基于中職信息技術學科核心素養的主題式教學實踐研究

陳蘋

摘要：以解決全球IPV4耗盡為背景進行主題式教學，以博士與機器人小Q網絡之旅為情境展開，圍繞“問題鏈、任務線、知識鏈”教學方法，創設“為什么要子網劃分”“192.168.2.0/24代表什么含義”“如何劃分子網？”問題鏈探究子網劃分知識線，以一串任務線開展實驗探究并通過綜合項目實踐，解決實際生活問題，使學生掌握子網劃分的相關知識，并能進行舉一反三，體會子網劃分在網絡中的重用作用，培養學生信息技術核心素養。

關鍵詞：主題式教學；核心素養；子網劃分

中圖分類號：TP3? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）06-0178-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

中職信息技術學科中以主題式教學的形式融入核心素養，聚焦課堂教學的現實情況以及學生的能力發展，構建面向中職信息技術學科核心素養培養的主題式教學模式，為技能型人才的培養目標提供了有力的支撐。

1 設計背景

中職信息技術學科是各專業學生必修的公共基礎課程。教材選自中國工信出版集團出版《信息技術》（基礎模塊）（上冊）。子網劃分不僅是信息技術中一個重點知識，也是網絡技術學科基礎知識，學好子網劃分對專業學習具有十分重要的意義。子網劃分是一個非常突出的教學難點，從歷年的教學經歷來看，因為需要進行大量的進制轉換，內容繁瑣枯燥，學生學習興趣不佳，不能靈活運用，直接影響計算機網絡技術專業學生《網絡搭建與維護》專業課程的學習與中等職業學校省級技能學業水平測試成績。為了解決這一問題，本文探索以IPV4資源耗盡，為避免資源浪費為主題，微課展開情境，創新采用“8421”法計算方法，進行子網劃分知識教學設計。

2 設計策略思路

2023年春節檔最火的影片《流浪地球2》引爆全球，票房高達39億多，彰顯人們對影片的喜愛和該影片成為時下最熱門的話題。圍繞影片資源匱乏的核心問題，引申到現在全人類面臨的IP地址資源耗盡的問題，以此為主題，以機器人小Q與陳博士網絡闖關之旅為情境展開，基于學生端展開三個問題鏈：“為什么要劃分子網？”“192.168.2.0/24代表什么含義？”“如何劃分子網？”，分別通過三個“探究子網劃分原因”“認識IP地址構成與子網劃分”“探究子網劃分的思路與方法”遞進式任務線，在教師的幫助和引導下，讓學生形成“了解子網劃分的原因”“掌握IP地址構成與子網掩碼的相關知識”“掌握子網劃分的方法”環環相扣的知識鏈。學生在微課動畫中體驗抽象的子網劃分方法，通過任務線探究子網劃分的方法，最后以綜合項目實踐解決實際生活問題，發展學生“信息意識”“計算思維”“數字化學習”“信息社會責任”信息技術核心素養。從而達到讓學生認識科學發展前瞻性的重要；在人類重大問題面前，通力合作，提升學生國家認同感、社會責任感，增強對人類命運共同體的思考；培養學生團隊合作意識，主動思考和鑒別能力，提升批判思維能力。整個教學策略設計如圖1所示。

3 教學過程

3.1 圍繞主題，構建情境

播放《流浪地球2》片段，以太陽能源消失和地球資源匱乏引出主題：全球IP地址資源耗盡，提出問題，發起學生討論，如何解決？

【學生活動】參與討論，積極尋找解決方法。

【知識庫】（1）采用子網劃分和無類別編址CIDR，使IP地址的分配更加合理。（2）采用網絡地址轉換NAT方法以節省全球IP地址。（3）采用具有更大地址空間的新版本的IP協議IPv6。

播放微課動畫——機器人小Q與陳博士網絡之旅，由微課引入課題——子網劃分。

3.2以問題鏈，展開任務活動

繼續播放微課動畫，網絡安全衛士出題，引入案例：某公司假設有五個部門A至E，其中：A部門有10臺PC（Host，主機），B部門15臺，C部門30臺，D部門15臺，E部門20臺，分配了一個總的網段192.168.2.0/24，作為Admin，你的任務是為每個部門劃分單獨的網段，并寫出對應的子網掩碼。

問題一：為什么進行子網劃分？

任務一：探究子網劃分的優點

學生活動：分組討論，探究子網劃分的原因

問題二：192.168.2.0/24代表什么含義？

任務二：認識IP地址構成與子網掩碼

學生活動：分組討論，積極回答

問題三：如何劃分子網？

任務三：探究子網劃分思路與方法

學生探究過程：

1）192.168.2.0/24，是網絡地址，屬于C類地址。子網掩碼255.255.255.0，主機位最后8位。子網數>=5，從主機位高位需要借3位，23=8，一共可以表示8個子網，完全夠用，取5個即可。

2）子網中主機數最大為30，需要5位二進制位，原先的8位主機位，高位借走3位做子網號，剩余5位做子網主機號，25=32，減去子網主機全1，全0兩種狀態，一共可以表示30臺主機。

3）子網劃分后，新的網絡號=原網絡號+子網號，寫出對應新子網掩碼。

教師活動：

由于子網劃分中存在大量的二進制與十進制轉換，如果用二進制轉十進制用位權展開法和十進制轉二進制除權法進行轉換，工作量巨大，較為繁瑣，學生容易出錯。這里引入“8421”法，二進制轉十進制，將8位二進制展開，從右至左依次對應十進制“1（20），2（21），4（22），8（23），16（24），32（25），64（26），128（27）”，二進制位數上為1的把對應的十進制加起來就是二進制轉十進制的結果。同樣，一個十進制數轉二進制，將十進制從“128（27），64（26），32（25），16（24）， 8（23），4（22），2（21），1（20）”最大的減起，被減的對應的二進制為1，沒有被減到的為0，直到該十進制減為0為止，得出的即為轉換的二進制。例如，（00100001）2轉換成十進制為33，（33）10轉換成二進制為（00100001）2，如圖2所示。

學生實踐：

1）寫出1號子網起始地址 192.168.2.1 。

2）寫出1號子網的終止地址? 192.168.2.30 （教師提示：子網終止地址=該子網起始地址（十進制）＋每子網最多主機數目-1）。

3）依次類推，其余4個子網的IP地址范圍。

教師活動：

子網掩碼中“1”的個數反映了網絡地址所占二進制的位數，劃分過子網的網絡地址發生了變化，如圖3所示

C類地址默認子網掩碼255.255.255.0，借用3位為子網號，所以，新的網絡地址為24+3，則子網掩碼“1”的個數從默認24變成27位，即255.255.255.11100000，將當中二進制轉換成十進制，得出子網劃分后新的子網掩碼。

3.3 綜合項目實踐，培養學生信息技術核心素養

某公司甲分配了一段IP地址192.168.16.0/24，現在甲公司有兩層辦公樓（1樓和2樓），統一從1樓的路由器上公網。1樓有104臺電腦聯網，2樓有57臺電腦聯網。如果你是該公司的網管，請問如何規劃IP？根據需求，畫出下面這個簡單的拓撲[1]，如圖4所示。

案例綜合需要運用幾次子網劃分，之前的案例是用子網數來劃分子網，而本案例是需要用最大主機數確定子網個數。

學生實踐：

1）判斷192.168.16.0/24，地址類型，確定主機位數，并寫出對應的子網掩碼255.255.255.0。

2）子網數>=2，從主機位高位需要借1位，2^1=2，一共可以表示2個子網，完全夠用。兩個子網分別是：192.168.16.0/25和192.168.16.128/25。

3）1樓選擇192.168.16.0/25這個子網段，1樓105個IP地址（27-2≥105），7位主機位，最大表示主機數126。該子網起始地址為192.168.16.1/25，終止地址為192.168.16.（1+126-1）/25（192.168.1.126），子網掩碼255.255.255.128。

4）2樓選擇192.168.16.128/25該子網段再進行劃分。2樓需要58個IP地址（2^6-2≥58），主機位保留6位，最大表示主機數62，由于192.168.16.128/25為子網地址，主機位中高位中第一位已經作為網絡地址，剩余只有7位主機地址，從7位最高位只能借走1位劃分2個子網，分別為192.168.16.128/26、192.168.16.192/26，2樓網段選擇192.168.16.128/26。2樓子網起始地址192.168.16.129/26，終止地址為192.168.12.190，子網掩碼：255.255.255.192。

5）1樓與2樓兩個互聯路由端口地址從192.168.16.192/26這個子網段中繼續劃分。2個IP地址，主機位只要保留2位（22-2≥2）。即在現有主機位6位基礎上，可以向主機位借4位（可劃分出16個子網）[2]，子網IP地址范圍：192.168.16.192/30～192.168.16.252/30，學生任選兩個即可。子網掩碼255.255.255.252。

以《流浪地球2》引入IP地址資源的耗盡主題，微課動畫構建本課題情境，引領學生養成信息意識，通過數字化學習和計算思維，培養學生信息社會責任，促使學生有意識地通過學習信息技術，再以綜合項目實踐，將知識與技能向實際工作遷移，提升競爭力。同時，教師拓展IPv9的概念，學生通過查閱資料，獨立深入思考，判斷和識別IPv9是否自主創新的新技術？強調要有意識地提升對事物的判斷力，培養學生主動思考和鑒別力，提升批判性思維能力。

4 實踐反思

與生活相關的主題具有極強的社會現實性，本身它對學生具有較強的吸引力。本節課以IP地址資源耗盡背景進行主題式教學，以博士與機器人小Q網絡之旅為情境展開，采用“問題鏈、任務線、知識鏈”相結合的教學方法，學生通過自主實踐探究和小組協作解決情境問題完成任務，不再是單一“填鴨式”教學，突破子網劃分這一教學難點，活動過程有助于培養學生多視角、深層次的思考能力，對于落實信息技術學科核心素養具有重要意義。

發現的問題及改進措施 ：育人效果反饋機制仍需探索，擴展多種反饋方式，提升問卷質量。持續改進計劃：（1）在保證課堂教學生動的同時，凝練思政元素表達方式，培養學生信息社會責任；（2）提升育人層次，進一步挖掘能夠強化國家認同與社會責任感的元素。

參考文獻

[1] 魏真真，劉山虎，譚蕾，等.基于主題式教學發展化學核心素養的教學設計——以“糖類”為例[J].化學教與學，2022（1）：46-48.

[2] 朱曉菊.基于網絡平臺教學交互策略設計[D].金華：浙江師范大學，2006.[LinkOut]

【通聯編輯：朱寶貴】