基于社會主義特色未來學校視角下初中信息科技《TCP/IP協(xié)議》教學案例研究

蘇成玥　鐘永江

摘要：《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》提出信息科技學科要體現(xiàn)“科”與“技”并重，科學原理的教授已經(jīng)成為每一名教師需要關注的內(nèi)容，而課程中學習支架的使用對于培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)具有重要意義。因此，本文選取“TCP/IP協(xié)議”作為實踐內(nèi)容，具體介紹如何借助學習支架幫助學生理解抽象的科學原理，提升核心素養(yǎng)。

關鍵詞：科學原理；學習支架；初中信息科技

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）11-0072-03

研究背景

筆者所在學校作為上?？萍冀逃厣痉秾W校，從一年級到九年級設置了系列化、遞進式的科技類拓展課，讓學生在感受國家科技發(fā)展的同時學習相應的學科知識。就信息科技學科而言，小學低段學生學習通過手柄控制大疆無人機完成相應任務；小學高段學生學習Mind+、Python、C++等編程語言；中學階段學生學習使用編程語言完成對大疆無人機控制以及Arduino套件的使用。

總體設計

筆者結合新課標要求，基于現(xiàn)有教材，選取六大邏輯主線中的“網(wǎng)絡”（《初探TCP/IP》協(xié)議）作為拓展科學原理教授的實踐點，并結合學生特點，借助學習支架為學生搭建“有援的”學習環(huán)境。

信息技術支撐

課前，借助在線問卷調(diào)查分析學生對計算機網(wǎng)絡軟硬件的掌握情況，特別是對“TCP/IP協(xié)議”的了解情況，以達到對學情的精準掌握。

課中，在關鍵環(huán)節(jié)播放微視頻，從而讓學生快速掌握相關信息及抽象概念。

課后，利用Classin平臺推送拓展閱讀資料，讓學生在課后可以閱讀相關資料拓展視野。

案例設計 《TCP/IP協(xié)議》教學案例設計

1.教學內(nèi)容及學情分析

（1）教學內(nèi)容分析

本節(jié)課內(nèi)容選自人教-中圖版教材第一單元活動2“我做老師的信息助理”，該部分教材內(nèi)容偏重于實踐應用，即通過實踐操作習得知識與技能，學會根據(jù)信息需求展開信息搜集工作，而對其背后的科學原理沒有過多涉及。結合新課標中互聯(lián)網(wǎng)應用與創(chuàng)新的內(nèi)容要求（初步了解互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，知道網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)的編碼、傳輸和呈現(xiàn)的原理），筆者將“初探TCP/IP協(xié)議”作為該部分內(nèi)容的科學原理。

（2）學情分析

筆者通過網(wǎng)絡問卷發(fā)現(xiàn)所教授的143名學生中，只有28名學生聽說過TCP/IP協(xié)議，且對TCP/IP協(xié)議的具體內(nèi)容和工作原理并不了解。

（3）教學目標

知識與技能目標：理解TCP/IP協(xié)議的功能；知道TCP協(xié)議、IP協(xié)議各自的作用；理解網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑怼?/p>

過程與方法目標：能夠?qū)栴}進行分解、設計解決方案，在解決問題的過程中學會反思優(yōu)化解決方案，并將該思想遷移運用于解決其他問題。

情感態(tài)度與價值觀目標：認同規(guī)則在生活中傳遞物品及網(wǎng)絡中傳輸數(shù)據(jù)的重要性。

2.設計思路

本節(jié)課涉及的主要內(nèi)容有TCP/IP協(xié)議的功能、TCP/IP協(xié)議下的數(shù)據(jù)傳輸原理、TCP/IP協(xié)議中TCP協(xié)議和IP協(xié)議的作用。針對以上內(nèi)容，筆者采用了相應的學習支架（如圖1）。

本節(jié)課中的科學原理主要是TCP/IP協(xié)議的功能，學生在生活中沒有體驗認知，借助演示支架可以讓學生直觀感受，激發(fā)其學習TCP/IP協(xié)議的興趣?？茖W原理理解內(nèi)化涉及數(shù)據(jù)傳輸原理和TCP協(xié)議、IP協(xié)議作用，該部分內(nèi)容較為抽象，借助生活中物品傳輸?shù)那榫持Ъ芤约耙曨l支架降低了學生的認知難度，通過問題支架引導學生深度思考，使用對比矩陣支架促使學生理解內(nèi)化數(shù)據(jù)傳輸原理，利用流程圖支架幫助學生梳理數(shù)據(jù)傳輸過程。

3.教學過程

（1）演示導入，激發(fā)學生的學習興趣

視頻支架：展示我國4G和5G網(wǎng)絡的建設讓電子支付、在線教育、無人駕駛等成為可能。

演示支架：教師演示可以上網(wǎng)的計算機在卸載TCP/IP協(xié)議后無法上網(wǎng)，安裝TCP/IP協(xié)議后又可以上網(wǎng)。

設計意圖：通過視頻支架激發(fā)學生的民族自豪感。通過演示支架引發(fā)學生思考TCP/IP協(xié)議對上網(wǎng)的重要性，從而激發(fā)學生的探索興趣。

（2）創(chuàng)設情境，梳理物品傳輸方案

①視頻支架：視頻展示游戲規(guī)則，如圖2所示。

設計意圖：本環(huán)節(jié)主要通過搭建游戲情境，讓學生探索物品傳輸方案，視頻支架的直觀性能夠降低學生對游戲規(guī)則的理解難度。

②情境支架1：小組內(nèi)最后一位同學將三塊數(shù)字積木（如圖3）組合數(shù)字（只本人知道）后，通過相應盒子，按游戲規(guī)則傳遞給本組第一位同學，第一位同學用三塊數(shù)字積木組合數(shù)字并與最后一位同學核對，核對一致代表游戲成功。

③問題支架1：如何通過盒子傳輸數(shù)字積木？接收積木的同學如何快速還原傳出積木的同學組合的數(shù)字？

設計意圖：情境支架1讓學生通過動手實踐發(fā)現(xiàn)問題（三塊數(shù)字積木無法整體放入盒子中傳輸）。問題支架1讓學生聚焦問題思考解決方案（要對數(shù)字積木進行拆分，分別放入三個盒子進行傳輸，要在盒子上標記序號幫助接收積木的同學正確還原數(shù)字，為學生后續(xù)理解TCP/IP協(xié)議中將數(shù)據(jù)進行分組、添加分組序號奠定認知基礎）。

④情境支架2：小組內(nèi)最后一位同學將三塊數(shù)字積木（如上頁圖3）組合數(shù)字（只本人知道）后，通過相應盒子，選擇其他組作為接收組，按游戲規(guī)則傳遞給接收組第一位同學，接收組第一位同學用三塊數(shù)字積木組合數(shù)字后要找到發(fā)送組最后一位同學核對，數(shù)字核對一致代表游戲成功。

⑤問題支架2：如何將盒子正確地傳遞給接收組同學？如何讓接收積木的同學知道積木由哪一組傳出？

設計意圖：通過情境支架1和問題支架1，學生的認知和思維水平得到提升，其最近發(fā)展區(qū)也相應改變，因此情境支架2較情境支架1難度提升。問題支架2讓學生聚焦問題思考解決方案（可以在盒子上標出傳出組組號、接收組組號以及序號，為學生后續(xù)理解TCP/IP協(xié)議中將數(shù)據(jù)進行分組，添加分組序號、源地址、目的地址奠定認知基礎）。

（3）借助視頻，厘清TCP/IP協(xié)議下的數(shù)據(jù)傳輸

①視頻支架：視頻展示TCP/IP協(xié)議下的數(shù)據(jù)傳輸。

②流程圖支架：將正確的序號按照TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸過程填入流程圖中，如圖4所示。

③對比矩陣支架：展示物品傳輸流程與數(shù)據(jù)傳輸流程的對比，如圖5所示。

設計意圖：通過視頻支架將抽象的數(shù)據(jù)傳輸流程具象化，借助流程圖支架，學生可以快速梳理出TCP/IP協(xié)議下的數(shù)據(jù)傳輸流程。對比矩陣支架一方面幫助學生理解物品傳輸流程和數(shù)據(jù)傳輸流程在思想上的共同點，從而將生活中解決問題的思維遷移到理解網(wǎng)絡中的問題解決中；另一方面幫助學生降低對計算機中專有名詞的認知難度。

（4）借助視頻，明確TCP協(xié)議、IP協(xié)議各自的作用

①視頻支架：視頻展示數(shù)據(jù)傳輸中TCP協(xié)議和IP協(xié)議各自的作用。

②問題支架：你能說出TCP協(xié)議和IP協(xié)議各自的作用嗎？

設計意圖：通過視頻支架將TCP協(xié)議和IP協(xié)議的作用具象展示，借助問題支架，學生將TCP協(xié)議和IP協(xié)議的作用理解內(nèi)化。

總結

社會主義特色未來學校視域下的信息科技課程，可以結合國家高新技術發(fā)展落實信息科技學科的本體知識教學，讓學生感受到科技發(fā)展給生活帶來的便利等，從而提升學生的民族自豪感，進一步激發(fā)其對信息科技學科知識的學習興趣。

新課標的頒布需要教師更加重視信息科技中科學原理的教授，教師可以根據(jù)實際需求選擇合適的學習支架幫助學生搭建從現(xiàn)有發(fā)展區(qū)到潛在發(fā)展區(qū)的臺階，讓學生認識、理解內(nèi)化科學原理甚至使用科學原理解決問題，從而培養(yǎng)其計算思維、批判性思維、問題解決能力以及創(chuàng)新能力。