高中信息技术实验教学模式设计与实施
——以《简单网络系统设计和组建》一课为例
2023-03-20江海涛江苏省梅村高级中学
江海涛 江苏省梅村高级中学
《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》明确提出“设立信息技术实验室”，这就强化了实验教学的重要地位和作用。高中信息技术学科知识具有极强的可操作性，适合通过操作体验的过程培养学生的学科核心素养，但高中信息技术课程曾经是“只见技术不见人”，偏重信息技术应用软件操作，缺乏实践可操作性。如今，虽然教师普遍认同了高中信息技术实验的价值，但高中信息技术实验教学并不是有了实验设备就够了，还需要有恰当的教学设计作为支撑。只有采用正确的教学模式，高中信息技术实验课才能够获取良好的教学效果。
● 教学模式
高中信息技术实验教学强化了从“训练”到“实操”的价值转变。在实验教学中，信息技术教师要从以往的信息技术训练者转变为信息技术实操的组织者和引导者，学生要从以往的被动接受者转变为信息技术学习的主动决策者，通过信息技术感知体验获得直接经验，进而通过领悟交流获得间接经验。笔者根据多年的高中信息技术实验教学经验，总结归纳了教学模式（如图1），该模式具体包括如下四个环节：①课堂导入——结合生活情境，导入实验任务；②学生实验——分析实验任务，开展实验活动；③讨论交流——讨论实验数据，交流实验结果；④实验总结——形成实验结论，完成实验报告。
图1 高中信息技术实验课程教学模式
● 教学案例
下面，笔者以《简单网络系统设计和组建》一课为例，详细介绍高中信息技术实验教学模式的具体实施过程。
1.课堂引入
导入是学生实验活动的起点，教师不要以直接指派任务的方式安排实验，而应从生活中常用的信息技术情境开始，激发学生主动实验操作的欲望和动机。在强大实验动机的激发下，学生才能够真正全身心地投入实验。
在《简单网络系统设计和组建》一课中，笔者首先从网络入手，阐释了网络系统的价值与作用，让学生明确一个好的简单网络系统可以更方便快捷地实现多人共享互联网，让网络无处不在。接着，引出实验任务：体验简单网络的架构和功能，动手组建有线和无线局域网，了解常见网络设备的功能，知道互联网的接入方式，理解网速、带宽等知识。
2.学生实验
在《简单网络系统设计和组建》一课中，笔者首先引导学生思考，在网络环境中如何才能确定两个设备之间的网络是联通的。通过驱动性问题引发学生的深度思考，带动后续实验任务。
活动1：使用交换机组建局域网
学生参考教材上网络结构图，利用交换机组建简单局域网络，并完成实验报告。实验步骤：①使用双绞线将两台电脑连接到交换机上。②查看两台电脑的IP地址。③尝试将两台电脑的IP地址由自动获取改为手动获取，并设置IP地址和子网掩码。④分别用ping命令向对方电脑发送数据包（如图2）。⑤完成实验数据报告（如下表）。
实验数据报告
图2 网速测试实验数据
活动2：连接无线局域网，并配置无线路由器
实验步骤：①连接无线网络设备。②设置计算机的IP地址：观察路由器型号及路由器的IP地址，将相应数据记录至实验报告（附表）中；若无线路由器启用DHCP服务器，则设置计算机的IP地址为“自动获得IP地址”；若无线路由器不启用DHCP服务器，则设置计算机的IP地址与无线路由器的IP地址为同一网段。③访问路由器：在浏览器的地址栏中输入无线路由器的IP地址，如http：//192.168.1.1，输入用户名和密码进行访问，并做好记录。④设置路由器的网络参数，并记录。⑤设置无线网络。打开“无线设置”，利用“基本设置”，可修改SSID号，并做好记录。在完成更改后，单击“保存”按钮保存更改。进行“无线安全设置”，考虑到无线局域网的使用安全问题，认证类型选择“WPA-PSK/WPA2-PSK”，加密算法选择“AES”，并设置密码，点击保存，做好记录。⑥修改路由器参数，并重启路由器（若要使修改生效，必须重启路由器）。⑦恢复路由器出厂设置。
活动3：验证无线网络
教师发布活动任务，组织学生展开验证与组间互评。学生以小组为单位动手验证，依次检测其他小组组建的情况，开展组间互评，并完成实验报告。实验步骤：①使用无线客户端登录到本组设置的无线路由器中，访问互联网。②使用无线客户端登录到其他组的无线路由器中，访问互联网。
3.讨论交流
学生实验操作只是载体，更重要的是让学生掌握相关信息技术知识，理解信息技术原理，提升信息技术学科核心素养。因此，在实验完成后，教师可引导和组织学生就实验数据及实验结果进行深入讨论，加深对网络原理的理解和迁移。
例如，在《简单网络系统设计和组建》一课中，可主要讨论以下实验问题：①无线局域网的传输带宽是有限的，并且该带宽是被无线接入点所有用户共享的。如果用户传输的文件数据量较大，就会产生很大的网络流量。如何避免带宽被某用户全部占用？②在公共场所，若使用不知来源的免费Wi-Fi，是否有安全风险？③生活中，在哪些环境中适合使用无线网络？
4.实验总结
在学生实验活动结束后，教师要及时带领学生进行实验总结，让学生在实验中获得从感性认识到理性经验的提升。在实验总结阶段，教师要引导学生对实验问题进行深度分析，得出正确的实验结论，进而实现信息技术学科核心素养的升华。
例如，在《简单网络系统设计和组建》一课中，笔者引导学生分析、总结“简单网络的设计和组建”实验的过程和收获；简述无线局域网的组建方法与步骤，并交流网速测试实验的数据；讨论部分型号的无线路由器有转发规则、安全功能等选项，能否利用这些选项提高无线局域网的安全性，并尝试应用相关技术。
● 教学反思
1.有利于学生理解信息科学原理与知识
以往的高中信息技术课程偏重培养学生的信息技术操作能力，但高中新课标强调了信息技术课程的“科”“技”并重。因此，信息科学原理与知识不能够仅依赖讲授，还要让学生通过实验操作将感悟转化为科学性知识。同时，信息技术学生实验课作为科学课程范畴，其学习过程必须保证科学性，培养学生的科学精神。
2.强调学生应用信息技术解决问题
信息技术实验课最重要的目标是教会学生应用信息技术解决实际问题。因此，高中信息技术实验教学要让学生完整经历从问题导入到收集数据解决问题再到得出结论的问题解决过程。
3.始终以学习者为中心进行教学
实验课改变了以往学生被动训练的局面，让学生在实践中培养学科核心素养。高中信息技术实验课必须始终坚持以学生为主体，充分调动学生的积极性，每一环节的活动设计都应从激发学生的兴趣入手，引导启发学生分组合作交流，思考解决，要让学生参与到实践中来，进而丰富学生的学习经验和经历。
