基于中職信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的主題式教學(xué)實(shí)踐研究

陳蘋

摘要：以解決全球IPV4耗盡為背景進(jìn)行主題式教學(xué)，以博士與機(jī)器人小Q網(wǎng)絡(luò)之旅為情境展開，圍繞“問題鏈、任務(wù)線、知識(shí)鏈”教學(xué)方法，創(chuàng)設(shè)“為什么要子網(wǎng)劃分”“192.168.2.0/24代表什么含義”“如何劃分子網(wǎng)？”問題鏈探究子網(wǎng)劃分知識(shí)線，以一串任務(wù)線開展實(shí)驗(yàn)探究并通過綜合項(xiàng)目實(shí)踐，解決實(shí)際生活問題，使學(xué)生掌握子網(wǎng)劃分的相關(guān)知識(shí)，并能進(jìn)行舉一反三，體會(huì)子網(wǎng)劃分在網(wǎng)絡(luò)中的重用作用，培養(yǎng)學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：主題式教學(xué)；核心素養(yǎng)；子網(wǎng)劃分

中圖分類號(hào)：TP3? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2023）06-0178-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

中職信息技術(shù)學(xué)科中以主題式教學(xué)的形式融入核心素養(yǎng)，聚焦課堂教學(xué)的現(xiàn)實(shí)情況以及學(xué)生的能力發(fā)展，構(gòu)建面向中職信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的主題式教學(xué)模式，為技能型人才的培養(yǎng)目標(biāo)提供了有力的支撐。

1 設(shè)計(jì)背景

中職信息技術(shù)學(xué)科是各專業(yè)學(xué)生必修的公共基礎(chǔ)課程。教材選自中國工信出版集團(tuán)出版《信息技術(shù)》（基礎(chǔ)模塊）（上冊）。子網(wǎng)劃分不僅是信息技術(shù)中一個(gè)重點(diǎn)知識(shí)，也是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)好子網(wǎng)劃分對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)具有十分重要的意義。子網(wǎng)劃分是一個(gè)非常突出的教學(xué)難點(diǎn)，從歷年的教學(xué)經(jīng)歷來看，因?yàn)樾枰M(jìn)行大量的進(jìn)制轉(zhuǎn)換，內(nèi)容繁瑣枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不佳，不能靈活運(yùn)用，直接影響計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)學(xué)生《網(wǎng)絡(luò)搭建與維護(hù)》專業(yè)課程的學(xué)習(xí)與中等職業(yè)學(xué)校省級(jí)技能學(xué)業(yè)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(fèi)為主題，微課展開情境，創(chuàng)新采用“8421”法計(jì)算方法，進(jìn)行子網(wǎng)劃分知識(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)。

2 設(shè)計(jì)策略思路

2023年春節(jié)檔最火的影片《流浪地球2》引爆全球，票房高達(dá)39億多，彰顯人們對(duì)影片的喜愛和該影片成為時(shí)下最熱門的話題。圍繞影片資源匱乏的核心問題，引申到現(xiàn)在全人類面臨的IP地址資源耗盡的問題，以此為主題，以機(jī)器人小Q與陳博士網(wǎng)絡(luò)闖關(guān)之旅為情境展開，基于學(xué)生端展開三個(gè)問題鏈：“為什么要?jiǎng)澐肿泳W(wǎng)？”“192.168.2.0/24代表什么含義？”“如何劃分子網(wǎng)？”，分別通過三個(gè)“探究子網(wǎng)劃分原因”“認(rèn)識(shí)IP地址構(gòu)成與子網(wǎng)劃分”“探究子網(wǎng)劃分的思路與方法”遞進(jìn)式任務(wù)線，在教師的幫助和引導(dǎo)下，讓學(xué)生形成“了解子網(wǎng)劃分的原因”“掌握IP地址構(gòu)成與子網(wǎng)掩碼的相關(guān)知識(shí)”“掌握子網(wǎng)劃分的方法”環(huán)環(huán)相扣的知識(shí)鏈。學(xué)生在微課動(dòng)畫中體驗(yàn)抽象的子網(wǎng)劃分方法，通過任務(wù)線探究子網(wǎng)劃分的方法，最后以綜合項(xiàng)目實(shí)踐解決實(shí)際生活問題，發(fā)展學(xué)生“信息意識(shí)”“計(jì)算思維”“數(shù)字化學(xué)習(xí)”“信息社會(huì)責(zé)任”信息技術(shù)核心素養(yǎng)。從而達(dá)到讓學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)發(fā)展前瞻性的重要；在人類重大問題面前，通力合作，提升學(xué)生國家認(rèn)同感、社會(huì)責(zé)任感，增強(qiáng)對(duì)人類命運(yùn)共同體的思考；培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，主動(dòng)思考和鑒別能力，提升批判思維能力。整個(gè)教學(xué)策略設(shè)計(jì)如圖1所示。

3 教學(xué)過程

3.1 圍繞主題，構(gòu)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(fā)起學(xué)生討論，如何解決？

【學(xué)生活動(dòng)】參與討論，積極尋找解決方法。

【知識(shí)庫】（1）采用子網(wǎng)劃分和無類別編址CIDR，使IP地址的分配更加合理。（2）采用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT方法以節(jié)省全球IP地址。（3）采用具有更大地址空間的新版本的IP協(xié)議IPv6。

播放微課動(dòng)畫——機(jī)器人小Q與陳博士網(wǎng)絡(luò)之旅，由微課引入課題——子網(wǎng)劃分。

3.2以問題鏈，展開任務(wù)活動(dòng)

繼續(xù)播放微課動(dòng)畫，網(wǎng)絡(luò)安全衛(wèi)士出題，引入案例：某公司假設(shè)有五個(gè)部門A至E，其中：A部門有10臺(tái)PC（Host，主機(jī)），B部門15臺(tái)，C部門30臺(tái)，D部門15臺(tái)，E部門20臺(tái)，分配了一個(gè)總的網(wǎng)段192.168.2.0/24，作為Admin，你的任務(wù)是為每個(gè)部門劃分單獨(dú)的網(wǎng)段，并寫出對(duì)應(yīng)的子網(wǎng)掩碼。

問題一：為什么進(jìn)行子網(wǎng)劃分？

任務(wù)一：探究子網(wǎng)劃分的優(yōu)點(diǎn)

學(xué)生活動(dòng)：分組討論，探究子網(wǎng)劃分的原因

問題二：192.168.2.0/24代表什么含義？

任務(wù)二：認(rèn)識(shí)IP地址構(gòu)成與子網(wǎng)掩碼

學(xué)生活動(dòng)：分組討論，積極回答

問題三：如何劃分子網(wǎng)？

任務(wù)三：探究子網(wǎng)劃分思路與方法

學(xué)生探究過程：

1）192.168.2.0/24，是網(wǎng)絡(luò)地址，屬于C類地址。子網(wǎng)掩碼255.255.255.0，主機(jī)位最后8位。子網(wǎng)數(shù)>=5，從主機(jī)位高位需要借3位，23=8，一共可以表示8個(gè)子網(wǎng)，完全夠用，取5個(gè)即可。

2）子網(wǎng)中主機(jī)數(shù)最大為30，需要5位二進(jìn)制位，原先的8位主機(jī)位，高位借走3位做子網(wǎng)號(hào)，剩余5位做子網(wǎng)主機(jī)號(hào)，25=32，減去子網(wǎng)主機(jī)全1，全0兩種狀態(tài)，一共可以表示30臺(tái)主機(jī)。

3）子網(wǎng)劃分后，新的網(wǎng)絡(luò)號(hào)=原網(wǎng)絡(luò)號(hào)+子網(wǎng)號(hào)，寫出對(duì)應(yīng)新子網(wǎng)掩碼。

教師活動(dòng)：

由于子網(wǎng)劃分中存在大量的二進(jìn)制與十進(jìn)制轉(zhuǎn)換，如果用二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制用位權(quán)展開法和十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制除權(quán)法進(jìn)行轉(zhuǎn)換，工作量巨大，較為繁瑣，學(xué)生容易出錯(cuò)。這里引入“8421”法，二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制，將8位二進(jìn)制展開，從右至左依次對(duì)應(yīng)十進(jìn)制“1（20），2（21），4（22），8（23），16（24），32（25），64（26），128（27）”，二進(jìn)制位數(shù)上為1的把對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制加起來就是二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制的結(jié)果。同樣，一個(gè)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)二進(jìn)制，將十進(jìn)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(duì)應(yīng)的二進(jìn)制為1，沒有被減到的為0，直到該十進(jìn)制減為0為止，得出的即為轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制。例如，（00100001）2轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制為33，（33）10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為（00100001）2，如圖2所示。

學(xué)生實(shí)踐：

1）寫出1號(hào)子網(wǎng)起始地址 192.168.2.1 。

2）寫出1號(hào)子網(wǎng)的終止地址? 192.168.2.30 （教師提示：子網(wǎng)終止地址=該子網(wǎng)起始地址（十進(jìn)制）＋每子網(wǎng)最多主機(jī)數(shù)目-1）。

3）依次類推，其余4個(gè)子網(wǎng)的IP地址范圍。

教師活動(dòng)：

子網(wǎng)掩碼中“1”的個(gè)數(shù)反映了網(wǎng)絡(luò)地址所占二進(jìn)制的位數(shù)，劃分過子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址發(fā)生了變化，如圖3所示

C類地址默認(rèn)子網(wǎng)掩碼255.255.255.0，借用3位為子網(wǎng)號(hào)，所以，新的網(wǎng)絡(luò)地址為24+3，則子網(wǎng)掩碼“1”的個(gè)數(shù)從默認(rèn)24變成27位，即255.255.255.11100000，將當(dāng)中二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，得出子網(wǎng)劃分后新的子網(wǎng)掩碼。

3.3 綜合項(xiàng)目實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)

某公司甲分配了一段IP地址192.168.16.0/24，現(xiàn)在甲公司有兩層辦公樓（1樓和2樓），統(tǒng)一從1樓的路由器上公網(wǎng)。1樓有104臺(tái)電腦聯(lián)網(wǎng)，2樓有57臺(tái)電腦聯(lián)網(wǎng)。如果你是該公司的網(wǎng)管，請(qǐng)問如何規(guī)劃IP？根據(jù)需求，畫出下面這個(gè)簡單的拓?fù)鋄1]，如圖4所示。

案例綜合需要運(yùn)用幾次子網(wǎng)劃分，之前的案例是用子網(wǎng)數(shù)來劃分子網(wǎng)，而本案例是需要用最大主機(jī)數(shù)確定子網(wǎng)個(gè)數(shù)。

學(xué)生實(shí)踐：

1）判斷192.168.16.0/24，地址類型，確定主機(jī)位數(shù)，并寫出對(duì)應(yīng)的子網(wǎng)掩碼255.255.255.0。

2）子網(wǎng)數(shù)>=2，從主機(jī)位高位需要借1位，2^1=2，一共可以表示2個(gè)子網(wǎng)，完全夠用。兩個(gè)子網(wǎng)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(gè)子網(wǎng)段，1樓105個(gè)IP地址（27-2≥105），7位主機(jī)位，最大表示主機(jī)數(shù)126。該子網(wǎng)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(wǎng)掩碼255.255.255.128。

4）2樓選擇192.168.16.128/25該子網(wǎng)段再進(jìn)行劃分。2樓需要58個(gè)IP地址（2^6-2≥58），主機(jī)位保留6位，最大表示主機(jī)數(shù)62，由于192.168.16.128/25為子網(wǎng)地址，主機(jī)位中高位中第一位已經(jīng)作為網(wǎng)絡(luò)地址，剩余只有7位主機(jī)地址，從7位最高位只能借走1位劃分2個(gè)子網(wǎng)，分別為192.168.16.128/26、192.168.16.192/26，2樓網(wǎng)段選擇192.168.16.128/26。2樓子網(wǎng)起始地址192.168.16.129/26，終止地址為192.168.12.190，子網(wǎng)掩碼：255.255.255.192。

5）1樓與2樓兩個(gè)互聯(lián)路由端口地址從192.168.16.192/26這個(gè)子網(wǎng)段中繼續(xù)劃分。2個(gè)IP地址，主機(jī)位只要保留2位（22-2≥2）。即在現(xiàn)有主機(jī)位6位基礎(chǔ)上，可以向主機(jī)位借4位（可劃分出16個(gè)子網(wǎng)）[2]，子網(wǎng)IP地址范圍：192.168.16.192/30～192.168.16.252/30，學(xué)生任選兩個(gè)即可。子網(wǎng)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(dòng)畫構(gòu)建本課題情境，引領(lǐng)學(xué)生養(yǎng)成信息意識(shí)，通過數(shù)字化學(xué)習(xí)和計(jì)算思維，培養(yǎng)學(xué)生信息社會(huì)責(zé)任，促使學(xué)生有意識(shí)地通過學(xué)習(xí)信息技術(shù)，再以綜合項(xiàng)目實(shí)踐，將知識(shí)與技能向?qū)嶋H工作遷移，提升競爭力。同時(shí)，教師拓展IPv9的概念，學(xué)生通過查閱資料，獨(dú)立深入思考，判斷和識(shí)別IPv9是否自主創(chuàng)新的新技術(shù)？強(qiáng)調(diào)要有意識(shí)地提升對(duì)事物的判斷力，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考和鑒別力，提升批判性思維能力。

4 實(shí)踐反思

與生活相關(guān)的主題具有極強(qiáng)的社會(huì)現(xiàn)實(shí)性，本身它對(duì)學(xué)生具有較強(qiáng)的吸引力。本節(jié)課以IP地址資源耗盡背景進(jìn)行主題式教學(xué)，以博士與機(jī)器人小Q網(wǎng)絡(luò)之旅為情境展開，采用“問題鏈、任務(wù)線、知識(shí)鏈”相結(jié)合的教學(xué)方法，學(xué)生通過自主實(shí)踐探究和小組協(xié)作解決情境問題完成任務(wù)，不再是單一“填鴨式”教學(xué)，突破子網(wǎng)劃分這一教學(xué)難點(diǎn)，活動(dòng)過程有助于培養(yǎng)學(xué)生多視角、深層次的思考能力，對(duì)于落實(shí)信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)具有重要意義。

發(fā)現(xiàn)的問題及改進(jìn)措施 ：育人效果反饋機(jī)制仍需探索，擴(kuò)展多種反饋方式，提升問卷質(zhì)量。持續(xù)改進(jìn)計(jì)劃：（1）在保證課堂教學(xué)生動(dòng)的同時(shí)，凝練思政元素表達(dá)方式，培養(yǎng)學(xué)生信息社會(huì)責(zé)任；（2）提升育人層次，進(jìn)一步挖掘能夠強(qiáng)化國家認(rèn)同與社會(huì)責(zé)任感的元素。

參考文獻(xiàn)

[1] 魏真真，劉山虎，譚蕾，等.基于主題式教學(xué)發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)——以“糖類”為例[J].化學(xué)教與學(xué)，2022（1）：46-48.

[2] 朱曉菊.基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)教學(xué)交互策略設(shè)計(jì)[D].金華：浙江師范大學(xué)，2006.[LinkOut]

【通聯(lián)編輯：朱寶貴】