七年級“互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新”教學(xué)指南設(shè)計思路解讀

摘要：為增強數(shù)字化學(xué)習環(huán)境的易用性，七年級“互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新”教學(xué)指南在設(shè)計上遵循了一致性、直觀性、必要性、實用性、整合性和開放性六大設(shè)計原則。在此基礎(chǔ)上，為適應(yīng)不同地區(qū)和水平的學(xué)生需求，編者和研發(fā)團隊還給出了從多個維度聚焦創(chuàng)新、在真實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中開展學(xué)習活動、關(guān)注數(shù)據(jù)的作用、重視人文素養(yǎng)、及時歸納總結(jié)等教學(xué)實施建議。關(guān)鍵詞：信息科技教學(xué)指南；互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新；數(shù)字化學(xué)習環(huán)境；設(shè)計原則；實施建議《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“課標”）中的“互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新”模塊需要數(shù)字化學(xué)習環(huán)境為內(nèi)容做支撐。當互聯(lián)網(wǎng)自身成為教學(xué)內(nèi)容時，教學(xué)指南又該如何創(chuàng)建相應(yīng)的數(shù)字化學(xué)習環(huán)境呢？編者將結(jié)合研制《義務(wù)教育信息科技課程教學(xué)指南互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新七年級全一冊》（以下簡稱“七年級教學(xué)指南”）的經(jīng)歷，介紹其數(shù)字化學(xué)習環(huán)境的設(shè)計思路與教學(xué)實施建議。一、數(shù)字化學(xué)習環(huán)境設(shè)計原則與七年級教學(xué)指南配套的數(shù)字化學(xué)習環(huán)境主要包括文章、調(diào)查報告、視頻等數(shù)字資源，輔助活動的工具軟件，以及用于實驗的虛擬仿真工具等。不管采用何種技術(shù)手段、以何種方式呈現(xiàn)內(nèi)容，數(shù)字化學(xué)習環(huán)境始終是輔助教師教和學(xué)生學(xué)的工具，切不可喧賓奪主，變成學(xué)習負擔。因此，易用性成為研發(fā)七年級數(shù)字化學(xué)習環(huán)境所追求的最高目標。具體來說，編者和研發(fā)團隊主要通過一致性、直觀性、必要性、實用性、整合性和開放性的原則，來達成這一目標。（一）一致性原則一致性原則首先體現(xiàn)在與指南內(nèi)容的一致上。數(shù)字化學(xué)習環(huán)境是教學(xué)指南的一部分，其研發(fā)是為實施教學(xué)指南服務(wù)的。因此，其中的基本概念、基本觀點等都應(yīng)與指南保持一致，不可脫離指南，更不能與指南矛盾。否則，可能給師生帶來額外的理解負擔，甚至造成困惑。教學(xué)實施條件一致，是指各年級教學(xué)指南的實施條件應(yīng)保持一致性。三到六年級教學(xué)指南安排了大量使用瀏覽器的實踐活動，五年級教學(xué)指南則用到了Python開發(fā)環(huán)境，因此七年級教學(xué)指南的數(shù)字化學(xué)習環(huán)境也只涉及這兩個重要的條件：瀏覽器和Python開發(fā)環(huán)境。教學(xué)實施條件一致，會減少學(xué)校和教師部署、維護環(huán)境的負擔，增強易用性。（二）直觀性原則數(shù)字化學(xué)習環(huán)境能否直觀地展示教學(xué)內(nèi)容，尤其是原理性內(nèi)容，是師生評價數(shù)字化學(xué)習環(huán)境的主要指標之一。為此，編者和研發(fā)團隊主要從兩個方面提升其直觀性。一是組織方式直觀。為保證師生能快速找到所需的資源，編者按課對數(shù)字化學(xué)習環(huán)境中的資源進行了分類，對于課內(nèi)活動較為復(fù)雜的，還會按活動順序進一步細分。二是呈現(xiàn)內(nèi)容直觀。以原理性內(nèi)容為例。為讓學(xué)生直觀感受網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在數(shù)據(jù)層面的體現(xiàn)，七年級教學(xué)指南安排了分析數(shù)據(jù)包的活動。但在小范圍實驗中我們發(fā)現(xiàn)，當前可用的抓包軟件過于專業(yè)，不適合初中師生使用。為便于師生理解和使用，研發(fā)者特意開發(fā)了聚焦核心內(nèi)容的定制版抓包工具（如圖1、圖2）。（三）必要性原則數(shù)字化學(xué)習環(huán)境以適用為佳，而非內(nèi)容越多越好。實際上，資源越多，師生查找、選擇的負擔就會越大。必要性原則是對研發(fā)人員的一種限制，即抑制表達的欲望，盡可能地對數(shù)字化學(xué)習環(huán)境做減法。七年級教學(xué)指南中有很多網(wǎng)絡(luò)實驗，如查看IP地址、了解網(wǎng)絡(luò)連接情況等。若想以虛擬仿真的方式呈現(xiàn)這些內(nèi)容，在技術(shù)實現(xiàn)上并不復(fù)雜。但學(xué)生本就在能夠聯(lián)網(wǎng)的計算機教室內(nèi)學(xué)習，他們可以很輕松地在計算機教室中通過執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)指令來完成相關(guān)任務(wù)。因此，應(yīng)當鼓勵師生在真實的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中操作和實踐。如果真實環(huán)境方便執(zhí)行，就不應(yīng)在數(shù)字化學(xué)習環(huán)境中提供虛擬工具。（四）實用性原則實用性原則，本質(zhì)上是要求研發(fā)者不斷反思并根據(jù)用戶的真實需求及時調(diào)整數(shù)字化學(xué)習環(huán)境設(shè)計。七年級教學(xué)指南中有個讓學(xué)生修改所用計算機IP地址，從而理解地址分配規(guī)則的學(xué)習活動。一個人使用計算機修改IP地址并不難，但當一個機房中的學(xué)生都嘗試修改IP地址，機房通信很可能會因地址沖突而陷入癱瘓。此外，一些機房出于種種考慮，禁止學(xué)生修改IP地址，導(dǎo)致部分地區(qū)無法開展相應(yīng)的學(xué)習活動。為此，基于用戶的真實需求，研發(fā)者在數(shù)字化學(xué)習環(huán)境中及時增加了必要的虛擬仿真工具（如圖3），以便更好地滿足師生需求，提高易用性。（五）整合性原則整合性原則體現(xiàn)了研發(fā)者對教學(xué)指南中的教學(xué)內(nèi)容在更高層次上的整合與重新組織，有助于學(xué)生就某個主題開展更全面、深入的探究活動。例如，七年級教學(xué)指南在多節(jié)課中安排了分析通信數(shù)據(jù)包的學(xué)習活動，分別對應(yīng)著域名解析、握手機制、通信基礎(chǔ)協(xié)議等不同的教學(xué)內(nèi)容。若僅限于針對每一課的需求，分別提供具有強烈定制色彩的抓包軟件，學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的認識就會變得碎片化。為此，研發(fā)者在開發(fā)數(shù)字化學(xué)習環(huán)境時特地將抓包類軟件做了整合，讓學(xué)生既可以選擇與本課緊密相關(guān)的選項開展數(shù)據(jù)包分析活動，又可以依據(jù)個人興趣或疑惑的問題，靈活跳轉(zhuǎn)到其他選項進行數(shù)據(jù)包分析。這種整合消除了不同課、不同知識之間的隔閡，能夠幫助學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)通信形成更加全面和系統(tǒng)的認識（如圖4）。（六）開放性原則開放意味著海納百川。研發(fā)者無須，也不可能完全從零開始制作所有資源，而應(yīng)充分利用互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，整合現(xiàn)有的豐富資源。例如，考慮到教學(xué)指南的讀者群體主要是教師，編者就篩選并引入了法律條文、國家文件、機構(gòu)調(diào)研報告、專家文章等多種類型的圖文資料。針對學(xué)生活動，數(shù)字化學(xué)習環(huán)境中還引入了在線編程平臺、文檔編寫平臺、人工智能對話平臺等在線工具。開放意味著相對獨立。數(shù)字化學(xué)習環(huán)境是實施教學(xué)指南的有效工具，但并不意味著教學(xué)要受其限制。當師生水平足夠高時，教師完全可以采用更專業(yè)的抓包軟件、服務(wù)器軟件或網(wǎng)絡(luò)虛擬軟件完成教學(xué)指南中的教學(xué)任務(wù)，以便帶領(lǐng)學(xué)生開展更深入的探究活動。開放意味著重視兼容。為便于師生無障礙獲取和使用，編者與研發(fā)者從一開始就高度重視版權(quán)等可能影響師生使用的因素，最終構(gòu)建了可供各地免費獲取和使用的數(shù)字化學(xué)習環(huán)境。由于數(shù)字化學(xué)習環(huán)境無法完全采用萬維網(wǎng)方式，研發(fā)團隊在確保兼容性方面付出了大量努力，通過定制Python運行環(huán)境，最大限度地減免了教師的安裝和部署工作，確保數(shù)字化學(xué)習環(huán)境在不同版本的Windows系統(tǒng)中“隨拷隨用”。二、實施建議（一）從多個維度聚焦創(chuàng)新創(chuàng)新是人類社會發(fā)展的重要驅(qū)動力。七年級教學(xué)指南非常關(guān)注網(wǎng)絡(luò)發(fā)展與應(yīng)用中展現(xiàn)出來的創(chuàng)新思想和創(chuàng)新成果。首先，重視歷史上的創(chuàng)新。當人們經(jīng)過時間的洗禮，重新審視協(xié)議標準化、分包傳輸、分層設(shè)計等創(chuàng)新時，會發(fā)現(xiàn)這些如今看起來理所當然的思想或策略，在當時卻是劃時代的突破。通過對歷史的剖析，學(xué)生才能在教師的引導(dǎo)下更清晰地提取創(chuàng)新思維，更客觀地評價這些創(chuàng)新帶來的影響。其次，重視當前的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層出不窮，如云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等?！安蛔R廬山真面目，只緣身在此山中。”這類創(chuàng)新是否真的具有重大的歷史意義？實現(xiàn)創(chuàng)新的關(guān)鍵點究竟在哪？人們可能暫時還無法回答這些問題，但當前的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)服務(wù)確實給人們的生活和工作帶來了極大便利，也更貼近學(xué)生，更容易激發(fā)他們的學(xué)習興趣。最后，關(guān)注學(xué)生自身的創(chuàng)新思考。期望學(xué)生做出具有劃時代意義的創(chuàng)新可能過于理想化，但引導(dǎo)他們在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域形成自己的創(chuàng)新思維是切實可行且至關(guān)重要的。例如，學(xué)生在學(xué)習網(wǎng)絡(luò)通信原理時，如果能把“烽火臺”蘊含的接力傳遞思想遷移應(yīng)用到長距離通信，把裝貨時的“分包”思想應(yīng)用到數(shù)據(jù)分包傳輸，那么這樣的創(chuàng)新思維便是學(xué)習產(chǎn)出的極其寶貴的成果。（二）在真實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中開展學(xué)習活動仿真總會帶來無法徹底消除的偏差，進而帶來學(xué)習困擾。因此，建議教師在開展教學(xué)活動時，盡可能地在真實的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進行，讓學(xué)生在真問題和真環(huán)境中真思考、真實踐，進而真理解、真掌握。七年級教學(xué)指南以及配套開發(fā)的數(shù)字化學(xué)習環(huán)境均秉承了這一理念，涉及的工具軟件大多具有可視化、能直觀展示數(shù)據(jù)的特點，硬件也只限于可聯(lián)網(wǎng)的信息科技實驗室，無須任何額外的仿真平臺來輔助完成學(xué)習活動。當然，基于真實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并不意味著要排斥仿真工具。出于維護秩序、網(wǎng)絡(luò)管理等因素的考量，一些學(xué)習活動不宜在真實環(huán)境中展開。如前文提及的修改IP地址等學(xué)習活動，就應(yīng)該積極使用相應(yīng)的仿真工具完成。（三）關(guān)注數(shù)據(jù)的作用一般情況下，人們接觸的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)都是封裝起來的，這樣就形成了一個個數(shù)據(jù)的“黑匣子”，使用者往往只是使用，而不知道為何如此或者傳輸過程是如何實現(xiàn)的。在講解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議時，這樣的問題尤為突出。學(xué)生大都知道TCP/IP協(xié)議，也知道網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的前提是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，但對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在通信時到底是如何運行的卻知之甚少。利用抓包軟件進行數(shù)據(jù)包分析，正好可以打開“數(shù)據(jù)黑匣”，讓學(xué)生得以初步了解在實際通信過程中，TCP協(xié)議、IP協(xié)議等到底是如何運行的，即網(wǎng)絡(luò)協(xié)議最終表現(xiàn)為怎樣的一組組數(shù)據(jù)。在教學(xué)中，教師用數(shù)據(jù)展示抽象的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，把網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的規(guī)定與具體的數(shù)據(jù)對應(yīng)起來，可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握這一教學(xué)內(nèi)容。（四）重視人文素養(yǎng)信息科技是一門偏重科學(xué)技術(shù)的課程，但其教學(xué)同時也是浸潤科學(xué)文化與陶冶人文素養(yǎng)的過程。網(wǎng)絡(luò)作為與學(xué)生生活、學(xué)習關(guān)系最密切的信息科技應(yīng)用，對學(xué)生人文素養(yǎng)的影響更是巨大。一要增強合作意識。網(wǎng)絡(luò)連接的是機器，更是人，因此在“互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新”模塊的教學(xué)中，合作意識的培養(yǎng)至關(guān)重要。事實上，七年級教學(xué)指南中提供的體驗短網(wǎng)址、探究搜索引擎工作原理、體驗網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、制作網(wǎng)站、制作視頻等學(xué)習活動，必須依靠學(xué)生之間的緊密合作才能完成。二要挖掘產(chǎn)品的人文價值。對域名這一概念，很多學(xué)生已較為熟悉，但如何正確看待域名，則需要教師反復(fù)引導(dǎo)。這就涉及價值判斷、態(tài)度、規(guī)范等人文素養(yǎng)要素。教師可引導(dǎo)學(xué)生思考以下問題：域名有沒有價值？如何看待域名被搶注事件？機構(gòu)該如何保護自己的域名？社會應(yīng)該如何合理地分配域名資源？正是通過對一個個問題的追問，學(xué)生才有可能樹立起正確的信息觀念，培養(yǎng)相應(yīng)的信息道德，最終成為合格的信息社會公民。（五）及時歸納總結(jié)及時地歸納總結(jié)，能將零散的知識點迅速條理化、清晰化，從而有助于提升教學(xué)效率，并讓學(xué)生的學(xué)習事半功倍。七年級教學(xué)指南設(shè)計了一系列讓學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)基本命令了解真實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的學(xué)習任務(wù)，旨在讓學(xué)生學(xué)以致用，加深對網(wǎng)絡(luò)知識和概念的理解。但由于多條網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)命令分散在不同的課時，支撐不同的活動任務(wù)，這就會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)基本命令的學(xué)習碎片化。為體現(xiàn)完整性，教學(xué)指南特意在網(wǎng)絡(luò)實驗課中對網(wǎng)絡(luò)基本命令進行了及時歸納和總結(jié)，讓學(xué)生回憶、梳理各條命令的功能，最終形成對網(wǎng)絡(luò)基本命令的整體認識，進而具備應(yīng)用它們解決實際網(wǎng)絡(luò)問題的能力。教師在使用數(shù)字化學(xué)習環(huán)境時也應(yīng)注意這一點。例如，配套的《網(wǎng)絡(luò)嗅探器》軟件整合了不同的網(wǎng)絡(luò)實驗，使用時教師可據(jù)此及時歸納總結(jié)，從而讓學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)核心概念形成更加系統(tǒng)、完整的認識。（六）尊重開放性，積極擁抱不同的觀點七年級教學(xué)指南強調(diào)創(chuàng)新、倡導(dǎo)創(chuàng)新，但新事物就意味著人們對它的認識仍不透徹，必然會出現(xiàn)不同的理解。因而，它所涉及的一些問題，社會上還未形成真正的共識。例如，七年級教學(xué)指南關(guān)注的網(wǎng)絡(luò)生活與上網(wǎng)成癮、網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新服務(wù)與隱私保護、人工智能作品版權(quán)爭議等社會熱點問題，由于涉及的利弊關(guān)系非常復(fù)雜，目前尚沒有所謂的標準認知和行為準則。其實，就連讓學(xué)生整理“我心中的中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展大事記”這樣的填空活動，也沒有標準答案。為了便于教學(xué)，七年級教學(xué)指南和配套課件對所有問題進行了某種程度的回答，但這些“答案”更傾向于思考角度的提示，而不是“放之四海而皆準”的標準答案。盡管人們的認知現(xiàn)在還未能統(tǒng)一，但不能因此就放棄介紹應(yīng)用越來越廣泛、地位越來越重要的新內(nèi)容。教師應(yīng)始終秉承開放的心態(tài)，一方面引導(dǎo)學(xué)生盡可能客觀、完整地認識網(wǎng)絡(luò)；另一方面，要尊重學(xué)生形成的不同認知和觀點。這種尊重既是師生之間的尊重，又是生生之間的尊重，即學(xué)生要學(xué)會尊重他人的認知和觀點。事實上，只有網(wǎng)絡(luò)參與者的認知、觀點存在不同，彼此的思想才可能發(fā)生碰撞，討論交流才會變得有意義，才有所謂的“求同存異”，創(chuàng)新才可能發(fā)生，因而切不可簡單地要求學(xué)生達成一致。（七）合理控制難易度課標是基于九年一貫制的理念開發(fā)的。七年級是大部分學(xué)生初中學(xué)習的起始階段，由于歷史原因，一些地區(qū)存在“零起點”“基礎(chǔ)不牢”“前置學(xué)習知識不足”等現(xiàn)實問題。七年級教學(xué)指南及配套的數(shù)字化學(xué)習環(huán)境，采取了一些技術(shù)手段，盡可能降低類似問題的影響，教師也可根據(jù)本地實際情況靈活把握、適當取舍。在結(jié)構(gòu)安排上，七年級教學(xué)指南的第一單元有意避開了原理性內(nèi)容的講解，其中的學(xué)習活動，學(xué)生也只需網(wǎng)絡(luò)搜索即可完成，但題目又具有一定的開放性和伸縮性。這其實是在設(shè)置“緩沖區(qū)”，有需要的地區(qū)可以適當降低活動要求，轉(zhuǎn)而帶領(lǐng)學(xué)生充分利用這段時間補充、鞏固與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的基礎(chǔ)知識和技能。學(xué)習水平較高的地區(qū)，教師則可以引導(dǎo)學(xué)生進行更深入的探究和思考。在活動設(shè)計上，七年級教學(xué)指南也通過定制軟件等方式摒除了干擾因素，把非良構(gòu)問題轉(zhuǎn)化為良構(gòu)問題，讓學(xué)生得以聚焦核心內(nèi)容，減輕學(xué)生探究的負擔。因此，對于感覺吃力的學(xué)生，教師可以讓他們使用定制軟件進行必要的探究；對于學(xué)有余力的學(xué)生，教師則可以引導(dǎo)他