【前言】
在当今数字化时代，信息技术尤其是互联网技术的发展日新月异，深刻地改变了人们的生活方式和学习模式。因此，在中小学信息技术课程中引入“互联网中数据传输”的教学内容显得尤为重要。探究式教学作为一种以学生为主体的教学方法，能够有效地激发学生的兴趣与主动性，培养他们的信息意识、计算思维及数字化学习能力。通过设计一系列基于真实情境的任务驱动活动，如模拟网络环境下的数据包传输过程，不仅能让学生理解抽象的计算机网络原理，还能提升他们解决实际问题的能力。此外，教师作为引导者，在整个过程中适时提供支持与反馈，确保每位学生都能积极参与并从中受益。
【教材分析】
苏科版信息技术教材第三单元围绕“互联网中数据传输”展开，旨在帮助学生掌握网络基础知识及其运作机制。本单元首先介绍了互联网的基本概念，包括IP地址、域名系统（DNS）、路由器等核心组件；接着深入探讨了TCP/IP协议栈的工作流程，特别是数据封装与解封的过程。考虑到学生在此之前已初步接触过计算机硬件与软件相关知识，并具备一定的逻辑思维能力和编程基础，因此这部分内容既是对先前所学知识的深化，也为后续学习网络安全、云计算等高级话题打下坚实基础。从德育角度看，通过讲解互联网的发展历程以及它在全球范围内促进信息交流的作用，可以增强学生的社会责任感，鼓励他们利用信息技术为社会做出贡献。
【学情分析】
初中阶段的学生好奇心强，对新鲜事物充满探索欲望，但同时也存在注意力容易分散的特点。对于“互联网中数据传输”这一相对抽象的概念，部分学生可能会感到困惑或难以理解。为此，在教学设计时应充分考虑学生的认知水平，采用直观形象的方式呈现知识点，如动画演示、实物模型展示等。此外，考虑到学生个体差异较大，需设置不同难度层次的学习任务供其选择完成，确保每个学生都能获得成就感。例如，针对基础较弱的学生，可安排一些简单的实验操作，让他们亲手体验数据传输的过程；而对于学有余力的学生，则可以布置开放性课题研究，鼓励他们深入探究网络架构优化等问题。
【教学方法】
项目式学习法：
在课堂上组织学生分组进行小型项目开发，如构建一个简易的局域网模型，模拟实现文件共享功能。每个小组负责不同的模块设计与实现，最后将各部分整合起来形成完整的系统。
通过这种方式不仅能锻炼学生的团队协作能力，还能让他们更加直观地理解数据在网络中的流动路径。
角色扮演法：
排学生分别扮演客户端、服务器端、路由器等角色，模拟一次完整的HTTP请求响应过程。在此过程中，要求学生准确描述自己所扮演角色的具体职责，并与其他同学互动交流。
这种方法有助于加深学生对复杂网络协议的理解，同时也能提高他们的沟通表达技巧。
案例分析法：
结合现实生活中的具体案例，如电商平台双十一期间海量订单处理背后的网络支撑技术，引导学生思考如何利用现有的网络资源高效地传输大量数据。
通过对实际应用场景的剖析，使学生认识到所学知识的实际应用价值，进而激发他们的学习兴趣。
【教学目标】
信息意识：
理解互联网的基本架构及其在现代社会中的重要地位；
能够识别常见的网络设备及其功能，如交换机、防火墙等。
计算思维：
掌握数据包在网络中传输的基本原理，包括封装、路由选择等；
学会运用算法思维解决网络拥堵问题，如采用负载均衡策略。
数字化学习与创新：
利用在线平台开展自主学习，获取最新的网络技术资讯；
尝试使用开源工具搭建个人网站，体验从零到一创建网络服务的乐趣。
信息社会责任：
认识到网络安全的重要性，树立正确的网络行为规范；
积极参与网络公益活动，传播正能量，维护良好的网络环境。
【教师活动】
一、情境导入
教师可以通过播放一段关于互联网发展历程的视频短片开场，随后提出问题：“你知道为什么我们现在能够随时随地访问全球范围内的信息吗？”接着引出今天的主题——互联网中数据传输。为了让学生更直观地感受数据传输的过程，教师可以在教室前方搭建一个简易的局域网模型，邀请几位同学上台扮演客户端、服务器端及路由器的角色，现场演示一次简单的网页浏览请求响应过程。在这个过程中，教师要详细解释每一个环节的具体含义及其背后的技术原理，如客户端发起HTTP请求后，数据是如何经过层层封装并通过路由器转发至目标服务器的。
二、背景知识梳理
在正式进入新课之前，教师需要先帮助学生回顾之前学过的计算机网络基础知识，如OSI七层模型、TCP/IP四层模型等。然后，教师可以通过提问的方式引导学生思考：“你们知道什么是IP地址吗？它是怎样分配给每台联网设备的呢？”、“当我们输入一个网址时，浏览器是怎样找到对应的服务器的？”等等。这些问题的答案涉及到了DNS解析机制，教师可以借助多媒体工具展示DNS查询的过程，让学生了解域名与IP地址之间的映射关系。此外，教师还可以介绍一些常用的网络测试命令，如ping、tracert等，鼓励学生动手实践，亲自验证数据在网络中的传输路径。
三、精读活动
▲任务一：理解数据封装与解封
教师首先讲解数据封装的概念，即当应用程序产生数据后，需要按照特定格式对其进行包装以便在网络上传输。然后，教师可以通过PPT展示一张详细的TCP/IP协议栈图，指出每一层的功能及其对应的数据封装步骤。
接着，教师给出一个具体的例子，假设我们要发送一封电子邮件，那么邮件正文首先要被转换成字节流，然后依次加上SMTP头部信息、TCP头部信息、IP头部信息等，最终形成一个完整的数据包。为了加深学生的印象，教师可以让学生两人一组，模拟上述过程，一人负责生成原始数据，另一人则根据指定规则为其添加相应的头部信息。
最后，教师讲解数据到达目的地后的解封过程，强调接收方需要逐层去除头部信息，才能恢复出原始数据。同样地，教师也可以安排一个类似的练习，让学生亲身体验数据解封的过程。
▲任务二：探究路由选择算法
教师简要介绍几种常见的路由选择算法，如距离向量算法、链路状态算法等。为了让学生更好地理解这些算法的工作原理，教师可以设计一个小游戏，让同学们扮演路由器节点，通过相互传递消息来模拟路由表的更新过程。
在游戏结束后，教师引导学生总结不同算法的特点及其适用场景，并讨论如何根据实际情况选择合适的路由策略。此外，教师还可以结合当前热门话题，如5G网络建设中的边缘计算技术，探讨其对传统路由算法带来的挑战与机遇。
最后，教师布置一道思考题：“如果网络拓扑发生变化，现有路由表是否仍然有效？如果不，应该如何调整？”要求学生课后查阅资料并撰写一篇短文阐述自己的观点。
【教学过程】
一、情境导入
教师借助多媒体播放一段关于互联网发展史的纪录片片段，重点突出互联网在全球信息交流方面所发挥的巨大作用。紧接着，教师提出几个启发性问题：“你每天都在使用互联网，但你知道它是如何工作的吗？”、“当你打开一个网页时，背后究竟发生了什么？”以此激发学生的求知欲。接下来，教师在黑板上画出一幅简化的网络拓扑图，标示出客户端、服务器、路由器等关键节点，并邀请几位同学上台扮演这些角色，共同演绎一次典型的HTTP请求响应过程。在这个过程中，教师要适时插入讲解，详细介绍各个角色的具体职责以及它们之间是如何协同工作的。例如，当客户端发出请求时，数据首先会被封装成一个包含HTTP头部信息和正文内容的数据包，然后通过本地网络接口发送出去。路由器接收到这个数据包后，会根据自身的路由表决定下一步应该将其转发给哪个下一跳设备，直至最终到达目标服务器。服务器处理完请求后，再按照相反的顺序将响应结果返回给客户端。通过这种直观生动的方式，学生不仅能够快速建立起对互联网基本工作原理的认识，还能为后续深入学习奠定良好基础。
二、背景知识梳理
在开始新课之前，教师有必要带领学生回顾之前所学的相关知识，确保大家对接下来要讲授的内容有一个清晰的认知框架。首先，教师可以通过提问的方式检查学生对计算机网络基本概念的掌握程度，如：“你们还记得OSI参考模型共有几层吗？”、“每层的主要功能是什么？”、“TCP/IP协议栈与OSI模型有什么区别和联系？”等。接着，教师可以结合生活实例进一步解释这些抽象的概念。比如，教师可以拿一本书作为类比，说明书籍封面相当于网络层的协议头部，而书页内容则相当于用户数据。只有当两者结合起来，才能构成一份完整的信息载体。同样的道理，在网络通信中，任何想要在网络上流通的数据都必须遵循一定的格式规范，这就是所谓的数据封装。此外，教师还可以介绍一些常用的网络诊断工具，如ping命令用于测试两台设备之间的连通性，tracert命令用于追踪数据包从源地址到目的地址所经过的所有中间节点。为了让学生更好地理解和记忆这些工具的用法，教师可以当场演示如何使用它们，并鼓励学生自己动手尝试。最后，教师可以通过组织小组讨论的形式，让学生分享各自在日常生活中遇到的网络故障及其解决办法，从而加深他们对网络基础知识的理解。
三、精读活动
▲任务一：理解数据封装与解封
教师首先通过幻灯片展示一张详细的TCP/IP协议栈图，逐一介绍每一层的功能及其对应的封装步骤。例如，在应用层，应用程序产生的数据首先会被转换成字节流形式；然后，在传输层，根据所使用的协议类型（如TCP或UDP），为该字节流添加相应的头部信息，包括源端口号、目的端口号、序列号等；接着，在网络层，又会为整个数据段附加源IP地址、目的IP地址等信息，形成一个完整的IP数据报；最后，在链路层，还会为IP数据报加上MAC地址等信息，以便能够在物理介质上传输。为了帮助学生更好地理解这一过程，教师可以采用动画演示的方法，动态展示数据从原始状态逐渐变成封装好的数据包的过程。
接下来，教师可以让学生两人一组，模拟上述数据封装过程。其中一名学生负责生成一段文本信息作为原始数据，另一名学生则根据事先约定好的规则为其添加各种必要的头部信息。完成后，双方互换角色，重复上述操作。这样做的目的是让学生亲身体验数据封装的实际操作流程，从而加深对理论知识的理解。
当数据成功传输到目的地后，还需要经过解封才能恢复出原始数据。因此，教师同样需要讲解解封过程，并安排相应的实践活动。例如，教师可以给出一个已经封装好的数据包示例，让学生尝试按照正确的顺序去除所有头部信息，逐步还原出最初的应用层数据。通过这样的练习，学生不仅可以巩固所学的知识点，还能培养他们的逆向思维能力。
▲任务二：探究路由选择算法
路由选择是网络通信中的一个重要环节，决定了数据包从源地址到目的地址的最佳传输路径。为了让学生更好地理解这一点，教师可以设计一个小游戏，让全班同学分成若干小组，每组代表一个路由器节点。每个节点都有自己的邻居列表，表示它可以直接到达哪些其他节点。游戏开始时，教师会随机选择一对起点和终点节点，并向起点节点发送一条消息。起点节点收到消息后，需要根据某种预设的规则（如最短路径优先原则）决定下一个应该转发给哪个邻居节点。就这样，消息沿着最优路径一步步传送到终点节点。这个游戏的目的在于让学生直观感受到路由选择算法的实际应用效果。
游戏结束后，教师可以引导学生总结不同路由算法的特点及其适用场景。例如，距离向量算法简单易行，但可能存在收敛速度慢的问题；链路状态算法虽然精度较高，但实现起来相对复杂。此外，教师还可以结合当前热门话题，如5G网络建设中的边缘计算技术，探讨其对传统路由算法带来的挑战与机遇。例如，在边缘计算环境中，由于数据处理发生在靠近用户的边缘设备上，传统的基于中心化服务器的路由策略可能不再适用，这就需要开发新的分布式路由算法来满足低延迟、高带宽的需求。
最后，教师可以布置一道思考题：“如果网络拓扑发生变化，现有路由表是否仍然有效？如果不，应该如何调整？”要求学生课后查阅资料并撰写一篇短文阐述自己的观点。这不仅有助于拓展学生的知识面，还能培养他们的独立思考能力和文字表达能力。
【作业设计】
巩固知识：请学生绘制一张TCP/IP协议栈图，并标注每一层的主要功能及其对应的封装步骤。
拓展视野：搜集有关新型路由算法的研究论文或技术报告，摘录其中的关键技术和创新点，写一篇不少于800字的小论文。
培养能力：利用Wireshark抓包工具捕捉一次完整的HTTP请求响应过程，记录下所有的数据包信息，并分析其中的数据封装与解封细节。
提升素养：观看一部关于互联网安全的纪录片，结合所学知识，谈谈你对未来网络安全发展趋势的看法。
【案例分析】
本次“互联网中数据传输”大单元教学案例的设计充分体现了探究式教学的理念，注重培养学生的自主学习能力和创新精神。在整个教学过程中，教师通过创设丰富多样的学习情境，如角色扮演、模拟实验等，极大地调动了学生的学习积极性。特别是在数据封装与解封、路由选择算法等难点知识的教学上，教师采用了直观形象的演示方式，使得原本抽象难懂的概念变得易于理解。然而，在实施过程中也暴露出了一些问题，如部分学生在分组活动中表现不够活跃，未能充分发挥团队合作的优势；另外，由于时间限制，某些深层次的技术细节未能得到充分展开。针对这些问题，建议今后的教学中可以适当增加小组内部的分工协作环节，明确每位成员的责任与任务，确保每个人都能够积极参与进来；同时，可以根据学生的反馈情况灵活调整教学进度，留出更多的时间用于答疑解惑，帮助学生更好地消化吸收所学知识。总之，通过不断总结经验教训，持续改进教学方法，相信未来一定能够取得更好的教学效果。
