第四单元 第一课《感受无处不在的云计算》 教案 　2024—2025学年教科版（2024）信息科技 七年级下册

第1课《感受无处不在的云计算》教学设计 课题 感受无处不在的云计算 单元 第四单元 学科 信息科技 年级 七年级下 核心素 养目标 信息意识：从云存储、在线协作等应用感知数据流动，理解云端资源并非无限，能根据场景选择加密网盘等安全服务处理个人信息，建立数据保护意识。 计算思维：体验云计算在生活中的应用，理解云计算的概念和原理。 数字化学习与创新：掌握腾讯文档协同编辑技能完成主题报告，尝试结合云计算设计"校园借书系统"优化方案，用思维导图表达云端数据处理流程。 信息社会责任：理解云计算降低电子设备闲置率的环保价值，能解释"云存储比U盘省电"；遵守云平台使用规范，不用网盘传播盗版内容，定期备份重要资料。 教学重点 1. 理解分布式计算（如快递分拣的分工协作）与虚拟化技术（服务器“分身”原理）如何支撑云计算高效运行。 2. 掌握云计算灵活扩展、低成本及高可靠性的典型场景，认识云计算对节能减排的贡献及数据安全规范。 教学难点 1. 将分布式计算的“任务拆分-分配-汇总”逻辑（如班级大扫除分工）迁移到计算机协作场景中，需突破生活经验与数字技术的认知壁垒。 2. 辨析IaaS（自建基础设施）、PaaS（使用现成平台）、SaaS（直接调用软件）的差异，需结合案例（如自建机房vs.租用阿里云）深化层级关系认知。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 1.聚焦 互联网改变着人们的生活，云计算推动了互联网的发展。今天，人们的学习、生活和娱乐活动已拓展到云端。校园科技节上，云计算的话题引起了同学们的广泛热议。为此，校学生会决定举办一场名为“互联网的未来”的科普讲座，请同学们加入团队制作该主题报告。报告分为两部分，本课将制作第一部分——云计算。 2.探索 我们先要搞清楚什么是云计算。 还有，人们为什么使用云计算，云计算有哪些优势？ 我们赶快开始今天的探索吧！ 播放视频《云计算是什么？》。 学生们分组回答关于云计算的基础问题。 观看视频 通过竞赛激发学生对云计算基本知识的兴趣。 了解云计算的基础知识。 讲授新课 新知讲解： 一、做一做 云计算在生活中的应用有很多，如同学们使用过的在线云编辑器、搜索引擎、电子邮箱、在线音乐与电影等。请体验感兴趣的云平台，和同学们分享体验感受并记录。 腾讯文档（在线云编辑器） 用途：和同学一起在线写小组作业。 体验感受：不用发文件，大家同时编辑同一份文档，还能看到谁在修改，特别方便！ 网易云音乐（在线音乐） 用途：课间用手机听喜欢的歌曲。 体验感受：不用下载，点开就能听，歌单还能自动保存到账号里，换手机也不怕丢 百度网盘（云存储） 用途：备份全家旅游的照片和视频。 体验感受：手机存不下就传网盘，随时随地能查看，再也不用担心照片被误删了。 二、能量加油站 “云”（Cloud）是一种比喻的说法。云计算就是网络上的计算，终端（用户）借助网络的力量，把计算工作交给远离自己的云平台来完成，甚至包括超级计算这样的任务。其目的是高效地调度和分配计算资源，更好地发挥云端计算资源的优势。 三、探索 云计算源自超大规模分布式计算。顾名思义，超大规模计算就是计算的规模特别大。这里的“大”有两层含义：一是参与计算的计算机数量多，二是计算的复杂程度高。分布式计算又是什么呢？ 四、议一议 生活中有很多体现分布式思想的工作。例如，班级大扫除时，有人扫地，有人倒垃圾，也有人擦黑板，在大家共同配合下，完成教室的清洁工作。你能举例说明身边的分布式计算吗？与小组成员交流后，将小组讨论结果写在下面的框中： 快递分拣：包裹的“接力赛跑” —— 分拣员按区域分拣包裹，货车司机运输，最终将快递准时送到千家万户。 餐厅协作：美食诞生的“流水线” —— 服务员点单、厨师烹饪、清洁员打扫，共同为顾客提供愉快的用餐体验。 足球比赛：绿茵场上的“团队方程式” —— 前锋进攻、中场组织、后卫防守，全员配合赢得比赛胜利。 五、能量加油站 如右图所示，分布式计算是分布在不同物理地点的计算机相互协作，共同完成一个计算任务。具体过程是将复杂庞大的计算任务分割成一个个小任务，再分配给不同的计算机分别计算，最后将这些运算结果上传、汇总得到最终的结果。这样做可以有效分担海量的计算任务，节约整体计算时间，提高计算效率。 六、探索 除分布式计算外，云计算中还应用了什么核心技术？ 云计算技术还离不开虚拟化。虚拟化是将实体资源予以抽象，打破地域限制或者实体不可切割等障碍，以解决资源利用效率低下的问题。云计算中的虚拟化可以分为很多种类型，如服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化等。需要注意的是，云计算是基于虚拟化的，但虚拟化的应用不仅仅是在云计算领域。不管是硬件管理还是软件运行，都能看到虚拟化的影子。 七、能量加油站 在计算机科学领域中，虚拟化代表着对各种资源如服务器、存储、网络等)进行抽象。以服务器虚拟化为例，简单地说，可以分为两种应用模式。一种是将一台高性能的服务器虚拟成多个独立的小服务器服务不同的用户。这就好比一台服务器通过资源虚拟化实现了“分身”，承担起好几台服务器的工作。另一种则与之相反，是将多个服务器虚拟成一个比它们更强大的服务器，完成特定的功能。这两种模式的核心都是统一管理，动态分配资源，提高资源利用率。 八、探索 我知道什么是云计算了，那么人们为什么要使用云计算呢？云计算有什么过人之处啊？ 贵州的云数据存储中心有着海量数据，云计算有很强的存储能力！ 全社会数据总量爆发式增长，数据存储、数据安全和数据分析已经成为普遍存在且亟待解决的问题。相对于个体而言，云计算中的数据存储服务（由数据中心提供）成本更低、更安全、更可靠、更快速。而积累下来的大量数据，也为后期的数据挖掘工作和机器学习提供了丰富的数据样本。 云计算在存储之外还有什么突破？ 云赋予了用户前所未有的计算能力。众所周知，阿尔法围棋（AlphaGo）战胜了人类顶尖围棋选手。除了使用了深度学习算法以外，阿尔法围棋还离不开云计算提供的高速运算。此外，有了不断增强的算力保障，动画电影和特技效果也会越来越逼真。在云计算的支持下，动画电影中每个人物的神态，甚至每一根头发的动态，都可以被惟妙惟肖地模拟出来。 九、写一写 除大大提升计算和存储性能外，云计算还有哪些优势？请举例说明，并填写在下表中。 十、探索 超级计算机也具有高性能的计算和存储能力，云计算敢和超级计算机比一比吗。 算力是一切计算的基础，而算力的极致体现就是超级计算机，简称超算超级计算机庞大的计算能力可用于解决专业的工程问题。例如我国在2011年发射“天宫一号”空间站之前，就曾经利用我国自主研发的“神威·太湖之光”超级计算机进行了大规模并行模拟，为“天宫一号”飞行试验提供重要的数据支持。 一般家用计算机的CPU有2~8颗内核，而超级计算机通常都有成千上万的物理CPU，每颗CPU又有几十颗内核。云计算也能通过类似的算力堆砌来模拟一台超级计算机，不管运行多复杂的大型任务，都可以快速得到结果。而具备同样算力的超级计算机，价格要比云计算贵得多。 十一、写一写 2022年全球超级计算机500强榜单揭晓，我国有两台超级计算机位列前十，分别是排名第六的“神威·太湖之光”和排名第九的“天河二号”。比位列世界排名榜前列更让人欣慰的是，我国超算实现了全方位自主研制。请查一查我国超算在哪些方面进行了自主研发和创新，填写在下面的框中。 处理器：我国超级计算机“神威·太湖之光”用的是完全国产的“申威”芯片，就像给电脑装上了中国自己造的“大脑”，不再依赖外国技术。 系统架构：比如“天河二号”，它内部的连接网络是咱们自己设计的，能让数据跑得更快、更稳，就像给高速公路换上了国产的“超强信号灯”。 操作系统：专门为超算研发了国产操作系统（比如“麒麟”系统），就像给超级计算机配了一个“中国管理员”，保证它安全又听话。 实际应用：这些超算帮科学家做天气预报、研发新药，甚至解决全球气候难题，就像用“超级工具”破解科学谜题！ 十二、探索 云计算可以根据访问用户的多少增减计算资源吗? 可以。云计算把服务器、存储设备和软件这些具体的计算资源转化为抽象的服务产品，并提供给用户，按用量收费。 那么，云计算提供了哪些类型的服务呢? 云计算的分类方式有很多种，按照服务类型可分类如下：硬件资源服务也称为基础设施即服务（Infrastructure-as-a-Service，IaaS）；运行环境服务，也称为平台即服务（Platform-as-a-Service，PaaS）；应用软件服务，也称为软件即服务（Software-as-a-Service，SaaS）。如果说IaaS是买菜回家自己烹饪那么PaaS就类似于购买半成品材料，只要一加热就可以食用，而直接去餐馆吃饭，那就是SaaS了。 十三、议一议 结合以上介绍，讨论云计算三种服务的层级关系，将结果填写在下图的括号中。 十四、探索 除了按照服务类型分类，云计算还可以按照服务范围分为私有云、公有云和混合云等，其中混合云是私有云和公有云的组合形态。 私有云：就像你家的小金库！—— 专门给一个学校或公司自己用（比如学校考试系统），数据存在自己的服务器上，外人进不来，安全又私密 公有云：像共享单车谁都能骑！—— 比如百度网盘、腾讯文档，所有人交钱就能用，数据存在阿里/腾讯的机房，便宜方便，但要和别人“拼单”共享资源。 混合云：把书包和储物柜结合用！—— 重要作业放书包随身带（私有云），美术工具存学校柜子（公有云），既保护隐私又省空间。公司用它应对“双十一”爆单！ 十五、实践 本单元需要通过研究和学习完成《互联网的未来》主题报告。请和小组同学一起，制作报告的第一部分--云计算。 1.获取报告相关素材，如什么是云计算、云计算的优势等。 2.精选素材，形成报告框架。 3.选择恰当的文字编辑工具，按照小组分工制作报告。 4.在小组内展示交流，汇总改进意见，并完成修订。 云计算：互联网的“超级大脑” 云计算就像一座巨大的“网络图书馆”，它把计算、存储和服务能力集中到远程的数据中心，用户通过互联网就能随时随地调用这些资源。比如，你用的网盘、在线文档，甚至手机游戏的后台服务器，都是云计算在默默工作！ 云计算的优势： 灵活高效：需要多少资源就用多少，像用水用电一样方便（比如学校网课平台假期自动缩减服务器，节省能源）。 成本低廉：不用自己买昂贵服务器，按需付费（如小公司用阿里云搭建网站，月付几十元即可）。 稳定安全：数据存在云端不怕丢失，专业团队维护（如“双十一”每秒处理70万订单也不崩溃）。 应用实例： 在线教育：疫情期间，腾讯课堂用云计算支持千万学生同时上课。 智能城市：杭州城市大脑用云计算分析交通数据，让红绿灯自动调节车流。 未来展望：云计算可能成为“数字世界的空气”，与人工智能结合后，甚至能帮你预测天气、规划出行路线，让生活更智能！ 十六、拓展 云计算提供了新的资源使用方式，使资源使用率获得了提升。世界范围内计算机的数量众多，由于没有共享，很多计算产能被白白浪费。假设一个用户运行的程序只占了计算机50%的资源，那么剩余50%的能力便可以对外供给另一个用户使用，从而提高资源的使用率。同时这台设备的寿命并没有因此缩短，反而变长因为经常不开机的电子设备，会比常年开机满负荷运转的电子设备更容易出现故障。将计算机的空闲计算能力提供给更多用户，共享计算能力是个不错的主意。请从节能减排的角度，向家人和朋友解释什么是云计算。 云计算就像“共享单车”:家里电脑就像自行车，每天只用1小时，剩下23小时闲着。云计算把无数台电脑连成“超级车队”，谁需要算数据，就随时借用空闲电脑干活，不用每家都买一台全天开机的“高耗能自行车”。 为啥能省电环保？ 1. 少买少开电脑：大家共用“车队”，不用每家买电脑，省材料、省电。 就像拼车上班，10人坐一辆大巴，比开10辆私家车省油！ 2. 换“节能大巴”：云计算用大型节能机房（像电动大巴）代替家里的小旧电脑（像老摩托），耗电少一半以上。 3. 不浪费也不累坏：电脑一直不用容易坏（比如生锈），但云计算让它们“每天适度运动”，既省电又耐用。 十七、拓展 古代计算工具：从手动到机械 算盘：最早的“活体计算机” ，通过滑动算珠完成加减乘除，承载了人类两千年的计算智慧。 机械计算机：齿轮驱动的数学革命，17世纪帕斯卡发明齿轮式加法器，首次用机械装置替代人脑运算。 电子计算机时代：速度与体积的博弈 电子管：点亮数字世界的“灯泡”，1946年ENIAC用1.8万根电子管实现每秒5000次运算，但体积占满房间。 集成电路：拇指盖上的万亿次运算，1958年芯片诞生，指甲大小的空间容纳数十亿晶体管，开启微型化时代。 云计算与未来：无处不在的计算力 分布式计算：全球电脑的“接力赛”，互联网连接全球设备，像蚂蚁分工一样协作处理超大规模任务。 量子计算：打破物理规则的“未来钥匙”，量子比特同时处理多状态，1分钟破解传统计算机万年难题（理论中）。 一、做一做 学生使用腾讯文档进行小组作业，并在课堂上分享使用体验。 二、能量加油站 学生以简短的演讲形式，解释“云”的比喻含义和云计算的基本概念。 三、探索 组织学生讨论什么是分布式计算，并找出日常应用中的实例。 四、议一议 学生扮演餐厅工作人员实践角色协作，体验“流水线”工作模式。 五、能量加油站 学生分成小组，模拟将复杂任务分解成小任务，由各小组分别完成并最终汇总结果。 六、探索 学生分组研究虚拟化的不同类型，如服务器虚拟化、存储虚拟化等，并做简要介绍。 七、能量加油站 学生就虚拟化技术的优缺点以及应用场景进行辩论。 八、探索 学生研究云存储与传统存储的对比，从成本、安全、可靠性等方面进行分析。 九、写一写 想一想云计算的优势。 十、探索 学生研究超级计算机和云计算的异同，从性能、成本、应用场景等方面进行比较。 十一、写一写 学生分组研究我国超级计算机在处理器、系统架构、操作系统和实际应用方面的自主创新。 十二、探索 学生调查IaaS、PaaS、SaaS三种服务类型的典型例子，并制作成图表进行展示。 十三、议一议 讨论云计算三种服务的层级关系。 十四、探索 学生讨论在不同场景下选择使用哪种云类型，分享各自的观点。 十五、实践 小组收集云计算资料，制定报告框架，使用在线工具协作撰写，并进行展示和修订。 十六、拓展 学生设计海报，宣传云计算如何有助于减少碳足迹和节约能源。 十七、拓展 制作展板，展示电子管和集成电路的发展历程。 一、做一做 让学生体验在线协作的便利，提升团队合作和沟通能力。 二、能量加油站 帮助学生掌握云计算的基础知识，提高他们的表达能力。 三、探索 帮助学生理解分布式计算的概念和实际应用场景。 四、议一议 让学生理解通过分工实现高效工作的原理。 五、能量加油站 帮助学生直观理解分布式计算的任务分解与协作过程。 六、探索 帮助学生了解虚拟化技术的多样性及其在云计算中的应用。 七、能量加油站 提升学生的批判性思考能力和表达能力。 八、探索 帮助学生理解云存储在现代社会中的重要性和优势。 九、写一写 培养学生理论联系实际的能力。 十、探索 帮助学生理解两者的优势和适用领域，提高分析能力。 十一、写一写 帮助学生了解我国在超级计算机领域的自主研发成就，增强科技自豪感。 十二、探索 帮助学生理解各类云服务的特性及其在日常生活中的应用。 十三、议一议 加强学生对云计算的理解。 十四、探索 培养学生分析问题和制定策略的能力，提高决策水平。 十五、实践 通过合作编写报告，提升学生对云计算的理解及团队协作能力。 十六、拓展 培养学生的创意思维和信息传达能力，增强环保责任感。 十七、拓展 拓展学生知识点，帮助学生理解计算机从大型化到微型化的演变。 课堂小结 感受无处不在的云计算 1、进行新知引入 2、了解云计算的概念与应用 3、熟悉常见云计算分类方式 4、完成课堂练习 5、进行知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。 课后作业 7．云计算相比传统计算方式有哪些优势？请列举两点。 8.从节能减排的角度，如何用简单例子向家人解释云计算的作用？ 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。 学科网（北京）股份有限公司 $$