Erschwingliche Hardware für Schulen und Schüler/-innen

Ausstattung von finanziell schwachen Haushalten mit digitalen Endgeräten: alte Geräte ohne Chaos wieder verwenden, und ein neuer Laptop mit vielen Lernprogrammen und -spielen für 150 €

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Problembeschreibung

Vor kurzem ging durch die Medien, dass für die digitale Schule ein Corona-Zuschuss von 150 € bezahlt würde. Diese Nachricht ist inzwischen etwas überholt - aber das Grundproblem bleibt, und hat uns trotzdem dazu gebracht, darüber nachzudenken, wie man für 150 € oder sogar weniger Geld einen vollwertigen Computer bekommen kann.

Die offensichtliche Lösung ist, gebrauchte, an anderen Stellen ausrangierte, Hardware wieder zu verwenden - aber das kann, wenn es nicht richtig gemacht wird, zu Problemen führen: Auf jedem Computer ist etwas anderes installiert, nicht jeder kann die gleiche Software einsetzen, und nicht jeder Experte kann Probleme mit allen so unterschiedlichen Geräten lösen. Auch sind nicht immer gebrauchte Geräte vorhanden.

Lösungsbeschreibung

Sowohl aus Kosten- als auch aus Umweltgründen ist es sinnvoll, gebrauchte Hardware -- wenn vorhanden -- weiterzuverwenden. Außerdem wird - wenn gerade keine gebrauchte Hardware verfügbar ist - eine kostengünstige und trotzdem leistungsfähige Alternative zu einem traditionellen PC gebraucht. Traditionelle PC-Hardware gibt es nicht zu den benötigten Preisen - wir haben uns stattdessen für ARM-Prozessoren entschieden, wie sie z.B. in den meisten Smartphones verwendet werden. Es spricht nichts dagegen, diese auch in Laptops und Desktops einzusetzen, und das Preisziel kann hier erreicht werden (Prototypen vorhanden!). Außer gebrauchter Hardware und dem ARM-Laptop kann z.B. auch ein Raspberry Pi 3 oder 4 -Entwicklungsboard (ab ca. 35 € erhältlich) wie ein normaler Computer eingesetzt werden.

Wichtig ist, dass trotzdem alle Geräte gleich funktionieren, die gleichen Programme eingesetzt werden können, und jemand, der sich mit einem System auskennt, die Probleme aller Teilnehmer lösen kann: Gebraucht wird ein einheitliches, für den Schuleinsatz optimiertes Betriebssystem, das auf allen Geräten läuft und die besten Tools gleich mitbringt: altersgerechte Lernprogramme für alle Schularten (z.B. Farben lernen für Kitas, Rechnen, Lesen und Schreiben für die Grundschule, Vokabeltrainer, Physiksimulation, Taschenrechner, Programmiersprachen u. v. m. für weiterführende Schulen), Office-Paket, Bildbearbeitung, Musikprogramme, Internet-Browser, Email, Messenger, Videoplayer und -bearbeitung, usw. Eine erste Version, die sowohl auf dem ARM-Laptop als auch auf normalen PCs läuft, ist verfügbar.

Hierbei ist es aus vielen Gründen wichtig, ganz auf quelloffene (Open Source)-Software zu setzen, u.a.:

  • Nur so ist eine echte Anpassung auf die speziellen Bedürfnisse von Schulen möglich (z.B. auch in einer späteren Version die Möglichkeit für einen Lehrer, alle Computer im Klassenraum zu kontrollieren)
  • Fördert das Interesse der Schüler, weil sie so die Möglichkeit haben, zu sehen wie ihr System funktioniert und zu seiner Verbesserung direkt beizutragen
  • Unterstützung aller Hardwaretypen -- ARM, x86, und auch ältere Hardwarekomponenten, die vom Hersteller nicht mehr unterstützt werden
  • Keine Abhängigkeit von einem einzelnen Hard- oder Softwareanbieter - dadurch können auch regionale Anbieter gefördert werden
  • Erschließung von neuen Möglichkeiten im Unterricht - vgl. hierzu auch das im Themenbereich tf03 eingereichte Projekt "Fächerübergreifende Zusammenarbeit mit Open Source-Projekten"
  • Unterstützung verschiedener Sprachen auch nach der Installation - so kann z.B. auch ein Schüler mit Deutsch als Fremdsprache sofort mit dem Computer umgehen, des weiteren kann das Betriebssystem im Fremdsprachenunterricht auf die entsprechende Sprache umgestellt werden, damit die Schüler die Fachbegriffe lernen können.
  • Zukunftsfähig - das Open Source-Projekt wird von den Entwicklern der Community stetig weiterentwickelt und ist firmenunabhängig - so besteht keine Gefahr, dass Entwicklungen verloren gehen, weil z.B. ein Anbieter Insolvenz anmelden muss.
  • Entwicklung direkt in Europa
  • Direkter Kontakt zu den Entwicklern
  • Keine Lizenzkosten

Weiter ist wichtig, dass das System auch für Benutzer ohne Linux-Erfahrung einfach zu bedienen ist - dazu haben wir ein Tool entwickelt, das die Benutzeroberfläche so anpasst, dass sich sowohl jemand, der sich in Windows auskennt als auch jemand der sich mit Apple auskennt, gleich zurechtfindet - hiermit wird z.B. festgelegt, ob Menüs im Fenster (wie bei Windows) oder am oberen Bildrand (wie bei Apple) sind, ob Programme über ein Panel am unteren Bildrand oder ein Menü links oben gestartet werden, usw. (vgl. hierzu die Bilder). Durch http://winehq.org/ ist es auch weitgehend möglich, schon früher angeschaffte Windows-Software weiter zu verwenden.

Die Installation läuft weitgehend automatisch ab, so dass kein Vollprofi für die Installation benötigt wird - ein interessierter Lehrer, Schüler, Fachhändler oder Elternteil reicht.

Neben den direkten Zielen für den Schuleinsatz werden auch die Probleme der Nachhaltigkeit (Weiterverwertung alter Hardware, sowie neue Hardware, die deutlich weniger Strom verbraucht als vergleichbare Geräte) und der digitalen Unabhängigkeit (keine Abhängigkeit von Chinesischen und Amerikanischen Großkonzernen - der Großteil der Software stammt aus Europa, und im Gegensatz zu Intel- und AMD-Prozessoren wurden sogar die ARM-Prozessoren in Europa entwickelt, Möglichkeit der Zusammenarbeit mit vielen regionalen Anbietern) gelöst.

Das Projekt ist bereits umsetzbar und skalierbar (durch den konsequenten Einsatz von Open Source können Lehrer, ältere Schüler und regionale IT-Unternehmen in jedem Gebiet Support anbieten und an der Entwicklung teilnehmen). Weil alle Benutzererstellten Dateien auf einer getrennten Partition ("/home") liegen, kann das System notfalls weitgehend ohne Datenverlust neu installiert werden, wenn ein Problem auftritt, das ein Lehrer oder ein interessierter Schüler nicht selbst lösen kann.

Vorgehen und Fortschritt

Schon vor dem Hackathon hat es Ansätze zur Lösung gegeben: Einer der Teilnehmer hat die ARM-Laptop-Lösung vorher entwickelt (vgl. http://lindev.de/Schullaptop), andere hatten schon die Idee, gebrauchte Hardware wiederaufzubereiten.

Beide Ansätze hatten noch ungelöste Probleme (z.B. "Wie kann man sicherstellen, dass trotz vielen unterschiedlichen gespendeten Geräten einheitliche Programme verwendet werden können und jemand den Support übernehmen kann?").

Während der Hackathon-Woche haben wir die verschiedenen Lösungsansätze zusammengeführt und offene Probleme gelöst. Neu dazugekommen ist außerdem der Lösungsansatz, ein Raspberry Pi-Board in einen Schulcomputer umzubauen.

Prototyp

Prototypen von Software und Hardware sind vorhanden und einsatzbereit.

Die Software ist schon relativ ausgereift, aber wird noch um zusätzliche Features erweitert (insbesondere im Grundschulbereich: Hier kommt noch eine Neuauflage des bekannten Kombipaket Grundschule dazu).

Hardwareseitig sind einzelne Exemplare der ARM-Laptops in 2 Größen vorhanden - außerdem verschiedene ältere Laptops und Desktops.

Eine Massenproduktion der Laptops ist möglich, wenn die Finanzierung dafür sichergestellt werden kann.

Nächste Schritte

Die beste Umsetzung ist aus unserer Sicht die Gründung einer gemeinnützigen Non-profit-Gruppe aus Entwicklern, Pädagogen und Entscheidern, die über eine Internetseite fertige Installations-Images für jedes Bundesland (und die evtl. andere interessierte Länder) zur Verfügung stellt, und sich darum kümmert, die Nutzer per Updates vor Sicherheitsproblemen und Softwarefehlern zu schützen. Außerdem übernimmt die Gruppe die Entwicklung neuer Funktionalität und Anpassung an neue Hardware, und unterstützt Schulen und Unternehmen beim Aufbau der Support-Infrastruktur (z.B. durch Schulungen für interessierte Lehrer, Schüler und evtl. IT-Unternehmen und den Betrieb eines Internet-Forums zum Informationsaustausch). Was in diesen Images an vorinstallieren Programmen und Einstellungen enthalten ist, entscheidet die oben genannte Gruppe gemeinsam mit Anbietern von Bildungssoftware und der Politik.

Benötigt werden entsprechende Ressourcen:

  • Aufbau der Gruppe. Es werden nicht viele Mitarbeiter gebraucht, da ein Großteil der Entwicklungen von existierenden Open Source-Projekten übernommen wird - aber ein kleines Team sollte finanziert sein, um sicherzustellen, dass die Entwicklung in die richtige Richtung läuft und immer jemand ansprechbar ist. Für den pädagogischen Teil würde sich anbieten, interessierte Lehrer teilweise für die Mitarbeit freizustellen: dadurch ist die Gruppe sofort mit der praktischen Anwendung in echten Schulen verbunden, und nicht nur auf Berichte von Dritten angewiesen.
  • Bei Interesse an den Laptop-Lösungen Finanzierung für die Massenproduktion
  • Evtl. Zusammenarbeit mit weiteren Hardwareherstellern, um Computer gleich mit dem richtigen System auszuliefern

Wir sind sehr interessiert daran, diese Ideen oder eine Variante davon selbst umzusetzen.

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