第三章 信息系统的网络组建（教学设计）（7课时） 2022-2023学年高中信息技术粤教版（2019）必修二

第三章 信息系统的网路组建
教学设计
一、项目简介
项目主题 设计智能信息系统
项目背景 应用手机上的智能家庭APP软件，结合家中的智能终端，我们不管处在家中不同房间，还是远在千里之外，都能实时查看各种设备运行情况。（增加物联网的意义部分内容）智能化的场景，已经逐渐进入寻常百姓家，万物皆可联网。通过与人工智能的结合，物理世界与信息世界正在进行一场连接的革命。
对应教材 广东教育出版社普通高中教科书信息技术必修2《信息系统与社会》第三章 课时安排 7课时
二、课程标准及目标分析
（一）课程标准及教材分析
1.本章对应课标的内容要求
通过分析物联网应用实例，知道信息系统与外部世界的连接方式，了解常见的传感与控制机制。
观察日常生活中的信息系统，理解计算机网络在信息系统中的作用，通过组建小型无线网络，了解常见网络设备的功能，知道接入方式、带宽等因素对信息系统的影响。
2. 本章对应的学业要求
A-5：知道信息系统与外部世界的连接方式（计算思维）。
A-6：了解常见的传感与控制机制（计算思维）。
A-7：知道接入方式、带宽等因素对信息系统的影响（计算思维）。
A-10：能构建简单的信息系统（数字化学习与创新）。
A-12：在信息系统应用过程中，能预判可能存在的信息泄露等安全意识（信息意识、信息社会责任）。
A-14：认识信息系统在信息应用中的优势及局限性（信息意识、信息社会责任）。
3.本章的地位和作用
本章是教科书《信息系统与社会》的第三章，将带学生学习“信息系统的网络组建”的教学内容，也是学习选择性必修模块《网络基础》的基础知识与技能准备。本章以培养学生信息素养为目标，以知识技能为载体，以项目学习活动为途径，开展自主、协作、探究学习。让学生知道信息系统与外部世界的连接方式，感知物联网的传感与控制机制，理解计算机网络在信息系统中的作用，了解常见网络设备的功能，知道接入方式、带宽等因素对信息系统的影响。
本章通过“设计智能家居系统”项目范例，让学生理解从互联网时代向物联网时代的转变，信息系统与外部世界的连接方式也发生了重大改变，这使得人们工作的模式、生活的体验，以及人与系统、与自然、与世界交互的方式都在发生着日新月异的变化，并让学生掌握信息系统与外部世界的连接方式、物联网的工作机制、网络的作用及组建小型无线网络，从而提升学生的信息素养。
（二）本章对应达成的学科核心素养
1. 在日常生活中，根据实际解决问题的需要，恰当选择数字化工具，具备信息安全意识（信息意识1）。
2. 主动关注信息技术工具发展中的新动向和新趋势，有意识地使用新技术处理信息（信息意识1）。
3. 针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题（计算思维1）。
4. 能提取问题的基本特征，进行抽象处理，并用形式化的方法表述问题（计算思维1）。
5. 针对特定的学习任务，运用一定的数字化学习策略管理学习过程与资源，完成任务，创作作品（数字化学习与创新1）。
6. 在信息活动中，具有信息安全意识，尊重和保护个人及他人隐私（信息社会责任1）。
7. 采用简单的技术手段，保护数据、信息及信息设备的安全（信息社会责任1）。
（三）目标分析
1. 项目目标
本章通过“设计智能系统”项目，组织学生开展学习、探究、协作、实验，让学生知道信息系统与外部世界的连接方式，了解常见的传感与控制机制，理解计算机网络在信息系统中的作用；能够通过组建小型无线网络，了解常见网络设备的功能，知道接入方式、带宽等因素对信息系统的影响，从而将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，促进本章对应课标的学科核心素养水平的达成，完成项目学习目标。
2.学业目标
（1）能够知道信息系统与外部世界连接方式；
（2）能够理解物联网的概念及其特征；
（3）能够了解物联网信息系统的传感与控制机制；
（4）能够从功能、设备、技术等方面，描述自己选定项目的信息系统的需求；
（5）能够理解计算机网络在信息系统中的作用：数据传输、资源共享和分布式处理；
（6）能够对自己选定项目的信息系统设计其基于计算机网络的系统结构；
（7）能够知道、对比常见的物联网络接入方式和设备；
（8）能够掌握无线网络的组建与配置的方法与步骤；
（9）能够对自己选定项目的信息系统设计其运行的无线网络环境并进行调试改进。
重点：
（1）信息系统与外部世界的连接方式；
（2）传感与控制机制的应用；
（3）计算机网络在信息系统中的作用；
（4）常见网络设备的功能；
（5）接入方式、带宽等因素对信息系统的影响。
难点：
（1）信息系统与外部世界的连接方式；
（2）组建小型无线网络。
三、学情分析
学生在第二章已经学习了信息系统的组成与功能，能够理解计算机、移动终端在信息系统中的作用，会描述计算机和移动终端的基本工作原理。学生在之前也学习过计算机的组成以及网络的基础知识，但对计算机的工作原理、网络的功能以及组建无线网络等知识还不够系统和全面。现实生活中，学生对信息系统并不陌生且有一定的使用经验，但对信息系统与外部的连接方式没有系统的概念，同样学生对物联网有些接触和了解，但对物联网的工作原理以及物联网中器件的工作机制还不太了解。
四、教学方法和策略
通过“设计智能家居系统”项目，创设信息系统网络组建的活动情境，组织学生在解决问题的过程中，通过分析物联网应用实例，知道信息系统与外部世界的连接方式，了解常见的传感与控制机制；通过观察日常生活中的信息系统，理解计算机网络在信息系统中的作用；通过组建小型无线网络，了解常见网络设备的功能，知道接入方式、带宽等因素对信息系统的影响。
五、资源列表
资源名称 清单及描述 形式（类型） 来源
课件 第三章 信息系统的网络组建（课件） 演示文稿 教材配套资源
微课 范例介绍、课程介绍、无线路由器的连接及配置、物联网传感技术 微课视频 教材配套资源
设备 无线网络设备 网络设备 教材配套资源
六、学习框架
七、学习活动设计
第1课时：
范例学习 项目主题 设计智能家居系统 项目背景 智能化的场景已经逐渐进入寻常百姓家，万物皆可联网。设计一个智能家居系统，利用传感技术与无线网络设备，组建智能家居系统网络，实现通过智能终端与家居的智能交互控制。 项目目标 通过项目的完成，知道信息系统与外部世界的连接方式，了解常见的传感与控制机制，理解计算机网络在信息系统中的作用；通过组建小型无线网络，了解常见网络设备的功能，知道接入方式、带宽等因素对信息系统的影响，从而实现项目学习的目标。 工具和方法 利用思维导图工具和“头脑风暴”的方法组建团队、明确任务；在网络实验室中，现场学习各种类型传感器，利用网络模拟软件或现场组建的方式，实现智能家居系统接入无线网络，实施项目探究。 实施过程 明确项目问题 规划设计：制订项目学习的学习规划 （3）探究活动：通过探究活动，知道信息系统与外部世界的连接方式，了解常见的传感与控制机制，理解计算机网络在信息系统中的作用；通过组建小型无线网络，了解常见网络设备的功能，知道接入方式、带宽等因素对信息系统的影响。 （4）作品制作：设计智能家居系统 （5）成果交流 （6）活动评价 成果 设计智能家居系统的可视化报告
项目选题 教师活动 提供更多的选题，并参与到小组的选题讨论中。 学生活动 根据教材选题、教师提供的附加选题或自拟，小组头脑风暴后确定项目选题，以小组为单位，填写《项目学习活动记录表》中“项目选题”栏目。
项目规划 第2课时： 教师活动 强调项目目标及学习目标，引导学生分析项目问题，指导小组完成项目规划，组织开展方案交流。 学生活动 小组依照项目范例，结合本组选题，制订本组项目规划方案，填写《项目学习活动记录表》中“项目规划”栏目。
第3课时：
探究活动 项目实施 活动1：通过对智能家居系统的剖析，了解信息系统与外部世界的连接方式，掌握常见的传感与控制机制，设计小组选题的智能信息系统与外部设备的连接方式并进行可行性分析，并对所需设备用到的物联网技术进行验证。 教师活动 以项目范例为例，让学生理解信息系统与外部世界的连接方式，并引导学生设计小组选题的智能信息系统的接入方式并进行可行性验证。借助共享单车二维码和一些常见的传感器供学生现场操作体验，引导学生对小组选题的智能信息系统进行分析，确定需要的设备及需要掌握的技能。 学生活动 通过学习，了解信息系统与外部世界的连接方式以及常见的传感与控制机制，分析小组选题智能系统需要准备哪些设备，利用思维导图进行分析；分析智能系统所需设备涉及哪些技术，开展小实验，验证技术的可性性；填写《项目学习活动记录表》中“探究活动项目实施”栏目中的“活动1”的内容。 第4课时： 活动2：通过对智能家居系统的剖析，理解计算机网络在信息系统中的作用，对比不同网络传输介质的特点，了解常见的网络传输协议。分析小组选题的智能信息系统所需要哪些设备，并绘制网络结构图。 教师活动 提供校园消费信息系统结构图，引导学生分析计算机网络在信息系统中起到的作用：数据传输、资源共享和分布式处理的作用。引导学生通过自主学习对网络传输介质做对比、了解常见的网络传输协议，填写校园消费信息系统共享资源分析表格。 学生活动 分析校园消费信息系统，通过查阅书籍、上网检索或实验的方式，对网络传输介质的特点进行对比；探究学习常见网络传输协议的特点及应用场合。根据小组选题及拟订的项目方案，对所设计的智能信息系统进行分析，系统需要用到哪些设备，计算机网络在系统中起到什么作用等，并绘制网络结构图。填写《项目学习活动记录表》中“探究活动项目实施”栏目中的“活动2”的内容。
第5课时：
探究活动 项目实施 活动3：通过智能家居系统或常见无线网络的分析，让学生了解常见网络设备的功能，知道常见的接入方式及其特点，了解带宽等因素对信息系统的影响，在此基础上引导学生对小组选题的智能信息系统设计无线网络，并进行调试和完善。 教师活动 剖析常见的无线网络，分析常见网络接入方式的特点，并通过提供微课视频的让学生学习的方式掌握组建小型无线网络、无线网络设备功能、无线网络的组建与配置，引导学生为小组选题的智能信息系统设计无线网络。 学生活动 通过学习了解无线网络的接入方式及常见网络设备的功能，根据小组选题及拟订的项目方案，为所小组选题的智能信息系统组建供其运行的小型无线网络环境。参照项目范例的样式，撰写相应的项目成果报告。填写《项目学习活动记录表》中“探究活动项目实施”栏目中的“活动3”的内容。 第6课时： 活动4：通过分组实验的方式让学生进一步掌握网络设备的连接方法与技巧（这一部分还可以再完善一下，《项目学习活动记录表》及PPT中也增加相应的内容，重点是实验步骤和配置技巧） 教师活动 借助网络实验室开展组建小型无线网络实验，有条件的小组可以对小组选题的智能信息系统设计的无线网络进行验证。 学生活动 通过实验掌握组建小型无线网络的方法和技巧，有条件的小组可以对小组选题的智能信息系统设计的无线网络进行调试和完善。
项目实施 各小组参照项目范例的样式，运用数字化学习工具，如腾讯文档、WPS协同编辑文档、演示文稿等，归纳所学知识，梳理探究活动的成果，撰写相应的项目成果报告。
第7课时：
成果交流 各小组在小组或班级上进行展示与交流，共享创造、分享快乐。
活动评价 各小组根据项目选题、拟订的项目方案、实施情况以及所形成的项目成果，利用“作品评价量规”及教科书附录2的“项目活动评价表”，开展项目学习活动评价。
八、学习成果：“设计智能系统”可视化报告
九、评价方案
（一）评价时间线
（二）评价工具
评价方法/工具 评价的过程和目标
项目范例报告 用于整个活动，主要作用是为学生项目实施和作品制作提供示范和引领。（见附件1）
项目学习 活动记录表 用于整个学习活动，主要作用是指导学生开展项目学习活动，明确项目学习内容，记录学习过程及阶段性成果。（见附件2）
作品评价量规 使用量规项目来帮助学生创作高品质的作品，确保达到项目预期，同时用量规为同伴的作品提供反馈，教师使用量规来评价。（见附件3）
项目活动评价表 对整个项目学习过程中各环节，学科核心素养达成的情况进行评价。（见教科书附录2）
十、项目实施说明
（一）关于课时分配
建议课时分配如下：
第1课时：范例展示、项目选题与项目规划
第2课时：项目规划、方案交流
第3课时：探究活动、项目实施——活动1
第4课时：探究活动、项目实施——活动2
第5课时：探究活动、项目实施——活动3
第6课时：探究活动、项目实施——活动4
第7课时：成果交流、活动评价
（二）关于项目范例
本章教师通过“设计智能家居系统”项目范例，引导学生学习“网络基础知识”。
（三）关于项目选题
围绕本章项目学习活动的大主题“设计智能系统”，根据生活中常见的智能信息系统，细化项目学习活动的主题，提供给学生开展学习。
1. 设计智能多媒体教室系统；
2. 设计智能图书馆系统；
3. 设计智能阳台菜园系统；
4．自拟……。
（四）关于探究活动
“探究活动”对应项目范例的主题，串联知识点，学生在学习范例的同时自选项目主题，结合范例学习，完成自选主题的项目探究活动。“探究活动”的设计，使得学生在做项目的过程中学习知识、建构知识。教师提供记录表单和学习资源对学生的自主探究给予帮助和支持，以提高学生的学习效率和维持学生的学习兴趣。
十一、附件
附件1：项目范例可视化报告
智能家居系统设计报告
一、引言
智能家居最终目的是让家庭更舒适、更方便、更安全、更符合环保。随着人类消费需求和住宅智能化的不断发展，今天的智能家居系统将拥有更加丰富的内容，系统配置也越来越复杂。
二、设计目的
设计一个基于无线网络，由智能家庭中控、智能终端及手机APP等协同工作，具备监测、控制家居环境功能的小型物联网系统方案。
三、需求分析与功能描述
智能家居系统必须能为用户提供具有安全性、便利性、舒适性等的居家体验，因此必须在安全风险防范、简便控制、舒适节能等方面有所表现。
（1）安全风险防范方面：对于非法外来入侵、断电、失火、漏水等情况，利用手机APP进行监控；
（2）简便控制方面：冰箱、打印机、微波炉等常用电器的使用无须多个控制器，可以利用手机APP进行统一操控；
（3）舒适节能方面：能对空调、风扇等冷暖设备进行操控，根据需要利用手机APP对其进行随时随地的开关和调节。
四、设计工具与方法
使用绘图工具绘制智能家居系统结构图，并根据结构图使用硬件设备组建智能家居系统。
智能家居系统结构图如下：
智能家居系统由网络设备（调制解调器、无线路由器等）、终端设备（智能家庭控制主机、各种家用电器等）、遥控设备（远程的或分布在不同房间的手机、PAD等）组成。利用计算机网络，智能家居系统中的各种组成要素相互关联并协同工作，实现数据传输与资源共享。
五、设计步骤与过程
（1）借助路由器等网络设备组建家庭局域无线网络；
（2）智能终端设备（声光报警器、智能插座、智能家庭控制主机等）通过红外数据传输、Wi-Fi等方式接入家庭局域网并最终接入互联网。智能终端设备利用传感器技术、射频识别技术和嵌入式系统技术等感知或调节家居环境；
（3）在遥控设备上安装相应遥控软件，如手机APP。借助手机APP等遥控软件，分布在不同房间的遥控设备通过接入无线局域网来监控家居设备，或由远在异地的手机等遥控设备通过接入移动互联网监控家居设备。
六、设计成果
结语
智能家居系统的设计并非千篇一律，只要能根据用户的使用需求，挑选合适的智能家居设备，同时选择恰当的网络组建技术与设备进行联网并不断调试完善，就能打造出一个改善生活体验的智能家居系统。
附件2：项目学习活动记录表
第三章项目学习活动记录表
班级 小组编号
项目选题 项目主题
项目目的
小组成员及分工
组长：
项目规划 问题列表
编号 问题内容 方法
探究活动 项目实施 活动1：通过对智能家居系统的剖析，了解信息系统与外部世界的连接方式，掌握常见的传感与控制机制，设计小组选题的智能信息系统与外部设备的连接方式并进行可行性分析，并对所需设备用到的物联网技术进行验证。
知识技能
知识点 具体描述
信息系统与外部世界连接方式
物联网概念及其特征
物联网的结构
物联网技术
小组项目成果（思维导图）
活动2：通过对智能家居系统的剖析，理解计算机网络在信息系统中的作用，对比不同网络传输介质的特点，了解常见的网络传输协议。分析小组选题的智能信息系统所需要哪些设备，并绘制网络结构图。
知识技能
计算机网络在信息系统中的作用 具体描述
数据传输
资源共享
分布式处理
小组项目成果（智能系统网络拓扑图）
活动3：通过智能家居系统或常见无线网络的分析，让学生了解常见网络设备的功能，知道常见的接入方式及其特点，了解带宽等因素对信息系统的影响，并通过实验的方式让学生进一步掌握网络设备的连接方法与技巧，在此基础上引导学生对小组选题的智能信息系统设计无线网络，并进行调试和完善。
知识技能
无线网络的接入方式
无线网络的设备功能与选型
无线网络的组建与配置
网络因素对信息系统的影响
小组项目成果（智能系统组建的小型无线网络环境示意图）
附件3：作品评价量规
项目及分值 评分标准与分值 得分
自评 互评
作品选题 20 准确把握项目学习的意义和目的。 5
选题切合实际、符合科学。 5
选题有应用价值、创新价值。 5
选题适宜解决、可行性高。 5
规划与分析 15 准确分析设计的目的。 5
准确分析方案的需求。 5
准确描述方案的功能。 5
工具与方法 10 合理使用数字化工具及资源。 5
围绕项目进行自主、协作学习。 5
步骤与过程 40 明确问题，正确画出智能信息系统的结构。 10
选择正确的信息系统与外部世界的连接方式。 10
选择正确的系统共享资源。 10
正确组建智能信息系统无线小型网络。 10
成果与报告 15 根据目的，设计出切实可行的方案。 5
正确评估方案的科学性、实效性，能完成智能系统的完整设计。 5
报告内容完整，结构清晰，排版美观。 5
合计得分 100