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第1.1课《冷战阴影——网状连接保畅通》教学设计
课题 冷战阴影——网状连接保畅通 单元 第一单元 学科 信息科技 年级 七年级
核心素养目标 信息意识：能够理解冷战时期信息传递的重要性，认识到在特定历史背景下，确保信息畅通是应对复杂局势的关键因素之一。计算思维：能够用简单的逻辑结构（如流程图）来描述网状通信链接在冷战环境下如何确保信息传递不受干扰的逻辑关系。数字化学习与创新：能够利用数字化工具（如在线历史数据库、多媒体资源等）深入探究冷战时期通信技术发展与网状链接的关系。信息社会责任：思考自己在现代社会中的角色，意识到信息传递与社会责任的关系，例如在网络环境下如何积极传播正能量信息。
教学重点 能够理解冷战时期信息传递的重要性，认识到在特定历史背景下，确保信息畅通是应对复杂局势的关键因素之一。
教学难点 思考自己在现代社会中的角色，意识到信息传递与社会责任的关系，例如在网络环境下如何积极传播正能量信息。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第1.1课 《冷战阴影——网状连接保畅通》板书课题。1.本单元你将学习：冷战是如何推动计算机网络诞生的计算机网络需要协议与标准的原因网络应用带来数字鸿沟问题的原因如何帮助老年人积极适应社会的变革控制论创始人诺伯特·维纳认为“物质、能量与信息，是人类社会赖以生存发展的三大基础”。信息是人类了解自然及人类社会的凭据，用来消除不确定性的东西。计算机是信息处理的工具，而网络则是信息传输的平台。人类一直在探索能够让信息传递得更远、更快、更可靠的通信方式我们不仅要了解单台计算机如何表达与加工信息，更要研究计算机网络如何实现传递与共享信息。你都知道哪些信息传递方式？不同的传递方式对应哪些适用范围？请将所了解的情况，填写在下表中。信息传递方式适用范围书信传递正式书面交流、特殊书面表达。电子邮件商务办公、国际交流、文字信息传递。短信简短信息通知。广播大众传播新闻、娱乐、紧急通知。网络即时通讯软件办公协作、社交聊天。你知道吗？互联网不是由一个人创造的，而是由多个科学家和工程师共同发明和创建的。互联网起源于20世纪60年代的阿帕网。美国国防部于20世纪50年代设立了用来研发各种高新技术的高级研究计划局，阿帕网便是其中项目之一。科学家约瑟夫·利克利德，在该项目诞生过程中扮演了关键的角色，由此成为阿帕网及后来互联网的重要创始人之一。还有许多知名科学家和工程师，如蒂姆·伯纳斯·李、温顿·瑟夫与罗伯特·卡思等，他们也都为互联网的诞生与发展作出巨大的贡献。1989年阿帕网关闭，1990年正式退役，最终被互联网取代。2.本课中你将学习：计算机网络是如何诞生的历史上出现过哪些通信方式网状通信方式有哪些优势如何划分计算机网络的类型信息已经成为人们日常生活中不可或缺的资源。比如，人们可以通过网络查询天气相关信息，以决定是否带雨具出行。但在历史长河中，如何有效地传输信息并让通信线路时刻保持畅通，却是一件非常具有挑战性的事情，人们为此进行了漫长的探索。3.播放视频 学习单元导入。学习新知引入观看教学视频。 了解本单元的所学内容。初步明确本课所学知识点。将学生的注意吸引到课堂。
讲授新课 新知讲解：板书课题。历史上的通信方式自远古以来，人类就极其重视通信问题。为了能在严苛的环境下更快更远、更可靠地传递信息，人们就在当时的科技水平基础之上，发展出了各式各样的通信技术与方式。1.古代的信息传递 古代传递信息的方式较为简单，通信技术也非常原始，如图1.1.1所示。比如非常出名的击鼓鸣金与烽火通信，就是借助器物的声光现象进行信息传递，由于收发双方都要根据事先约定好的声光信号规则表达或解读信息，所以通信容量相对偏小。而在影视剧中经常看到的邮驿传递与信鸽传书，则是利用人力与畜力等传递信息，传递速度相对偏慢，但由于是以书信作为主要载体，故通信容量相对偏大。2.近代的信息传递 进入工业革命后，通信技术就有了很大的进步，人们开始利用电流与无线电等信号传递文字、语音、图像与视频等信息，并且在通信的容量距离、速度与可靠性等方面都有了重大突破。人们研发出电报、电话、传真、收音机、电视机与计算机网络等各种通信设备与系统，以满足不同领域不同环境下的信息传递需求。以电报为例，它是19世纪30年代发明的一种远距离通信方式，主要由发报机与收报机组成，收发双方必须使用统一的莫尔斯电码，才可以实现以符号为载体的信息传递，如图1.1.2所示。探索请查阅更多关于近代信息传递方式的资料，并比较分析它们的优缺点，填入表 1.1.1中。表1.1.1 近代信息传递方式的优缺点分析信息传递方式优点缺点发电报1. 传递迅速，远方短讯可达。
2. 有保密性。
3. 早期远距通信重要手段。1. 字数受限。
2. 编解码复杂。
3. 费用高且效率低。打电话1. 即时语音交流，效率高。
2. 操作简单。
3. 能传达情感。1. 早期线路影响音质。
2. 需双方同时在场，可能占线。
3. 早期无通话记录。看电视1. 传播范围广。
2. 多种信息形式，直观生动。
3. 节目内容多样。1. 单向传播，缺乏互动。
2. 节目安排固定。
3. 广告多影响连贯性。发传真1.能传书面资料原样。2.适合正式文件传输。3.快速高效、短时传递。1. 设备成本高且不便携。
2. 传输速度慢。
3. 可能传真件不清晰。听收音机1. 便携，随时接收。
2. 成本低。
3. 早期大众获取信息重要途径。1. 只有声音，信息不全。
2. 信号受地域、天气影响。
3. 节目选择性有限。二、网状通信与计算机网络1946年首台通用电子计算机 ENIAC 诞生之后，人们就有了能够自动处理信息的利器。但如何让各种计算机之间能够连接并实现自由通信，就成为一种新的挑战。1.网状通信的提出第二次世界大战结束之后，美国与苏联很快就进入核威慑的冷战阶段在相互对峙的过程中，双方都意识到建立先进军事指挥信息系统的重要性。虽然当时的电子计算机已经逐渐成为处理军事信息的重要工具，但在指挥信息的传递方面，仍然采用如图1.1.3所示的由不同层次控制枢纽、干线与支线组成的传统通信线路。 2.计算机网络的诞生 计算机专家玻尔·巴兰就以上指挥系统提出了理想的网状结构通信线路，认为它应该像一张没有控制中心的渔网，如图1.1.4所示。该通信线路遭受核轰炸后，就像渔网被扯破了几个大洞，但只要其中任何两个残留节点之间还有线路连接，那么信息就可以相互传达。其他科学家就如何实现信息传达进行了补充，提出要将信息分割成若干个小的信息块，并附上目标节点的地址，然后让其通过不同路径自行前往。如果有信息块在中途丢失，那么就复制一个，直到到达目标节点地址重新组装完整为止。根据玻尔·巴兰等人的设想，美国国防部高级研究计划局于1969年将分别位于四所不同高校的四台计算机连接起来，成功地组建了名为先进研究项目局域网(advanced research projects agency network, ARPANET )，即阿帕网标志着人类历史上第一个真正计算机网络的诞生。阅读 网络拓扑图是抽象地表示计算机网络连接结构的图形，它忽略了物体的大小与形状等属性，仅用点或线来描述多个物体之间的实际位置与关系。常见的网络拓扑结构如图1.1.5所示。 探索 请分析学校实验室里的计算机网络拓扑结构，并确认它的类型。如果将外网断开，实验室里的计算机还能开展内部通信吗？如果将实验室网络中的部分交换机断电，剩下的交换机所连接的计算机还能相互通信吗？查看硬件：观察计算机连接电缆走向、是否连中心设备。查看配置：有权限时查看交换机或路由器配置确定拓扑类型。3.计算机网络的划分 计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物，它是利用各种网络设备，把分散在各地的计算机连接起来，进而达到实现相互通信与资源共享等目的。按空间距离和覆盖范围的不同，计算机网络可分为局域网、城域网与广域网。 局域网(local area network，LAN)是一种小型的计算机通信网络，常见的有校园网、家庭网等，如图1.1.6所示。这种网络中的所有设备，通常都是在一个或几个距离较近的建筑物中。城域网(metropolitan area network，MAN)是一种能够覆盖城市范围的计算机通信网络，它的规模要比局域网大，常见的有地方教育城域网，如图1.1.7所示。一般地，地方教育城域网会把同一地区或城市内的所有学校与教育管理机构等单位，通过网络互联方式达到实现教育资源整合、开放与共享等目的。而各个学校的校园网与教育管理机构的局域网，则会各自作为一个整体接入所在地的地方教育城域网，进而实现网络与网络之间的连接。广域网(wide areanetwork，WAN)是一种能够连接不同地区局域网或城域网的通信网络，如图1.1.8所示。如因特网就是一个最大的公用型广域网，世界上所有的局域网或城域网都可以加入。一些在各个城市都有办公点的大型公司，通常需要创建属于自己的专用型广域网。探索请举出一些你所知道的计算机网络，说一说它们的划分类型。 计算机网络按不同方式划分有多种类型。按地理范围，局域网（LAN）范围小，速率高；城域网（MAN）覆盖城市部分区域；广域网（WAN）范围广。按拓扑结构，星型网络中心节点连接其他节点，总线型网络节点连总线，环型网络节点成环。按传输介质，有线网络用电缆等，稳定；无线网络用无线电波，便于移动设备接入。挑战各种拓扑结构类型的计算机网络，都有各自的通信优点与缺点请查阅更多资料，填写表1.1.2 。表1.1.2 常见的拓扑结构计算机网络通信的优缺点汇总拓扑结构优点缺点星形结构易维护管理、扩展，传输效率高。中心节点故障影响全网，对中心节点要求高，布线成本高。环形结构传输路径选择简单、结构简单、实时性好。节点故障影响全网，扩展性差，节点多影响传输速率。总线结构结构与布线简单、成本低、节点共享带宽。总线故障影响全网，安全性差，扩展性有限。树形结构易扩展、层次清晰、便于管理、综合星型和总线优点。根节点故障影响分支，依赖根节点，布线较复杂。网状结构可靠性、容错性高，性能好。结构复杂、建设和维护成本高、管理复杂。知识拓展与冷战时期技术发展的关联：1.无线电技术与网状网络在冷战时期，无线电技术是军事通信的重要手段。网状网络可以充分利用无线电的多频点、多信道特性。不同的军事节点可以在不同的频率上进行通信，并且通过网状拓扑结构实现频率的动态分配和协同通信。例如，当某些频率受到敌方干扰时，网状网络中的节点可以切换到其他可用频率进行通信，确保通信的通畅。就像收音机可以切换不同频道收听广播一样，军事通信的网状网络中的节点也可以切换频率保持联系。2.早期计算机技术对网状网络的支持 冷战时期计算机技术开始发展，虽然当时的计算机运算能力有限，但仍然为网状网络的管理和控制提供了可能。计算机可以用于计算网状网络中的最优通信路径、进行节点状态监测等。例如，军事基地中的早期计算机系统可以分析各个通信节点之间的链路状态，根据不同的军事任务需求（如紧急指挥通信或日常情报传输）选择最合适的通信路径。这如同早期的交通指挥中心利用简单的计算设备来规划城市道路的最优行车路线一样。三、课堂练习请简述网状连接在现代网络设计中有哪些优势？网状连接在现代网络设计中有诸多优势。它可靠性高，冗余性强，部分链路或节点故障时仍能通过其他路径传输信息；具有自配置和自愈合能力，可自动修复路由连接。能提供高带宽和高利用率，扩大覆盖范围且避免带宽随距离下降。兼容性好，可兼容多种无线客户终端。部署快、安装简单，新节点也易接入扩展网络。安全性较高，还对互联网骨干网构建和物联网发展有着积极的启发意义。四、拓展延伸（一）对现代网络发展的启示1.互联网架构中的网状思想 现代互联网的部分架构借鉴了网状拓扑的思想。在冷战时期为了保障通信而发展起来的网状连接理念，影响了互联网骨干网络的构建。例如，全球的互联网数据中心（IDC）之间通过多条链路相互连接，形成了一个庞大的、类似网状的结构。这种结构确保了全球互联网通信在面临各种故障（如海底电缆损坏、网络攻击等）时的稳定性。2.物联网中的网状应用潜力 在物联网（IoT）发展中，网状拓扑结构也有很大的应用潜力。考虑到物联网设备的多样性和分布广泛性，网状连接可以提高设备之间通信的可靠性。例如，在一个智能家居系统中，如果采用网状拓扑结构，各个智能设备（如智能灯、智能门锁、智能摄像头等）之间可以建立多条连接路径。当其中一个设备与控制中心的直接连接出现问题时，仍然可以通过其他设备转发信息，保持整个智能家居系统的正常运行。（二）网状连接在未来的应用场景有哪些？1.智能城市：实现各类设备与系统互联互通，提升城市智能化和居民生活质量。2.工业4.0：支持工业物联网，构建智能工厂，提高生产和产品质量。3.VR/AR：提供高带宽低延迟环境，助力VR/AR在多领域应用。4.智能医疗：支持远程医疗、数据共享，提高医疗服务效率和质量。 学习历史上的通信方式。完成探索学习。了解网状通信与计算机网络。完成阅读学习。完成挑战任务。完成课堂练习。进行课外知识拓展。 引导学生初步学习通信方式，知晓课堂内容。完善教材知识点内容，帮助学生拓宽所学知识。进一步了解课堂内容，掌握网络结构。培养学生阅读能力，了解常见的网络拓扑结构类型。完成常见网络拓扑结构优缺点表格。考查学生的学以致用能力，知识转化和落地能力，在课堂练习考察中进行查漏补缺。拓宽学生知识面。
课堂小结 冷战阴影——网状连接保畅通1、引入新知内容2、学习历史上的通信方式3、认识网状通信与计算机网络4、进行课堂练习5、进行相关知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 课下分析学校计算机教室的网络拓扑结构，确定它的类型，多了解相关知识。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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