資源簡介

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第2.4課《互聯網時代來臨--跨學科活動：搭建小型網絡》教學設計
課題 互聯網時代來臨--跨學科活動：搭建小型網絡 單元 第二單元 學科 信息科技 年級 七年級
核心素養目標 信息意識：通過規劃家庭網絡設計圖，增強了對信息傳輸與連接需求的認識，培養了信息規劃與分析能力。計算思維：運用數學與物理知識，整合網絡設備，規劃網絡布局，體現了計算思維中的邏輯分析與問題解決能力。數字化學習與創新：通過模擬搭建家庭網絡，掌握了路由器配置、智能設備連接等數字化技能，并探索了無線AP擴展等創新方法。信息社會責任：關注家庭網絡安全，學習設置防火墻、強密碼等安全措施，體現了對信息安全的社會責任感。
教學重點 掌握如何根據具體需求規劃家庭網絡設計圖，確保網絡設備合理布局。
教學難點 理解信號衰減對無線網絡設備的影響及如何選擇合適的網絡服務提供商。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 第2.4課 《互聯網時代來臨--跨學科活動：搭建小型網絡》板書課題。本課中你將學習:如何規劃網絡設計圖如何整合網絡互聯設備如何配置家庭路由器2.播放視頻 學習新知引入觀看教學視頻。 初步明確本課所學知識點。將學生的注意吸引到課堂。
講授新課 新知講解：板書課題。一、情境導入小清的爸爸媽媽準備重新裝修房屋(圖2.4.1)，考慮到很多家具電器都有智能化發展的趨勢，小清想參與并親手搭建一個適用的家庭網絡，以滿足當前與未來連接網絡的需求。請你組建一個小組，并綜合運用數學物理等學科知識，幫小清設計并模擬搭建一個家庭網絡。二、需求分析不僅臺式計算機、平板電腦與智能手機等各種終端需要通過家庭網絡連接互聯網，智能的窗簾、門鎖、攝像頭、燃氣灶、電視與空調等家具電器也有同樣的需要。連接互聯網后不僅可以進行遠程控制，還可以獲取它們智能感知信息、處理或報警結果，這給人們生活帶來了極大的便利與安全。為實現上述目標，需要收集包括家電與家具在內的各種智能家居設備信息。分析它們可能安裝的位置或使用空間、對網絡連接的基本要求等情況，并將結果填寫在表 2.4.1中。表 2.4.1智能家居設備網絡連接需求表智能家居設備名稱安裝位置或使用空間連接方式建議智能窗簾客廳、臥室窗戶旁無線Wi-Fi連接智能門鎖入戶門無線Wi-Fi或Zigbee連接（考慮電池續航）智能攝像頭客廳、玄關、室外（需防水）無線Wi-Fi連接（考慮信號覆蓋范圍）智能燃氣灶廚房有線連接（考慮安全性與穩定性）三、分工合作為了更好地完成“設計并模擬搭建家庭網絡”項目，小組需要進行合作分工。小組成員的分工角色與合作職責，既可以照搬表2.4.2的范例，也可以另行參考設計。表 2.4.2 項目小組的分工合作表姓名角色職責張三組長主持整個項目的開展過程，協調處理各種情況以確保完成項目李四組織員組織各成員共同開展需求分析、實施規劃與交流評價等具體活動王五操作員進行項目實施并記錄、整理需求分析、實施規劃與交流評價等活動的相關信息周六檢查員核查各項任務的完成情況，制作匯報 PPT并負責對外展示交流四、規劃實施在確認完基本需求之后，可以根據小清家的預算情況進行規劃實施，并結合實驗室的設備條件進行搭建模擬。該過程一般包括網絡設計圖規劃、選擇網絡服務提供商、連接配置路由器、連接智能設備、設置家庭網絡安全等環節。1.網絡設計圖規劃 網絡設計圖規劃就是結合具體需求，規劃一份家庭網絡的設計圖，以便于裝修布線與網絡設備連接等。請在圖2.4.2中標記出各種智能家居設備及用來提供網絡連接服務的各種設備的位置，進而借此描述家庭網絡設計規劃方案。需要注意的是，在為無線網絡設備選擇安裝位置時，必須考慮無線電信號的衰減問題，即要確保其周邊無太多障礙物。以無線路由器為例，通常會選擇沒有障礙物遮擋的、靠近房子幾何中心①的頂部。請羅列該方案所需的相關網絡設備、主要作用與數量，并填入表 2.4.3 中。幾何中心是指具有一定對稱性的物體最中心的位置，如圓心、球心、平行四邊形兩對角線的交點等。對于不規則圖形，則可以將它割補成規則圖形，尋找大致的幾何中心，或用重心當作幾何中心。表2.4.3 家庭網絡設備需求清單網絡設備主要作用數量高性能無線路由器提供Wi-Fi信號，管理有線和無線連接1光纖調制解調器將光信號轉換為電信號，接入互聯網1網線（RJ45）連接路由器和有線設備根據需要電源插座為路由器和光纖調制解調器提供電源根據需要不間斷電源（UPS）為關鍵設備提供電力備份，防止電力中斷根據需要無線AP擴展Wi-Fi信號覆蓋范圍，特別是在大型房屋或信號較弱區域根據需要網絡交換機當有線設備數量較多，超過路由器LAN口數量時，提供額外的有線連接端口根據需要閱讀 信號衰減是指信號在傳輸介質中傳播時，會有一部分能量轉化成熱能或者被傳輸介質吸收，從而造成信號強度不斷減弱的現象。選擇網絡服務提供商網絡服務提供商就是提供互聯網接入的服務商，在我國主要有中國電信、中國移動與中國聯通三家，它們在價格、網速、帶寬與服務等方面可能會有所不同。請收集你所在地的網絡服務提供商的相關信息，并按照表 2.4.4 樣式進行對比分析。表 2.4.4 網絡服務提供商的對比分析表對比項中國電信中國移動中國聯通價格中等較低較高網速快一般快（部分地區）帶寬高中等高是否提供互聯網IP地址是是是其他服務穩定，覆蓋廣泛價格優惠，套餐多樣某些地區信號強3.連接配置路由器家用路由器通常會有1個WAN口與多個LAN口，并提供無線網絡功能。路由器的 WAN口通過網線與光調制解調器的網口連接，LAN口則為家庭網絡提供有線連接功能，如圖2.4.3所示。 在為路由器連接光纖時，要注意其彎角幅度對光全反射的影響，進而避免光信號在光纖傳輸中發生損耗。家庭用光纖布線，通常要確保其彎曲半徑大于5cm。圖2.4.4 光纖中的全反射現象圖2.4.5 光纖彎曲過大而產生損耗閱讀 光調制解調器是一種將光纖中光信號與網線中電信號進行相互轉換的設備，它具有通信帶寬大、網速快的特點。相較于網線，光纖更適合長距離傳輸信號。 全反射又稱為全內反射，是指光射到另一介質時，全部被反射回原介質內的現象，如圖2.4.4所示。圖2.4.4 光纖中的全反射現象 如果光纖彎曲幅度過大，容易產生折射現象。即有部分光線會進入光纖的包層中，進而使光信號因損耗而產生衰減，如圖2.4.5所示。圖2.4.5 光纖彎曲過大而產生損耗家用路由器的配置如圖 2.4.6所示。訪問路由器所需的IP地址、管理員賬號與密碼等信息，可從路由器的機身上獲取。終端先通過有線或無線方式連接路由器，再通過IP地址訪問路由器，然后按照提示修改管理員密碼、輸入網絡服務提供商給的賬號密碼及設置 Wi-Fi名稱與密碼等。圖 2.4.6路由器機身信息及 Wi-Fi 配置頁面 探索連接、訪問并配置家用路由器是設置家庭網絡的重要步驟。連接路由器：1.將路由器的電源線插入電源插座并開啟路由器。2.使用網線將路由器的WAN口連接到寬帶調制解調器（如光纖貓）。3.使用另一根網線將電腦的網線接口連接到路由器的LAN口。訪問路由器：1.打開電腦上的瀏覽器。2.在地址欄中輸入路由器的管理IP地址。3.輸入路由器的用戶名和密碼。配置路由器：1.登錄后，你會看到路由器的管理界面。2.根據需要設置路由器的Wi-Fi名稱（SSID）和密碼。3.配置路由器的網絡模式（如橋接、路由等）。4.如果需要，可以開啟或關閉路由器的某些功能，如訪客網絡、家長控制等。5.保存設置并重啟路由器，使配置生效。完成以上步驟后，你的家用路由器應該已經配置完成，可以開始享受穩定的網絡連接了。閱讀 若路由器的 Wi-Fi信號難以覆蓋房屋的每個角落，則可以考慮升級無線路由器或接入無線AP擴展Wi-Fi信號網絡覆蓋范圍。AP俗稱“熱點”，是一個無線網絡接入點。4.連接智能設備如表2.4.5所示，智能家居設備可通過有線方式或無線方式連接路由器，進而實現訪問互聯網。Wi-Fi是一種重要的無線連接方式，因為無須布線而成為智能家居設備的主流連接方式。表 2.4.5 有線連接與無線連接的操作連接方式操作有線連接將網線一端插入智能家居設備網口，另一端插入路由器LAN口無線連接在智能家居設備中打開 Wi-Fi開關，選擇 Wi-Fi 并輸入密碼探索嘗試在路由器管理頁面的安全設置中，開啟防火墻功能。 在路由器管理頁面開啟防火墻功能，可以按照以下步驟進行：登錄路由器管理界面：打開瀏覽器，輸入路由器的管理IP地址（如192.168.1.1），并輸入正確的用戶名和密碼登錄。導航至安全設置：在路由器管理界面的左側或頂部菜單中，找到并點擊“安全設置”或類似的選項。開啟防火墻功能：在安全設置頁面中，找到防火墻相關的選項。通常，會有一個開關或復選框用于啟用或禁用防火墻。將其設置為“啟用”或勾選相應的復選框。配置防火墻規則（可選）：一些高級路由器允許用戶自定義防火墻規則。如果你需要更精細的控制，可以在這里添加或修改規則。保存并應用設置：完成配置后，點擊頁面底部的“保存”或“應用”按鈕，使更改生效。重啟路由器（如有必要）：某些路由器在更改安全設置后需要重啟才能應用更改。根據提示進行操作。請注意，開啟防火墻可以增強網絡安全，但也可能阻止某些合法的網絡活動。5.設置家庭網絡安全 為了確保家庭網絡的安全，還需要對路由器進行設置。安全設置的主要內容包含開啟防火墻、使用強密碼并定期修改、定期更新路由器軟件和固件等。以開啟路由器防火墻為例，需要通過終端訪問路由器并設置相應選項，如圖 2.4.7 所示。圖2.4.7 開啟路由器防火墻交流評價項目成果交流前要先整理包括智能家居設備網絡連接需求表、家庭網絡設計方案圖、家庭網絡設備需求清單、網絡服務提供商的對比分析表路由器的連接與設置等在內的相關成果，并制作匯報交流用的PPT。然后以小組為單位，進行展示與交流。項目成果評價，可基于表2.4.6的評價量規對各小組項目成果進行客觀的評價，并記錄評價結果。項目成果評價標準評價方式優良一般自評他評智能家居設備網絡連接需求合理、詳細且正確合理、正確其他家庭網絡設計方案合理、詳細且正確合理、正確其他家庭網絡設備需求合理、詳細且正確合理、正確其他網絡服務提供商對比分析詳細、正確正確其他路由器的連接與設置連接與設置均正確連接與設置基本正確其他六、小結與評價本單元你學習了：數據包的傳輸原理與過程IP與 IP 地址互聯網的接入方式與組成搭建家庭網絡學習檢測：下列不屬于網絡信息交換方式的是（ D ）。 電路交換 B.報文交換 C.分組交換 D.TCP/IP 交換2.關于IPv4與IPv6 的說法錯誤的是( B ）。A.IP6可以提供更多地址 B.IPv6不會出現地址沖突問題C.同一設備可以同時擁有IPv4與IPv6地址 D.IPv6的版本更高3.互聯網可以簡單地分為 核心 與 邊緣 兩大部分，邊緣部分主要由 主機 組成，核心部分主要由路由器和鏈路 組成4.按照TCP/IP規則，通信雙方為實現數據包傳輸，需要經歷 建立連接、斷開連接 與數據傳輸 三個環節。5.如何維護家庭網絡的安全，請說一說你的看法？需要采取多種措施，包括使用強密碼、定期更新軟件和操作系統、安裝可靠的安全軟件（如防火墻和殺毒軟件）、不隨意連接未知的Wi-Fi網絡、不打開來自不可信來源的郵件和鏈接等。此外，還應教育家庭成員提高網絡安全意識，避免泄露個人信息和進行不安全的網絡行為。反思與評價： 在本單元學習過程中，肯定少不了與他人進行互動交流、參與作品制作等活動。現在請就此進行總結與反思，以便更好地促進自身成長。1.從同伴那里學到過什么？2.向同伴分享過哪些觀點？3.所運用的工具、方法是否得當？4.所開發作品是否值得推廣？1.從同伴那里學到過什么？ 從同伴那里我學到了不同的解題思路和方法，特別是在解決網絡配置和故障排除方面的問題時，他們的經驗和技巧對我很有幫助。2.向同伴分享過哪些觀點？ 我向同伴分享了自己對于網絡安全重要性的看法，以及在使用網絡時如何保護個人隱私和數據安全的建議。同時，我也分享了一些自己在學習過程中的心得和體會。3.所運用的工具、方法是否得當？ 在學習的過程中，我使用了多種工具和方法，如模擬器、在線教程、實驗手冊等。這些工具和方法對于我的學習起到了很好的輔助作用，幫助我更好地理解和掌握網絡知識。4.所開發作品是否值得推廣？ 我參與了一些如網絡配置方案的設計和實現等活動。雖然這些作品還存在一些不足和需要改進的地方，但我認為它們具有一定的實用性和創新性，值得在適當的范圍內進行推廣和分享。知識拓展除了防火墻，還有哪些網絡安全措施？使用殺毒軟件：及時檢測和清除病毒、木馬等惡意程序。加密技術：對敏感數據進行加密傳輸和存儲，保護數據安全。強密碼策略：設置復雜度高的密碼，并定期更換，增強賬戶安全性。定期更新：更新操作系統、軟件和應用程序，修復已知漏洞。如何防范網絡安全威脅？提高警惕，不輕易點擊不明鏈接或下載未知附件。使用強密碼，并定期更換。安裝可靠的安全軟件，如防火墻和殺毒軟件，定期更新病毒庫。不隨意連接公共Wi-Fi，保護個人隱私。加強網絡安全意識培訓，了解常見網絡威脅及防范方法。七、課堂練習如何通過調整路由器設置來優化網絡性能？選擇信道時，可使用WiFi分析工具查找干擾最少的信道，2.4GHz頻段選1、6、11，5GHz頻段選149、48、36。頻段選擇上，遠距離和穿墻用2.4GHz，高速傳輸用5GHz。同時，定期更新固件、優化物理布局，也能提升網絡性能。八、拓展延伸1、家庭最佳網絡拓撲方案。2、認識不同的網絡拓撲結構。3、小清家庭網絡設計圖中使用的拓撲結構。4、TCP/IP協議棧的工作原理及其重要性。 課堂知識的情境導入。進行本課題探索研究的需求分析。進行分工合作并完成表格填寫。進行規劃實施。完成信號衰減知識點的閱讀。完成光纖相關知識點的閱讀。進行配置家用路由器的小實踐活動。完成Wi-Fi信號相關知識點的閱讀。進行路由器安全設置的小實踐活動。進行交流與評價。進行單元小結與評價。完成學習檢測。進行反思與評價。進行課堂知識的拓展延伸。完成課堂練習。進行課外知識拓展。 引導學生初步學習主題內容，為本課研究打下基礎。培養學生的思考能力和分析能力?？疾閷W生的團隊合作能力和項目分配技能。引導學生逐步完成實踐目標，培養創新思維、實踐能力、組織協調及問題解決等能力。激發學生的興趣與主動性，促進學生深入理解并掌握所學知識。激發學生的興趣與主動性，促進學生深入理解并掌握所學知識。通過引導學生主動思考、實踐操作和合作交流，使他們深入理解知識，培養其自主學習和問題解決能力。激發學生的興趣與主動性，促進學生深入理解并掌握所學知識。通過引導學生主動思考、實踐操作和合作交流，使他們深入理解知識，培養其自主學習和問題解決能力。通過交流反饋實現學習效果的評價與優化。鞏固知識，提升技能，促進理解，培養自主學習能力。通過系統的學習檢測，及時查漏補缺，促進知識的鞏固與深化。促使學生反思學習過程，自我評價知識掌握程度，識別學習盲點與誤區，激發自主學習動力。激發學生的探索興趣，培養其自主學習能力、批判性思維和創新能力，拓寬學生的知識視野，考查學生的學以致用能力，知識轉化和落地能力，在課堂練習考察中進行查漏補缺。拓寬學生知識面。
課堂小結 互聯網時代來臨--跨學科活動：搭建小型網絡1、引入新知內容2、學習網絡互聯的整合方式3、設置家庭網絡4、進行課堂練習5、進行相關知識拓展 總結回顧 對本節課內容進行總結概括。
課后作業 請撰寫一份簡短的方案說明，描述你的家庭網絡設計規劃方案。 布置作業 拓展學生的學習能力
課堂板書 觀看板書 強調教學重點內容。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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