Bildung Cloud-Projekt für Schulen

Im Rahmen des Digital-Gipfels geben das Bundesbildungsministerium und das Hasso-Plattner-Institut den Startschuss für eine Schul-Cloud. Leider für viel zu wenige Schulen.

Im Rahmen des Digital-Gipfels geben das Bundesbildungsministerium und das Hasso-Plattner-Institut den Startschuss für eine Schul-Cloud. Leider für viel zu wenige Schulen.

Über die Schul-Cloud können Schüler und Lehrer von jedem Ort und zu  jederzeit auf digitale Lehr- und Lerninhalte zugreifen. Den Schulen erspart die Cloud die aufwendige Administration von Rechnern. Zunächst handelt es sich aber noch um ein Pilotprojekt, für das bundesweit nur 26 ausgewählte Schulen des nationalen Excellence-Schulnetzwerks MINT-EC, einem Verbund naturwissenschaftlich-mathematisch profilierter Gymnasien, ausgewählt wurden.

HPI-Institutsdirektor Professor Christoph Meinel freut sich, dass Schüler und Lehrer der ausgewählten 26 MINT-EC-Schulen jetzt mit der Schul-Cloud arbeiten und von ihr profitieren können. »Digitale Medien sollten ein fester Bestandteil der schulischen Ausbildung sein. Werden sie intelligent eingesetzt, können sie jedes Unterrichtsfach bereichern«, so Professor Meinel. Über die Schul-Cloud seien digitale Lehr- und Lernangebote ganz einfach und von überall abrufbar. »Die Schul-Cloud wird den digitalen Wandel in Deutschlands Schulen entscheidend voranbringen.«
 

Anspruchsvolle Umsetzung

Die Schul-Cloud ist nach eine Schichtenmodell aufgebaut. Vorgabe beim Entwurf der Architektur war, dass europäische Datenschutzbestimmungen beachtet werden und dass ein Vendor-Lock-in verhindert wird.

Bei der Hardware setzt die Schulcloud auf IaaS (Infrastructure as a Service), d.h. die Rechen- und Speicherressourcen werden bei einem Cloud-Anbieter nach Bedarf angemietet. In den darauf aufbauenden Schichten kommt die Server-Virtualisierung zum Einsatz in Form von Platform as a Service und Container as a Service (PaaS und CaaS) sowie Software as a Service (SaaS). Ein Container enthält z.B. sämtliche Betriebssystem- und Ausführungslogistik.

Software as a Service ist die weitgehendste Form der Virtualisierung. Hier stellt der Anbieter ganze Anwendungen bereit. Der Zugriff erfolgt meist über ein Web-Interface im Browser und ist somit für ein breites Spektrum von Endgeräten verfügbar. SaaS eignet sich dementsprechend auch für Endgeräte mit wenig Rechenleistung. Betrieb, Administration, Wartung und Verwaltung von Software und Hardware übernimmt der Dienstleister, während der Nutzer über wenig Möglichkeiten zur individuellen Konfiguration verfügt. Wie bei PaaS ist dem Anwender auch bei SaaS unbekannt, auf welchen Servern die Anwendung betrieben wird. SaaS kommt in der Schul-Cloud in zwei Ausprägungen vor: Neben Anwendungen von Dritten, die als SaaS zur Verfügung gestellt werden und über die Schul-Cloud zugänglich sind, können auch die von der Schul-Cloud selbst angebotenen Dienste in der SaaS-Schicht verortet werden.

Bei den Technologien setzt die Schul-Cloud auf Mikro-Services. Eine Anwendung besteht hierbei aus vielen kleinen voneinander unabhängigen Diensten. Also Programmiersprache kommt JavaScript mit der Laufzeitumgebung Node.js zum Einsatz. Node.js ist eine eventgesteuerte, asynchron arbeitende Laufzeitumgebung und das Herzstück des Schul-Cloud Tech-Stacks. Sie ermöglicht Entwicklern, Anwendungen einheitlich – vom Server über die Datenbank bis hin zum Frontend – mit JavaScript zu implementieren. Weitere Technologiebausteine sind:

  • ReactJS, ein ursprünglich von Facebook entwickeltes JavaScript-Framework zur Erstellung von Benutzeroberflächen,
  • Feathers, ein minimalistisches, Service-orientiertes Echtzeit-Webframework für moderne Anwendungen,
  • MongoDB, eine nicht-relationale, schemafreie Open-Source-Datenbank,
  • PostgreSQL, ein objekt-relationales Datenbanksystem,
  • Elasticsearch, eine kostenlose Open-Source-Suchmaschine, die auf der in Java geschriebenen Volltextsuche-Bibliothek Apache Lucene basiert,
  • Docker, ein Containerformat zur Auslieferung von Software (as a Service).

Auf der Anwendungsebene können mit der Schul-Cloud Nutzer und Identitäten verwaltet werden, Dateien geteilt werden, Benachrichtigungen und Events verwaltet werden, es gibt Kalender, Zusammenarbeit an Dokumenten, Organisationsmanagement und einiges mehr. Alle Dienste nutzen Lehrer und Schüler über eine responsive Web-Oberfläche, die sich der Bildschirmgröße des Client-Geräts anpasst. Zusätzlich ist auch die Erstellung nativer, mobiler Apps für die Schul-Cloud geplant, die dann auch Funktionen wie Kamera, GPS und andere Sensoren der jeweiligen Geräte nutzen könnte. Um den Web-Client in einer nativen Form auszuliefern, bietet sich z.B. PhoneGap an, ein Framework zu Erstellung hybrider Applikationen, die sowohl mit Android, iOS und Windows Phone nutzbar sind.