Ubuntu jako nástroj pro výuku operačních systémů

S výukou operačních systémů je to často velice komplikované. Jednak je zde zcela dominantní rodina MS Windows, kterou je možné považovat za pracovní standard, a pak jsou zde nepříliš výkonné školní počítače na to, aby se na nich prováděla virtualizace dalšího operačního systému. V tomto kontextu se  Ubuntu zdá být poměrně dobrou volbou jako primární či druhý operační systém.

Ubuntu je jednoduché, rychlé a relativně stabilní. Z pohledu školního využití je možné říci, že existuje řada návodů, jak v něm provozovat učebnu, a jeho nasazení tak rozhodně není krokem do nezmapované části počítačového světa, ale spíše vstupem do oblasti, pro kterou existuje velké množství návodů a doporučení. Jde tedy o celkem optimální systém pro správce sítě. 

Pedagog pak jistě ocení nejen sadu návodů, ale především velké množství aplikací, které jsou pro Debian (potažmo Linux) připraveny, a to ze všech oblastí – od vývoje softwaru přes umění a multimédia až po kancelářské aplikace a nástroje pro vzdělávání. Pro nás je ale nejzajímavější, jakým způsobem je možné Ubuntu používat pro výuku operačních systémů. Je možné říci, že verze 11.10 má pro tuto činnost zvláště příznivé možnosti nastavení, neboť nabízí bohatou paletu grafických prostředí i textový režim.

Nasazení tohoto operační systému se zdá být rozumné ještě z několika dalších důvodů – po Windows, který obligátně zná téměř každý a MAC OS, který není na běžný školní počítač možné nainstalovat, jde o třetí nejrozšířenější systém u nás. Nabízí jednoduché ovládání, které je přitom podstatně odlišné od toho, které nabízí Windows, a nabízí tak dostatečnou flexibilitu v užívání. 

V následující části výkladu se již budeme opírat o teoretická východiska, která byla naznačena v článku Úvod do operační systémů. Pokusíme se ale jednotlivá obecná doporučení blíže ilustrovat na operačním systému Ubuntu. 

Různé grafické podoby

To, co dělá Ubuntu optimálním pro výuku operačních systémů, je možnost snadno a rychle měnit kompletní vzhled systému. Na tom si mohou žáci pohodlně nacvičit flexibilitu v ovládání a budou moci snadno abstrahovat a říci, co je operační systém, co jeho grafické prostředí a které složky představují pouze jednotlivé aplikace. Výhodou Linuxu – na rozdíl od Windows – je možnost měnit grafický vzhled, takže se snadno ukáže, že k vlastnímu operačnímu systému nepatří, což se jinak v MS Windows dokazuje jen velmi obtížně.

V základní instalaci Ubuntu je možné nalézt tato dvě grafická prostředí, která vycházejí z Gnome: 

Unity

Grafické prostředí Unity je vystavěno na Gnome a je určeno speciálně pro Ubuntu. Základem rozdílnosti oproti klasickému Gnome Shell jsou tři základní prvky. Prvním je Launcher – levé menu–, které umožňuje rychle spouštět nejčastější aplikace. Mimo to nabízí ale také přístup k přepínání ploch, správci souborů nebo k Dash. Jde o druhou klíčovou komponentu, která umožňuje vyhledávat mezi aplikacemi i soubory a má na starosti práci s méně využívanými programy. Zde se nabízí také možnost hledat aplikace podle druhu – grafika, multimédia, internet atp. Třetí částí je panel, tedy horní menu. Ten v sobě integruje informační panel (s odhlašováním, nastavováním pošty, sociálních sítí, informacemi o stavu baterie, připojení k síti), nově nabízí také možnost rychlého přístupu k základnímu nastavení.

Díky tomu, že Unity je postaveno nad technologií Compiz Fusion, nabízí se také relativně velmi solidní nastavení všech efektů, vlastností přepínání oken atp. Součástí Unity je také vlastní sada písem, efektů či klávesových zkratek. 

Unity 2D

Unity 2D je experimentální grafické rozhraní, které se snaží vypadat stejně jako unity, jen pokud nevyžaduje hardwarovou akceleraci. Tím pádem odpadají některé grafické efekty, jako jsou průhlednost či stínování. Jinak je zajištěna veškerá funkční podobnost s klasickým Unity.

Přímo z Centra Software je možné získat Gnome Shell a klasicky vypadající Gnome (ale verze 2.x), které se nainstalují během pár minut zcela jako jakákoli jiná aplikace. 

Gnome Shell

Dle mého soudu nejlepší grafické prostředí pro desktopy s velkými obrazovkami. O spouštění programů, přístup k nastavení i souborům se stará sekce Aktivity, která se aktivuje najetím na levý horní okraj obrazovky. K dispozici je v aktivitách také rychlý levý panel podobně jako u Unity, ale aktivity působí komplexnějším a propracovanějším dojmem. Pokud jde o horní menu, tak to nenabízí možnost integrace stavového řádku a je jednoznačně čistší a jednodušší. Na druhé straně je vzhledem k neintegraci jasné, že plýtvá místem na obrazovce.

Pomocí aktivit je také řešeno přepínání oken a práce s více aplikacemi. Samozřejmě v panelu nechybí správa připojení nebo integrace se sociálními sítěmi. 

Gnome Classic

Spolu s novým grafickým prostředím Shell se nainstaluje i prostředí, které reflektuje verzi 2.x. Zde nejsou žádné Dash či Aktivity, ale aplikace i soubory jsou zpracovávány pomocí horního menu, ze kterého je možné přejít i do nastavení systému. Vše je tedy integrováno v horním panelu. Toto prostředí má řadu zastánců, protože obecně umožňuje velice rychlou a flexibilní práci bez větších hardwarových nároků. 

Mimo to, je možné poměrně snadno nainstalovat další grafická prostředí – KDE a Xface. 

KDE

Graficky velice dobře provedené prostředí, které je určeno především pro zábavu a domácí použití. Základem je velké množství gadgetů, které je možné mít rozmístěné na ploše, a řada vizuálně pěkných efektů. Kritici namítají, že není dobře optimalizováno pro práci, ale na druhou stranu domácímu uživateli jistě bude dostačovat. Základní myšlenky ovládání jsou přitom částečně odvozeny z Windows (např. panel Start). Toto grafické prostředí je hardwarově náročnější. 

Xface

Nejméně náročné grafické provedení je Xface, které bylo primárně určené pro méně výkonné počítače, ale dnes jej najdeme i u minimalisticky laděných uživatelů nebo u lidí, kteří nechtějí či nepotřebují grafické prostředí, které by hrálo všemi barvami. Samozřejmě i zde je možné provozovat řadu aplikací a appletů, ale je třeba mít na paměti, že celý systém je optimalizován jako výkonnostně úsporný. Může být tedy pro žáky v mnohém zajímavý – na jednu stranu vypadá graficky jako cesta v čase o deset let nazpět, na druhou stranu jde o vyspělý operační systém a intenzivně vyvíjené grafické prostředí. 

Pokud jde o didaktické využití, je vždy dobré dát žákům hodinu či dvě na seznámení se se systémem. Jistě je možné dát nějakou malou nápovědu (kde je panel, jak se spouští programy) a doplnit to o sadu drobných seznamovacích úkolů, aby žáci jen tak nebloudili systémem. Může jít o drobnosti, jako jak spustit kalkulačku, napsat textový dokument, najít fotografii na disku, změnit její velikost a otočit jí, atp. Samozřejmě je možné těmito úkoly sledovat i další cíle, jako jsou zvládnutí vybrané alternativní aplikace či netradiční řešení nějakého problému. 

Pokud se žáci s jednotlivými grafickými prostředími seznámí (je možné jim ukázat také textový režim a třeba jednoduchou editaci textu v něm), je možné začít s hlubším studiem systému, třeba v kontextu znalosti Windows.

Je dobré také žákům alespoň ukázat, jak se pracuje s hardwarovou podporou – ve Windows se musí instalovat aktualizace, Linux si je najde (např. k tiskárně sám). Jde totiž o poměrně využívanou funkcionalitu operačního systému, kterou ale ve škole žáci většinou nevyzkoušejí. 

Jdeme po generických komponentách?

Problémem generických komponent je, že pro uživatele nejsou příliš dobře viditelné. To, co je možné žákům ukázat, je především správa souborů. V Linuxu je sice souborová struktura, ale zcela jiné je pojmenování disků (na to se žáci mohou sami podívat) a způsob ukládání dat, která nejsou v Linuxu téměř fragmentována, což lze také alespoň částečně demonstrovat.

Z dalších věcí, se kterými je možné alespoň částečně experimentovat, je porovnávání přístupu k jednotlivým procesům ve Windows či Ubuntu a sledovat, jaký prostor si berou neaktivní programy, kolik aplikací běží na pozadí, atp. Pak je možné se podívat na práci s jednotlivými druhy hardware, čímž ale možnosti sledování nějakých generických komponent končí.

Jako efektivnější a zajímavější se ale jeví nepatrně jiný přístup založený na aktivitě samotných žáků. Ti jsou již seznámeni s řadou grafických prostředí, jsou schopni flexibilně pracovat s různými systémy a jsou tak dobře připraveni k tomu, aby mohli provést základní analýzu toho, co vlastně operační systém musí obsahovat – na Ubuntu to bude pěkně vidět, neboť grafická prostředí jsou natolik rozdílná, že nabízí poměrně pěkný prostor pro jejich vlastní úvahy.

Jistě je možné žáky vhodným způsobe navádět k tomu, kterým fundamentům se mají věnovat. Vždy by si měli položit otázku, zda by bez dané komponenty mohl či nemohl celý operační systém reálně fungovat. Tak se mohou rychle zbavit dodávaných aplikací a věnovat se jen systému. 

Při výkladu toho, jak je celé Ubuntu postaveno, je možné užít také model balíčků. Ty žáci reálně znají a celkem snadno se na nich ilustruje, jakým způsobem je celý systém vybudován. Budou-li mít žáci čas a chuť, mohou si vlastní distribuci jednoduše utvořit sami. Zřejmě nejjednodušší cestou je použít Suse Studio, nemožné není ani udělat vlastní derivát Ubuntu, ale to již vyžaduje mnohem více času a schopností. Na druhé straně se na tom žáci mohou hodně naučit, na rozdíl od velmi jednoduchého Suse Studia. Rozhodně je možné říci, že jde o poměrně zajímavý nápad na netradiční školní projekt.

Samozřejmě je možné ve výuce Linuxu pokračovat hlouběji a ukázat žákům, jak funguje shell, jakým způsobem se kompiluje nebo jak se provádějí skripty. To ale bude zřejmě vyžadovat samostatný seminář pro ty, kdo mají o problematiku opravdový zájem. Pro ty ostatní může být Ubuntu poměrně zajímavý a zábavný systém mnoha tváří, který jim umožní pochopit něco více o tom, jak fungují a co vlastně jsou operační systémy.