長野工業高等専門学校紀要第
3 5
号( 2 0 0 1 ) 1 51
高専における基礎情報処理教育へのLinuxの適用
堀 内 泰 輔 横 山 靖 樹
Application of Linux to the Education of Basic Information Processing in the Technical College
Taisuke HORIUCHI and Yasuki YOKOYAMA
キーワー ド: 情報処理教育
,L i n u x
,フリー ソフ ト,オペ レーティングシステム,カ リキュラム,学習指導要領1.ま え が き
高専での入学者向けの基礎的な情報処理教育は, 各高専 とも力を入れ きた分野であるが,中学校で の学習指導要領の改訂 に伴 って,そのカ リキュラ ムや実習環境な どについて も改革を迫 られている.
本論ではまず,本校の
1
年生全員に対 して行っ ている ｢情報処理基礎｣の授業における,現在の 教育用計算機 システムの問題点を述べ る.そ して, これ ら問題点の多くはO
SとしてのWi n d o wsNT
に起因す ることに言及す る.次に, この問題点を解決するための
O
Sとして,L i n u x
を考察 した. この結果,現在のL i n u x
であ れば,現状の教育内容はもちろん,文部科学省の 新学習指導要領 とも密に連携 した高専な らではの 情報処理教育 システムを構築できる可能性がある ことがわかった.最後に,このLi n u x
を活用 した 新 しいカ リキュラム案の一部を提案す る.2.
情報処理基礎教育の現状 と問題点本校では
2
年前に教育用計算機 システムを リプ レース し,Wi nd o v sⅣ
rをメインとしたシステムを 運用 してきている.また,サブシステムとしてL i n u x
をデュアルブー トの形で利用できるよ うにもしている.
｢情報処理基礎｣の授業においては,専 ら
W i n d o ws
NTを利用 して行 ってきた. これ は,特に' 2001
年8
月 高専情報処理教育研究委員会, 情報処理教育研究発表会で一部を発表… 一般科助教授
++事 技術室第二技術班技官 原稿受付
2001
年9
月28日
パ ソコン リテラシーを教育す る際に,専門学科か らの要請 として
,Wi n d o ws
系O
Sの操作や,オフィ スアプ リケーシ ョン( W o r d
やE x c e l
な ど)の教育 があるためである.つま り, 1
年生で これ らに慣 れておけば, 2年生以降の授業での活用ができ, 延いては実験や卒研 といった,教官の計算機設備 を利用す る上での便宜にもなる. さらに,卒業後 の,社会や大学か らの この種の要請 も強い と考え られ る.しか し,実際に実習 を中心 とするこの授業では, 以下のよ うな問題点が この
2
年間に顕著に表れて きている.1) ログインに時間を要す る.
2)
ハングア ップが予想以上に多い.3)
ネ ッ トワーク上の トラブルが頻発 してい る.4)
4
0数台‑のイ ンス トールが大変である.5)
ソフ トウェアの コス トパ フォーマンスが 低い.1)は,NTの宿命ではある.特に,同時に導入 した学生機 の自動復帰 システムをインス トールす ると,起動時間が
3
分以上に及んで しまい,学生 か らの反発 (授業の合間な どの短時間での利用が できない,など) もあ り現在ではこの システムを 停止 している. このため,学生機 のハー ドデ ィス ク内容が完全には初期化できない状況にあ り,授 業の開始時にその影響 を蒙 る結果 となっている.2)
についても導入時の予想 に反する結果になっ ている.ハ ングア ップの頻度は1
回の授業でハ ン1 5 2
堀内泰輔 ･横山靖樹グア ップす る学生機 の台数 は
1‑ 2
台である.こ の現象は再現性がない ことか ら,学生の操作に起 因するものではなく,64KBのメモ リ環境やネ ッ トワーク環境に起因す ると考 えられ る.64KBのメモ リで十分に機能できない NTの弱点がここに見 ら れる.
3)
のネ ッ トワーク上の トラブル とは,授業 中に 急に 恥bや メールのシステムが停止 した り, さら にはファイルサーバー内のアクセスに非常な時間 を要す る,な どの現象である.また,プ リンタが サーバー‑のスプールの問題のために,サーバー を再起動 しない とプ リンタが利用できない状況に 至ることも多々ある. これ らは,授業中に40
数 名が一斉に操作する, とい う教育環境特有の特性 にも起因す ると思われ るが, これを解決す るため に無駄 とも思える大量のメモ リやハー ドデ ィスク 資源 をサーバーに要求する NTの設計思想 自体にも問題があると思われ る.
4)の NTのインス トールに関 しては,サーバー か ら雛型 をネ ッ トワー クにより各学生機 にコピー
して,その後,一台一台を回って,手動で ローカ ル情報を設定す ることになる.加 えて,この作業
はマ ウスを用いた対話方式で行 う必要があるため, 極めて煩雑で長時間を要す る.
5)
のソフ トウェアに関 しては,なるべ くフ リー ソフ トを援用す るよ うには しているが,オフィス 関連アプ リや言語処理系ソフ トについては導入 コ ス トが非常に高い.また,頻繁なバージ ョンア ッ プにも対応す ることは到底できず,仕方な く次回 の リプ レースまで待つ,とい うことになる.これ では,最新の ソフ トウェア環境 を学生に供与す ることは不可能である.
3.教育環境 としてみた Linux
以上のよ うな
,Wi n do ws
NTに起因す る問題 を,Li n u x
を用いることで解消できないかを次に考察したい.
Li n u x
はまだ歴史の浅い OSではあるが, ここ3‑ 4
年の進化 と普及 には 目覚 しい ものがある.この理 由は,非常に特徴的な背景 と高性能か ら来 るものであ り
,Wi n d o ws
な どと比較 した ときの以 下のよ うなメ リッ トによるものである.● OSがフ リーである.つま り,無償であるこ とはもとより, ソースが公開 され, ソースを 見た り改良す ることも自由である.
｡ 安定性が高い.OSのハ ングアップはほ とん どなく,通常の利用では再起動の必要 も全 く
●
ない.ハー ドウェア資源が少な くてすみ,高性能 も要求 されない.●
アプ リケー ションソフ トウェアのほとん ど がフ リーであ り,種類 も多い.昨今 は,オフィスアプ リケー ションも市販化 され るように なった.英語版 を中心にフ リー ソフ ト化 もな されてきている.さらにこれ らは
,W o r d
やE xcelとの互換 も取れている.
｡
ネ ッ トワー クに強い OSである.このため, ネ ッ トワーク上の トラブル を未然に防止でき る.以上の特徴 を,前述の
1 ) 〜5 )
の問題点に適用 してみる.まず 1)の起動時間についてであるが,現状 (自動復帰 ソフ トな し) とほぼ同 じ時間で起動が できる. さらには,起動時のオプションを最適化 することで, より起動時間の短縮化 も可能である
と思われ る.
2)のハングア ップに関 しては,安定性が非常に 良いことか ら,皆無 と考 えてよいだろ う.学生の 予期できない入力に対 して,アプ リケー ションが ハングア ップする可能性 はあるにしても,それに 関連 して OSがハングす る, とい う
Wi n d o ws
の欠 点はLi n u x
にはない.3 )
のネ ッ トワーク トラブルについても,Li nu x
がネ ッ トワー クを目的に作 られたU N I X
を原型 と していることと,現在のイ ンターネ ッ トサーバー 環境で NT以上にLi n u x
が OSとして採用 されてい ることか らも,その信頼性 と効率性が評価できよう.
次に
4)
のイ ンス トールの煩雑 さであるが,Li n u x
の場合はインス トー ラをスクリプ トの作成 により自作す ることもできるため,ほとんど人手 を介 さないイ ンス トール システムを構築すること が可能である.また,OSのサイズもコンパク トで あるため,ファイルの転送時間の大幅な短縮 も図 れ る.最後に
5)
の ソフ トウェアについてであるが, ほとん どがフ リー ソフ トであるため,これまでの ソフ トウェアの導入に要 したコス トを,ハー ドウ ェアの台数の増加や性能の向上に振 り向けること ができる.また,高専の情報処理教育に必須なプ ログラミング教育の場面で も,ほとんどの種類の高専における基礎情報処理教育‑の
Li nu x
の適用 言語処理系 ソフ トがフ リー ソフ トのかたちで揃っていることは特筆できる. さらに,Li
nuxをクラ
イアン トとして用いる上で これまでの一つのネ ックとなっていた,ワープロや表計算 といったオフ ィス系 ソフ トも入手可能 (フ リーまたは市販) と な り
,Word
やExcel
互換の ものが多いことは,こ れまでの教育内容に準 じた教育 も行 えることを意 味する.表
1には,現有の Wi ndo ws
用 ソフ トウェアをLi nux
用に置き換 えた ときの対応例を示す.このように,オフィス系 ソフ ト (日本語版) を除けば, すべてがフ リー ソフ トで利用できるのが
Li nux
の 最大の強み といえよ う. ｢フ リー ソフ トはメーカ のサポー トがないか ら‥‥ ｣ とい う意見をよく 聞くが,Li nux
の場合はコミュニテ ィが しっか りしているため,著名なフ リー ソフ トであれば,市 販の
Wi ndo ws
用 ソフ トよ りも極めて迅速にバ グフ ックス され ることか ら,かえって信頼性が高い, ともいえよう.表1 現有
Wi n d o ws
用 ソフ トとLi n u x
用 ソフ トとの 対応 (太字 は市販 ソフ ト)ジヤ.yル
甘i ndoVs
用Li nu
X用ワー プ ロ
MSY o r d D oOf
ム ワー ド)な どfi ce
(ハ ンコ 表計算HSE j l C el
ハ ンコムシー トプ レゼ ン
XSP o ye r P oi n t
プ レゼ ンターハ ン'コム日本 語
F E P WSⅠ H E C a W n n n n a 甘e b Ne t s c a pe
同左 ブラ ウザn a vi g at o r
メー ラー
AL ‑ Mai 1 3 2 V m ail
な どエデ ィタ メモ帳秀丸
V e di Mul
Vit e
な ど G舌語処理系
Ul t r a ‑ C G N U‑C
ウイ ン ドウYi nd o ys
Xシステ ム
( q v w n l:Wi n
ライ ク) 数学用ソフ トHat h e J Z ) a ti c a Mu P A D
1 5 3
4. Li n u x
を活用 した新カリキュラム案最近のイ ンターネ ッ ト上の報道 によれ ば,アメ リカの教育機関の三分の一以上で
Li nuxが利用 さ
れてい るとい う.( ht t p: / / www. z d
ne t . c om
/z dnn/ s t or ie s / ne ws / 0, 458 6, 25 40964, 00. ht m i )
また,本校でも,今年の
1
年生の中には,Li nu xに興味を持 ち質問にくる学生が後 を立たな
い,とい う現象もある.この ような
Li nux
熱 はWi nd o ws
に飽 き足 らない 学生が増えていることを意味するものである.wi ndo ws
の方は中学校での教育である程度学習 し た り,個人 レベルで も習得 してい る, と考 えることができる.文部科学省 は新学習指導要領の中で, 情報の時間を必修 としているから,すべての高専 入学生がパ ソコンやイ ンターネ ッ トリテラシーを 備 えるようになるのは時間の問題 である.
これまでは,中学校間の格差や個人 レベルの格 差 によって,十分な情報処理基礎教育が行 えなか ったのが, この改革により,いよいよ高専では高 専 らしい情報処理教育が実施できることになる.
これに よって,現行の
2
単位の授業ではフォロー できなかった,以下の よ うなハイ レベルな教育が 高専の入 り口で教育できる可能性 も出て くる.･データベース作成 ･利用技術
･LAN ･ネ ッ トワー ク構築技術
･高度なインターネ ッ ト教育 (マルチ メデ ィア コンテンツ作成やサーバ構築など)
これ らの教育を実現するためには,Wi
nd ow系で
は多額の投資を要す るところであるが,Linuxに
は豊富なフ リー ソフ トが用意 されている点が注 目 できる.これ らの教育による成果は,専門科 目での さら に高度 な情報処理技術 と連携することによ り,高 専卒業生の さらなる レベルア ップが期待できよ う.
以上の考察に基づいて作成 した,Li
nuc
を活用 したカ リキュラムを表2,3,4
に示す.表2
は 現行の ｢情報処理基礎｣のカ リキュラムについて,Li nuxによる実習 を中心 として編成 した ものであ
る.また,表3は,より基礎的な内容 を受講 した い学生 を対象 とした,来年度開講予定の 自由選択 科 目 ｢情報処理基礎演習Ⅰ｣のカ リキュラムを, そ して表
4は,情報処理の応用面を履修 したい学
1 5 4
堀内泰輔 ･横山靖樹 生 を対 象 と した, 同科 目 ｢情 報処 理 基 礎 演 習Ⅱ｣
の カ リキ ュ ラ ムで あ る.
表
2
必修科 目 ｢情報処理基礎｣の新カ リキュラム案 情報処理基礎【必修
, 1
年,2
単位( 60
時間)】【到達 目標/応用範囲
】
情報 リテラシー とネ ットワーク リテラシーの滴養.
(1)情報処理機器 の原理
( 2 )
応用 ソフ トの特徴 ･用途 ･利用技術( 3 )
コンピュータネッ トワー クの利用技術( 4 )
コンピュータプログラミングの基本技術【授 業内容/項 目】 (<>内は時間数)
1.コン ピュータ概論 (ハー ドウェア とソフ トウェア の基礎,数体系)
<4>
2.
パ ソコンとウイン ドウの操作 (Unixコマン ドの 操作,
xシステムの操作,ファイル とディレ ク トリの概念,エデ ィタの使い方,シェルス クリプ トの基本.)<8>
3.
インターネ ッ トの利用 (ネッ トサーフィンと情報 検索,ネチケ ッ トな ど.)<4>
4.
電子メールの利用 (メールの読み書 き,添付ファ イル,メールのネチケッ トなど)<4>
5 .
表計算 とプ レゼンテー ション (表作成,数式,関 数,絶対参府,グラフ化,プ レゼン用スライド作成.)
<8>
6.デー タベースの基本 (RDBの放念,テーブル ･ クエ リー ･フォーム ･レポー トの各実習)
<8>
7.WWWによる情報発信 ( HTM L言語の基礎,チ
ジタルカメラか らの入力 と貼 り付け,画像編 集な ど.)<8>
8 . C
言語プ ログラミング入門 (変数,fo r
文,if
文,数学関数,グラフィクスなど.)<1 6>
表
3
自由選択科 目 ｢情報処理基礎演習日
の カ リキュラム案情報処理基礎演習 Ⅰ
【 自由選択, 1年
, 1
単位(30
時間) 】【到達 目標/応用範囲】
基本的な情報 リテラシーの滴養.
( 1 )
情報処理機器の基本的な原理( 2)
応用 ソフ トの基礎的な利用技術( 3)
コン ピュー タネ ッ トワー クの基本的な利用技術【授業 内容/項 目】 (<>内は時間数)
1. コンピュータ概論 (ハー ドウェアとソフ トウェア
の基礎)
<4>
2 .
パ ソコンとウイン ドウの基本操作演習 (キーボー ドとマ ウスの操作,ファイル とフォル ダの概& )
<8>
3.
タッチタイプ入門 (タッチタイプ用 ソフ トウェア を用いたキーボー ド練習)<4 >
4.インターネ ッ トの基本演習 (ネ ッ トサー フィン, ネチケ ッ トなど.)
<4>
5 .電子メールの基本演習 (
メールの読み書き,メー ルのネチケ ッ トなど)<4>
6 .
日本語 ワープ ロの基本演習 (ェデ ィタによる日 本語入力 と編集 (カ ッ ト&ペース ト), ワープ ロに よる罫線,文字装飾,図の挿入な ど.)<6>
表 4 自由選択科 目 r情報処理基礎演習 ⅡJの カ リキュラム案
情報処理基礎演習 Ⅱ
【 自由選択, 1年, 1単位
(30
時間) 】【到達 目標/応用範囲】
応用的な情報 リテラシー とプログラミングリテラシ ーの滴養.
(1)コンピュー タの‑‑ ドウェアの理解
( 2 )
コンピュータネ ッ トワー クの応用技術( 3 )
コンピュータプ ログラミングの応用技術【授業内容/項 目
】
(<>内は時間数)1.コンピュータのハー ドウェアとアセンブリ言語入 門 (ハー ドウェアの概念,仮想計算機caslア センブラによるアセンブ リプログラミング)
<6>
2.インターネ ッ トとプ ロ トコル (TCP/IPの概要)
<4 >
3 .
ファイルサーバ構築入門 (イン トラネッ トの概要 と関連サーバ構築)<4 >
4.Web
サーバ構築入門( we bサーバの設計,棉
築,運用の実習)<4>
5.Webコンテンツ入門 ( pe
rlによるCGI作成など)
<6>
6.
データベースサーバ構築入門( po s t g r esQLとPHP
言語による,デー タベースサーバの構築実習)<6>
5.あ と が き .
本論 で は,従 来の
Wi n d o w s
一辺 倒 の教 育 をLi n u x
に よって効果 的 に改 善 で き るこ とを示 した.ま だまだ進 展 しつつ あ る
I
T技 術 の一 端 で は あ る が ,常 に新 鮮 な環境 の も とで新 しい技術 を学べ る こ とが ,従 来 に も増 して重 要 で あ る と考 え る.高 専生 ら しい コン ピュー タ/イ ンターネ ッ トリテ ラ シー を,学 生 の所 属 学 科 を問 わず に教 育す るた め には,今 の ところLi n u x
が一 つ の解 で あ る と思 わ れ る.参 考 文 献
1)松 田 七美 男 ,土肥 紳‑ ,若 井 英 夫 :｢大 学 教 育 と
Li n u x
｣,Li n u x
パ ワー ガイ ドブ ッ ク (山崎 康 宏 , はね ひ でや 監修),p p. 2 49 ‑ 26 0
,技術 評論 社,1 997 .1 2
2 )
堀内 泰輔 :r wi n d o ws
よ り軽快に動 く↓i n u x
｣,情報 処 理 (情 報処 理 学 会誌 ) ,V ol . 41No. 0 2,20 0 0. 2
3 )
堀 内 泰輔 :｢高 専情 報 処理 教育‑ のLi n u x
の適用 ｣ , 高 専情報 処 理 教 育研究発 表 会 (情 報 処理 教 育研 究発 表 会論 文集 ),第
