Tablets in der Schule

1. Technik

In diesem Artikel wollen wir die technischen Voraussetzungen für einen erfolgreichen Tablet-Einsatz in der Schule beleuchten und folgenden Fragestellungen nachgehen:

• Wie können Tablets verwaltet werden?
• Welche Vorzüge bietet ein Mobile Device Management-System (MDM) für Tablets?
• Was benötigen Sie an (Netzwerk-) Infrastruktur?
   

1.1 Wie können Tablets verwaltet werden?

Der Betrieb von einem (persönlichen) Gerät zu Hause oder in der Hand einer Lehrkraft im Unterricht geht in der Regel einfach von der Hand. Im App-Store können Sie eine interessante Anwendung erwerben, einspielen, fertig. Wenn Sie dreißig Geräte im Einsatz haben, sollte die Konfiguration jedoch nicht individuell je Gerät, sondern zentral vorgenommen werden. Hierfür gibt es verschiedene Werkzeuge.

Die hier beschriebenen Elemente sind Empfehlungen. Abhängig von dem Einsatzszenario an Ihrer Schule, sollten Sie Ihre Werkzeuge wählen. Drei Geräte in einem 1:1-Szenario, zum Beispiel drei iPads, die dauerhaft von drei Kolleginnen und Kollegen genutzt werden, stellen weitaus niedrigere Anforderungen an die Verwaltung als drei Klassensätze mit je 30 Tablets, die häufig zurückgesetzt werden müssen.

macOS-Gerät

Mit einem macOS-Gerät (z.B. ein Mac mini) und dem Programm „Configurator“ lassen sich iPads verwalten. Hierfür werden die Geräte mit dem Mac verbunden und über den Configurator eingerichtet. Dieses Verfahren setzt voraus, dass eine physikalische Verbindung zwischen macOS-Gerät und iPad besteht. Apples „Profile Manager“ kann in diesem Szenario dazu benutzt werden, Konfigurationsprofile zu erstellen, die auf die Geräte ausgespielt werden. Für kleinere Umgebungen, in denen die Geräte nicht häufig zurückgesetzt werden, kann dies zur Verwaltung der iPads ausreichend sein.

Aber auch in Schulen, in denen viele iPads betrieben werden ist ein Mac mini zu empfehlen. Das regelmäßige Zurückspielen geht schneller von der Hand, wenn die iPads, zum Beispiel über einen Koffer mit Sync-Funktion, an den Mac angeschlossen werden. Über den „Configurator“ können dadurch mehrere Geräte gleichzeitig zurückgesetzt werden, ohne dass Sie jedes iPad einzeln in die Hand nehmen müssen.

Über die Funktion des „Caching-Servers“ kann ein schulischer Mac mini dabei helfen die Internetleitung zu entlasten (vgl. unten).

Mobile Device Management System (MDM)

Wesentlich anwenderfreundlicher als die Konfiguration mit dem „Configurator“ ist der Einsatz eines Mobile Device Management Systems (MDM), welches die Konfiguration der Geräte über ein Web-Interface ermöglicht. Die Geräte können jederzeit (und überall) mit neuen Einstellungen oder Apps versorgt werden. Es wird lediglich eine Internetverbindung benötigt.

Sie können mit Hilfe eines MDMs viele Geräte managen, ohne direkten Zugriff auf die Geräte haben zu müssen. Wenn iPads im Kollegium verteilt werden, können Sie die Wartung aus der Ferne vornehmen, das Ausrollen von neuen Apps, Updates oder geänderten Konfigurationen geschieht, sobald sich die Geräte mit dem Internet verbinden.

Ihr Support-Dienstleister kann sich in der Regel ebenfalls von außen auf den MDM-Server zuschalten und Ihnen bei der Problemanalyse helfen. Sie brauchen hierfür nicht vor Ort zu sein und eine Fernwartung freigeben.

Besonderheiten eines MDM

Das Ausrollen von Tablets mit Hilfe eines MDM-Systems geschieht (-im Gegensatz zu Endgeräten in einem paedML-Netz-) immer unter Zuhilfenahme der Cloud.

Die Tablets werden bei Apple registriert und nehmen bei der Inbetriebnahme, (z.B. nach dem Auspacken oder nachdem die Geräte zurückgesetzt worden sind), mit Servern des Herstellers Kontakt auf. Dabei wird dem Gerät gesagt, welches MDM die Konfiguration übernehmen soll. Der MDM-Server wiederum sendet Steuerbefehle an die Tablets, die zum Beispiel die Konfiguration vornehmen oder Apps installieren. Apps werden zuvor aus dem App-Store in das MDM übernommen.

Damit Tablets verwaltet werden können, müssen die Geräte also von außen erreichbar und in der Lage sein, Anfragen nach außen zu stellen. Dies gilt für die Verbindung zu den Servern von Apple und die Verbindung zum MDM-Server. Hierfür müssen unter Umständen Ports in der Firewall geöffnet werden. Fragen Sie Ihren MDM-Anbieter, welche Ports geöffnet werden müssen, damit das Produkt eingesetzt werden kann. Die paedML-Hotline kann Sie bei der technischen Umsetzung der Portfreischaltung unterstützen.

1.2 Verantwortlichkeiten klären

Die Verwaltung von Tablets ist ein eigenständiges Aufgabenfeld, das –zumindest während der Einführung der Technologie– eine intensive Auseinandersetzung mit dem Thema erfordert. Hierfür sollten unbedingt ausreichend personelle Ressourcen bereitgestellt werden.

Durch die Gründung einer schulinternen AG können Sie gemeinsam Inhalte und Vorgehensweisen definieren. Analog zum „Medienentwicklungsplan“ (MEP) werden Aufgaben und Zuständigkeiten definiert. Fragen hierbei könnten sein:

• Welche Geräte sollen beschafft werden?
• Welche Anpassungen an der Infrastruktur der Schule sind eventuell notwendig?
• Welche Apps sollen beschafft werden?
• Wer qualifiziert das Kollegium?
• Wer richtet das System ein?
• Wer betreut das System?
• Welche organisatorischen Notwendigkeiten ergeben sich durch den Einsatz von Tablets?
• …

Die Einbeziehung von Schulleitung, Kollegium und Schulkonferenz ist sinnvoll, um die Akzeptanz für Tablets im Unterricht zu erhöhen.

Es wird dringend empfohlen, Zuständigkeiten klar zu definieren. Wenn mehrere Kolleginnen und Kollegen gemeinsam die Administration des Systems übernehmen, müssen Absprachen eingehalten werden. Die Dokumentation der Arbeit schafft Transparenz und erleichtert es anderen Kolleginnen und Kollegen nachzuvollziehen, welche Arbeitsschritte vorgenommen wurden. Eventuelles Chaos, Fehler und Frustration lassen sich auf diese Weise vermeiden.

Für die Anmeldung an zentralen Diensten (MDM-Server, Apple-/Google-Konten) sollte es eine Funktionsadresse für alle beteiligten Kolleginnen und Kollegen geben. Verwenden Sie also tablet@meine-schule.de statt mein.name@meine-schule.de. Das erleichtert eine spätere Übergabe an andere Kolleginnen und Kollegen .

1.3 Infrastruktur

Internet

Im Gegensatz zu den Computern Ihrer paedML, die lokal im Intranet mit Software versorgt werden, funktioniert die Tablet-Verwaltung mit einem MDM nur über das Internet. Die Geräte erfordern bei der Einrichtung eine Verbindung zum Hersteller, damit die Konfiguration auf den Endgeräten ankommt. Dadurch werden die Anforderungen an den Internetanschluss nach oben geschraubt.

Das Ausrollen von Tablets (App-Deployment, Verteilen von Updates) stellt hohe Anforderungen an die Netzwerk-Infrastruktur. Dreißig iPads, die gleichzeitig ausgerollt werden, lasten für längere Zeit die Internetanbindung aus, abhängig von Anzahl und Größe der zu installierenden Apps. Eine breitbandige Internetanbindung wird dringend empfohlen.

Um die Bandbreite Richtung Internet zu entlasten, ist der Einsatz eines sogenannten „Caching Servers“ zu überlegen (siehe unten). Auf diesem Gerät werden alle Apps und Betriebssystem-Updates zwischengespeichert und im Intranet verteilt.

Bei der Auswahl der Internetleitung sollte überlegt werden, ob der „Upload“ von Benutzerdaten eine Rolle spielt. Der zuverlässige Betrieb einer (privaten) Cloud im Internet, die für die Datenablage genutzt wird, setzt voraus, dass der Upstream, (also das Hochladen von Daten in das Internet), der Internetanbindung ausreichend performant ist. Eine hohe Downloadrate kann sich schnell relativeren, wenn das Hochladen von Daten in die Cloud einen Flaschenhals erzeugt, der das Netzwerk in die Knie zwingt. Bei Netzproblemen ist es daher wichtig auszuwerten, woher diese kommen und entsprechend entgegenzusteuern.

Der Betrieb einer Nextcloud in Ihrer paedML bietet sich als Alternative für ein externes Cloud-Hosting an. Mehr hierzu unter paedML Linux und Nextcloud und unter paedML Windows 4.x mit Nextcloud.

WLAN

Für den Betrieb von Tablets sollte ein performantes WLAN vorhanden sein. Consumer-Access Points aus dem Mediendiscounter erfüllen die hohen Anforderungen in der Schule meistens nicht! Achten Sie bei der Auswahl der WLAN-Geräte darauf, dass die Geräte und die Einbindung in Ihr Netz bestimmte Anforderungen erfüllen:

• Einbindung der Access-Points über strukturierte Verkabelung nach EN 50173-1 (2003)
• Empfehlung: durchgängig 1 Gigabit-Verkabelung bis zu den Clients (Stand 2018)
• Keine WLAN-Repeater / keine Meshing-Technologie einsetzen
• Keine Verkabelung der Access-Points über Powerline-Adapter
• Optional: Fast-Roaming (IEEE 802.11r-2008): Die Anwender/-innen bewegen sich im Schulgebäude. Die Access-Points sollten in der Lage sein, diese Bewegungen abzubilden.
• Optional: Lastausgleich. Hiermit kann ein WLAN Verbindungen von mobilen Endgeräten auf verschiedene Access- Points verteilen, um das Netzwerk und das Funkspektrum optimal auszunutzen. Dabei wird verhindert, dass sich die Geräte nur auf einem Access-Point einwählen, während der direkt daneben befindliche Access-Point nicht benutzt wird.
• Client-Isolation: Während es in einem „normalen“ WLAN einer Schule Sinn ergeben kann, dass mobile Endgeräte voneinander getrennt werden, um Filesharing zu unterbinden, steht diese Technologie diversen Einsatzszenarien von Tablets im Unterricht im Weg, denn es kann durchaus erwünscht sein, dass die mobilen Endgeräte miteinander kommunizieren. Gegebenenfalls ist hier ein eigenes Tablet-Netz vorzusehen.
• Optional: Multi-SSID. Ein Access-Point kann mehrere Netze mit unterschiedlichen SSIDs bereitstellen und unterschiedlichen VLANs (s. unten) zuordnen.
• VLAN: Die aktive Netzinfrastruktur sollte in der Lage sein, virtuelle Netze zu verwalten. Dies verhindert, dass Sie für jedes Netzwerk exklusive End- und Vermittlungsgeräte (inklusive Verkabelung) betreiben müssen (große Kostenersparnis).
• Optional: Management – WLAN-Geräte, die über eine zentrale Administrationskonsole verwaltet werden, bedeuten weniger administrativen Aufwand. Anstatt eine Konfigurationsänderung in jedem Gerät einzeln vornehmen zu müssen, können Sie diese in gemanagten System zentral einspielen und verteilen.

Die Räume, in denen Geräte eingesetzt werden, sollten mit Access-Points ausgestattet sein, die die Anzahl der eingesetzten Geräte bedienen können.

Caching-Server

iOS-Geräte können mit Hilfe eines sogenannten Caching-Servers effizienter verwaltet werden. Apps, App-Updates und Aktualisierungen von iPad OS werden zentral auf den Caching-Server geladen und im Schulnetz verteilt. Dadurch müssen die Geräte die Updates nicht einzeln aus dem Internet laden. Die Internetleitung wird dadurch für jeden Download nur einmal in Anspruch genommen.

Die iPads müssen sich im selben Netzsegment des Caching Servers befinden, um die Funktion nutzen zu können. Das Gerät sollte immer erreichbar sein, wenn die iPads in Betrieb sind.

Als Caching Server eignet sich ein macOS Gerät ab Betriebssystemversion „High Sierra“. Die Einrichtung ist unter „Konfigurieren des Inhaltscaching auf dem Mac“ (macOS – Benutzerhandbuch) beschrieben. Um mehrere Geräte gleichzeitig konfigurieren zu können, sollten Sie mit aktiven USB-Hubs arbeiten, die die Stromversorgung der iPads ermöglichen.

Empfohlen wird die Anschaffung eines Mac mini, der kostengünstiger als ein Mac Book und im Dauerbetrieb weniger anfällig ist.

Aufbewahrung/Laden/Deployment

Da Tablets mobil und nicht dauerhaft mit der Steckdose verbunden sind, sollten Sie darauf achten, dass die Geräte regelmäßig aufgeladen werden. Hierfür bieten verschiedene Hersteller Lösungen, die für die Aufbewahrung der Tablets genutzt werden können. Nach dem Unterricht werden die Tablets an die Ladestation angeschlossen und –sofern nötig– gleich zurückgesetzt. Damit die iPads mit einem Mac zurückgesetzt werden können, sollte die Ladestation/der Ladekoffer über eine Sync-Funktion verfügen.

Für den Fall, dass den Geräten während des Unterrichts der Strom ausgeht, weil sie über Nacht nicht den Weg in die Ladestation gefunden haben, empfiehlt es sich ausreichend Steckdosen und Ladekabel in den Unterrichtsräumen vorzuhalten.