信息科技學(xué)科中運(yùn)用總分結(jié)構(gòu)教學(xué)的實(shí)踐探索

金瓊

“單元”是整體中自為一體或自成系統(tǒng)的獨(dú)立成分。單元教學(xué)的設(shè)計(jì)一般有三種：先總后分、先分后總、并列結(jié)構(gòu)。“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”是高中信息科技學(xué)科一個(gè)重要的單元。根據(jù)《高中信息科技》（華師大版）教材內(nèi)容，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元一共包含百余個(gè)知識(shí)點(diǎn)，記憶量大，知識(shí)點(diǎn)之間相對(duì)比較獨(dú)立。因此，我嘗試用先總后分的教學(xué)設(shè)計(jì)，改進(jìn)傳統(tǒng)的并列結(jié)構(gòu)教學(xué)方式，以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的知識(shí)點(diǎn)有一個(gè)比較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。

● 總分的教學(xué)設(shè)計(jì)架構(gòu)

1.與并列結(jié)構(gòu)的比較

在以往的教學(xué)中，教師一般是按照教材的知識(shí)點(diǎn)逐個(gè)講授，知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系是相互獨(dú)立且并列的。這容易導(dǎo)致學(xué)生對(duì)該單元知識(shí)結(jié)構(gòu)的總體認(rèn)識(shí)比較薄弱，在應(yīng)用方面紙上談兵，不能聯(lián)系生活。由于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解流于表面，因此對(duì)知識(shí)點(diǎn)的記憶不深刻，眾多的知識(shí)點(diǎn)之間還經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生混淆。本次教學(xué)嘗試先總后分的單元設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：在單元教學(xué)的第一課時(shí)，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(dú)立模塊中的知識(shí)點(diǎn)能連貫起來(lái)。對(duì)單元知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理和歸納即為“總”，后續(xù)對(duì)各知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行詳解即為“分”。運(yùn)用總分方式，能讓學(xué)生更容易理解知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系，學(xué)以致用，知其然并知其所以然，從而對(duì)整體架構(gòu)有初步的印象和認(rèn)識(shí)，引領(lǐng)后續(xù)的學(xué)習(xí)。

2.嘗試先總后分結(jié)構(gòu)教學(xué)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元總分結(jié)構(gòu)中的“總”可以以“網(wǎng)絡(luò)是怎樣連接的”為主題展開(kāi)，將教材中原有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展史、概念、功能、硬件、軟件、服務(wù)應(yīng)用等分支進(jìn)行梳理，（如下頁(yè)表1）。通過(guò)“總”讓學(xué)生理解教材中各“分”之間的關(guān)系，明晰整個(gè)單元的知識(shí)點(diǎn)布局及相關(guān)意圖，體會(huì)國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，但是各個(gè)模塊各司其職。

在“網(wǎng)絡(luò)是怎樣連接的”單元總概括課時(shí)中，從網(wǎng)絡(luò)三要素的計(jì)算機(jī)設(shè)備、通信線路和連接設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議三方面綜合進(jìn)行考慮，我抽取了網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商、光纜、路由器、WWW服務(wù)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(luò)供應(yīng)商參與搭建主干網(wǎng)，企事業(yè)單位建立局域網(wǎng)，為個(gè)人用戶提供服務(wù)，用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備路由器和光纜等硬件進(jìn)行通信，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中利用協(xié)議來(lái)保障安全和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器之間的相互訪問(wèn)（如下頁(yè)圖1）。通過(guò)“總”的梳理與歸納，我們可以看出，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元的模塊雖然看似獨(dú)立分散，但是知識(shí)點(diǎn)之間還是存在一定的邏輯關(guān)系的。學(xué)生通過(guò)“總”可以了解構(gòu)建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所需的要素，在腦海中浮現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)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(xì)分概念和同質(zhì)或同類概念，這些概念將會(huì)在后續(xù)的“分”教學(xué)中進(jìn)行詳細(xì)的比較和解讀。

● 先總后分的單元設(shè)計(jì)的幾個(gè)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(luò)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(wú)法融入其中，但事實(shí)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(shè)備中的交換機(jī)和路由器緊密聯(lián)系。為了更充分地解釋和說(shuō)明模塊之間的關(guān)系，在教學(xué)中，我針對(duì)網(wǎng)絡(luò)三要素進(jìn)行了擴(kuò)展，將單元主線定義為：為什么需要網(wǎng)絡(luò)三要素？三要素有哪些？如何運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)三要素構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)？等等。通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)三要素的起源、內(nèi)涵、應(yīng)用等的分析，讓學(xué)生更加全面地理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展。

根據(jù)“總”的主線對(duì)“分”略作歸并后，大致將其劃分為三個(gè)部分，如下頁(yè)表2。首先，我從網(wǎng)絡(luò)的歷史、概念、功能這三個(gè)方面詮釋為什么需要三要素，具體內(nèi)容包括多臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備相互傳輸信息的需求、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的萌芽；其次，我從網(wǎng)絡(luò)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(jiàn)的通信線路和連接設(shè)備的功能、技術(shù)原理和應(yīng)用場(chǎng)合，以及多個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的定義和作用；最后是網(wǎng)絡(luò)的功能和服務(wù)，讓學(xué)生理解如何運(yùn)用三要素構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)以達(dá)成豐富的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，具體內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)設(shè)備中的各類服務(wù)器在URL中的表示、各連接設(shè)備與通信線路在接入因特網(wǎng)時(shí)的使用、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在應(yīng)用服務(wù)中的作用等。我通過(guò)將各模塊與網(wǎng)絡(luò)三要素相關(guān)聯(lián)，使學(xué)生了解到各模塊中的知識(shí)點(diǎn)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(diǎn)為例，涉及的知識(shí)點(diǎn)主要包括搭建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)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(shè)計(jì)活動(dòng)或任務(wù)將其進(jìn)行總體概括，使學(xué)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(shè)計(jì)張三運(yùn)貨事件這一活動(dòng)，將生活中的事件、問(wèn)題和方案與網(wǎng)絡(luò)中的各種狀況進(jìn)行類比，給學(xué)生提供了活動(dòng)探究的線索與支架，降低其認(rèn)知負(fù)荷。

活動(dòng)中，我將張三與波斯商人類比為網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)的發(fā)送方與接受方，將中轉(zhuǎn)運(yùn)輸方類比為網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)的服務(wù)供應(yīng)商和連接設(shè)備等，將交易時(shí)發(fā)生的各種狀況類比為網(wǎng)絡(luò)傳輸中可能遇到的各種情況，包括國(guó)家之間語(yǔ)言不通等，以此引出約定協(xié)議，并得多種運(yùn)輸方式和路線類比為網(wǎng)絡(luò)傳輸中路徑的選擇，甚至用貨物出關(guān)來(lái)類比網(wǎng)絡(luò)中的防火墻關(guān)卡等。通過(guò)對(duì)張三運(yùn)貨事件中可能發(fā)生的狀況以及相應(yīng)的解決對(duì)策的分析，使學(xué)生歸納出貨物運(yùn)輸?shù)膸讉€(gè)重要著眼點(diǎn)，初步形成網(wǎng)絡(luò)三要素的輪廓。同時(shí)，我傳達(dá)“現(xiàn)實(shí)世界是連通的，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)世界也是連通的”的理念，使學(xué)生了解到技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展離不開(kāi)對(duì)生活經(jīng)驗(yàn)的借鑒與模仿。

活動(dòng)情境：唐宋時(shí)期，有位住在長(zhǎng)安名叫張三的商人想將十件精美的瓷器運(yùn)往波斯的一位朋友的店里，換取波斯盛產(chǎn)的地毯。張三因?yàn)榧依镉惺聼o(wú)法離開(kāi)家鄉(xiāng)，為了保證交易的順利進(jìn)行，他必須思慮周詳，細(xì)做規(guī)劃。

活動(dòng)要求：你認(rèn)為張三需要考慮哪些可能發(fā)生的狀況？你有什么相應(yīng)的解決對(duì)策？

活動(dòng)參考答案（略）。

為了使學(xué)生能將現(xiàn)實(shí)世界中的問(wèn)題與結(jié)論過(guò)渡到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)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(xué)生了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)世界中硬件和軟件的組成，以此落實(shí)主線中“三要素有哪些”節(jié)點(diǎn)問(wèn)題。

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

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

活動(dòng)參考答案：不同功能的計(jì)算機(jī)、ARPAnet、減輕節(jié)點(diǎn)壓力、路由器的前身、五百多公里之外的實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)傳輸控制協(xié)議、畫(huà)地為牢的一個(gè)個(gè)小圈子、世界范圍的登錄開(kāi)始了……

如圖2所示，通過(guò)對(duì)張三運(yùn)貨事件與因特網(wǎng)相關(guān)視頻的比較和分析，學(xué)生可以理解運(yùn)貨事件與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)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(gè)個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，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(guó)家與國(guó)家之間互聯(lián)的國(guó)際網(wǎng)絡(luò)。

3.拓展模塊內(nèi)容強(qiáng)化關(guān)聯(lián)性

隨著科技的不斷進(jìn)步，有一些和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的信息并未在教材中提及，因此在教學(xué)單元中的“總”時(shí)可以加以適當(dāng)拓展，使學(xué)生進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)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(gè)網(wǎng)絡(luò)框架補(bǔ)充完整；引入當(dāng)前全球的13個(gè)根域名服務(wù)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(bào)文、分組等這些容易混淆的名詞解釋得更為清晰。

除了知識(shí)層面的拓展，在立德樹(shù)人方面更應(yīng)該滲透正確的情感態(tài)度和價(jià)值觀。例如，引入國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接入Internet的多年歷程，讓學(xué)生了解我國(guó)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展并非一蹴而就；引入三網(wǎng)合一這一規(guī)劃，讓學(xué)生知道我國(guó)當(dāng)前面臨的現(xiàn)狀和困境；引入我國(guó)在5G和IPv6方面的努力，讓學(xué)生掌握未來(lái)的發(fā)展方向，了解技術(shù)領(lǐng)先的重要性。

知識(shí)點(diǎn)的拓展可以來(lái)源于多個(gè)方面，包括與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的社會(huì)新聞、更為深入的技術(shù)原理、當(dāng)前的科技發(fā)展趨勢(shì)等。通過(guò)這些有意義的拓展，讓學(xué)生將生活中的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象與學(xué)習(xí)內(nèi)容相對(duì)應(yīng)，體會(huì)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的價(jià)值，了解當(dāng)前信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，激發(fā)學(xué)生更深入學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)的欲望。

● 總分結(jié)構(gòu)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

實(shí)踐證明，在單元教學(xué)開(kāi)始前進(jìn)行“總課”的教學(xué)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(xué)帶來(lái)的缺憾。

1.激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)高階思維

在單元教學(xué)伊始安排一次概括式的“總”教學(xué)，對(duì)于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率、活躍課堂氛圍、促進(jìn)高階思維等來(lái)說(shuō)，效果是非常明顯的。例如，學(xué)生在了解了中轉(zhuǎn)設(shè)備路由器的前身之后，會(huì)聯(lián)想到自己家庭中使用的設(shè)備；知道了主干網(wǎng)和國(guó)家?guī)状缶W(wǎng)絡(luò)出口之后，會(huì)更想探究翻墻的原理等。“總”為后續(xù)教學(xué)播下了幾顆蓄勢(shì)萌發(fā)的種子，引發(fā)學(xué)生深入探究的欲望。

2.把握課堂節(jié)奏，體會(huì)知識(shí)體系

因?yàn)椤翱偂睂?duì)后續(xù)的“分”起到了很好的引領(lǐng)作用，學(xué)生在學(xué)習(xí)“分”的各階段時(shí)，能清晰地認(rèn)識(shí)到它與其他知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系，并且在把握學(xué)習(xí)進(jìn)度、明確課堂任務(wù)等方面也均有受益。學(xué)生能回答一些更為綜合性的問(wèn)題，遇到生活中的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題時(shí)能結(jié)合知識(shí)體系，從多維度進(jìn)行思考和分析，思維更有廣度和深度。

3.樹(shù)立整體大局觀，培養(yǎng)大視野

“網(wǎng)絡(luò)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(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、因特網(wǎng)三個(gè)層級(jí)來(lái)逐次推進(jìn)，內(nèi)容豐富，信息量大，從個(gè)體生活經(jīng)驗(yàn)到大視野，為學(xué)生樹(shù)立了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的大局觀。讓學(xué)生探究技術(shù)背后的文化，體驗(yàn)技術(shù)發(fā)展的脈絡(luò)，感悟科技的發(fā)展與人、社會(huì)之間的聯(lián)系，體會(huì)技術(shù)源于生活、發(fā)展于生活。

信息科技學(xué)科中除了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)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(duì)象需要數(shù)字化、不同對(duì)象的數(shù)字化方法等。對(duì)教材進(jìn)行總分結(jié)構(gòu)的教學(xué)，在以往的教學(xué)中未加以運(yùn)用，本文是一次嘗試和探索，希望后續(xù)有更多的研究和實(shí)踐。