基于中职信息技术学科核心素养的主题式教学实践研究

陈苹

摘要：以解决全球IPV4耗尽为背景进行主题式教学，以博士与机器人小Q网络之旅为情境展开，围绕“问题链、任务线、知识链”教学方法，创设“为什么要子网划分”“192.168.2.0/24代表什么含义”“如何划分子网？”问题链探究子网划分知识线，以一串任务线开展实验探究并通过综合项目实践，解决实际生活问题，使学生掌握子网划分的相关知识，并能进行举一反三，体会子网划分在网络中的重用作用，培养学生信息技术核心素养。

关键词：主题式教学；核心素养；子网划分

中图分类号：TP3            文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）06-0178-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

中職信息技术学科中以主题式教学的形式融入核心素养，聚焦课堂教学的现实情况以及学生的能力发展，构建面向中职信息技术学科核心素养培养的主题式教学模式，为技能型人才的培养目标提供了有力的支撑。

1 设计背景

中职信息技术学科是各专业学生必修的公共基础课程。教材选自中国工信出版集团出版《信息技术》（基础模块）（上册）。子网划分不仅是信息技术中一个重点知识，也是网络技术学科基础知识，学好子网划分对专业学习具有十分重要的意义。子网划分是一个非常突出的教学难点，从历年的教学经历来看，因为需要进行大量的进制转换，内容繁琐枯燥，学生学习兴趣不佳，不能灵活运用，直接影响计算机网络技术专业学生《网络搭建与维护》专业课程的学习与中等职业学校省级技能学业水平测试成绩。为了解决这一问题，本文探索以IPV4资源耗尽，为避免资源浪费为主题，微课展开情境，创新采用“8421”法计算方法，进行子网划分知识教学设计。

2 设计策略思路

2023年春节档最火的影片《流浪地球2》引爆全球，票房高达39亿多，彰显人们对影片的喜爱和该影片成为时下最热门的话题。围绕影片资源匮乏的核心问题，引申到现在全人类面临的IP地址资源耗尽的问题，以此为主题，以机器人小Q与陈博士网络闯关之旅为情境展开，基于学生端展开三个问题链：“为什么要划分子网？”“192.168.2.0/24代表什么含义？”“如何划分子网？”，分别通过三个“探究子网划分原因”“认识IP地址构成与子网划分”“探究子网划分的思路与方法”递进式任务线，在教师的帮助和引导下，让学生形成“了解子网划分的原因”“掌握IP地址构成与子网掩码的相关知识”“掌握子网划分的方法”环环相扣的知识链。学生在微课动画中体验抽象的子网划分方法，通过任务线探究子网划分的方法，最后以综合项目实践解决实际生活问题，发展学生“信息意识”“计算思维”“数字化学习”“信息社会责任”信息技术核心素养。从而达到让学生认识科学发展前瞻性的重要；在人类重大问题面前，通力合作，提升学生国家认同感、社会责任感，增强对人类命运共同体的思考；培养学生团队合作意识，主动思考和鉴别能力，提升批判思维能力。整个教学策略设计如图1所示。

3 教学过程

3.1 围绕主题，构建情境

播放《流浪地球2》片段，以太阳能源消失和地球资源匮乏引出主题：全球IP地址资源耗尽，提出问题，发起学生讨论，如何解决？

【学生活动】参与讨论，积极寻找解决方法。

【知识库】（1）采用子网划分和无类别编址CIDR，使IP地址的分配更加合理。（2）采用网络地址转换NAT方法以节省全球IP地址。（3）采用具有更大地址空间的新版本的IP协议IPv6。

播放微课动画——机器人小Q与陈博士网络之旅，由微课引入课题——子网划分。

3.2以问题链，展开任务活动

继续播放微课动画，网络安全卫士出题，引入案例：某公司假设有五个部门A至E，其中：A部门有10台PC（Host，主机），B部门15台，C部门30台，D部门15台，E部门20台，分配了一个总的网段192.168.2.0/24，作为Admin，你的任务是为每个部门划分单独的网段，并写出对应的子网掩码。

问题一：为什么进行子网划分？

任务一：探究子网划分的优点

学生活动：分组讨论，探究子网划分的原因

问题二：192.168.2.0/24代表什么含义？

任务二：认识IP地址构成与子网掩码

学生活动：分组讨论，积极回答

问题三：如何划分子网？

任务三：探究子网划分思路与方法

学生探究过程：

1）192.168.2.0/24，是网络地址，属于C类地址。子网掩码255.255.255.0，主机位最后8位。子网数>=5，从主机位高位需要借3位，23=8，一共可以表示8个子网，完全够用，取5个即可。

2）子网中主机数最大为30，需要5位二进制位，原先的8位主机位，高位借走3位做子网号，剩余5位做子网主机号，25=32，减去子网主机全1，全0两种状态，一共可以表示30台主机。

3）子网划分后，新的网络号=原网络号+子网号，写出对应新子网掩码。

教师活动：

由于子网划分中存在大量的二进制与十进制转换，如果用二进制转十进制用位权展开法和十进制转二进制除权法进行转换，工作量巨大，较为繁琐，学生容易出错。这里引入“8421”法，二进制转十进制，将8位二进制展开，从右至左依次对应十进制“1（20），2（21），4（22），8（23），16（24），32（25），64（26），128（27）”，二进制位数上为1的把对应的十进制加起来就是二进制转十进制的结果。同样，一个十进制数转二进制，将十进制从“128（27），64（26），32（25），16（24）， 8（23），4（22），2（21），1（20）”最大的减起，被减的对应的二进制为1，没有被减到的为0，直到该十进制减为0为止，得出的即为转换的二进制。例如，（00100001）2转换成十进制为33，（33）10转换成二进制为（00100001）2，如图2所示。

学生实践：

1）写出1号子网起始地址 192.168.2.1 。

2）写出1号子网的终止地址  192.168.2.30 （教师提示：子网终止地址=该子网起始地址（十进制）＋每子网最多主机数目-1）。

3）依次类推，其余4个子网的IP地址范围。

教师活动：

子网掩码中“1”的个数反映了网络地址所占二进制的位数，划分过子网的网络地址发生了变化，如图3所示

C类地址默认子网掩码255.255.255.0，借用3位为子网号，所以，新的网络地址为24+3，则子网掩码“1”的个数从默认24变成27位，即255.255.255.11100000，将当中二进制转换成十进制，得出子网划分后新的子网掩码。

3.3 综合项目实践，培养学生信息技术核心素养

某公司甲分配了一段IP地址192.168.16.0/24，现在甲公司有两层办公楼（1楼和2楼），统一从1楼的路由器上公网。1楼有104台电脑联网，2楼有57台电脑联网。如果你是该公司的网管，请问如何规划IP？根据需求，画出下面这个简单的拓扑[1]，如图4所示。

案例综合需要运用几次子网划分，之前的案例是用子网数来划分子网，而本案例是需要用最大主机数确定子网个数。

学生实践：

1）判断192.168.16.0/24，地址类型，确定主机位数，并写出对应的子网掩码255.255.255.0。

2）子网数>=2，从主机位高位需要借1位，2^1=2，一共可以表示2个子网，完全够用。两个子网分别是：192.168.16.0/25和192.168.16.128/25。

3）1楼选择192.168.16.0/25这个子网段，1楼105个IP地址（27-2≥105），7位主机位，最大表示主机数126。该子网起始地址为192.168.16.1/25，终止地址为192.168.16.（1+126-1）/25（192.168.1.126），子网掩码255.255.255.128。

4）2楼选择192.168.16.128/25该子网段再进行划分。2楼需要58个IP地址（2^6-2≥58），主机位保留6位，最大表示主机数62，由于192.168.16.128/25为子网地址，主机位中高位中第一位已经作为网络地址，剩余只有7位主机地址，从7位最高位只能借走1位划分2个子网，分别为192.168.16.128/26、192.168.16.192/26，2楼网段选择192.168.16.128/26。2楼子网起始地址192.168.16.129/26，终止地址为192.168.12.190，子网掩码：255.255.255.192。

5）1楼与2楼两个互联路由端口地址从192.168.16.192/26这个子网段中继续划分。2个IP地址，主机位只要保留2位（22-2≥2）。即在现有主机位6位基础上，可以向主机位借4位（可划分出16个子网）[2]，子网IP地址范围：192.168.16.192/30～192.168.16.252/30，学生任选两个即可。子网掩码255.255.255.252。

以《流浪地球2》引入IP地址资源的耗尽主题，微课动画构建本课题情境，引领学生养成信息意识，通过数字化学习和计算思维，培养学生信息社会责任，促使学生有意识地通过学习信息技术，再以综合项目实践，将知识与技能向实际工作迁移，提升竞争力。同时，教师拓展IPv9的概念，学生通过查阅资料，独立深入思考，判断和识别IPv9是否自主创新的新技术？强调要有意识地提升对事物的判断力，培养学生主动思考和鑒别力，提升批判性思维能力。

4 实践反思

与生活相关的主题具有极强的社会现实性，本身它对学生具有较强的吸引力。本节课以IP地址资源耗尽背景进行主题式教学，以博士与机器人小Q网络之旅为情境展开，采用“问题链、任务线、知识链”相结合的教学方法，学生通过自主实践探究和小组协作解决情境问题完成任务，不再是单一“填鸭式”教学，突破子网划分这一教学难点，活动过程有助于培养学生多视角、深层次的思考能力，对于落实信息技术学科核心素养具有重要意义。

发现的问题及改进措施 ：育人效果反馈机制仍需探索，扩展多种反馈方式，提升问卷质量。持续改进计划：（1）在保证课堂教学生动的同时，凝练思政元素表达方式，培养学生信息社会责任；（2）提升育人层次，进一步挖掘能够强化国家认同与社会责任感的元素。

参考文献

[1] 魏真真，刘山虎，谭蕾，等.基于主题式教学发展化学核心素养的教学设计——以“糖类”为例[J].化学教与学，2022（1）：46-48.

[2] 朱晓菊.基于网络平台教学交互策略设计[D].金华：浙江师范大学，2006.[LinkOut]

【通联编辑：朱宝贵】