信息科技学科中运用总分结构教学的实践探索

金琼

“單元”是整体中自为一体或自成系统的独立成分。单元教学的设计一般有三种：先总后分、先分后总、并列结构。“计算机网络”是高中信息科技学科一个重要的单元。根据《高中信息科技》（华师大版）教材内容，计算机网络单元一共包含百余个知识点，记忆量大，知识点之间相对比较独立。因此，我尝试用先总后分的教学设计，改进传统的并列结构教学方式，以培养学生对网络基础的知识点有一个比较系统的认识。

● 总分的教学设计架构

1.与并列结构的比较

在以往的教学中，教师一般是按照教材的知识点逐个讲授，知识点之间的关系是相互独立且并列的。这容易导致学生对该单元知识结构的总体认识比较薄弱，在应用方面纸上谈兵，不能联系生活。由于学生对知识的理解流于表面，因此对知识点的记忆不深刻，众多的知识点之间还经常会产生混淆。本次教学尝试先总后分的单元设计结构：在单元教学的第一课时，我筛选单元中的一些主要概念，在概念与概念之间建立一定的逻辑关系，从而使各独立模块中的知识点能连贯起来。对单元知识点进行梳理和归纳即为“总”，后续对各知识点进行详解即为“分”。运用总分方式，能让学生更容易理解知识点之间的关系，学以致用，知其然并知其所以然，从而对整体架构有初步的印象和认识，引领后续的学习。

2.尝试先总后分结构教学

计算机网络单元总分结构中的“总”可以以“网络是怎样连接的”为主题展开，将教材中原有的计算机网络发展史、概念、功能、硬件、软件、服务应用等分支进行梳理，（如下页表1）。通过“总”让学生理解教材中各“分”之间的关系，明晰整个单元的知识点布局及相关意图，体会国际互联网是一个非常复杂的结构，但是各个模块各司其职。

在“网络是怎样连接的”单元总概括课时中，从网络三要素的计算机设备、通信线路和连接设备、网络协议三方面综合进行考虑，我抽取了网络供应商、光缆、路由器、WWW服务器、局域网、主干网、TCP/IP协议等概念。概念之间的相互关系为：网络供应商参与搭建主干网，企事业单位建立局域网，为个人用户提供服务，用户通过网络设备路由器和光缆等硬件进行通信，在数据传输过程中利用协议来保障安全和准确性，实现与服务器之间的相互访问（如下页图1）。通过“总”的梳理与归纳，我们可以看出，计算机网络单元的模块虽然看似独立分散，但是知识点之间还是存在一定的逻辑关系的。学生通过“总”可以了解构建计算机网络所需的要素，在脑海中浮现计算机网络的整体架构。除了“总”之中涉及的核心概念，教材中还有和其关联的细分概念和同质或同类概念，这些概念将会在后续的“分”教学中进行详细的比较和解读。

● 先总后分的单元设计的几个重要环节

1.建立各模块之间的逻辑关系

从图1可以看出，网络三要素在各模块之间起到了穿针引线的作用，而类似历史和分类等模块看似无法融入其中，但事实上，两者还是具有一定的相关性的。例如，历史模块中的ARPAnet就与TCP/IP协议发展息息相关；分类模块中的局域网和广域网，就与连接设备中的交换机和路由器紧密联系。为了更充分地解释和说明模块之间的关系，在教学中，我针对网络三要素进行了扩展，将单元主线定义为：为什么需要网络三要素？三要素有哪些？如何运用计算机网络三要素构建网络？等等。通过对网络三要素的起源、内涵、应用等的分析，让学生更加全面地理解计算机网络的产生和发展。

根据“总”的主线对“分”略作归并后，大致将其划分为三个部分，如下页表2。首先，我从网络的历史、概念、功能这三个方面诠释为什么需要三要素，具体内容包括多台计算机设备相互传输信息的需求、网络协议的萌芽；其次，我从网络的硬件和软件角度诠释三要素有哪些，具体内容包括常见的通信线路和连接设备的功能、技术原理和应用场合，以及多个网络协议的定义和作用；最后是网络的功能和服务，让学生理解如何运用三要素构建网络以达成丰富的网络应用，具体内容包括计算机设备中的各类服务器在URL中的表示、各连接设备与通信线路在接入因特网时的使用、网络协议在应用服务中的作用等。我通过将各模块与网络三要素相关联，使学生了解到各模块中的知识点是存在逻辑关系的。

2.诠释模块内部概念之间的关系

以主线中的“三要素有哪些”这一节点为例，涉及的知识点主要包括搭建计算机网络所需要的硬件和软件。由于相关概念非常多且抽象，因此需要设计活动或任务将其进行总体概括，使学生理解概念的大致含义、概念之间的关系等。因此，从情境入手，我设计张三运货事件这一活动，将生活中的事件、问题和方案与网络中的各种状况进行类比，给学生提供了活动探究的线索与支架，降低其认知负荷。

活动中，我将张三与波斯商人类比为网络传输时的发送方与接受方，将中转运输方类比为网络传输时的服务供应商和连接设备等，将交易时发生的各种状况类比为网络传输中可能遇到的各种情况，包括国家之间语言不通等，以此引出约定协议，并得多种运输方式和路线类比为网络传输中路径的选择，甚至用货物出关来类比网络中的防火墙关卡等。通过对张三运货事件中可能发生的状况以及相应的解决对策的分析，使学生归纳出货物运输的几个重要着眼点，初步形成网络三要素的轮廓。同时，我传达“现实世界是连通的，计算机网络世界也是连通的”的理念，使学生了解到技术的产生和发展离不开对生活经验的借鉴与模仿。

活动情境：唐宋时期，有位住在长安名叫张三的商人想将十件精美的瓷器运往波斯的一位朋友的店里，换取波斯盛产的地毯。张三因为家里有事无法离开家乡，为了保证交易的顺利进行，他必须思虑周详，细做规划。

活动要求：你认为张三需要考虑哪些可能发生的状况？你有什么相应的解决对策？

活动参考答案（略）。

为了使学生能将现实世界中的问题与结论过渡到计算机网络世界，我使用因特网发展历程中的相关科普类视频，让学生了解计算机网络世界中硬件和软件的组成，以此落实主线中“三要素有哪些”节点问题。

活动情境：关于Internet发展历程的相关视频。

活动要求：找出视频中你认为重要的几个关键点（例如：事物等的名称、重要事件、关键因素等，至少5个）。

活动参考答案：不同功能的计算机、ARPAnet、减轻节点压力、路由器的前身、五百多公里之外的实验、网络传输控制协议、画地为牢的一个个小圈子、世界范围的登录开始了……

如图2所示，通过对张三运货事件与因特网相关视频的比较和分析，学生可以理解运货事件与计算机网络传输数据有着非常多的共通之处。利用三要素搭建起一个个计算机网络，各地域的小网连成主干网这一大网，主干网再相互连接，最终形成了如今的国家与国家之间互联的国际网络。

3.拓展模块内容强化关联性

随着科技的不断进步，有一些和网络相关的信息并未在教材中提及，因此在教学单元中的“总”时可以加以适当拓展，使学生进一步加强对整个网络知识体系的构建。例如，引入海底光缆和卫星的相关内容，可以把全球的整个网络框架补充完整；引入当前全球的13个根域名服务器、递归查询和迭代查询，可以把DNS理解得更为透彻；引入协议模型和数据的封装、解封装，可以把报文、分组等这些容易混淆的名词解释得更为清晰。

除了知识层面的拓展，在立德树人方面更应该渗透正确的情感态度和价值观。例如，引入国内计算机网络接入Internet的多年历程，让学生了解我国计算机网络的发展并非一蹴而就；引入三网合一这一规划，让学生知道我国当前面临的现状和困境；引入我国在5G和IPv6方面的努力，让学生掌握未来的发展方向，了解技术领先的重要性。

知识点的拓展可以来源于多个方面，包括与计算机网络相关的社会新闻、更为深入的技术原理、当前的科技发展趋势等。通过这些有意义的拓展，让学生将生活中的网络现象与学习内容相对应，体会学习计算机网络知识的价值，了解当前信息技术的发展趋势，激发学生更深入学习相关知识的欲望。

● 总分结构教学的优势

实践证明，在单元教学开始前进行“总课”的教学是十分必要的，也是十分重要的，它能有效減少传统的并列式教学带来的缺憾。

1.激发学习兴趣，促进高阶思维

在单元教学伊始安排一次概括式的“总”教学，对于提升学生的学习兴趣和效率、活跃课堂氛围、促进高阶思维等来说，效果是非常明显的。例如，学生在了解了中转设备路由器的前身之后，会联想到自己家庭中使用的设备；知道了主干网和国家几大网络出口之后，会更想探究翻墙的原理等。“总”为后续教学播下了几颗蓄势萌发的种子，引发学生深入探究的欲望。

2.把握课堂节奏，体会知识体系

因为“总”对后续的“分”起到了很好的引领作用，学生在学习“分”的各阶段时，能清晰地认识到它与其他知识点之间的关系，并且在把握学习进度、明确课堂任务等方面也均有受益。学生能回答一些更为综合性的问题，遇到生活中的网络问题时能结合知识体系，从多维度进行思考和分析，思维更有广度和深度。

3.树立整体大局观，培养大视野

“网络是怎样连接的”作为“总”的课，抽取了单元“分”中的主要概念，从网络、互联网、因特网三个层级来逐次推进，内容丰富，信息量大，从个体生活经验到大视野，为学生树立了计算机网络的大局观。让学生探究技术背后的文化，体验技术发展的脉络，感悟科技的发展与人、社会之间的联系，体会技术源于生活、发展于生活。

信息科技学科中除了计算机网络单元外，其他单元都可以归纳出总分结构。例如，信息的数字化单元中，教师可以以采样和量化这一通用原理作为主线，分析哪些对象需要数字化、不同对象的数字化方法等。对教材进行总分结构的教学，在以往的教学中未加以运用，本文是一次尝试和探索，希望后续有更多的研究和实践。