清华大学版(2024)B 版互联网时代来临第4课 跨学科活动：搭建小型网络一等奖教案设计

这是一份清华大学版(2024)B 版互联网时代来临第4课 跨学科活动：搭建小型网络一等奖教案设计，共13页。教案主要包含了情境导入，需求分析，分工合作，规划实施，小结与评价，课堂练习，拓展延伸等内容，欢迎下载使用。

课题
互联网时代来临--跨学科活动：搭建小型网络
单元
第二单元
学科
信息科技
年级
七年级
核心素
养目标
信息意识：通过规划家庭网络设计图，增强了对信息传输与连接需求的认识，培养了信息规划与分析能力。
计算思维：运用数学与物理知识，整合网络设备，规划网络布局，体现了计算思维中的逻辑分析与问题解决能力。
数字化学习与创新：通过模拟搭建家庭网络，掌握了路由器配置、智能设备连接等数字化技能，并探索了无线AP扩展等创新方法。
信息社会责任：关注家庭网络安全，学习设置防火墙、强密码等安全措施，体现了对信息安全的社会责任感。
教学重点
掌握如何根据具体需求规划家庭网络设计图，确保网络设备合理布局。
教学难点
理解信号衰减对无线网络设备的影响及如何选择合适的网络服务提供商。
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2.4课 《互联网时代来临--跨学科活动：搭建小型网络》
板书课题。
本课中你将学习:
如何规划网络设计图
如何整合网络互联设备
如何配置家庭路由器
2.播放视频
学习新知引入
观看教学视频。
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。
一、情境导入
小清的爸爸妈妈准备重新装修房屋(图2.4.1)，考虑到很多家具电器都有智能化发展的趋势，小清想参与并亲手搭建一个适用的家庭网络，以满足当前与未来连接网络的需求。请你组建一个小组，并综合运用数学物理等学科知识，帮小清设计并模拟搭建一个家庭网络。
二、需求分析
不仅台式计算机、平板电脑与智能手机等各种终端需要通过家庭网络连接互联网，智能的窗帘、门锁、摄像头、燃气灶、电视与空调等家具电器也有同样的需要。连接互联网后不仅可以进行远程控制，还可以获取它们智能感知信息、处理或报警结果，这给人们生活带来了极大的便利与安全。
为实现上述目标，需要收集包括家电与家具在内的各种智能家居设备信息。分析它们可能安装的位置或使用空间、对网络连接的基本要求等情况，并将结果填写在表 2.4.1中。
表 2.4.1智能家居设备网络连接需求表
智能家居设备名称
安装位置或使用空间
连接方式建议
智能窗帘
客厅、卧室窗户旁
无线Wi-Fi连接
智能门锁
入户门
无线Wi-Fi或Zigbee连接（考虑电池续航）
智能摄像头
客厅、玄关、室外（需防水）
无线Wi-Fi连接（考虑信号覆盖范围）
智能燃气灶
厨房
有线连接（考虑安全性与稳定性）
三、分工合作
为了更好地完成“设计并模拟搭建家庭网络”项目，小组需要进行合作分工。小组成员的分工角色与合作职责，既可以照搬表2.4.2的范例，也可以另行参考设计。
表 2.4.2 项目小组的分工合作表
姓名
角色
职责
张三
组长
主持整个项目的开展过程，协调处理各种情况以确保完成项目
李四
组织员
组织各成员共同开展需求分析、实施规划与交流评价等具体活动
王五
操作员
进行项目实施并记录、整理需求分析、实施规划与交流评价等活动的相关信息
周六
检查员
核查各项任务的完成情况，制作汇报 PPT并负责对外展示交流
四、规划实施
在确认完基本需求之后，可以根据小清家的预算情况进行规划实施，并结合实验室的设备条件进行搭建模拟。该过程一般包括网络设计图规划、选择网络服务提供商、连接配置路由器、连接智能设备、设置家庭网络安全等环节。
1.网络设计图规划
网络设计图规划就是结合具体需求，规划一份家庭网络的设计图，以便于装修布线与网络设备连接等。请在图2.4.2中标记出各种智能家居设备及用来提供网络连接服务的各种设备的位置，进而借此描述家庭网络设计规划方案。
需要注意的是，在为无线网络设备选择安装位置时，必须考虑无线电信号的衰减问题，即要确保其周边无太多障碍物。以无线路由器为例，通常会选择没有障碍物遮挡的、靠近房子几何中心①的顶部。
请罗列该方案所需的相关网络设备、主要作用与数量，并填入表 2.4.3 中。
几何中心是指具有一定对称性的物体最中心的位置，如圆心、球心、平行四边形两对角线的交点等。对于不规则图形，则可以将它割补成规则图形，寻找大致的几何中心，或用重心当作几何中心。
表2.4.3 家庭网络设备需求清单
网络设备
主要作用
数量
高性能无线路由器
提供Wi-Fi信号，管理有线和无线连接
1
光纤调制解调器
将光信号转换为电信号，接入互联网
1
网线（RJ45）
连接路由器和有线设备
根据需要
电源插座
为路由器和光纤调制解调器提供电源
根据需要
不间断电源（UPS）
为关键设备提供电力备份，防止电力中断
根据需要
无线AP
扩展Wi-Fi信号覆盖范围，特别是在大型房屋或信号较弱区域
根据需要
网络交换机
当有线设备数量较多，超过路由器LAN口数量时，提供额外的有线连接端口
根据需要
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信号衰减是指信号在传输介质中传播时，会有一部分能量转化成热能或者被传输介质吸收，从而造成信号强度不断减弱的现象。
选择网络服务提供商
网络服务提供商就是提供互联网接入的服务商，在我国主要有中国电信、中国移动与中国联通三家，它们在价格、网速、带宽与服务等方面可能会有所不同。请收集你所在地的网络服务提供商的相关信息，并按照表 2.4.4 样式进行对比分析。
表 2.4.4 网络服务提供商的对比分析表
对比项
中国电信
中国移动
中国联通
价格
中等
较低
较高
网速
快
一般
快（部分地区）
带宽
高
中等
高
是否提供互联网IP地址
是
是
是
其他
服务稳定，覆盖广泛
价格优惠，套餐多样
某些地区信号强
3.连接配置路由器
家用路由器通常会有1个WAN口与多个LAN口，并提供无线网络功能。路由器的 WAN口通过网线与光调制解调器的网口连接，LAN口则为家庭网络提供有线连接功能，如图2.4.3所示。
在为路由器连接光纤时，要注意其弯角幅度对光全反射的影响，进而避免光信号在光纤传输中发生损耗。家庭用光纤布线，通常要确保其弯曲半径大于5cm。
图2.4.4 光纤中的全反射现象
图2.4.5 光纤弯曲过大而产生损耗
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光调制解调器是一种将光纤中光信号与网线中电信号进行相互转换的设备，它具有通信带宽大、网速快的特点。相较于网线，光纤更适合长距离传输信号。
全反射又称为全内反射，是指光射到另一介质时，全部被反射回原介质内的现象，如图2.4.4所示。
图2.4.4 光纤中的全反射现象
如果光纤弯曲幅度过大，容易产生折射现象。即有部分光线会进入光纤的包层中，进而使光信号因损耗而产生衰减，如图2.4.5所示。
图2.4.5 光纤弯曲过大而产生损耗
家用路由器的配置如图 2.4.6所示。访问路由器所需的IP地址、管理员账号与密码等信息，可从路由器的机身上获取。终端先通过有线或无线方式连接路由器，再通过IP地址访问路由器，然后按照提示修改管理员密码、输入网络服务提供商给的账号密码及设置 Wi-Fi名称与密码等。
图 2.4.6路由器机身信息及 Wi-Fi 配置页面
探索
连接、访问并配置家用路由器是设置家庭网络的重要步骤。
连接路由器：
1.将路由器的电源线插入电源插座并开启路由器。
2.使用网线将路由器的WAN口连接到宽带调制解调器（如光纤猫）。
3.使用另一根网线将电脑的网线接口连接到路由器的LAN口。
访问路由器：
1.打开电脑上的浏览器。
2.在地址栏中输入路由器的管理IP地址。
3.输入路由器的用户名和密码。
配置路由器：
1.登录后，你会看到路由器的管理界面。
2.根据需要设置路由器的Wi-Fi名称（SSID）和密码。
3.配置路由器的网络模式（如桥接、路由等）。
4.如果需要，可以开启或关闭路由器的某些功能，如访客网络、家长控制等。
5.保存设置并重启路由器，使配置生效。
完成以上步骤后，你的家用路由器应该已经配置完成，可以开始享受稳定的网络连接了。
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若路由器的 Wi-Fi信号难以覆盖房屋的每个角落，则可以考虑升级无线路由器或接入无线AP扩展Wi-Fi信号网络覆盖范围。AP俗称“热点”，是一个无线网络接入点。
4.连接智能设备
如表2.4.5所示，智能家居设备可通过有线方式或无线方式连接路由器，进而实现访问互联网。Wi-Fi是一种重要的无线连接方式，因为无须布线而成为智能家居设备的主流连接方式。
表 2.4.5 有线连接与无线连接的操作
连接方式
操作
有线连接
将网线一端插入智能家居设备网口，另一端插入路由器LAN口
无线连接
在智能家居设备中打开 Wi-Fi开关，选择 Wi-Fi 并输入密码
探索
尝试在路由器管理页面的安全设置中，开启防火墙功能。
在路由器管理页面开启防火墙功能，可以按照以下步骤进行：
登录路由器管理界面：
打开浏览器，输入路由器的管理IP地址（如），并输入正确的用户名和密码登录。
导航至安全设置：
在路由器管理界面的左侧或顶部菜单中，找到并点击“安全设置”或类似的选项。
开启防火墙功能：
在安全设置页面中，找到防火墙相关的选项。通常，会有一个开关或复选框用于启用或禁用防火墙。将其设置为“启用”或勾选相应的复选框。
配置防火墙规则（可选）：
一些高级路由器允许用户自定义防火墙规则。如果你需要更精细的控制，可以在这里添加或修改规则。
保存并应用设置：
完成配置后，点击页面底部的“保存”或“应用”按钮，使更改生效。
重启路由器（如有必要）：
某些路由器在更改安全设置后需要重启才能应用更改。根据提示进行操作。
请注意，开启防火墙可以增强网络安全，但也可能阻止某些合法的网络活动。
5.设置家庭网络安全
为了确保家庭网络的安全，还需要对路由器进行设置。安全设置的主要内容包含开启防火墙、使用强密码并定期修改、定期更新路由器软件和固件等。以开启路由器防火墙为例，需要通过终端访问路由器并设置相应选项，如图 2.4.7 所示。
图2.4.7 开启路由器防火墙
交流评价
项目成果交流前要先整理包括智能家居设备网络连接需求表、家庭网络设计方案图、家庭网络设备需求清单、网络服务提供商的对比分析表路由器的连接与设置等在内的相关成果，并制作汇报交流用的PPT。然后以小组为单位，进行展示与交流。
项目成果评价，可基于表2.4.6的评价量规对各小组项目成果进行客观的评价，并记录评价结果。
项目成果
评价标准
评价方式
优
良
一般
自评
他评
智能家居设备网络连接需求
合理、详细且正确
合理、正确
其他
家庭网络设计方案
合理、详细且正确
合理、正确
其他
家庭网络设备需求
合理、详细且正确
合理、正确
其他
网络服务提供商对比分析
详细、正确
正确
其他
路由器的连接与设置
连接与设置均正确
连接与设置基本正确
其他
六、小结与评价
本单元你学习了：
数据包的传输原理与过程
IP与 IP 地址
互联网的接入方式与组成
搭建家庭网络
学习检测：
下列不属于网络信息交换方式的是（ D ）。
电路交换 B.报文交换
C.分组交换 D.TCP/IP 交换
2.关于IPv4与IPv6 的说法错误的是( B ）。
A.IP6可以提供更多地址 B.IPv6不会出现地址冲突问题
C.同一设备可以同时拥有IPv4与IPv6地址 D.IPv6的版本更高
3.互联网可以简单地分为 核心 与 边缘 两大部分，边缘部分主要由 主机 组成，核心部分主要由路由器和链路 组成
4.按照TCP/IP规则，通信双方为实现数据包传输，需要经历 建立连接、断开连接 与数据传输 三个环节。
5.如何维护家庭网络的安全，请说一说你的看法？
需要采取多种措施，包括使用强密码、定期更新软件和操作系统、安装可靠的安全软件（如防火墙和杀毒软件）、不随意连接未知的Wi-Fi网络、不打开来自不可信来源的邮件和链接等。此外，还应教育家庭成员提高网络安全意识，避免泄露个人信息和进行不安全的网络行为。
反思与评价：
在本单元学习过程中，肯定少不了与他人进行互动交流、参与作品制作等活动。现在请就此进行总结与反思，以便更好地促进自身成长。
1.从同伴那里学到过什么？
2.向同伴分享过哪些观点？
3.所运用的工具、方法是否得当？
4.所开发作品是否值得推广？
1.从同伴那里学到过什么？
从同伴那里我学到了不同的解题思路和方法，特别是在解决网络配置和故障排除方面的问题时，他们的经验和技巧对我很有帮助。
2.向同伴分享过哪些观点？
我向同伴分享了自己对于网络安全重要性的看法，以及在使用网络时如何保护个人隐私和数据安全的建议。同时，我也分享了一些自己在学习过程中的心得和体会。
3.所运用的工具、方法是否得当？
在学习的过程中，我使用了多种工具和方法，如模拟器、在线教程、实验手册等。这些工具和方法对于我的学习起到了很好的辅助作用，帮助我更好地理解和掌握网络知识。
4.所开发作品是否值得推广？
我参与了一些如网络配置方案的设计和实现等活动。虽然这些作品还存在一些不足和需要改进的地方，但我认为它们具有一定的实用性和创新性，值得在适当的范围内进行推广和分享。
知识拓展
除了防火墙，还有哪些网络安全措施？
使用杀毒软件：及时检测和清除病毒、木马等恶意程序。
加密技术：对敏感数据进行加密传输和存储，保护数据安全。
强密码策略：设置复杂度高的密码，并定期更换，增强账户安全性。
定期更新：更新操作系统、软件和应用程序，修复已知漏洞。
如何防范网络安全威胁？
提高警惕，不轻易点击不明链接或下载未知附件。
使用强密码，并定期更换。
安装可靠的安全软件，如防火墙和杀毒软件，定期更新病毒库。
不随意连接公共Wi-Fi，保护个人隐私。
加强网络安全意识培训，了解常见网络威胁及防范方法。
七、课堂练习
如何通过调整路由器设置来优化网络性能？
选择信道时，可使用WiFi分析工具查找干扰最少的信道，2.4GHz频段选1、6、11，5GHz频段选149、48、36。
频段选择上，远距离和穿墙用2.4GHz，高速传输用5GHz。
同时，定期更新固件、优化物理布局，也能提升网络性能。
八、拓展延伸
1、家庭最佳网络拓扑方案。
2、认识不同的网络拓扑结构。
3、小清家庭网络设计图中使用的拓扑结构。
4、TCP/IP协议栈的工作原理及其重要性。
课堂知识的情境导入。
进行本课题探索研究的需求分析。
进行分工合作并完成表格填写。
进行规划实施。
完成信号衰减知识点的阅读。
完成光纤相关知识点的阅读。
进行配置家用路由器的小实践活动。
完成Wi-Fi信号相关知识点的阅读。
进行路由器安全设置的小实践活动。
进行交流与评价。
进行单元小结与评价。
完成学习检测。
进行反思与评价。
进行课堂知识的拓展延伸。
完成课堂练习。
进行课外知识拓展。
引导学生初步学习主题内容，为本课研究打下基础。
培养学生的思考能力和分析能力。
考查学生的团队合作能力和项目分配技能。
引导学生逐步完成实践目标，培养创新思维、实践能力、组织协调及问题解决等能力。
激发学生的兴趣与主动性，促进学生深入理解并掌握所学知识。
激发学生的兴趣与主动性，促进学生深入理解并掌握所学知识。
通过引导学生主动思考、实践操作和合作交流，使他们深入理解知识，培养其自主学习和问题解决能力。
激发学生的兴趣与主动性，促进学生深入理解并掌握所学知识。
通过引导学生主动思考、实践操作和合作交流，使他们深入理解知识，培养其自主学习和问题解决能力。
通过交流反馈实现学习效果的评价与优化。
巩固知识，提升技能，促进理解，培养自主学习能力。
通过系统的学习检测，及时查漏补缺，促进知识的巩固与深化。
促使学生反思学习过程，自我评价知识掌握程度，识别学习盲点与误区，激发自主学习动力。
激发学生的探索兴趣，培养其自主学习能力、批判性思维和创新能力，拓宽学生的知识视野，
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
互联网时代来临--跨学科活动：搭建小型网络
1、引入新知内容
2、学习网络互联的整合方式
3、设置家庭网络
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
请撰写一份简短的方案说明，描述你的家庭网络设计规划方案。
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。