金瓊

“單元”是整體中自為一體或自成系統(tǒng)的獨立成分。單元教學的設計一般有三種：先總后分、先分后總、并列結(jié)構(gòu)。“計算機網(wǎng)絡”是高中信息科技學科一個重要的單元。根據(jù)《高中信息科技》（華師大版）教材內(nèi)容，計算機網(wǎng)絡單元一共包含百余個知識點，記憶量大，知識點之間相對比較獨立。因此，我嘗試用先總后分的教學設計，改進傳統(tǒng)的并列結(jié)構(gòu)教學方式，以培養(yǎng)學生對網(wǎng)絡基礎的知識點有一個比較系統(tǒng)的認識。

● 總分的教學設計架構(gòu)

1.與并列結(jié)構(gòu)的比較

在以往的教學中，教師一般是按照教材的知識點逐個講授，知識點之間的關(guān)系是相互獨立且并列的。這容易導致學生對該單元知識結(jié)構(gòu)的總體認識比較薄弱，在應用方面紙上談兵，不能聯(lián)系生活。由于學生對知識的理解流于表面，因此對知識點的記憶不深刻，眾多的知識點之間還經(jīng)常會產(chǎn)生混淆。本次教學嘗試先總后分的單元設計結(jié)構(gòu)：在單元教學的第一課時，我篩選單元中的一些主要概念，在概念與概念之間建立一定的邏輯關(guān)系，從而使各獨立模塊中的知識點能連貫起來。對單元知識點進行梳理和歸納即為“總”，后續(xù)對各知識點進行詳解即為“分”。運用總分方式，能讓學生更容易理解知識點之間的關(guān)系，學以致用，知其然并知其所以然，從而對整體架構(gòu)有初步的印象和認識，引領(lǐng)后續(xù)的學習。

2.嘗試先總后分結(jié)構(gòu)教學

計算機網(wǎng)絡單元總分結(jié)構(gòu)中的“總”可以以“網(wǎng)絡是怎樣連接的”為主題展開，將教材中原有的計算機網(wǎng)絡發(fā)展史、概念、功能、硬件、軟件、服務應用等分支進行梳理，（如下頁表1）。通過“總”讓學生理解教材中各“分”之間的關(guān)系，明晰整個單元的知識點布局及相關(guān)意圖，體會國際互聯(lián)網(wǎng)是一個非常復雜的結(jié)構(gòu)，但是各個模塊各司其職。

在“網(wǎng)絡是怎樣連接的”單元總概括課時中，從網(wǎng)絡三要素的計算機設備、通信線路和連接設備、網(wǎng)絡協(xié)議三方面綜合進行考慮，我抽取了網(wǎng)絡供應商、光纜、路由器、WWW服務器、局域網(wǎng)、主干網(wǎng)、TCP/IP協(xié)議等概念。概念之間的相互關(guān)系為：網(wǎng)絡供應商參與搭建主干網(wǎng)，企事業(yè)單位建立局域網(wǎng)，為個人用戶提供服務，用戶通過網(wǎng)絡設備路由器和光纜等硬件進行通信，在數(shù)據(jù)傳輸過程中利用協(xié)議來保障安全和準確性，實現(xiàn)與服務器之間的相互訪問（如下頁圖1）。通過“總”的梳理與歸納，我們可以看出，計算機網(wǎng)絡單元的模塊雖然看似獨立分散，但是知識點之間還是存在一定的邏輯關(guān)系的。學生通過“總”可以了解構(gòu)建計算機網(wǎng)絡所需的要素，在腦海中浮現(xiàn)計算機網(wǎng)絡的整體架構(gòu)。除了“總”之中涉及的核心概念，教材中還有和其關(guān)聯(lián)的細分概念和同質(zhì)或同類概念，這些概念將會在后續(xù)的“分”教學中進行詳細的比較和解讀。

● 先總后分的單元設計的幾個重要環(huán)節(jié)

1.建立各模塊之間的邏輯關(guān)系

從圖1可以看出，網(wǎng)絡三要素在各模塊之間起到了穿針引線的作用，而類似歷史和分類等模塊看似無法融入其中，但事實上，兩者還是具有一定的相關(guān)性的。例如，歷史模塊中的ARPAnet就與TCP/IP協(xié)議發(fā)展息息相關(guān)；分類模塊中的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，就與連接設備中的交換機和路由器緊密聯(lián)系。為了更充分地解釋和說明模塊之間的關(guān)系，在教學中，我針對網(wǎng)絡三要素進行了擴展，將單元主線定義為：為什么需要網(wǎng)絡三要素？三要素有哪些？如何運用計算機網(wǎng)絡三要素構(gòu)建網(wǎng)絡？等等。通過對網(wǎng)絡三要素的起源、內(nèi)涵、應用等的分析，讓學生更加全面地理解計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生和發(fā)展。

根據(jù)“總”的主線對“分”略作歸并后，大致將其劃分為三個部分，如下頁表2。首先，我從網(wǎng)絡的歷史、概念、功能這三個方面詮釋為什么需要三要素，具體內(nèi)容包括多臺計算機設備相互傳輸信息的需求、網(wǎng)絡協(xié)議的萌芽；其次，我從網(wǎng)絡的硬件和軟件角度詮釋三要素有哪些，具體內(nèi)容包括常見的通信線路和連接設備的功能、技術(shù)原理和應用場合，以及多個網(wǎng)絡協(xié)議的定義和作用；最后是網(wǎng)絡的功能和服務，讓學生理解如何運用三要素構(gòu)建網(wǎng)絡以達成豐富的網(wǎng)絡應用，具體內(nèi)容包括計算機設備中的各類服務器在URL中的表示、各連接設備與通信線路在接入因特網(wǎng)時的使用、網(wǎng)絡協(xié)議在應用服務中的作用等。我通過將各模塊與網(wǎng)絡三要素相關(guān)聯(lián)，使學生了解到各模塊中的知識點是存在邏輯關(guān)系的。

2.詮釋模塊內(nèi)部概念之間的關(guān)系

以主線中的“三要素有哪些”這一節(jié)點為例，涉及的知識點主要包括搭建計算機網(wǎng)絡所需要的硬件和軟件。由于相關(guān)概念非常多且抽象，因此需要設計活動或任務將其進行總體概括，使學生理解概念的大致含義、概念之間的關(guān)系等。因此，從情境入手，我設計張三運貨事件這一活動，將生活中的事件、問題和方案與網(wǎng)絡中的各種狀況進行類比，給學生提供了活動探究的線索與支架，降低其認知負荷。

活動中，我將張三與波斯商人類比為網(wǎng)絡傳輸時的發(fā)送方與接受方，將中轉(zhuǎn)運輸方類比為網(wǎng)絡傳輸時的服務供應商和連接設備等，將交易時發(fā)生的各種狀況類比為網(wǎng)絡傳輸中可能遇到的各種情況，包括國家之間語言不通等，以此引出約定協(xié)議，并得多種運輸方式和路線類比為網(wǎng)絡傳輸中路徑的選擇，甚至用貨物出關(guān)來類比網(wǎng)絡中的防火墻關(guān)卡等。通過對張三運貨事件中可能發(fā)生的狀況以及相應的解決對策的分析，使學生歸納出貨物運輸?shù)膸讉€重要著眼點，初步形成網(wǎng)絡三要素的輪廓。同時，我傳達“現(xiàn)實世界是連通的，計算機網(wǎng)絡世界也是連通的”的理念，使學生了解到技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展離不開對生活經(jīng)驗的借鑒與模仿。

活動情境：唐宋時期，有位住在長安名叫張三的商人想將十件精美的瓷器運往波斯的一位朋友的店里，換取波斯盛產(chǎn)的地毯。張三因為家里有事無法離開家鄉(xiāng)，為了保證交易的順利進行，他必須思慮周詳，細做規(guī)劃。

活動要求：你認為張三需要考慮哪些可能發(fā)生的狀況？你有什么相應的解決對策？

活動參考答案（略）。

為了使學生能將現(xiàn)實世界中的問題與結(jié)論過渡到計算機網(wǎng)絡世界，我使用因特網(wǎng)發(fā)展歷程中的相關(guān)科普類視頻，讓學生了解計算機網(wǎng)絡世界中硬件和軟件的組成，以此落實主線中“三要素有哪些”節(jié)點問題。

活動情境：關(guān)于Internet發(fā)展歷程的相關(guān)視頻。

活動要求：找出視頻中你認為重要的幾個關(guān)鍵點（例如：事物等的名稱、重要事件、關(guān)鍵因素等，至少5個）。

活動參考答案：不同功能的計算機、ARPAnet、減輕節(jié)點壓力、路由器的前身、五百多公里之外的實驗、網(wǎng)絡傳輸控制協(xié)議、畫地為牢的一個個小圈子、世界范圍的登錄開始了……

如圖2所示，通過對張三運貨事件與因特網(wǎng)相關(guān)視頻的比較和分析，學生可以理解運貨事件與計算機網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)有著非常多的共通之處。利用三要素搭建起一個個計算機網(wǎng)絡，各地域的小網(wǎng)連成主干網(wǎng)這一大網(wǎng)，主干網(wǎng)再相互連接，最終形成了如今的國家與國家之間互聯(lián)的國際網(wǎng)絡。

3.拓展模塊內(nèi)容強化關(guān)聯(lián)性

隨著科技的不斷進步，有一些和網(wǎng)絡相關(guān)的信息并未在教材中提及，因此在教學單元中的“總”時可以加以適當拓展，使學生進一步加強對整個網(wǎng)絡知識體系的構(gòu)建。例如，引入海底光纜和衛(wèi)星的相關(guān)內(nèi)容，可以把全球的整個網(wǎng)絡框架補充完整；引入當前全球的13個根域名服務器、遞歸查詢和迭代查詢，可以把DNS理解得更為透徹；引入?yún)f(xié)議模型和數(shù)據(jù)的封裝、解封裝，可以把報文、分組等這些容易混淆的名詞解釋得更為清晰。

除了知識層面的拓展，在立德樹人方面更應該滲透正確的情感態(tài)度和價值觀。例如，引入國內(nèi)計算機網(wǎng)絡接入Internet的多年歷程，讓學生了解我國計算機網(wǎng)絡的發(fā)展并非一蹴而就；引入三網(wǎng)合一這一規(guī)劃，讓學生知道我國當前面臨的現(xiàn)狀和困境；引入我國在5G和IPv6方面的努力，讓學生掌握未來的發(fā)展方向，了解技術(shù)領(lǐng)先的重要性。

知識點的拓展可以來源于多個方面，包括與計算機網(wǎng)絡相關(guān)的社會新聞、更為深入的技術(shù)原理、當前的科技發(fā)展趨勢等。通過這些有意義的拓展，讓學生將生活中的網(wǎng)絡現(xiàn)象與學習內(nèi)容相對應，體會學習計算機網(wǎng)絡知識的價值，了解當前信息技術(shù)的發(fā)展趨勢，激發(fā)學生更深入學習相關(guān)知識的欲望。

● 總分結(jié)構(gòu)教學的優(yōu)勢

實踐證明，在單元教學開始前進行“總課”的教學是十分必要的，也是十分重要的，它能有效減少傳統(tǒng)的并列式教學帶來的缺憾。

1.激發(fā)學習興趣，促進高階思維

在單元教學伊始安排一次概括式的“總”教學，對于提升學生的學習興趣和效率、活躍課堂氛圍、促進高階思維等來說，效果是非常明顯的。例如，學生在了解了中轉(zhuǎn)設備路由器的前身之后，會聯(lián)想到自己家庭中使用的設備；知道了主干網(wǎng)和國家?guī)状缶W(wǎng)絡出口之后，會更想探究翻墻的原理等。“總”為后續(xù)教學播下了幾顆蓄勢萌發(fā)的種子，引發(fā)學生深入探究的欲望。

2.把握課堂節(jié)奏，體會知識體系

因為“總”對后續(xù)的“分”起到了很好的引領(lǐng)作用，學生在學習“分”的各階段時，能清晰地認識到它與其他知識點之間的關(guān)系，并且在把握學習進度、明確課堂任務等方面也均有受益。學生能回答一些更為綜合性的問題，遇到生活中的網(wǎng)絡問題時能結(jié)合知識體系，從多維度進行思考和分析，思維更有廣度和深度。

3.樹立整體大局觀，培養(yǎng)大視野

“網(wǎng)絡是怎樣連接的”作為“總”的課，抽取了單元“分”中的主要概念，從網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)、因特網(wǎng)三個層級來逐次推進，內(nèi)容豐富，信息量大，從個體生活經(jīng)驗到大視野，為學生樹立了計算機網(wǎng)絡的大局觀。讓學生探究技術(shù)背后的文化，體驗技術(shù)發(fā)展的脈絡，感悟科技的發(fā)展與人、社會之間的聯(lián)系，體會技術(shù)源于生活、發(fā)展于生活。

信息科技學科中除了計算機網(wǎng)絡單元外，其他單元都可以歸納出總分結(jié)構(gòu)。例如，信息的數(shù)字化單元中，教師可以以采樣和量化這一通用原理作為主線，分析哪些對象需要數(shù)字化、不同對象的數(shù)字化方法等。對教材進行總分結(jié)構(gòu)的教學，在以往的教學中未加以運用，本文是一次嘗試和探索，希望后續(xù)有更多的研究和實踐。