“網絡協議與安全”單元的教學建議

秦泰 吳凝

在高中信息技術課程體系中，“網絡基礎”是針對網絡基本知識和實踐應用而設置的選擇性必修模塊，包括“網絡基本概念”“網絡協議與安全”和“物聯網”三個單元。“網絡協議與安全”作為第二單元是整個模塊的核心，具有承上啟下的作用。筆者以粵教版高中《信息技術》教材為例，結合學科核心素養和項目學習，提出“網絡協議與安全”單元的教學建議。

● 單元教學規劃

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》（以下簡稱《課標》）對本單元內容的要求包括：“2.3 熟悉TCP/IP協議的主要功能和作用，理解網卡、交換機、路由器等基本網絡設備的作用和工作原理。”“2.4 了解網絡操作系統的功能，能使用基本網絡命令查詢聯網狀態、配置情況，發現故障。”“2.5 熟悉常見網絡服務的應用情境，能識別網絡資源的類型，利用適當的工具在計算機和移動終端上生成與分享網絡資源。”“2.6 認識網絡應用中信息安全和隱私保護的重要性，了解SSL protocol、IPsec等常用網絡安全協議的作用;能夠設置及使用簡易防火墻，能夠使用適當工具對數據和終端設備進行加密。”四個內容要求對應教材的三個章節，分別是“通信網絡的組建與維護”“網絡服務”和“網絡信息安全”，建議22個課時完成，如表1所示。

通過本單元的學習，學生能夠理解網絡協議的主要功能和作用，了解常用網絡設備的功能，能通過網絡命令查詢網絡及其設備的工作狀態，發現常見聯網故障，能使用網絡服務解決生活與學習中的問題，利用信息技術分享網絡資源，具備網絡應用安全意識。

● 以組網為主線進行“網絡組建與維護”的教學

“網絡組建與維護”是本單元第一部分的內容。通過項目學習，讓學生在組建簡單的局域網的過程中，掌握TCP/IP協議，學習IP地址及其配置和互聯網接入技術等內容，懂得利用計算思維解決網絡故障問題。章節安排、知識技能要點、學業要求、學業質量水平和學科核心素養水平的對應關系如下頁表2所示。

項目主題的選擇要與學生的學習與生活結合，建議教師以組網為任務貫穿整個學習過程。例如，以“機房局域網的組建與維護”主題開展項目學習，教師通過項目以搭建局域網為主線，組織學生進行自主、協作和探究學習，讓學生學習并討論網絡協議、網絡拓撲結構和組建機房局域網的基本步驟，形成小組設計方案并實施。學生使用基本網絡命令查詢聯網狀態、配置情況以及發現故障，從而將知識建構、技能培養與思維發展融入運用數字化工具解決問題和完成任務的過程中，促進“網絡組建與維護”內容學科核心素養的達成，完成項目學習目標。

項目的實施應優先考慮在網絡技術實驗室進行，配置適當的網絡設備、工具和測試儀器，以保證實驗的水平和質量。實驗室條件達不到的學校也可以根據學校實際網絡設備通過專用的數字化工具，如華為的eNSP、H3C的hcl等圖形化網絡仿真平臺，對網絡設備仿真模擬實現組網。

● 以分享為目標實施“網絡服務”的教學

“網絡服務”包括“常見的網絡服務”“網絡資源的類型與獲取”和“網絡的資源生成與分享”三部分內容，對應的章節安排、知識技能要點、學業要求、學業質量水平和學科核心素養水平如下頁表3所示。

這部分內容偏重實踐與運用，教師以小組自主學習開展項目，把主要時間和精力放在項目引導、問題解答上，使教師成為學生真正的引導者、幫助者。建議教師以分享為目標，設置項目直接相關的驅動問題和核心問題。這些問題一定是開放的，沒有標準答案，這些問題一定是豐富而具有挑戰的，這樣才能激發和維持學生探究的興趣。

以“機房網絡資源生成與分享方案”為例，項目學習活動建立在“機房局域網的組建與維護”之上，使項目之間具有連續性。教師設置開放性的驅動問題引導學生利用思維導圖，通過機房調查、小組討論制訂項目方案。學生使用思維導圖、搜索引擎、論壇等多種工具進行探究活動，包括了解常見的網絡服務、網絡資源的分類和網絡資源的獲取等。在學生探究過程中，教師提出更加深入、更具挑戰性的核心問題，如商務通信使用E-mail的原因、微信和公眾號分享信息的區別等，這些問題旨在培養學生的高階思維能力，直接指向學科的核心素養。

學生設置機房共享文件夾、FTP服務和云盤等活動探究網絡資源的生成與分享，并撰寫項目成果報告，進行成果交流和活動評價。在成果交流階段，教師應鼓勵學生使用學習成果中的方法來分享交流，學生通過完整有序的項目活動創造性地解決問題，形成個性化的分享。

● 以抓包為手段開展“網絡信息安全”的教學

“網絡信息安全”包括“網絡信息安全的重要性”“常用網絡安全協議”“簡易防火墻的設置及使用”和“數據和終端設備的加密”四部分內容，對應的章節安排、知識技能要點、學業要求、學業質量水平和學科核心素養水平如下頁表4所示。

在學習過程中，建議教師使用一些網絡分析軟件，以抓包為手段完成教學內容。例如，在“體驗構建校園網絡安全的技術與方法”項目中，學生通過抓取明文數據包、加密數據包直觀認識信息安全的重要性;使用抓包工具對安全協議做結構的可視化分析，降低了學習網絡理論原理和協議內容的難度;還可以通過監聽來驗證防火墻設置和數據加密。

引入有效工具提高抽象知識的表現，強化實踐環節，可以有效提高課程教學效率。網絡分析軟件的使用貫穿整個項目學習過程，既能培養學生運用形式化方法描述問題、用系統化方法設計解決復雜問題的能力，又能提升學生網絡安全意識，形成積極、安全使用網絡的觀念。

● 結語

“網絡協議與安全”單元屬于選擇性必修課程，其內容難度要求有明顯的增加，這給教師的教學設計和學生的學習帶來了更大的挑戰。教師只有以《課標》為基礎，將每一章節的教學內容與《課標》的內容要求、學業要求、學業質量水平和學科核心素養水平進行詳細梳理，才能吃準《課標》，吃透教材。在教學中，教師要使用基于真實情境的項目，指導學生發現問題，通過解決問題來開展方案設計、學習新知、實踐探索;要找到項目推進的關鍵點，通過框架問題和核心問題幫助學生關注重要思想和關鍵概念，力爭項目實施既能有效整合相關的教學內容，又能合理滲透信息技術學科核心素養。