A TEMPUS közalapítvány 2014. április 8-i "IKT eszközök innovatív alkalmazása a felsőoktatásban" rendezvényén Szatmári Zoltán munkatársammal tartott műhely anyaga. A műhelyen a TEMPUS STEM pályázatán díjat nyert számítógép-laboratórium "felhősítési" eredményeinkről és tapasztalatainkról számoltunk be. This is the slide deck of the workshop held by us on April 8., 2014 during the TEMPUS public foundation event "Innovative use of ICT tools in higher education".

1. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék
Oktatás felhőben:
egy új oktatási modell bevezetése
Kocsis Imre, Dr. Pataricza András, Huszerl Gábor, Izsó
Benedek, Szatmári Zoltán, Tóth Áron, Dr. Varró Dániel, Vörös András
ikocsis@mit.bme.hu
TEMPUS STEM workshop
2014.04.08.

2. BME MIT Hibatűrő Rsz. Kutatócsoport
IT
szolgáltatásmenedzsment
Üzleti folyamatok és
alkalmazások
Szoftvertervezés
Kritikus beágyazott
rendszerek

3. Felhő alapú oktatás
 ~2006 óta: cloud computing kutatás és K+F
o Modellvezérelt automatizáció
o Méréstechnika, benchmarkolás
o Teljesítmény és rendelkezésreállás
 2012: 1. Int. IBM Cloud Academy Conference
o Apache Virtual Computing Lab kísérleti környezet egy
hónap múlva
 2014: 200+ hallgató egy félévben
3

4. TEMPUS STEM díj
 Inf. technológiák laboratórium 2. „felhősítése”
 Felhő a felsőoktatásban: új oktatási modellek
 Didaktikai adaptáció
 Tapasztalatok
4

5. A műhely ütemezése
 Klasszikus számítógéplaborok problémái
 Felhő alapú laborok: Apache VCL
 Interaktív demo
 Bevezetési és oktatási tapasztalatok
 Gondolatébresztő
 Kérdések és válaszok, műhelybeszélgetés
5
20 perc
15 perc
25 perc
30 perc

6. Klasszikus számítógéplaborok
problémái

7. Klasszikus számítógéplaborok

8. Házi feladat / önálló labor
Laborfoglalkozás
Klasszikus számítógéplaborok
8
Készülés Jegyzőkönyv
Felkészülés Értékelés
Beugró
Vezetett
gyakorlat
Önálló munka
(foglalással)

9. Korlátos erőforrások
 Oktatási környezet:
 előre konfigurált,
 erőforrásigényes,
 licenszelt elemek,
 komplex
9
 Oktató:
 eszközismeret,
 szaktudás,
 alk. tapasztalat,
 oktatási gyakorlat
Nagy létszámú, gyakorlatorientált (BSc) képzés?

10. Klasszikus laborgyakorlatok
 Időben/helyben kötött
o Erőforrások korlátosak…
1. Oktató idejét nem hatékonyan használja
o „Hova kell kattintani”
2. Maradványidő: problémamegoldásra kevés
o Tudás, megértés … alkalmazás, elemzés, szintézis
3. Időkorlát: zsákutcákat, újratervezést bünteti
10

11. Kihasználtság, laborfenntartás költségei
 Nem használt labor, PC és SW
licensz „nem termel”
 Egyetemi számítógép-laboratórium:
nem váltja ki min. a tanszéki szintet
 Avulás: 3-5 év
o Új eszközök beszerzése?
 Területhasználat, rendszergazda, mu
nkatársak, licenszek…
11

12. Oktatási felhő alapú laborok:
Apache Virtual Computing Lab

13. Apache Virtual Computing Lab (VCL)
 Nyílt forráskódú, ingyenes
felsőoktatási felhő platform
 „Laborgépek”: adatközpontban
futnak, virtualizálva
 Hozzáférés: hálózaton/Interneten
keresztül
o „távoli asztal” (remote desktop) et al.
 Önkiszolgáló webfelület
13

14. Műszaki kitérő: virtualizáció
 Egy (erősebb) hardveren
több „gép”
o Pl. egy szerveren sok
független Windows példány
 „Mesterképből” példányok
 Egyszerű leállítás/indítás
o Használat után megsemmisül
 Távoli hálózati hozzáférés
o Op. rendszerekbe beépített
14

15. Oktatási felhő alapú laborgyakorlatok
15
Apache VCL
virtualizált adatközpont
...
Virtuális
gépek
Internet
Távoli
kliens
Foglalás Kapcsolódás
Távoli asztal vagy
terminál-kapcsolat
Laborkörnyezet-
példányok: az
igények szerint
Akárhonnan, akár
mikor,
akármivel
Felhasználó:
egyszerű
folyamat!

16. Akárhonnan, akármikor, akármivel…?
 Hálózati hozzáférés – tanterem, kollégium, otthon…
 Kiszolgáló alapú: tetszőleges időben
 A kliens lehet bármi, ami kapcsolódni képes
o A virtuális gép eközben lehet tetszőlegesen „erős”
16

17. Akárhonnan, akármikor, akármivel…?
17
MS kliens Google
Play-ről

18. A felhő mögött rejtve…
18

19. DEMO
 Segédfóliák:
http://home.mit.bme.hu/~ikocsis/VCL.pdf
 Közös, élő eszközbejárás hallgatói nézetből
o Bejelentkezés, foglalás
o Kapcsolódás
o Két géptípus megtekintése
• Fejlesztőkörnyezet
• Adatelemzési környezet
 Oktatói „image capture” élő bemutatása
o ha az idő engedi
VCL használata
19

20. Hibatűrő Rendszerek Kutatócsoport
VCL bevezetési tapasztalatok

21. Architektúra(@FTSRG)
21

22. Oktatási struktúránk
 Elméleti tantárgyak
o Tudás megszerzése és megértése
 Laboratóriumok
o Mérnöki munka során előforduló
valós, gyakorlati, konstruktív feladatok
o Alkalmazási-, elemzési- és szintézis-kompetencia

23. VCL bevezetési pontok az oktatásunkban
 Órarendi laborfoglalkozás helyett
o Felhőben foglalt laborkörnyezet biztosítása
o Laborfeladatok rugalmas keretek közötti elvégzése
 Gyakorlati házi feladatok otthoni környezetben
való elkészítése helyett
o Felhőben foglalt fejlesztőkörnyezet (programozói
környezet) alkalmazása
23

24. Változások hallgatói oldalról
 Rugalmas időbeosztás
o Kötött, dedikált időben tartott órarendi óra helyett
• Tetszőleges időben elvégezhető a munka
• Megszakítható és később folytatható a feladat
 Rugalmas feladatmegoldás
o Vezetett, lineáris mérés helyett
• Önálló problémamegoldási lehetőségek
• Teret enged a „kitérőknek”, „próbálkozásoknak”
• Nagyobb az „elakadás” veszélye

25. Változások hallgatói oldalról
 Tágabb időkeret
o Rövid órarendi időtartam helyett
• Hallgatói igényekhez illeszkedő időtartam
• Elért eredmények elemzési lehetősége
• Idő jut a pedagógiai szempontból értékes „zsákutcákra”
• Idő jut a (jellemzően internetes)
forráskeresésre, tudáskiegészítésre
25

26. Változások oktatói oldalról
 Új kommunikációs csatornák
o Személyes kontaktórák helyett
• Konzultációs lehetőségek
• Gyakori kérdések és válaszok (Q2A) jellegű weboldal
 Új számonkérési módszer
o Mérési jegyzőkönyv készítés mellett
• Személyes szóbeli beszámoló
• Kisebb gyakorlati feladatok elvégzése
26

27. Változások oktatói oldalról
 Módosuló feladatsorok
o Lineáris felépítésű, vezetett laboratórium helyett
• Csökkenő függőségek a feladatmodulok között
 Virtuális környezetek kialakítása
o Korábbi labor számítógépen futó környezet kialakítás
helyett
• Virtuális számítógépek (környezetek) kialakítása
• Párhuzamosan több különböző környezet biztosítása
27

28. 2013 tavaszi félév
0
20
40
60
80
100
120
140
160
ITLab1-MIT1
IRF-Win8
IRF-WS2012
28

29. 2013 őszi félév
29
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
ITLab-2 MIT2
ITLab-2 MIT1
REMO 2013

30. Tapasztalatok, státusz
 4 kurzus sikeres támogatása
o Laborfoglalkozások, amiket máshogy meg sem tudtunk
volna oldani
 Informatika oktatásban még a szokásosnál
komplexebb elvárásoknak is megfelelt
 Hallgatói visszajelzések
o Első, bevezetési félév végén
o Hallgatói kérdőív
o 163 fős minta
30

31. Hallgatói visszajelzések
13
8
13
20
15
38
56
0
10
20
30
40
50
60
-3 -2 -1 0 1 2 3
MELYIK MEGKÖZELÍTÉST TARTJA HATÉKONYABBNAK A TÁRGY MIT1 MÉRÉSE
ESETÉN? (-3: Inkább a kontakt óra, 3: Inkább a virtuális labor)
31

32. Hallgatói visszajelzések
20%
80%
MELYIK FORMÁT VÁLASZTANÁ A LABOR ELVÉGZÉSÉRE?
Tantermi gyakorlat, otthoni
jegyzőkönyv írás
Felhő alapú labor, otthoni
munka
32

33. Hallgatói visszajelzések
1 0 1
8
53
89
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5
Összbenyomás
33

34. Hallgatói visszajelzések
0
5
10
15
20
25
30
35
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
HÁNY ÓRÁT FORDÍTOTT A LABOR ELVÉGZÉSÉRE A BEADÁS
ELŐTT?
HÁNY ÓRÁT FORDÍTOTT A LABOR ELVÉGZÉSÉRE A BEADÁS ELŐTT?
34

35. További kapcsolódó információk
 Szélesebb körű bevezetés is sikeresen lezajlott
o Nem nagyon volt más út a növekvő hallgatói létszám
miatt
o Gyűlnek a sikeres oktatási tapasztalatok
 2013 ősz: VCL „boot camp”
o Főleg technológiai kérdések és kapcsolatépítés
35

36. Gondolatébresztő

37. VCL az NC State-en
 Több száz kurzus
 Nem irodai szoftverekre, hanem ami
o Erőforrásigényes
o Csak intézményként licenszelhető költséghatékonyan
 Feltételezés: PC-je ~mindenkinek van
 „Desktop extension”
37

38. NC State: tipikus alkalmazások
 Nagyon széles STEM felh. kör: MAPLE, Mathematica
 STEM, társ. tud., üzleti képzés: SAS, SPSS, Stata
 Digitális bölcsészet (digital humanities): SPSS + AMOS
 Társ. tud., agrárképzés, állatorvosi tud.: ArcGIS
o Központi könyvtár oktatja is + adatbázisok
 Pl. informatika-képzés: „eldobható” Linux környezetek
 Speciális eszközök:
Cadence, Comsol, Matlab, SolidWorks, AutoCAD, …
 + PhD munkák és kutatások igényei
38

39. „Osztott használat”
• „Szék és asztal”
, licenszek, mintakörnyezetek, nyers
gépidő
Oktatási modelleink?
• Labor: „ide kattints”
• Saját gép + „környezetépítés”
• Helyhez és oktatóhoz kötött laborok
Új lehetőségek
• Távoktatás és ipari képzés
• Projektek
• Ipari oktatási anyagok hosztolása

40. Egyértelmű előnyök
Erőforrás-központosítás
„Statisztikai multiplexálás”
Központi mintakép-kezelés
Újrakonfigurálhatóság
„Önkiszolgáló” funkciók

41. Hosszú távon: hibrid modell
A klasszikus
modell a
legdrágább!
Költség-kalkulátor
fejlesztés alatt (ICACON
2014)