?
- Storage: Benötigen Sie mehr Leistung, Kapazität oder Ausfallsicherheit für Ihren Netzwerkspeicher und Ihren Server? Dies hängt von der Komplexität der genutzten Anwendungen und Dienste ab.
- Performance: Können bei erhöhtem Datenaufkommen, wie es bei großen Netzwerken in Schulgebäuden der Fall ist, Leistungsengpässe entstehen? Sollen bestimmte Dienste priorisiert werden?
- WLAN: Gibt es Geräte, welche die WLAN-Frequenzen stören, weil sie auf der gleichen oder auf einer benachbarten Frequenz senden?
- Daten: Welche Auswirkungen hätte ein Ausfall des Netzwerks auf den Unterricht? Gibt es eine Absicherung, sodass die Lehrkräfte ohne Probleme weiter unterrichten können?
Beispielhafte Netzwerklösung für die Schule
Der Aufbau eines Netzwerks in der Schule muss verschiedene Anforderungen erfüllen. Zum einen sind in der Regel ein Unterrichtsnetz für Lehrer und Schüler sowie ein Verwaltungsnetz für das Verwaltungspersonal und die Lehrkräfte mit jeweils einer Verbindung zum Internet und entsprechenden Zugriffsrechten notwendig.
Die Netzwerke weisen ein völlig unterschiedliches Nutzerverhalten auf: Während das Unterrichtsnetz von einer wechselnden Anzahl an mobilen Nutzern auf unterschiedliche Weise gebraucht wird, arbeiten im Verwaltungsnetz nur wenige Angestellte der Schule.
Außerdem zeichnet sich das Unterrichtsnetzwerk dadurch aus, dass die Benutzer eine vordefinierte Arbeitsumgebung erwarten, das heißt beispielsweise, dass die vielfältigen Anwendungen leicht zu finden und der Jugendmedienschutz aktiviert sein muss. Dazu werden unter anderem eine Auswahl an Webseiten gesperrt, die jugendgefährdende Inhalte zeigen. Auch der Zugriff auf soziale Medien oder andere, unerwünschte Seiten, lässt sich einschränken.
Eine mögliche Herausforderung an das Netzwerk ist, dass Lehrkräfte ihre eigenen Geräte mitbringen und nutzen möchten, auf denen beispielsweise die vorbereiteten Unterrichtsmaterialien gespeichert sind. Darüber hinaus gibt es mittlerweile sogenannte Portable Applications, die sich auf einem Speichermedium wie einem USB-Stick befinden und an die schuleigenen Geräte angeschlossen werden können. In beiden Fällen hat die Systembetreuung keinen Einblick, welche Risiken, z.B. Schadsoftware, die fremden Geräte mit sich bringen. Hier ist zu überlegen, wie man mit diesen Fällen umgeht.
Ergänzend zu den bereits dargestellten Sicherheitsaspekten muss auch der Zugriff aus dem Unterrichtsnetz auf das Verwaltungsnetzwerk unterbunden werden.
Eine beispielhafte Netzwerklösung mit WLAN Access Points, die alle Anforderungen berücksichtigt, zeigt die folgende Grafik. Hier sieht man deutlich die klare Trennung der Zugriffsrechte von Schülern, Lehrern und Verwaltung.
Klicken Sie die Legende rechts und schon werden die jeweiligen Komponenten in unserer interaktiven Grafik sichtbar.
Was braucht man für ein funktionierendes WLAN-Netzwerk?
Haben Sie einen Plan gemacht und ein Konzept für Ihr WLAN-Netzwerk erstellt, geht es daran, die einzelnen Geräte auszusuchen. Dabei spielt die Kompatibilität zwischen den Geräten, die Art der Montage sowie eine einfache Installation und Wartung eine große Rolle. Weitere, wichtige Faktoren sind Sicherheit, Schnelligkeit, Flexibilität, Trennung von Nutzergruppen, Management-Möglichkeiten, bauliche Gegebenheiten und nicht zuletzt die Kosten.
Für Ihr Netzwerk benötigte Geräte müssen Sie oftmals nicht komplett neu kaufen. Vorhandene Router oder Access Points können beim Ausbau des Netzwerks in der Regel weiterhin genutzt werden.
Internet-Anschluss: Je mehr Nutzer gleichzeitig im Internet sind, desto leistungsstärker muss es sein. Sprechen Sie hier am besten mit einem Fachmann, beispielsweise Ihrem Internetanbieter.
DSL-Router: Diesen können Sie bei Ihrem Internetanbieter mieten. Möchten Sie einen leistungsstärkeren oder den aktuellsten Router, gibt es die Geräte zu kaufen.
Unsere Produktempfehlungen für Ihr WLAN-Netzwerk
Vorhandene Geräte in das neue WLAN-Netzwerk einbinden und Geld sparen
1. Im Unterricht
Steht das WLAN, geht es an die Anschaffung neuer Enderäte. Das kann schnell mehrere tausend Euro pro Gerät kosten, wenn man auf neue Technologien wie Whiteboards setzt. Um die digitale Schule zu realisieren, müssen jedoch auch in diesem Bereich keine teuren Anschaffungen gemacht werden. Der Nadeldrucker im Sekretariat und die (HDMI-)Fernseher oder Monitore in den Klassenzimmern lassen sich problemlos weiternutzen.
Um das digitale Lernen effektiv zu gestalten, müssen die vorhandenen WLAN-fähigen Medien miteinander verbunden werden. Ist ein stabiles WLAN-Netzwerk vorhanden, lassen sich beispielsweise die Tablets oder Notebooks von Lehrkraft und Klasse im Netzwerk koppeln und mit interaktiven Tafeln oder WLAN-fähigen Fernsehern verbinden.
Daraus ergeben sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise:
Die Schüler bearbeiten Aufgaben in Kleingruppen. Der Lehrer möchte die Gruppenarbeit beenden oder etwas zur Aufgabe erklären. Um die Aufmerksamkeit der Schüler auf sich zu lenken, sendet er von seinem Tablet aus eine Nachricht auf jedes Schüler-Tablet mit der Aufforderung, nach vorne zu schauen.
Ein Schüler hält ein Referat. Der Lehrer gibt den Bildschirm des Vortragenden für den Fernseher frei, sodass alle Mitschüler die vorbereitete Präsentation, ein Video oder Bilder sehen.
Der Lehrer kann mit einer geeigneten App alle Bildschirme seiner Klasse aufrufen und sieht so, wie weit seine Schüler mit der gestellten Aufgabe sind.
Ein Schüler rechnet auf der interaktiven Tafel. Seine Berechnungen erscheinen auf den Bildschirmen der Mitschüler und der Lehrkraft. Diese kann auf ihrem Tablet etwas ergänzen, was ebenfalls auf allen Geräten sichtbar wird (bidirektionale USB-Touch-Eingabenübertragung).
Was Sie zur Umsetzung brauchen, ist ein interaktiver Display Adapter und Access Point. Diese einzigartige Lösung bietet beispielsweise Silex an.
2. In der Verwaltung und zur Organisation des Unterrichts
Diese Vernetzung funktioniert nicht nur in der Klasse, sondern auch rund um die Organisation und Verwaltung der Schule. Dazu ist ein USB Device Server ausreichend. Dieser Adapter verbindet USB-Geräte mit dem Netzwerk, die eigentlich nur mit USB-Kabel an einem einzelnen Computer funktionieren. Beispielsweise Scanner, Drucker oder Kameras. Selbst alte Nadeldrucker lassen sich mit diesem Adapter mühelos in das moderne Umfeld integrieren. Sind die Geräte am Device Server angeschlossen, werden sie WLAN-fähig.
Vorhandene Treiber und Software-Programme auf den PCs können weiterhin genutzt werden. Die zum Device Server gehörende Software fügt dem Betriebssystem des Computers, von dem man drucken möchte, einen virtuellen Port hinzu. Auf diese Weise verhält sich das Betriebssystem so, als ob der Drucker direkt angeschlossen wäre, obwohl sie über die WLAN-Netzwerkverbindung bidirektional kommunizieren.
Vorteil: Ein umständliches Umstecken zwischen mehreren Computern ist nicht mehr nötig. Lehrerkollegium und Sekretariat greifen bequem auf die gleichen Geräte zu, egal wo sie sich gerade im Schulgebäude befinden. Dabei hat jeder die gleichen Rechte und Zugriffsmöglichkeiten, die er auch hätte, wenn er direkt mit dem USB-Gerät verbunden wäre.
Wenn größere Datenmengen von Kamera oder Scanner übertragen werden, macht es Sinn, die Datendurchsatzrate des Servers zu berücksichtigen und ggf. einen USB3-Device-Server zu verwenden. Vor dem Einsatz sollte überprüft werden, ob alle einzubindenden Geräte kompatibel sind. Nicht jeder Device Server arbeitet nämlich mit jedem USB-Gerät zusammen.
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