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Virtuelle Computerräume in Zeiten von Corona

PC-Arbeitsplätze (Personal Computer), die die in Lehrveranstaltungen benötigte Anwen­dungssoftware bereitstellen, sind in den meisten anwendungsorientierten Studiengängen ein wichtiger Bestandteil der Lehre.  Dies wird in der Regel über allgemein zugängliche Computer­räume realisiert, die für Lehrveranstaltungen zur Verfügung stehen oder von den Studierenden zu den regulären Öffnungszeiten der htw saar genutzt werden können.

Traditionelle Ansätze für Computerräume (Archivbilder des STL aus den 90er-Jahren).

 

Durch die Schließungen der Gebäude der htw saar im Rahmen der Bekämpfung der Corona-Pandemie sind die Lehrenden und Studierenden jedoch derzeit von diesen Lehr- und Nutzungs­möglichkeiten abgeschnitten.

 

 

Seit Jahren stellt das Team des SystemTechnikLabors  der Fakultät für Ingenieurwissenschaften sogenannte „Virtuelle Maschinen“ (VM) zur Verfügung.  Schon vor der Zeit des Corona-Lockdowns konnten die Studierenden und Lehrenden so die bekannte und maßgeschneiderte IT-Infrastruktur bequem und einfach via normalem Web-Browser von Zuhause bzw.  von einem X-beliebigen anderen Ort mit Internetanschluss nutzen und zwar genau so als würde man im STL an einem Arbeitsplatz sitzen.  Die von uns angebotenen virtualisierten Arbeitsplätze mit Ihrer örtlichen Flexibilität haben sich allerdings gerade während der Pandemie als integraler Bestandteil von Home-Office Lösungen bewährt.  Im Sinne der Kontaktreduzierung und Minimierung des Infektionsrisikos kann das Team des STLs so seinen Beitrag zur Bekämpfung der Covid-19 Pandemie leisten.

Das zentrale Konzept unseres Ansatzes ist die sogenannte „Virtualisierung“.  In der Informatik versteht man darunter Methoden und Technologien, mit denen logische IT-Systeme von den physisch vorhandenen Hardware-Ressourcen abstrahiert werden.  Dies geschieht durch die oben genannte „Virtuelle Maschine“.  Während eine reale Maschine eine physisch vorhandene Hardware mit einem Prozessor und allen notwendigen Ressourcen ist, ist eine virtuelle Maschine keine reale Maschine, verhält sich aber genauso.  Das Verhalten einer Hardware wird also durch Software nachgebildet.  Dadurch können verschiedene Betriebssysteme gleichzeitig auf einem physischen Computer betrieben werden.  So ist beispielsweise ein Windows 10 als eine virtuelle Maschine möglich, die auf einer realen Hardware unter RedHat Linux läuft.

Auf Grundlage des oben beschriebenen Verfahrens bieten wir eine sogenannte „Desktop-Virtualisierung“ an, bei der komplette Arbeitsplatzcomputer virtualisiert – also per Software nachgebildet – werden.  Sie werden somit mit Betriebssystem, Anwendungssoftware und den Benutzereinstellungen unabhängig von der vorhandenen Hardware (sog.  „Thin Clients“ in den Computerräumen bzw.  eigene Geräte der Studierenden und Lehrenden) zur Verfügung gestellt.  Somit können Studierende die für Lehre und Selbststudium notwendige (virtuelle) Hard- und Software von zu Hause aus nutzen, wie im Schaubild dargestellt:

 

Virtualisierung (Server/Desktop) mit unterschiedlichen Nutzungsmodellen für Studierende.

Aber auch die Lehrenden ziehen Nutzen aus unserem Ansatz: In den meisten Studiengängen wird ein breites Spektrum an Lehrveranstaltungen angeboten, von der Grundlagenausbildung bis hin zu Spezialthemen im Wahlpflichtbereich.  Dadurch entstehen an die IT-Ausstattung in den Computerräumen eine Vielzahl von unterschiedlichen Anforderungen.  Einerseits stehen diese Anforderungen einander zum Teil entgegen, beispielsweise was die benötigten Betriebssysteme angeht.  Andererseits können sich solche Anforderungen auch unerwartet im Laufe der Veranstaltung ändern, so dass schnelle Anpassungen notwendig sind.  Hierfür können Lehrende für ihre Lehrveranstaltungen maßgeschneiderte virtuelle Maschinen konfi­gurieren, die von den Studierenden dann über die virtuellen Arbeitsplätze auf die oben beschriebenen Arten flexibel genutzt werden können.  Nachfolgend ist dies beispielhaft für unterschiedliche Lehrveranstaltungen dargestellt.

 

Virtualisierung mit unterschiedlichen Nutzungsmodellen für Studierende und Lehrende.

Fallstudie: Die oben beschriebenen Konzepte und Vorteile für Studierende und Lehrende möchten wir nachfolgend kurz anhand einer Fallstudie erläutern.

 

Der Dozent Christopher setzt im Rahmen der Lehrveranstaltung „Programmierung 1“ die interaktive Entwicklungsumgebung BlueJ ein.  Dafür bereitet er eine entsprechende virtuelle Maschine auf der Basis der kostenlosen Open-Source-Linux-Distribution Ubuntu vor und gibt diese an das Team des SystemTechnikLabors weiter.

 

Der Dozent Christopher setzt im Rahmen der Lehrveranstaltung „Programmierung 1“ die interaktive Entwicklungsumgebung BlueJ ein. Foto: Miede

Die Laboringenieurin Margit installiert Christophers virtuelle Maschine zentral auf der Server-Infrastruktur im Studienbereich Informatik.  Damit erzeugt sie einen sog.  „Pool“ von Ubuntu-Maschinen mit vorinstalliertem BlueJ – diese Maschinen stehen für die Studierenden als virtuelle Arbeitsplätze über die Server des SystemTechnikLabors direkt zur Verfügung.

 

Die Laboringenieurin installiert die virtuelle Maschine zentral auf der Server-Infrastruktur im Studienbereich Informatik. Foto: Miede

Die Studentin Angelika ist Teilnehmerin der Lehrveranstaltung „Programmierung 1“.  Hierfür benutzt sie ihren eigenen Computer zu Hause, da sie aufgrund des Lockdowns nicht in die Computerräume des STLs kommt.

Studierende können das Programm von zu Hause aus nutzen. Foto: Miede

Inzwischen hat Christopher die virtuelle Maschine wegen eines kritischen Updates von BlueJ aktualisiert.  Margit veranlasst die Installation der neuen Version automatisiert über Nacht, so dass diese in den Übungen am nächsten Morgen bereits den Studierenden zur Verfügung steht.

Das Autoren- bzw.  STL-Team im Homeoffice zu Corona-Zeiten. Screenshot: Miede

 

Von Margit Meyer, André Miede, Christopher Olbertz, Wolfgang Pauly, Achim Pick, Regina Piontek, Andreas Schaffhauser

 

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