“软”“硬”结合，让实验教学真实发生

蒋丽萍

摘要：高中信息技术是一门重视实践体验的理实一体化课程，其中实验教学是理论学习的延续和拓展，教师应创设实验环境引导学生在实际操作中掌握信息技术应用的技能，理解操作背后的技术原理，体验数字化工具的使用与创新。本文以“组建无线局域网”实验教学为例，通过搭建“软”“硬”结合的实验环境来设计教学内容，有效实施实验教学，落实信息技术学科核心素养要求。

关键词：实验教学；无线局域网；项目式学习；模拟环境

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）07-0041-04

“组建无线局域网”是来自教科版高中信息技术“信息系统与社会”模块第2单元的一节教学内容，也是该教材中为数不多的实验教学章节。该章节要求学生能识别组建无线局域网的硬件设备及其功能，了解互联网的接入方式；通过组建小型无线局域网，体验无线路由器等常见设备的安装及设置方式；树立合理使用无线局域网的安全意识，能预判可能存在的安全风险，培养信息安全意识。教学过程中需要用到带无线网卡的电脑、无线路由器等實验设备，组织学生有效地参与到教学活动中来。那么，如何灵活运用现有的教学资源，让每一个学生都能在课堂上“动起来”，在学习活动中有真实的体验呢？

《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》（以下简称“新课标”）提出普通高中要设立信息技术实验室，“实验室应针对每个模块单独设立，着重满足学生实践操作的需求；除了考虑配备实验用品之外，还应当考虑配备适当的工具和测试仪器，以保证实验的水平和质量。”[1]然而，大多数普通高中目前只能够保障基本的信息技术教学设施，因此，笔者运用现有的教学资源，“软”“硬”结合创设虚实融合的实验环境，以便让每一个学生都能参与到实践活动中，让实验教学更加真实有效。

实验教学设计理念

实验教学是培养学生动手能力、创新能力和综合素质的一个至关重要的环节，是理论与实践相结合的一种卓有成效的教育模式。[2]实验内容的设计既要考虑到理论知识的深度和广度，又要考虑到学生的综合实践能力和科学探讨精神。“无线局域网的组建”是对前一节“计算机系统互联”理论知识的验证，也是为后续“搭建小型物联网信息系统”做好必要的实践准备。本实验围绕一个小项目将网络基础知识中的重点难点以及后续网络信息安全的部分内容融入其中，利用现有的硬件资源和软件资源搭建实验环境，通过三个活动环节让学生在实际操作中深入了解无线网络几个重要参数的含义和作用，体验小型无线局域网的搭建过程，探讨无线网络的风险防范措施。

实验教学实施过程

1.明确目标巧立项

教师可在教学导入环节提出基于真实情境的实验项目，增加学生对学习内容的认知维度，使其能主动建构学习背景、景象和学习活动条件等数据和信息，形成有效的信息意识。在本课教学设计中，笔者选用江苏省高中信息技术学业水平考试的综合分析题作为本实验的教学项目，一是以目标为导向，让学生更加明确本课程的学业要求和素养目标，二是基于真实情境的问题导入更能吸引学生学习、探索的兴趣。

项目要求：某网络设计师接到一个订单，为一家小公司设计网络。该公司位于某写字楼内，整个区域长20米，宽10米，内部分出4个小房间和若干个功能区域，具体功能划分与电脑设备如图1所示。此外，公司每名员工的手机都会用于工作，来公司洽谈的客户手机、笔记本电脑等设备也要能接入因特网。如果你是这位网络设计师，应该如何组建网络？

问题抛出后学生可能无从下手，教师要引导学生首先思考两个问题：一是根据公司现有设备，应该组建什么类型的局域网？二是如果只组建无线局域网，除了现有设备，还需哪些网络设备？这两个问题贴近学生的最近发展区，从学生的思维发展角度把项目任务分解成几个小问题，关联已知，探究未知，调节其认知难度，积极影响学生的学习效果。

2.虚实结合巧设境

在信息技术学科的教学中，要充分发挥课程特有的教学环境优势，利用软、硬件资源开展项目学习，培养利用信息技术解决实际问题的意识，通过知识关联提升创新设计的能力。

在第一个实施环节中，由于受硬件设备条件限制，教师用“硬”资源因势利导把学生分成两组（有线网卡和无线网卡）进行对比分析，通过这个实验活动结合学校真实的网络环境来探究参数背后的含义，验证IP地址的理论知识，从而挖掘知识的深度，这对学生来说就是一次深度学习的过程。

活动1：通过无线（有线）网卡连接校园网络，查看客户端状态的详细信息。

活动内容：①教师展示师生所在学校的有线网络和无线网络的拓扑图；②把学生分成有线网卡和无线网卡两大组进行活动；③对比两组学生获得的客户端信息数据（如表1），分析其原因。

在实验活动中，学生通过对比表1中的数据发现了有线局域网和无线局域网参数值的差异，从而对SSID、DHCP等网络参数的设置有了更加深刻的认识。最关键的是，发现学校无线局域网的IP地址和子网掩码的设置并不是常规的C类地址的设置，教师顺势结合该真实案例讲解IP地址与子网掩码的应用原理。子网掩码不仅可以用来指明IP地址中的网络标识和主机标识，还可以用来划分子网络，实现合理利用IP地址的功能。

本实验项目第二个实施环节是教学的重点，要求学生掌握搭建一个小型无线局域网的方法。同样由于硬件资源限制，无论是演示教学还是分组教学都不能完整达到预期的目标，要提高课堂教学的有效性就要让每个学生都能具身体验学习环节。而基于模拟软件辅助的实验教学，用虚拟仿真技术代替真实设备的使用，营造虚实结合的教学环境，能够培养学生数字化学习和解决问题的能力，让每个学生都能全方位地参与到实验活动中，让实验教学更加真实有效。

活动2：用“思科模拟器”为公司组建无线局域网（目标效果如图2所示）。

活动内容：①学生通过教师展示的硬件实物及PPT图片了解常见的网络设备（集线器、路由器、网卡、AP等）；②教师演示思科模拟器的使用方法和注意事项；③学生根据“实验任务单”以及微课小视频的操作提示动手组建无线局域网并测试是否成功，在配置过程中注意几个重要参数的设置：DHCP、SSID、WPA-PSK/WPA2-PSK、AES；④选派学生代表展示网络搭建作品，总结学生在操作过程中遇到的共性问题。

组建无线局域网过程如下：

第一步，添加设备（无线路由器、终端、连线）；

第二步，配置无线路由器，通过终端访问路由器192.168.0.1，设置参数；

第三步，设置终端的无线网络参数；

第四步，测试网络连接是否畅通（ping命令）。

教师引导学生在实验过程中观察并思考：①如果不设置无线网络的加密，设备如何连接网络？②不启用DHCP，IP地址应该如何设置？③什么情况下，局域网中的两台终端之间不能互相通信？

目前，模拟器是成熟的网络辅助设计仿真软件，组件设备细节设计都比较真实。作为“数字原住民”的当代高中生，在教师的指导下普遍能很快掌握模拟软件的操作要领。采用仿真模拟软件进行网络实验教学活动，让每个学生都能沉浸式体验网络搭建过程，并能满足不同进度学生的学习需求，培养学生数字化学习与创新能力，同时也突出了实验教学不受环境限制的灵活性。

3.回归本质巧立意

网络信息安全是国家安全的一项重要内容。新时代的高中生应具有一定的信息安全意识和能力，关注网络带来的环境问题和人文问题，准确理解人与社会的关系。

本实验项目第三个实施环节是运用小视频、调查问卷等数字化“软”资源让学生从不同维度关注并了解生活中的信息安全。在学习了无线网络的组建和连接原理后再看网络安全问题，学生能够从設计者和使用者两个角度来探讨风险防范，从而培养学生思维的广度和深度。

活动3：探讨无线网的风险防范。

活动内容：①观看“Wi-Fi风险安全”小视频，了解你不知道的故事；②完成调查问卷：生活中的Wi-Fi（如下页表2）；③探讨如何从设计者的角度为公司无线局域网提供安全保障。

实验教学总结反思

本课是一节理实并重的实验课，不仅要让学生体验搭建无线局域网的过程，更重要的是让学生理解参数背后的意义。教师在进行教学设计时应充分挖掘各类资源设计学习活动，让实验教学真实发生，避免“纸上谈兵”。

1.巧用“硬”资源突破教学难点

随着教育信息化的加速推进，普通高中智慧校园也加快了建设步伐，数字化、智能化的信息技术硬件设备充实了教学资源，丰富了教学手段。然而，要满足新课标信息技术实验教学场所的建设要求还需要长期的探索与实践。信息技术一线教师应结合自身专业特点运用现有资源精心设计，为实验教学赋能助力。本实验项目在“活动1”中将学生分成有线与无线两组的出发点，并不是简单地基于无线网卡硬件资源的局限性，而是通过立足现状、因势利导，把资源劣势转化为实验优势，充分运用学校现有资源和真实案例让学生对网络基础理论产生更直观的理解，从而突破教学难点。

2.借力“软”资源提升教学效果

硬件类的实验课对设备要求较高，部分教师可能会因为资源匮乏而把这节内容纯粹作为演示课或进行分组教学设计，但这两种方法都会导致大多数学生只能在一旁观摩，参与度不高，教学效果可想而知。本实验项目在“活动2”中采用“模拟器”来代替真实的硬件设备，当学生直面真实具体的软件组件设计架构时学习兴趣倍增，从而助力其直观体验与掌握教学知识点。充分挖掘“软”资源来辅助教学，不仅大大降低了教师搭建教学环境的难度，而且大幅提升了实验教学效率。

3.理实“融”一体挖掘教学深度

基于教学目标，信息技术的实验课不能设计成只是让学生完成简单的硬件搭建或者操作模仿，而要让学生在实践过程中体验设计方法，领悟逻辑关系，掌握工作原理。本实验项目通过观察分析、实践体验、探讨总结三个活动，让学生系统认识了无线局域网的硬件设备及其功能，体验了无线路由器等常见设备的配置，培养了学生数字化学习和创新能力，同时树立了学生合理使用无线局域网的安全意识，培养了信息社会的责任感。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]李平.推进虚拟现实技术应用 提高高校教育教学质量[J].实验室研究与探索，2018，37（01）：1-4.