信息科技學科中運用總分結構教學的實踐探索

金瓊

“單元”是整體中自為一體或自成系統的獨立成分。單元教學的設計一般有三種：先總后分、先分后總、并列結構。“計算機網絡”是高中信息科技學科一個重要的單元。根據《高中信息科技》（華師大版）教材內容，計算機網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，改進傳統的并列結構教學方式，以培養學生對網絡基礎的知識點有一個比較系統的認識。

● 總分的教學設計架構

1.與并列結構的比較

在以往的教學中，教師一般是按照教材的知識點逐個講授，知識點之間的關系是相互獨立且并列的。這容易導致學生對該單元知識結構的總體認識比較薄弱，在應用方面紙上談兵，不能聯系生活。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常會產生混淆。本次教學嘗試先總后分的單元設計結構：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系，學以致用，知其然并知其所以然，從而對整體架構有初步的印象和認識，引領后續的學習。

2.嘗試先總后分結構教學

計算機網絡單元總分結構中的“總”可以以“網絡是怎樣連接的”為主題展開，將教材中原有的計算機網絡發展史、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”之間的關系，明晰整個單元的知識點布局及相關意圖，體會國際互聯網是一個非常復雜的結構，但是各個模塊各司其職。

在“網絡是怎樣連接的”單元總概括課時中，從網絡三要素的計算機設備、通信線路和連接設備、網絡協議三方面綜合進行考慮，我抽取了網絡供應商、光纜、路由器、WWW服務器、局域網、主干網、TCP/IP協議等概念。概念之間的相互關系為：網絡供應商參與搭建主干網，企事業單位建立局域網，為個人用戶提供服務，用戶通過網絡設備路由器和光纜等硬件進行通信，在數據傳輸過程中利用協議來保障安全和準確性，實現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系的。學生通過“總”可以了解構建計算機網絡所需的要素，在腦海中浮現計算機網絡的整體架構。除了“總”之中涉及的核心概念，教材中還有和其關聯的細分概念和同質或同類概念，這些概念將會在后續的“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節

1.建立各模塊之間的邏輯關系

從圖1可以看出，網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性的。例如，歷史模塊中的ARPAnet就與TCP/IP協議發展息息相關；分類模塊中的局域網和廣域網，就與連接設備中的交換機和路由器緊密聯系。為了更充分地解釋和說明模塊之間的關系，在教學中，我針對網絡三要素進行了擴展，將單元主線定義為：為什么需要網絡三要素？三要素有哪些？如何運用計算機網絡三要素構建網絡？等等。通過對網絡三要素的起源、內涵、應用等的分析，讓學生更加全面地理解計算機網絡的產生和發展。

根據“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，具體內容包括多臺計算機設備相互傳輸信息的需求、網絡協議的萌芽；其次，我從網絡的硬件和軟件角度詮釋三要素有哪些，具體內容包括常見的通信線路和連接設備的功能、技術原理和應用場合，以及多個網絡協議的定義和作用；最后是網絡的功能和服務，讓學生理解如何運用三要素構建網絡以達成豐富的網絡應用，具體內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時的使用、網絡協議在應用服務中的作用等。我通過將各模塊與網絡三要素相關聯，使學生了解到各模塊中的知識點是存在邏輯關系的。

2.詮釋模塊內部概念之間的關系

以主線中的“三要素有哪些”這一節點為例，涉及的知識點主要包括搭建計算機網絡所需要的硬件和軟件。由于相關概念非常多且抽象，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絡傳輸時的發送方與接受方，將中轉運輸方類比為網絡傳輸時的服務供應商和連接設備等，將交易時發生的各種狀況類比為網絡傳輸中可能遇到的各種情況，包括國家之間語言不通等，以此引出約定協議，并得多種運輸方式和路線類比為網絡傳輸中路徑的選擇，甚至用貨物出關來類比網絡中的防火墻關卡等。通過對張三運貨事件中可能發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的幾個重要著眼點，初步形成網絡三要素的輪廓。同時，我傳達“現實世界是連通的，計算機網絡世界也是連通的”的理念，使學生了解到技術的產生和發展離不開對生活經驗的借鑒與模仿。

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，換取波斯盛產的地毯。張三因為家里有事無法離開家鄉，為了保證交易的順利進行，他必須思慮周詳，細做規劃。

活動要求：你認為張三需要考慮哪些可能發生的狀況？你有什么相應的解決對策？

活動參考答案（略）。

為了使學生能將現實世界中的問題與結論過渡到計算機網絡世界，我使用因特網發展歷程中的相關科普類視頻，讓學生了解計算機網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”節點問題。

活動情境：關于Internet發展歷程的相關視頻。

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

活動參考答案：不同功能的計算機、ARPAnet、減輕節點壓力、路由器的前身、五百多公里之外的實驗、網絡傳輸控制協議、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相關視頻的比較和分析，學生可以理解運貨事件與計算機網絡傳輸數據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絡，各地域的小網連成主干網這一大網，主干網再相互連接，最終形成了如今的國家與國家之間互聯的國際網絡。

3.拓展模塊內容強化關聯性

隨著科技的不斷進步，有一些和網絡相關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絡知識體系的構建。例如，引入海底光纜和衛星的相關內容，可以把全球的整個網絡框架補充完整；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；引入協議模型和數據的封裝、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度和價值觀。例如，引入國內計算機網絡接入Internet的多年歷程，讓學生了解我國計算機網絡的發展并非一蹴而就；引入三網合一這一規劃，讓學生知道我國當前面臨的現狀和困境；引入我國在5G和IPv6方面的努力，讓學生掌握未來的發展方向，了解技術領先的重要性。

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

● 總分結構教學的優勢

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，它能有效減少傳統的并列式教學帶來的缺憾。

1.激發學習興趣，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，學生在了解了中轉設備路由器的前身之后，會聯想到自己家庭中使用的設備；知道了主干網和國家幾大網絡出口之后，會更想探究翻墻的原理等。“總”為后續教學播下了幾顆蓄勢萌發的種子，引發學生深入探究的欲望。

2.把握課堂節奏，體會知識體系

因為“總”對后續的“分”起到了很好的引領作用，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，遇到生活中的網絡問題時能結合知識體系，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，培養大視野

“網絡是怎樣連接的”作為“總”的課，抽取了單元“分”中的主要概念，從網絡、互聯網、因特網三個層級來逐次推進，內容豐富，信息量大，從個體生活經驗到大視野，為學生樹立了計算機網絡的大局觀。讓學生探究技術背后的文化，體驗技術發展的脈絡，感悟科技的發展與人、社會之間的聯系，體會技術源于生活、發展于生活。

信息科技學科中除了計算機網絡單元外，其他單元都可以歸納出總分結構。例如，信息的數字化單元中，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字化、不同對象的數字化方法等。對教材進行總分結構的教學，在以往的教學中未加以運用，本文是一次嘗試和探索，希望后續有更多的研究和實踐。