原理可視啟思維，活動引領(lǐng)增樂趣
——初中信息科技“互聯(lián)網(wǎng)基本原理”教學(xué)活動設(shè)計

白珍 陜西省教育科學(xué)研究院

李欣 西安交通大學(xué)附屬中學(xué)

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“義教新課標(biāo)”）中的“互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新”模塊，是促使學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識從感性走向理性、從生活體驗走向科學(xué)原理的重要內(nèi)容。初中信息科技教師對互聯(lián)網(wǎng)基本原理的教學(xué)比較陌生，而初中學(xué)生對學(xué)習(xí)中涉及的抽象概念，理解難度較大。那么，教學(xué)實踐應(yīng)如何落地，值得深入思考。下面，筆者以“數(shù)據(jù)分組傳輸”為例設(shè)計課堂活動，希望能為信息科技教師帶來一定的啟發(fā)。

●活動設(shè)計

1.活動目標(biāo)

①了解源主機(jī)、目標(biāo)主機(jī)、IP、路由器、數(shù)據(jù)包、數(shù)據(jù)分組等概念。

②了解分組傳輸?shù)倪^程，理解分組傳輸?shù)募夹g(shù)特征——傳輸速度快、傳輸質(zhì)量高、線路選擇靈活、需要較多的網(wǎng)絡(luò)資源。

③認(rèn)識并學(xué)習(xí)互聯(lián)網(wǎng)分組傳輸?shù)乃枷搿安鸱终w—分別傳送—重新組合”，即“有序—無序—有序”，并逐步將這一思想遷移應(yīng)用到生活和學(xué)習(xí)中。

2.活動方式

①活動場所：普通教室。

②角色設(shè)定：4名學(xué)生為郵件發(fā)送人，4名學(xué)生為郵件收件人，其他學(xué)生為郵件傳遞人（路由器）。

③郵件內(nèi)容：發(fā)送人自定，字?jǐn)?shù)（包括標(biāo)點）可在11～30字之間。

④基本流程：發(fā)送人負(fù)責(zé)編寫郵件，交給傳遞人，經(jīng)多名傳遞人接力，最終到達(dá)收件人手中，如圖1所示。

圖1

3.活動準(zhǔn)備

印制12張空白卡片，格式如圖2所示。

圖2

4.活動步驟

①發(fā)放卡片：每位發(fā)送人可根據(jù)需要領(lǐng)取2至3張空白卡片。

②填寫郵件：發(fā)送人填寫收件人、發(fā)件人姓名和郵件內(nèi)容。郵件內(nèi)容的每個漢字、數(shù)字、標(biāo)點符號、空格等都要占用一個方格，如果一張卡片寫不下，在另一張卡片上續(xù)寫；當(dāng)使用多張卡片時，在“卡片序號”中，用下畫線“_”標(biāo)明這封郵件總共用到了幾張卡片、這張卡片是郵件中的第幾張。例如，一封郵件總共用到了兩張卡片，第一張卡片應(yīng)該在“1/2”下畫線，第二張卡片應(yīng)該在“2/2”下畫線（如圖3）。

圖3

③郵件發(fā)送。發(fā)送人將含有郵件內(nèi)容的任意一張卡片交給不離開座位就能觸碰到且手中沒有其他卡片的傳遞人。

④郵件傳遞。傳遞人在拿到卡片后，自行選擇下一位不離開座位就能觸碰到且手中沒有其他卡片的傳遞人，直至卡片到達(dá)收件人手中。注意：不同的卡片可以選擇不同的傳遞人，如發(fā)送人使用了兩張卡片，其中一張讓A同學(xué)傳遞，另一張可讓B同學(xué)傳遞，兩個傳遞可同時進(jìn)行。傳遞人一次只能傳遞一張卡片，且需在“傳遞人簽名”相應(yīng)的數(shù)字標(biāo)號下簽名。若某張卡片超過了事先規(guī)定的可傳遞次數(shù)（如圖3中為6次）且尚未送達(dá)收件人，則該卡片作廢。

⑤郵件讀取。收件人在收到全部卡片后，按卡片序號重新排列，讀取郵件內(nèi)容。

5.活動總結(jié)

①收件人列舉郵件中各張卡片的到達(dá)次序；②收件人列舉郵件中每張卡片的傳遞路徑；③思考收件人的陳述，總結(jié)、歸納分組傳輸?shù)闹饕^程與技術(shù)特點。

6.活動遷移

以組為單位，寫出解決下列問題的算法：①家具廠如何運(yùn)送、安裝大件貨物？②一輛汽車如何生產(chǎn)、裝配？

●活動分析

“模擬電子郵件發(fā)送”活動將互聯(lián)網(wǎng)中抽象的數(shù)據(jù)傳輸在普通教室進(jìn)行了實體化演示，教室里的每一位學(xué)生都可以參與到活動中，成為“網(wǎng)絡(luò)”中的一個“角色”，抽象的概念變得具體。活動中涉及的角色、物品與互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、概念、知識的對應(yīng)關(guān)系如下表所示。

從表中可以看到，錯綜復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸在實體活動中得到了呈現(xiàn)，學(xué)生在活動體驗中不僅能更深刻地理解數(shù)據(jù)傳輸原理中的生澀概念，了解分組傳輸?shù)倪^程，理解分組傳輸線路選擇靈活、傳輸速度快、傳輸質(zhì)量高、需要較多網(wǎng)絡(luò)資源的技術(shù)特征，更重要的是，認(rèn)識并學(xué)習(xí)到了“拆分整體—分別傳送—重新組合”的互聯(lián)網(wǎng)分組傳輸思想，即“有序—無序—有序”。這種思想代表了數(shù)字社會人們處理復(fù)雜事務(wù)的一種思維方式，即把一個復(fù)雜的大問題分解成多個簡單的小問題，逐一解決。

模擬電子郵件發(fā)送課堂活動與互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)系對應(yīng)表

●反思

互聯(lián)網(wǎng)基本原理類活動應(yīng)在分析學(xué)情、剖析知識的基礎(chǔ)上制訂活動目標(biāo)、設(shè)計具體活動；在活動結(jié)束后要及時“復(fù)盤”，實現(xiàn)思維提升，達(dá)到目標(biāo)要求；知識學(xué)習(xí)完還應(yīng)提醒學(xué)生將所學(xué)內(nèi)容遷移應(yīng)用到生活中，用技術(shù)思想解決實踐問題。除了分組傳輸之外，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、分層結(jié)構(gòu)等內(nèi)容也可借用游戲化活動進(jìn)行具象。設(shè)計、實施時需要注意以下幾個問題。

1.明確活動目標(biāo)，注重教學(xué)實效

經(jīng)過中級篩選的虛擬零件，只需要用電腦軟件追蹤其中的芯片進(jìn)行編程重組，再與人腦對接，就能像變魔法似的組裝出各式人們眼中的實物。如今，“零件”只是一個概念化的詞語，作為一種數(shù)據(jù)流“載體”存在：不同種類有不同分類要求，從食品工業(yè)到醫(yī)藥服飾，幾乎囊括了人們生活的方方面面。

目標(biāo)是靈魂，活動是載體，活動是為目標(biāo)服務(wù)的，要圍繞目標(biāo)開展，要有內(nèi)涵、有實效。在活動設(shè)計前，教師要先研課標(biāo)、讀課本、查資料，熟悉要講的互聯(lián)網(wǎng)原理的基本內(nèi)容與內(nèi)在邏輯，確定本節(jié)課的知識“邊界”，即講什么、講到什么程度、與哪些內(nèi)容有關(guān)聯(lián)，然后了解在本活動中，可以明示的知識有哪些，隱藏滲透的又是哪些。

2.貼近學(xué)生實際，符合認(rèn)知規(guī)律

七年級學(xué)生的思維特點、本校本班學(xué)生的生活實際，應(yīng)是本次活動設(shè)置首先要考慮的問題。在設(shè)計活動時，教師可通過一系列問題來梳理思路：這個原理及相關(guān)知識能不能實體化？與學(xué)生的什么生活實踐有相似點？怎樣對應(yīng)？能不能通過經(jīng)驗遷移實現(xiàn)原理貫通？如何呈現(xiàn)？學(xué)生能遷移到什么程度？哪些點在活動之后學(xué)生就可以掌握，只需明晰化？哪些學(xué)生認(rèn)識不到，需要教師點撥或講解？

3.牢抓主干知識，暫放技術(shù)細(xì)節(jié)

在“模擬電子郵件發(fā)送”活動中，重點是要把分組傳輸?shù)幕舅枷胫v清楚，實體卡片與數(shù)據(jù)包的區(qū)別、傳輸中數(shù)據(jù)包的具體容量、路由算法、網(wǎng)絡(luò)堵塞的具體處理辦法等則可以暫時不深入講解，也無需在活動中逐一映射。

4.課堂實踐打基礎(chǔ)，總結(jié)復(fù)盤析原理

實踐活動不僅要把基礎(chǔ)打好，還要通過“復(fù)盤”來總結(jié)提升。復(fù)盤是通過語言對已開展的活動進(jìn)行重現(xiàn)與條理化、理論化的過程，能夠幫助學(xué)生梳理活動中涉及的原理、知識，將感性經(jīng)驗上升為理性認(rèn)識。例如，在“模擬電子郵件發(fā)送”活動后，要復(fù)盤卡片的發(fā)送、傳遞、接收過程，強(qiáng)化原理，總結(jié)分組傳輸?shù)募夹g(shù)特點。

5.遷移應(yīng)用拓思維，原理內(nèi)化提素養(yǎng)

經(jīng)過復(fù)盤總結(jié)，學(xué)生建構(gòu)了原理的認(rèn)知，但這種認(rèn)知僅停留在識記與初步理解層面，以低階思維為主，未經(jīng)過遷移應(yīng)用，內(nèi)化程度較淺，容易遺忘。因此，教師要在原理學(xué)習(xí)完成后，及時引導(dǎo)學(xué)生用習(xí)得的思想方法解決生活中的實際問題。這樣，既可以讓學(xué)生的思維在遷移應(yīng)用中得到拓展，也可促進(jìn)原理內(nèi)化，提升學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)。

綜上所述，實體化活動是互聯(lián)網(wǎng)原理知識與學(xué)生實踐經(jīng)驗的雙向奔赴，能夠?qū)⒊橄蟮脑硪杂螒蚧?、可視化的形式展現(xiàn)給學(xué)生，降低了學(xué)習(xí)難度，符合七年級學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的保持與抽象原理的理解，幫助學(xué)生增強(qiáng)技術(shù)意識，發(fā)展計算思維。