“网络协议与安全”单元的教学建议

秦泰 吴凝

在高中信息技术课程体系中，“网络基础”是针对网络基本知识和实践应用而设置的选择性必修模块，包括“网络基本概念”“网络协议与安全”和“物联网”三个单元。“网络协议与安全”作为第二单元是整个模块的核心，具有承上启下的作用。笔者以粤教版高中《信息技术》教材为例，结合学科核心素养和项目学习，提出“网络协议与安全”单元的教学建议。

● 单元教学规划

《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》（以下简称《课标》）对本单元内容的要求包括：“2.3 熟悉TCP/IP协议的主要功能和作用，理解网卡、交换机、路由器等基本网络设备的作用和工作原理。”“2.4 了解网络操作系统的功能，能使用基本网络命令查询联网状态、配置情况，发现故障。”“2.5 熟悉常见网络服务的应用情境，能识别网络资源的类型，利用适当的工具在计算机和移动终端上生成与分享网络资源。”“2.6 认识网络应用中信息安全和隐私保护的重要性，了解SSL protocol、IPsec等常用网络安全协议的作用;能够设置及使用简易防火墙，能够使用适当工具对数据和终端设备进行加密。”四个内容要求对应教材的三个章节，分别是“通信网络的组建与维护”“网络服务”和“网络信息安全”，建议22个课时完成，如表1所示。

通过本单元的学习，学生能够理解网络协议的主要功能和作用，了解常用网络设备的功能，能通过网络命令查询网络及其设备的工作状态，发现常见联网故障，能使用网络服务解决生活与学习中的问题，利用信息技术分享网络资源，具备网络应用安全意识。

● 以组网为主线进行“网络组建与维护”的教学

“网络组建与维护”是本单元第一部分的内容。通过项目学习，让学生在组建简单的局域网的过程中，掌握TCP/IP协议，学习IP地址及其配置和互联网接入技术等内容，懂得利用计算思维解决网络故障问题。章节安排、知识技能要点、学业要求、学业质量水平和学科核心素养水平的对应关系如下页表2所示。

项目主题的选择要与学生的学习与生活结合，建议教师以组网为任务贯穿整个学习过程。例如，以“机房局域网的组建与维护”主题开展项目学习，教师通过项目以搭建局域网为主线，组织学生进行自主、协作和探究学习，让学生学习并讨论网络协议、网络拓扑结构和组建机房局域网的基本步骤，形成小组设计方案并实施。学生使用基本网络命令查询联网状态、配置情况以及发现故障，从而将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，促进“网络组建与维护”内容学科核心素养的达成，完成项目学习目标。

项目的实施应优先考虑在网络技术实验室进行，配置适当的网络设备、工具和测试仪器，以保证实验的水平和质量。实验室条件达不到的学校也可以根据学校实际网络设备通过专用的数字化工具，如华为的eNSP、H3C的hcl等图形化网络仿真平台，对网络设备仿真模拟实现组网。

● 以分享为目标實施“网络服务”的教学

“网络服务”包括“常见的网络服务”“网络资源的类型与获取”和“网络的资源生成与分享”三部分内容，对应的章节安排、知识技能要点、学业要求、学业质量水平和学科核心素养水平如下页表3所示。

这部分内容偏重实践与运用，教师以小组自主学习开展项目，把主要时间和精力放在项目引导、问题解答上，使教师成为学生真正的引导者、帮助者。建议教师以分享为目标，设置项目直接相关的驱动问题和核心问题。这些问题一定是开放的，没有标准答案，这些问题一定是丰富而具有挑战的，这样才能激发和维持学生探究的兴趣。

以“机房网络资源生成与分享方案”为例，项目学习活动建立在“机房局域网的组建与维护”之上，使项目之间具有连续性。教师设置开放性的驱动问题引导学生利用思维导图，通过机房调查、小组讨论制订项目方案。学生使用思维导图、搜索引擎、论坛等多种工具进行探究活动，包括了解常见的网络服务、网络资源的分类和网络资源的获取等。在学生探究过程中，教师提出更加深入、更具挑战性的核心问题，如商务通信使用E-mail的原因、微信和公众号分享信息的区别等，这些问题旨在培养学生的高阶思维能力，直接指向学科的核心素养。

学生设置机房共享文件夹、FTP服务和云盘等活动探究网络资源的生成与分享，并撰写项目成果报告，进行成果交流和活动评价。在成果交流阶段，教师应鼓励学生使用学习成果中的方法来分享交流，学生通过完整有序的项目活动创造性地解决问题，形成个性化的分享。

● 以抓包为手段开展“网络信息安全”的教学

“网络信息安全”包括“网络信息安全的重要性”“常用网络安全协议”“简易防火墙的设置及使用”和“数据和终端设备的加密”四部分内容，对应的章节安排、知识技能要点、学业要求、学业质量水平和学科核心素养水平如下页表4所示。

在学习过程中，建议教师使用一些网络分析软件，以抓包为手段完成教学内容。例如，在“体验构建校园网络安全的技术与方法”项目中，学生通过抓取明文数据包、加密数据包直观认识信息安全的重要性;使用抓包工具对安全协议做结构的可视化分析，降低了学习网络理论原理和协议内容的难度;还可以通过监听来验证防火墙设置和数据加密。

引入有效工具提高抽象知识的表现，强化实践环节，可以有效提高课程教学效率。网络分析软件的使用贯穿整个项目学习过程，既能培养学生运用形式化方法描述问题、用系统化方法设计解决复杂问题的能力，又能提升学生网络安全意识，形成积极、安全使用网络的观念。

● 结语

“网络协议与安全”单元属于选择性必修课程，其内容难度要求有明显的增加，这给教师的教学设计和学生的学习带来了更大的挑战。教师只有以《课标》为基础，将每一章节的教学内容与《课标》的内容要求、学业要求、学业质量水平和学科核心素养水平进行详细梳理，才能吃准《课标》，吃透教材。在教学中，教师要使用基于真实情境的项目，指导学生发现问题，通过解决问题来开展方案设计、学习新知、实践探索;要找到项目推进的关键点，通过框架问题和核心问题帮助学生关注重要思想和关键概念，力争项目实施既能有效整合相关的教学内容，又能合理渗透信息技术学科核心素养。