第八課《路由路徑靠算法》教學(xué)設(shè)計(jì)
一、教材分析
1.課程標(biāo)準(zhǔn)
（1）內(nèi)容要求：初步了解互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，知道網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的編碼、傳輸和呈現(xiàn)的原理。
（2）學(xué)業(yè)要求：能從現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中體會(huì)互聯(lián)網(wǎng)是如何將復(fù)雜的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和通信等問題逐步化簡為分解、編碼、傳輸和重新組合等一系列規(guī)則（協(xié)議）的。
2.教材地位
本課參考國家義務(wù)教育信息科技課程教學(xué)指南（七年級）中第二單元《直播網(wǎng)絡(luò)我來建》第八課《路由路徑靠算法》。本單元是“互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新”模塊的第二單元，將通過模擬游戲、網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)等學(xué)習(xí)活動(dòng)介紹互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識和基本原理，并綜合利用所學(xué)搭建簡單的可直播校園活動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)。本課將關(guān)注以下問題：為什么需要路由器、路由器如何決定下一個(gè)接收者、路由服務(wù)涉及哪些安全問題，為第二單元《直播網(wǎng)絡(luò)我來建》的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。本課屬于義務(wù)教育信息科技新課標(biāo)（2022年版）的“網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)”邏輯主線，指向信息科技第四學(xué)段的“互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新”模塊。
二、學(xué)情分析
本節(jié)課面向七年級學(xué)生，具有如下的認(rèn)知特征：
（1）已知基礎(chǔ)：學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)較為豐富，對互聯(lián)網(wǎng)有基礎(chǔ)的認(rèn)識，并知道其重要性。
（2）未知內(nèi)容：學(xué)生對路由器、路由服務(wù)安全等方面還不太了解。
（3）想要學(xué)習(xí)：通過創(chuàng)設(shè)“尋找最佳路徑”的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生探究在網(wǎng)絡(luò)世界中，不同位置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是如何找到通信路徑的，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)路由
的興趣與熱情。
（4）年齡特征：學(xué)生的好奇心強(qiáng)、對信息科技應(yīng)用有濃厚的興趣，注意力容易分散，需要教師的引導(dǎo)。
三、教學(xué)目標(biāo)
1．信息意識：學(xué)生能夠了解路由器的主要功能，并意識到在訪問網(wǎng)絡(luò)資源時(shí)，路由器如何幫助確定數(shù)據(jù)包的傳輸路徑。同時(shí)，學(xué)生能夠主動(dòng)追蹤所用計(jì)算機(jī)訪問目的地時(shí)經(jīng)過的路徑，增強(qiáng)對網(wǎng)絡(luò)信息流動(dòng)過程的理解和感知。
2.計(jì)算思維：通過探究學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠能夠運(yùn)用邏輯思維和抽象思維，嘗試追蹤所用計(jì)算機(jī)訪問目的地時(shí)經(jīng)過的路由。
3．?dāng)?shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：學(xué)生能夠利用數(shù)字化工具和資源，進(jìn)行路由服務(wù)的自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐探索。通過動(dòng)手實(shí)踐，學(xué)生能夠深入理解路由的功能與找到通信路徑的基本方式。
4．信息社會(huì)責(zé)任：學(xué)生能夠認(rèn)識到路由服務(wù)自主可控對于國家網(wǎng)絡(luò)安全和信息主權(quán)的重要性。在了解路由服務(wù)自主可控的意義時(shí)，學(xué)生能夠理解自主可控的路由服務(wù)如何防止外部網(wǎng)絡(luò)攻擊和數(shù)據(jù)泄露，保護(hù)國家關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施的安全。同時(shí)，學(xué)生能夠積極倡導(dǎo)自主可控的路由服務(wù)，提高網(wǎng)絡(luò)安全意識，為維護(hù)國家網(wǎng)絡(luò)安全和信息主權(quán)貢獻(xiàn)自己的力量。
教學(xué)重難點(diǎn)：
重點(diǎn)：知道路由的功能與找到通信路徑的基本方式，嘗試追蹤所用計(jì)算機(jī)訪問目的地時(shí)經(jīng)過的路由。
難點(diǎn)：了解路由找到通信路徑的方法。
四、教學(xué)策略與思路
（1）情境教學(xué)法：通過創(chuàng)設(shè)“尋找最佳路徑”的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生探究在網(wǎng)絡(luò)世界中，不同位置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是如何找到通信路徑的，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)路由
的興趣與熱情。
（2）任務(wù)驅(qū)動(dòng)法：通過布置探究學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生能夠了解路由器的主要功能，會(huì)追蹤所用計(jì)算機(jī)訪問目的地時(shí)經(jīng)過的路徑。
（3）知識講授法：教師通過知識講解以及視頻學(xué)習(xí)，學(xué)生能了解了解路由服務(wù)自主可控的重要意義，培養(yǎng)學(xué)生的信息社會(huì)責(zé)任。
教學(xué)資源： PPT課件、課后評價(jià)表、學(xué)習(xí)任務(wù)單
教學(xué)環(huán)境：具備上網(wǎng)條件的信息科技實(shí)驗(yàn)室。
1.情境導(dǎo)入：尋找最短路徑
2.新知探究1：路由的作用與通信過程
3.新知探究2：路由選擇的基本方法
4.新知探究3：路由服務(wù)自主可控的重要意義
5.小結(jié)與提升：觀點(diǎn)辨析
五、教學(xué)過程
板書與評價(jià)評價(jià)
教學(xué)反思
《路由路徑靠算法》學(xué)習(xí)任務(wù)單
探究學(xué)習(xí)1
請打開電腦的“畫圖”工具，動(dòng)手畫一畫你心目中的互聯(lián)網(wǎng)
探究學(xué)習(xí)2：查看路由器
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模翰榭丛L問一個(gè)網(wǎng)站時(shí)需要經(jīng)過的路由器
實(shí)驗(yàn)條件：可聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)
實(shí)驗(yàn)步驟
1．執(zhí)行ipcnfig命令，觀察窗口中的顯示。其中“默認(rèn)網(wǎng)關(guān)”一行中標(biāo)注的地址，就是通信時(shí)經(jīng)過的第一個(gè)路由。它是（ ）。
2．執(zhí)行tracert 命令，觀察屏幕顯示可以發(fā)現(xiàn)，到達(dá)這個(gè)網(wǎng)站經(jīng)過了（ ）個(gè)路由器。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 找出通信路徑一般需要（ ）路由器彼此配合。
多個(gè) B.一個(gè)
探究學(xué)習(xí)3：填一填路由通信路徑
根據(jù)下圖展示的路由器表信息，按要求找出通信路徑。（填一填：R1/R2/R3/R4）
任務(wù)1：跟通信，可以選擇的通信路徑為：
（ ）-（ ）-
任務(wù)2：跟通信，可以選擇的通信路徑為:
（ ）-（ ）-（ ）-
任務(wù)3：跟通信，可以選擇的通信路徑為:
（）-（）-（）-
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
情境導(dǎo)入
（2min）
問題情境：尋找最短路徑
提問：在現(xiàn)實(shí)世界中，我們想要去光明文化藝術(shù)中心美術(shù)館，如何找到最短路徑呢？
追問：在網(wǎng)絡(luò)世界中，不同位置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是如何找到通信路徑的呢？
回答：導(dǎo)航
認(rèn)識路由
通過生活中的尋找最短路徑問題，引導(dǎo)學(xué)生思考網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是如何找到最佳通信路徑的，從而引出教學(xué)主題：路由路徑靠算法。
路由的作用與通信過程
（12min）
探究學(xué)習(xí)1：你心目中的互聯(lián)網(wǎng)
有同學(xué)繪制了右圖來展示心目中的互聯(lián)網(wǎng)，并認(rèn)為:
互聯(lián)網(wǎng)由不同的網(wǎng)絡(luò)互相連接而成；2．位于中心的網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)狀的，這樣更健壯；3．家庭或?qū)W校中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一般位于互聯(lián)網(wǎng)邊緣。
提問：對于這位同學(xué)的觀點(diǎn)，你有什么看法？請打開電腦的“畫圖”工具，動(dòng)手畫一畫你心目中的互聯(lián)網(wǎng)。
引發(fā)思考：互聯(lián)網(wǎng)由不同網(wǎng)絡(luò)連接而成，網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)需要使用IP數(shù)據(jù)包（域名會(huì)轉(zhuǎn)換成IP地址）。但I(xiàn)P數(shù)據(jù)包到底是如何到達(dá)目的地的呢？
畫一畫心中的互聯(lián)網(wǎng)
通過“畫一畫心目中的互聯(lián)網(wǎng)”活動(dòng)，讓學(xué)生體會(huì)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與連接情況，為學(xué)習(xí)路由的作用埋下伏筆。
知識講授：互聯(lián)網(wǎng)中的路由服務(wù)，就是來解決這一問題的。路由服務(wù)由數(shù)量眾多的路由器協(xié)同實(shí)現(xiàn)，這些設(shè)備收到IP數(shù)據(jù)包后，會(huì)根據(jù)其中的目的地IP地址，計(jì)算出下一個(gè)要到達(dá)的位置。這樣一步一步，最終到達(dá)目的地。
問題：觀察圖片，IP數(shù)據(jù)包里面放的是什么？——3部分：目的地、發(fā)送地IP地址、數(shù)據(jù)
路由器的核心作用是傳遞數(shù)據(jù)包
實(shí)驗(yàn)探究：查看路由器
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模翰榭丛L問一個(gè)網(wǎng)站時(shí)需要經(jīng)過的路由器
實(shí)驗(yàn)條件：可聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)
實(shí)驗(yàn)步驟：
1．執(zhí)行ipcnfig命令，觀察窗口中的顯示。其中“默認(rèn)網(wǎng)關(guān)”一行中標(biāo)注的地址，就是通信時(shí)經(jīng)過的第一個(gè)路由。它是（ ）。
2．執(zhí)行tracert 命令，觀察屏幕顯示可以發(fā)現(xiàn)，到達(dá)這個(gè)網(wǎng)站經(jīng)過了（ ）個(gè)路由器。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
找出通信路徑一般需要（□多個(gè) □一個(gè)）路由器彼此配合。
思考并回答
理解路由的作用以及為什么要叫路由器
通過知識講授和實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生理解路由的作用，并且通過實(shí)踐探索，清楚最多同時(shí)追蹤幾個(gè)路由器。
3.路由選擇的方法
（12min）
看圖說一說：路由器是怎么選擇最佳路徑轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的？——引導(dǎo)學(xué)生看圖描述路由通信過程
小結(jié)：對于路由器來說，工作時(shí)依據(jù)的是路由表。路由器收到IP數(shù)據(jù)包后，會(huì)根據(jù)目的地IP地址，在表中找出記錄好的傳輸路徑，然后把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去。有多條傳輸路徑可以到達(dá)目的地時(shí)，路由器會(huì)根據(jù)權(quán)重等信息，選擇更優(yōu)的路徑。
類比歸納：
導(dǎo)航依據(jù)地圖數(shù)據(jù)
路由器依據(jù)路由表
填一填路由通信路徑(3個(gè)任務(wù)）
根據(jù)下圖展示的路由器表信息，按要求找出通信路徑。
思考與理解路由路徑選擇的方法，填寫學(xué)習(xí)任務(wù)單
通過填寫路由通信路徑的探究學(xué)習(xí)活動(dòng)，幫助學(xué)生認(rèn)識路由器是如何找出最合適的通信路徑的方法。
4.路由服務(wù)自主可控的重要意義
（10min）
觀看視頻：與路由相關(guān)的安全問題
分為國家層面與個(gè)人層面講解路由服務(wù)自主可控的重要意義。
觀看視頻
理解意義
結(jié)合視頻學(xué)習(xí)與知識講解，帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識路由服務(wù)對國家安全以及個(gè)人安全的重要意義。
小結(jié)與提升
（4min）
小結(jié)：
1．路由服務(wù)是互聯(lián)網(wǎng)的基本服務(wù)之一。
2．路由器是提供路由服務(wù)的設(shè)備。
3．路由器根據(jù)IP數(shù)據(jù)包中的目的地IP地址，通過查表尋找傳輸路徑。
4．路由服務(wù)自主可控事關(guān)國家網(wǎng)絡(luò)安全。
提升拓展：
小華說:“域名解析服務(wù)器決定數(shù)據(jù)去哪，路由服務(wù)決定數(shù)據(jù)如何去”。 對于這個(gè)觀點(diǎn)，你怎么看?
復(fù)習(xí)知識
拓展思路
鞏固復(fù)習(xí)所學(xué)
拓展知識提升
評價(jià)維度
自評
（5分）
師評
（5分）
我知道路由的作用與通信的基本過程
我知道路由選擇的基本方法
我了解路由服務(wù)自主可控的重要意義。
評價(jià)維度
自評
（5分）
師評
（5分）
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第8課 路由路徑靠算法

版本： 人教版（2024）

年級： 七年級全一冊

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