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第1课《搭建小型局域网》教学设计
课题 搭建小型局域网 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 七年级上
核心素养目标 信息意识：理解网络设备的物理形态与功能，通过观察网卡指示灯状态判断网络连通性，形成初步的物理网络连接感知能力。计算思维：通过对比不同连接方式的优劣，理解并选择高效的星型拓扑结构；分析交换机基于MAC地址的数据转发机制，体会抽象与自动化思想。数字化学习与创新：能根据教室实际设备数量，设计并绘制星型网络拓扑图，计算所需网线及交换机端口数，动手搭建小型局域网并验证连通性。信息社会责任：认识到MAC地址的唯一性及其作为网络身份标识的重要性，理解伪造MAC地址的危害，初步形成安全、规范使用网络的意识。
教学重点 学生能清晰识别网卡、网线、交换机的物理形态，准确描述其各自在网络连接中的基础功能。学生能理解并掌握星型拓扑的优势，并能根据设备数量设计星型拓扑图，动手搭建小型局域网。学生能明确MAC地址是网卡的唯一物理标识，理解其在交换机数据精准转发中的关键作用。
教学难点 学生对交换机如何自动学习MAC地址表，并依据该表进行高效、精准的数据端口转发这一动态过程的理解存在困难。学生对MAC地址的十六进制表示、全球唯一分配机制及其作为网络底层“身份证”的不可替代性理解易流于表面。学生在将物理空间布局转化为逻辑拓扑图，并准确计算所需设备时，容易产生疏漏或逻辑不清。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 本课要点信息科技教室计划配备计算机、服务器、网络打印机、智能音箱等多种设备，为实现不同设备间的信息交流以及资源共享，需要组建网络进行连接这就离不开网络设备的支持。本节课，我们将实现四台计算机相互连接，在此过程中认识常见的网络设备，了解它们的功能，并制作《信息科技教室的网络建设方案》第一部分--搭建小型局域网。电脑后面插网线的那个方口叫什么？那是网卡接口。插上网线，旁边的灯亮了就表示连通了。好多电脑要联网，一根根连太乱了，怎么办？用交换机！所有电脑都单独接它，线不乱，传信息也快。两台电脑用一根网线直连就能通信。但几十台呢？如果每两台都单独连线，教室将布满“蜘蛛网”，混乱且难查故障。有没有办法让所有电脑只用一根线连到一个“中心点”，就能互相通信，布线清晰又易管理？这就是关键：如何高效连接多台电脑。播放视频《三分钟带你了解家庭网络的搭建步骤和原理》。 在老师的引导下，学生们展示并解释如路由器、交换机等网络设备的功能和工作原理。学生通过网络搜索和教师解释，学习网卡在电脑和网络中的功能和重要性。观看视频 帮助学生直观了解和区分不同网络设备的基本功能和外观。增强学生对电脑硬件和网络组成部分的理解，特别是如何通过网卡实现网络通信。了解组网的基本方法
讲授新课 新知讲解：一、探索我们先从连接两台计算机开始，再到多台计算机互连，看看需要哪些网络设备吧。我们先从连接两台计算机开始，再到多台计算机互连，看看需要哪些网络设备吧。当电脑数量变多时，单靠网线直接连接就不方便了。两台计算机互连两台各自独立工作的计算机，如果想互相发送消息，需要做两件事。把它们连接起来：你知道用什么连接吗？对，就是用网线（像电话线一样的东西）。装上“收发器”：每台电脑里都需要一个专门的硬件设备，负责发送和接收通过网线传来的数据。网线是什么？网线就像电脑连接网络的“电话线”，专门用来在电脑和网络设备（比如路由器）之间传递消息（数据）。数据怎么传输？电脑里的信息会变成电信号，沿着这些铜线“跑”。注意： 电信号跑远了会变弱，所以一根网线的有效距离一般不超过100米。最常见的网线：双绞线它里面有4组（8根）细细的铜电线，像麻花一样两两绞在一起（所以叫“双绞线”）。这些电线有不同的颜色，方便区分和连接。二、写一写认真观察双绞线，双绞线内部8根铜线的颜色和条纹分别是__白橙/橙/白绿/蓝/白蓝/绿/白棕/棕__。网线两端的接头叫作水晶头，上面有__8__个金属触点。三、探索网卡是什么？网卡（也叫网络适配器、网络接口卡或以太网卡）是电脑里一块重要的硬件设备，就像设备的“网络身份证”。网卡的作用？它专门负责把设备里的数据变成电信号发到网上，同时把网上传来的电信号翻译回设备能懂的数据收进来。网卡在哪里？它通常集成在设备内部（主板里），电脑机箱后面插网线的那个方口就是它看得见的部分！四、写一写观察网卡实物或图片，其接口形状像汉字_口_。找到计算机的网卡接口，将网线的两端分别插入两台计算机的网卡接口，当网线正常连通时，网卡接口上方指示灯会_亮_；将网线的一端拔出，指示灯会_灭_。通过指示灯可以检查线路连通的状态。五、探索多台电脑一起联网想把很多台电脑连成网络，需要做到：每台都能发消息给任何一台：就像在群里聊天，谁都能发给谁。解决“线太乱”的问题：如果每两台电脑都用一根网线直接连，电脑多了线会多得数不清，又乱又难查故障。找个“接线小帮手”：所以我们需要一个交换机（像多孔插线板）。所有电脑都用网线连到它上面，让它来集中管理和传递消息，这样布线简单、好扩展、也容易找出哪根线出了问题。六、议一议画一画四台计算机互连的连接方法，你认为哪种连接方法比较好？是否可以像两台计算机那样，每两台计算机之间都连接网线呢？如果有n台计算机接入网络，需要网线的数量是n(n-1)÷2。随着计算机数量的增加，这是难以实现的。是否可以一台一台计算机串接在一起，连成一条线呢？这样连接的问题在于需每台电脑配双网卡；一台故障则全网瘫痪；扩展时必须断开网络。七、探索交换机是什么？交换机就是一个有很多网线插口（端口） 的盒子，专门用来扩展网络，让更多电脑能一起联网聊天。交换机的作用？交换机像聪明的“接线员”：负责把A电脑要发给B电脑的信息准确转交过去。交换机怎么连接？每台电脑都用一根网线，像插插头一样，插到交换机上。八、议一议局域网里那么多电脑，怎么知道数据是谁发的？每台电脑的网卡都有一个独一无二的“身份证号码”，叫MAC地址。数据包里会写上这个号码，就像快递包裹上有发件人地址一样，网络设备一看就知道是谁发的了！给电脑起不同名字能区分它们吗？这方法行不行？起名字行得通，但不是最根本的方法有用 (方便人)： 给电脑起名（如“老师电脑”、“小明的笔记本”）主要是为了方便我们记住和管理电脑，就像给人起绰号一样好认。电脑不认名字 (认地址)： 电脑之间真正通信和识别身份，靠的是网卡自带的唯一 MAC地址（像身份证号）。名字需要转换成地址才能用。九、能量加油站MAC地址：网卡的“身份证号”独一无二的“身份证”：每块网卡出厂时都有一个全球唯一的物理地址，叫 MAC地址，专门用来区分不同的电脑或设备。长什么样？ ：它是一个由 12个字母或数字 组成的代码（例如 00:16:EA:AE:3C:40），通常用冒号 : 或短横线 - 分隔开（就像身份证号有分隔一样）。这些字母和数字是 16进制 的表示方式。它是电脑的“真名”：在网络上传输数据时，设备之间靠 MAC地址 来准确识别“谁是谁”。它才是网络世界里设备真正的“名字”，比我们给电脑起的“小明电脑”这样的名字更底层、更重要。十、探索交换机：聪明的“快递分拣员”它有一张“登记表”交换机会自动记录所有连接电脑的 MAC地址（身份证号）和它们插在交换机的哪个口（像门牌号）。精准派送信息当电脑A想发信息给电脑C时，信息上写着“收件人：电脑C的MAC地址”。交换机收到信息后，立刻查表： “电脑C的MAC地址？哦，它在 3号口！”于是交换机只把信息从3号口送出去（就像快递员只把包裹放进3号柜）。好处：高效不打扰信息只送到目标电脑C（插在3号口的电脑）。插在1号、2号、4号口的其他电脑完全收不到这个信息，不被打扰，网络更顺畅！十一、议一议MAC地址是网卡的“身份证”，但如果有人故意修改自己电脑的MAC地址冒充别人（比如改成电脑C的地址），会发生什么？真C收不到消息：交换机把本该给真C的数据全发给冒牌电脑了。骗子偷看隐私：冒牌电脑能截获并偷看真C的私密信息。真C被踢出网络：交换机发现两个“C”会屏蔽真C，导致它断网。网络可能瘫痪：多人伪造会让交换机混乱，所有电脑卡顿或断网。这是违规行为：故意伪造他人MAC地址不道德且违反规定！十二、做一做假设在一间教室内有5台计算机，现在要把它们连接起来。为了绘制方便，将计算机简化成一个点，连接的线路简化成一条线。尝试绘制一个连接图，把这些计算机连接在一起。连接图可以清晰地表示出计算机之间的物理布局和连接关系。这种物理布局和连接关系称为网络拓扑结构，连接图称为拓扑图。十三、探索网络拓扑拓扑是什么？ ：拓扑原是数学概念，研究物体间的相对位置关系。网络拓扑是什么？ ：指计算机网络中节点（如电脑、打印机）之间的连接方式。有哪些常见类型？ 包括：线状、星状、环状、树状、网状等拓扑结构。十四、设计十五、实现每组准备4台计算机、1台交换机和若干根网线。现在需要将它们连接到一起，组成一个小型局域网络。请先绘制网络拓扑图，并依据拓扑图搭建网络，最后通过网卡和交换机的指示灯检查网络连接状态。结合上述搭建过程，设计并完成《信息科技教室的网络建设方案》的第一部分——搭建小型局域网。1.绘制网络拓扑图类型： 我们选择 星型拓扑。画法：在纸中央画一个方框 □ ，代表 交换机。在交换机方框周围均匀地画4个圆圈 ○ ，代表 4台计算机。用直线 ----- 将每个圆圈 ○ 连接到中央的方框 □ 。2. 依据拓扑图搭建网络步骤：把 交换机 放在小组桌面的中央位置。将 4台计算机 围绕交换机摆放在桌子四周（位置参考拓扑图）。准备 5根网线 (4根用于连接电脑，1根备用)。拿起一根网线，一端插入 计算机1 后面网卡的接口（方口）。将网线的另一端插入 交换机 上的任意一个端口（插孔）。重复第4步和第5步，用另外三根网线将 计算机2、3、4 也分别连接到交换机上不同的端口。给所有计算机和交换机接通电源3. 检查网络连接状态检查方法：观察 每台计算机 后面网卡接口旁边的 指示灯：如果指示灯 亮起（可能是绿色或橙色，常亮或闪烁），说明该计算机到交换机的网线连接正常！ 如果指示灯 不亮，说明连接有问题，需要检查网线是否插紧或更换网线。 观察 交换机 上对应每个计算机连接端口的 指示灯：如果对应计算机端口的指示灯也 亮起，说明交换机接收到了该计算机的信号，整个线路连通正常！ 如果交换机上某个端口的指示灯 不亮，而计算机指示灯亮了，可能是交换机端口问题或网线问题，尝试更换交换机端口或网线。 十六、拓展依据本节课所学内容，规划信息科技教室网络的拓扑结构。1.绘制教室内设备相互连接的网络拓扑图。2.明确网络搭建所需要的网络设备的种类。3.计算需要的网线和其他网络设备的数量。1.绘制教室内设备相互连接的网络拓扑图。使用星型拓扑，中心化结构，易维护。2. 所需网络设备清单设备类型作用数量交换机中心数据转发设备1台网卡每台电脑/打印机内置32个网线连接设备与交换机35根网络打印机共享打印服务1台注：网卡通常已集成在电脑/打印机中，无需单独购买。3.设备数量计算（1）交换机数量公式：1台（覆盖所有设备），选择 24口或48口交换机（如48口交换机可支持32台设备+未来扩展）。（2） 网线数量公式：设备总数 + 备用线 = 32台 + 3根备用 = 35根，设备总数 = 教师机1 + 学生机30 + 打印机1 = 32台，备用线：多准备3根（预防损坏或连接失误）（3）网线长度估算连接类型长度要求总长度交换机到学生机每根≤10米（教室宽度）30×10=300米交换机到教师机≤5米5米交换机到打印机≤5米5米采购建议统一买35根12米网线（预留余量）总长420米十七、拓展延伸无线网络的奥秘信号传输：从“有线”到“无线”的飞跃媒介变了（网线→电波）：无线网络用看不见的无线电波代替网线传输电信号，像隔空传声。距离限制依然存在：和网线百米衰减类似，Wi-Fi穿墙后信号变弱，离路由器越远网速越慢。核心设备：无线路由器 = 交换机 + 翻译官继承交换机的“分拣”功能：路由器内置微型交换机，通过MAC地址精准转发数据给手机/平板。新增“信号翻译”任务：把有线网络来的电信号转成无线电波（反之亦然），像双语翻译员。安全连接：无线版的“身份认证”Wi-Fi名称（SSID）相当于“小区名”：搜索网络时看到的 “教室Wi-Fi” 就是SSID，作用类似交换机端口号（逻辑定位）。密码验证替代“物理插线”：输入密码如同“领取门禁卡”，路由器通过MAC地址绑定合法设备，阻止陌生人蹭网。 一、探索尝试将使用网线直接连接两台计算机，并尝试发送简单的消息来测试连接。二、写一写自行裁剪和接线制作一根标准网线。三、探索在老师指导下打开电脑机箱，直观观察集成在主板上的网卡以及它的外部接口。四、写一写完成练习题。五、探索小组讨论如果每两台电脑都用一根网线直接连会出现什么问题，以及为什么需要交换机。六、议一议每个小组分析对比推荐一种最适合四台计算机互联的网络模型。七、探索通过教师的讲解和现场示范，了解交换机的基本功能和如何连接到电脑。八、议一议小组讨论，探讨在不同情境下区分设备的最佳方法（使用设备名还是MAC地址），并讨论各自的优缺点。九、能量加油站结合教师提供的示例学习如何解读MAC地址中的16进制数，并尝试将几个示例MAC地址翻译成可读格式。十、探索进行一个游戏，其中每个学生掌管一个网络端口，他们需要根据收到的含有MAC地址的“信息包”来决定是否接收。十一、议一议小组协作创建一份关于如何保护个人设备不受MAC地址伪造影响的指南。十二、做一做绘制一个星型拓扑结构，其中一个中心节点（交换机或路由器）连接到所有其他节点（计算机）。十三、探索分组讨论每种网络拓扑的优缺点，并展示他们的发现。十四、设计设计网络拓扑结构。十五、实现设计并完成《信息科技教室的网络建设方案》的第一部分——搭建小型局域网。十六、拓展分组协作将绘制网络拓扑图、制作网络设备模型、计算资源需求、模拟安装网络，并进行团队讨论和反馈，以设计并实现一个功能完整的教室网络系统。十七、拓展延伸学生通过讨论和研究，比较无线网络和有线网络的特点、优缺点。 一、探索使学生通过实际操作了解基础的网络连接如何建立，并体验数据交换的初步概念。二、写一写增强学生的动手能力，掌握网线制作方法。三、探索通过操作观察，帮助学生通过直接看到网卡的物理位置和外形，增强对硬件组成部分的实际了解。四、写一写提高学生的观察力，掌握网卡的工作状态。五、探索通过讨论，帮助学生理解大规模网络连接的复杂性和交换机在网络中的重要作用。六、议一议引导学生通过分析比较，考虑不同网络模型的优缺点，提升批判性思维和决策能力。七、探索帮助学生直观理解交换机在网络中的角色。 八、议一议通过讨论，培养学生批判性思维和评价不同技术方案的能力。九、能量加油站引导学生熟悉MAC地址的结构，并理解如何从中解读信息，如厂商编码。十、探索通过游戏帮助学生理解交换机如何精确地将信息分发到正确的端口，同时展示一个高效和有秩序的网络是怎样被维护的。十一、议一议通过协作创作通过学生的资料收集整理能力与表达能力。十二、做一做通过动手绘制帮助学生理解星型网络拓扑的结构及其在现实中的广泛应用，如其简单性和易管理性。十三、探索通过小组讨论和研究，帮助学生理解每种拓扑的实际应用及其潜在问题，增强批判性思维。十四、设计经验学生对知识点的掌握。十五、实现通过实践任务帮助学生学生掌握如果运用课程知识解决实际问题。十六、拓展通过实践项目教学，帮助学生深入理解网络拓扑和设备应用，培养学生的计算、团队协作和问题解决技能。十七、拓展延伸通过对比分析，帮助学生更好理解无线网络的便利性与局限性，并对两种网络形式的适用场景有所认识。
课堂小结 搭建小型局域网1、进行新知引入2、了解常用网络设备3、理解MAC地址与交换基础4、认识不同的拓扑结构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 1、32台设备联网，哪种拓扑布线最清晰、易管理？简述原因。 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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