七年级“互联网应用与创新”教学指南设计思路解读

摘要：为增强数字化学习环境的易用性，七年级“互联网应用与创新”教学指南在设计上遵循了一致性、直观性、必要性、实用性、整合性和开放性六大设计原则。在此基础上，为适应不同地区和水平的学生需求，编者和研发团队还给出了从多个维度聚焦创新、在真实网络环境中开展学习活动、关注数据的作用、重视人文素养、及时归纳总结等教学实施建议。关键词：信息科技教学指南；互联网应用与创新；数字化学习环境；设计原则；实施建议《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“课标”）中的“互联网应用与创新”模块需要数字化学习环境为内容做支撑。当互联网自身成为教学内容时，教学指南又该如何创建相应的数字化学习环境呢？编者将结合研制《义务教育信息科技课程教学指南互联网应用与创新七年级全一册》（以下简称“七年级教学指南”）的经历，介绍其数字化学习环境的设计思路与教学实施建议。一、数字化学习环境设计原则与七年级教学指南配套的数字化学习环境主要包括文章、调查报告、视频等数字资源，辅助活动的工具软件，以及用于实验的虚拟仿真工具等。不管采用何种技术手段、以何种方式呈现内容，数字化学习环境始终是辅助教师教和学生学的工具，切不可喧宾夺主，变成学习负担。因此，易用性成为研发七年级数字化学习环境所追求的最高目标。具体来说，编者和研发团队主要通过一致性、直观性、必要性、实用性、整合性和开放性的原则，来达成这一目标。（一）一致性原则一致性原则首先体现在与指南内容的一致上。数字化学习环境是教学指南的一部分，其研发是为实施教学指南服务的。因此，其中的基本概念、基本观点等都应与指南保持一致，不可脱离指南，更不能与指南矛盾。否则，可能给师生带来额外的理解负担，甚至造成困惑。教学实施条件一致，是指各年级教学指南的实施条件应保持一致性。三到六年级教学指南安排了大量使用浏览器的实践活动，五年级教学指南则用到了Python开发环境，因此七年级教学指南的数字化学习环境也只涉及这两个重要的条件：浏览器和Python开发环境。教学实施条件一致，会减少学校和教师部署、维护环境的负担，增强易用性。（二）直观性原则数字化学习环境能否直观地展示教学内容，尤其是原理性内容，是师生评价数字化学习环境的主要指标之一。为此，编者和研发团队主要从两个方面提升其直观性。一是组织方式直观。为保证师生能快速找到所需的资源，编者按课对数字化学习环境中的资源进行了分类，对于课内活动较为复杂的，还会按活动顺序进一步细分。二是呈现内容直观。以原理性内容为例。为让学生直观感受网络协议在数据层面的体现，七年级教学指南安排了分析数据包的活动。但在小范围实验中我们发现，当前可用的抓包软件过于专业，不适合初中师生使用。为便于师生理解和使用，研发者特意开发了聚焦核心内容的定制版抓包工具（如图1、图2）。（三）必要性原则数字化学习环境以适用为佳，而非内容越多越好。实际上，资源越多，师生查找、选择的负担就会越大。必要性原则是对研发人员的一种限制，即抑制表达的欲望，尽可能地对数字化学习环境做减法。七年级教学指南中有很多网络实验，如查看IP地址、了解网络连接情况等。若想以虚拟仿真的方式呈现这些内容，在技术实现上并不复杂。但学生本就在能够联网的计算机教室内学习，他们可以很轻松地在计算机教室中通过执行网络指令来完成相关任务。因此，应当鼓励师生在真实的网络环境中操作和实践。如果真实环境方便执行，就不应在数字化学习环境中提供虚拟工具。（四）实用性原则实用性原则，本质上是要求研发者不断反思并根据用户的真实需求及时调整数字化学习环境设计。七年级教学指南中有个让学生修改所用计算机IP地址，从而理解地址分配规则的学习活动。一个人使用计算机修改IP地址并不难，但当一个机房中的学生都尝试修改IP地址，机房通信很可能会因地址冲突而陷入瘫痪。此外，一些机房出于种种考虑，禁止学生修改IP地址，导致部分地区无法开展相应的学习活动。为此，基于用户的真实需求，研发者在数字化学习环境中及时增加了必要的虚拟仿真工具（如图3），以便更好地满足师生需求，提高易用性。（五）整合性原则整合性原则体现了研发者对教学指南中的教学内容在更高层次上的整合与重新组织，有助于学生就某个主题开展更全面、深入的探究活动。例如，七年级教学指南在多节课中安排了分析通信数据包的学习活动，分别对应着域名解析、握手机制、通信基础协议等不同的教学内容。若仅限于针对每一课的需求，分别提供具有强烈定制色彩的抓包软件，学生对网络数据的认识就会变得碎片化。为此，研发者在开发数字化学习环境时特地将抓包类软件做了整合，让学生既可以选择与本课紧密相关的选项开展数据包分析活动，又可以依据个人兴趣或疑惑的问题，灵活跳转到其他选项进行数据包分析。这种整合消除了不同课、不同知识之间的隔阂，能够帮助学生对网络通信形成更加全面和系统的认识（如图4）。（六）开放性原则开放意味着海纳百川。研发者无须，也不可能完全从零开始制作所有资源，而应充分利用互联网的优势，整合现有的丰富资源。例如，考虑到教学指南的读者群体主要是教师，编者就筛选并引入了法律条文、国家文件、机构调研报告、专家文章等多种类型的图文资料。针对学生活动，数字化学习环境中还引入了在线编程平台、文档编写平台、人工智能对话平台等在线工具。开放意味着相对独立。数字化学习环境是实施教学指南的有效工具，但并不意味着教学要受其限制。当师生水平足够高时，教师完全可以采用更专业的抓包软件、服务器软件或网络虚拟软件完成教学指南中的教学任务，以便带领学生开展更深入的探究活动。开放意味着重视兼容。为便于师生无障碍获取和使用，编者与研发者从一开始就高度重视版权等可能影响师生使用的因素，最终构建了可供各地免费获取和使用的数字化学习环境。由于数字化学习环境无法完全采用万维网方式，研发团队在确保兼容性方面付出了大量努力，通过定制Python运行环境，最大限度地减免了教师的安装和部署工作，确保数字化学习环境在不同版本的Windows系统中“随拷随用”。二、实施建议（一）从多个维度聚焦创新创新是人类社会发展的重要驱动力。七年级教学指南非常关注网络发展与应用中展现出来的创新思想和创新成果。首先，重视历史上的创新。当人们经过时间的洗礼，重新审视协议标准化、分包传输、分层设计等创新时，会发现这些如今看起来理所当然的思想或策略，在当时却是划时代的突破。通过对历史的剖析，学生才能在教师的引导下更清晰地提取创新思维，更客观地评价这些创新带来的影响。其次，重视当前的创新网络服务。随着互联网技术的飞速发展，创新网络服务层出不穷，如云计算、大数据、人工智能等。“不识庐山真面目，只缘身在此山中。”这类创新是否真的具有重大的历史意义？实现创新的关键点究竟在哪？人们可能暂时还无法回答这些问题，但当前的创新网络服务确实给人们的生活和工作带来了极大便利，也更贴近学生，更容易激发他们的学习兴趣。最后，关注学生自身的创新思考。期望学生做出具有划时代意义的创新可能过于理想化，但引导他们在网络领域形成自己的创新思维是切实可行且至关重要的。例如，学生在学习网络通信原理时，如果能把“烽火台”蕴含的接力传递思想迁移应用到长距离通信，把装货时的“分包”思想应用到数据分包传输，那么这样的创新思维便是学习产出的极其宝贵的成果。（二）在真实网络环境中开展学习活动仿真总会带来无法彻底消除的偏差，进而带来学习困扰。因此，建议教师在开展教学活动时，尽可能地在真实的网络环境中进行，让学生在真问题和真环境中真思考、真实践，进而真理解、真掌握。七年级教学指南以及配套开发的数字化学习环境均秉承了这一理念，涉及的工具软件大多具有可视化、能直观展示数据的特点，硬件也只限于可联网的信息科技实验室，无须任何额外的仿真平台来辅助完成学习活动。当然，基于真实网络环境，并不意味着要排斥仿真工具。出于维护秩序、网络管理等因素的考量，一些学习活动不宜在真实环境中展开。如前文提及的修改IP地址等学习活动，就应该积极使用相应的仿真工具完成。（三）关注数据的作用一般情况下，人们接触的网络数据都是封装起来的，这样就形成了一个个数据的“黑匣子”，使用者往往只是使用，而不知道为何如此或者传输过程是如何实现的。在讲解网络协议时，这样的问题尤为突出。学生大都知道TCP/IP协议，也知道网络互联的前提是网络协议，但对网络协议在通信时到底是如何运行的却知之甚少。利用抓包软件进行数据包分析，正好可以打开“数据黑匣”，让学生得以初步了解在实际通信过程中，TCP协议、IP协议等到底是如何运行的，即网络协议最终表现为怎样的一组组数据。在教学中，教师用数据展示抽象的网络协议，把网络协议中的规定与具体的数据对应起来，可以帮助学生更好地理解和掌握这一教学内容。（四）重视人文素养信息科技是一门偏重科学技术的课程，但其教学同时也是浸润科学文化与陶冶人文素养的过程。网络作为与学生生活、学习关系最密切的信息科技应用，对学生人文素养的影响更是巨大。一要增强合作意识。网络连接的是机器，更是人，因此在“互联网应用与创新”模块的教学中，合作意识的培养至关重要。事实上，七年级教学指南中提供的体验短网址、探究搜索引擎工作原理、体验网络服务器、制作网站、制作视频等学习活动，必须依靠学生之间的紧密合作才能完成。二要挖掘产品的人文价值。对域名这一概念，很多学生已较为熟悉，但如何正确看待域名，则需要教师反复引导。这就涉及价值判断、态度、规范等人文素养要素。教师可引导学生思考以下问题：域名有没有价值？如何看待域名被抢注事件？机构该如何保护自己的域名？社会应该如何合理地分配域名资源？正是通过对一个个问题的追问，学生才有可能树立起正确的信息观念，培养相应的信息道德，最终成为合格的信息社会公民。（五）及时归纳总结及时地归纳总结，能将零散的知识点迅速条理化、清晰化，从而有助于提升教学效率，并让学生的学习事半功倍。七年级教学指南设计了一系列让学生利用网络基本命令了解真实网络环境的学习任务，旨在让学生学以致用，加深对网络知识和概念的理解。但由于多条网络基础命令分散在不同的课时，支撑不同的活动任务，这就会导致网络基本命令的学习碎片化。为体现完整性，教学指南特意在网络实验课中对网络基本命令进行了及时归纳和总结，让学生回忆、梳理各条命令的功能，最终形成对网络基本命令的整体认识，进而具备应用它们解决实际网络问题的能力。教师在使用数字化学习环境时也应注意这一点。例如，配套的《网络嗅探器》软件整合了不同的网络实验，使用时教师可据此及时归纳总结，从而让学生对网络核心概念形成更加系统、完整的认识。（六）尊重开放性，积极拥抱不同的观点七年级教学指南强调创新、倡导创新，但新事物就意味着人们对它的认识仍不透彻，必然会出现不同的理解。因而，它所涉及的一些问题，社会上还未形成真正的共识。例如，七年级教学指南关注的网络生活与上网成瘾、网络创新服务与隐私保护、人工智能作品版权争议等社会热点问题，由于涉及的利弊关系非常复杂，目前尚没有所谓的标准认知和行为准则。其实，就连让学生整理“我心中的中国互联网发展大事记”这样的填空活动，也没有标准答案。为了便于教学，七年级教学指南和配套课件对所有问题进行了某种程度的回答，但这些“答案”更倾向于思考角度的提示，而不是“放之四海而皆准”的标准答案。尽管人们的认知现在还未能统一，但不能因此就放弃介绍应用越来越广泛、地位越来越重要的新内容。教师应始终秉承开放的心态，一方面引导学生尽可能客观、完整地认识网络；另一方面，要尊重学生形成的不同认知和观点。这种尊重既是师生之间的尊重，又是生生之间的尊重，即学生要学会尊重他人的认知和观点。事实上，只有网络参与者的认知、观点存在不同，彼此的思想才可能发生碰撞，讨论交流才会变得有意义，才有所谓的“求同存异”，创新才可能发生，因而切不可简单地要求学生达成一致。（七）合理控制难易度课标是基于九年一贯制的理念开发的。七年级是大部分学生初中学习的起始阶段，由于历史原因，一些地区存在“零起点”“基础不牢”“前置学习知识不足”等现实问题。七年级教学指南及配套的数字化学习环境，采取了一些技术手段，尽可能降低类似问题的影响，教师也可根据本地实际情况灵活把握、适当取舍。在结构安排上，七年级教学指南的第一单元有意避开了原理性内容的讲解，其中的学习活动，学生也只需网络搜索即可完成，但题目又具有一定的开放性和伸缩性。这其实是在设置“缓冲区”，有需要的地区可以适当降低活动要求，转而带领学生充分利用这段时间补充、巩固与网络相关的基础知识和技能。学习水平较高的地区，教师则可以引导学生进行更深入的探究和思考。在活动设计上，七年级教学指南也通过定制软件等方式摒除了干扰因素，把非良构问题转化为良构问题，让学生得以聚焦核心内容，减轻学生探究的负担。因此，对于感觉吃力的学生，教师可以让他们使用定制软件进行必要的探究；对于学有余力的学生，教师则可以引导他