《網(wǎng)絡(luò)通信工作原理——數(shù)據(jù)的傳輸過程》教學(xué)設(shè)計

丁小平

● 課標要求

理解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基本概念，能描述因特網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的基本概念、思想與功能，理解網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程，能描述網(wǎng)絡(luò)的開放系統(tǒng)互聯(lián)協(xié)議（OSI）分層模型的基本思想。

● 教材分析

本節(jié)是《網(wǎng)絡(luò)通信工作原理》兩課時中的第一課時，內(nèi)容比較抽象、深奧，但卻是網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)內(nèi)容。只有在理解網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程的基礎(chǔ)上才能更好地理解數(shù)據(jù)的交換技術(shù)的作用，才可以更好地理解網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。通過前兩章的學(xué)習(xí)，學(xué)生對“網(wǎng)絡(luò)能為我們做什么”和“因特網(wǎng)是如何組織與管理的”有了一定了解，但對網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)通信的工作原理還是比較模糊，尚且停留在感性認識。因此，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生加深對網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸工作原理的認識，從而為以后學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

● 學(xué)情分析

隨著因特網(wǎng)的發(fā)展與應(yīng)用范圍的擴大，現(xiàn)在的高一學(xué)生對因特網(wǎng)提供的各種服務(wù)的應(yīng)用已經(jīng)比較熟練。學(xué)生們喜歡網(wǎng)絡(luò)游戲，喜歡QQ聊天，習(xí)慣于發(fā)E-mail，能夠網(wǎng)上購物，但是真正能夠了解網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信工作原理的學(xué)生卻寥寥無幾。在學(xué)生的日常生活和學(xué)習(xí)中，應(yīng)該避免技術(shù)與應(yīng)用、理論與實踐相脫節(jié)的現(xiàn)象。教師需要向?qū)W生充分展示網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)思想，展示網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與現(xiàn)代社會生活的相互作用。

● 教學(xué)目標

知識與技能目標：理解網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程;了解TCP/IP協(xié)議體系的基本知識;了解OSI模型的基本知識。

過程與方法目標：通過小組活動和討論，結(jié)合網(wǎng)上購物活動的生活實例類比網(wǎng)絡(luò)中分層思想和一些數(shù)據(jù)處理的方法及過程，自主探究學(xué)習(xí)新概念。

情感態(tài)度與價值觀目標：通過交流、討論，使理論與實踐相結(jié)合，進而培養(yǎng)學(xué)生的探究意識與合作意識。深刻認識和理解分層思想把復(fù)雜問題簡單化，體驗人類在解決問題的過程中表現(xiàn)出來的智慧。

● 設(shè)計策略

本節(jié)從教學(xué)內(nèi)容來看是一節(jié)純理論的課，而且內(nèi)容比較抽象。首先，在引課上要將網(wǎng)購的例子分析透徹，通過“情境分析、問題設(shè)疑”的方式引出“約定”和“功能層”的概念為后面講解TCP/IP協(xié)議的層次結(jié)構(gòu)、OSI的層次模型埋下伏筆。教師在此基礎(chǔ)上具體講解TCP/IP協(xié)議體系的各功能層的作用及數(shù)據(jù)傳輸過程。其次，選擇學(xué)生最熟悉的網(wǎng)購是訂單的傳送過程為例，通過演示文稿直觀地模擬數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的簡單傳輸過程，理解網(wǎng)絡(luò)通信的工作原理。再次，自主學(xué)習(xí)。在理論內(nèi)容講授的過程中形式不能過于平緩，通過適當?shù)脑O(shè)置讓學(xué)生參與到授課過程中可以及時捕捉學(xué)生的情緒。從TCP/IP協(xié)議模型到OSI層次模型的過渡穿插一個由學(xué)生自主學(xué)習(xí)教材內(nèi)容的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生自己從教材內(nèi)容中歸納總結(jié)出OSI層次模型的產(chǎn)生背景、特點。

● 教學(xué)準備

投影儀、網(wǎng)絡(luò)教室、為教學(xué)設(shè)計所做的課件資料。

● 教學(xué)過程

1.引課

學(xué)生活動一：情境分析、角色扮演。

師：同學(xué)們，如果你要從淘寶網(wǎng)上購買一套“大嘴猴”親子裝，需要怎么做？

學(xué)生爭先恐后地給出答案。

師：現(xiàn)在每一組請一位同學(xué)，分別扮演賣家、快遞公司、運輸公司和買家，來共同模擬網(wǎng)購流程。其他同學(xué)注意觀察和思考在收發(fā)快遞中應(yīng)該注意的事項，也就是注意哪些環(huán)節(jié)可以使快遞順利寄出，并且保證買家能順利收貨。

五位學(xué)生活動模擬。學(xué)生觀看表演并思考。

師：在包裹傳遞的過程中，主要涉及三個子系統(tǒng)，即用戶子系統(tǒng)、快遞子系統(tǒng)和運輸子系統(tǒng)。在此次網(wǎng)購中，網(wǎng)店售賣者、快遞公司、運輸部門分別扮演了什么角色？互相之間如何銜接協(xié)調(diào)？

學(xué)生：網(wǎng)店售賣者賣物品時都有個約定，就是寶貝描述要真實，這樣買家才知道自己選擇哪個尺碼以及花費多少金額。買家下單后，賣家根據(jù)訂單將商品打包，快遞公司收件時要求賣家在快遞單上填好發(fā)件人和收件人等相應(yīng)內(nèi)容，以免快遞被退回或送不到買家手上?？爝f公司收到快遞后，交付給運輸部門進行運輸，這時快遞公司和運輸部門之間也有約定，如到達時間等?？爝f運送到目的地后進行相反的過程，運輸公司將快遞交給快遞公司，快遞公司再將快遞送到買家手中。

設(shè)計意圖：學(xué)生通過分析網(wǎng)上購物活動的過程并能表達和模擬，體會到網(wǎng)購成功與否與“約定”很有關(guān)系，從而發(fā)現(xiàn)用戶子系統(tǒng)、快遞子系統(tǒng)、運輸子系統(tǒng)之間的約定，培養(yǎng)觀察和思考的能力。

2.授課

學(xué)生活動二：類比概念，模型對照。

師：我們?nèi)绾纬橄蟪鲆粋€網(wǎng)購流程模型呢？請總結(jié)網(wǎng)上購物活動的過程并能用文字和箭頭表達。

學(xué)生小組討論，寫下網(wǎng)購流程示意圖。

教師展示學(xué)生示意圖。教師展示網(wǎng)購流程圖，如圖1所示。

師：在包裹傳遞的過程中，主要涉及三個子系統(tǒng)。因而賣家和買家之間，快遞公司和快遞公司間都有約定，保證了快遞的準確傳遞。

在計算機網(wǎng)絡(luò)通信中，勢必也需要一種規(guī)范，將整個過程分為多個步驟。為了有效地傳遞網(wǎng)絡(luò)中的信息，計算機網(wǎng)絡(luò)采用層次性的結(jié)構(gòu)模型，將網(wǎng)絡(luò)分成若干層次，每個層次負責不同的功能。每一個功能層中，通信雙方都要共同遵守相應(yīng)的約定，我們把這個約定叫做協(xié)議。例如，我們曾設(shè)置過的TCP/IP協(xié)議，就是一種常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。各功能層之間，上一層對下一層提出服務(wù)要求，下一層完成上一層提出的要求。

師：網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸與網(wǎng)上購物活動具有一定的相似之處，如何理解呢？

生：快遞好比網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，整個快遞系統(tǒng)好比計算機網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)安全可靠的傳輸離不開各層之間的約定。

師：TCP/IP協(xié)議將網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分為哪幾個層次呢？

生：TCP/IP協(xié)議大致可分成四層——應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)際層、網(wǎng)絡(luò)接口，它包含了TCP、IP、UDP（用戶數(shù)據(jù)協(xié)議）、ARP（地址解析協(xié)議）等眾多協(xié)議。

教師使用PPT展示TCP/IP概念層，如圖2所示。

師：什么是TCP/IP協(xié)議？它有何作用呢？

生：IP協(xié)議——互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，是把數(shù)據(jù)包從一個地方傳遞到另一個地方。TCP協(xié)議——傳輸控制協(xié)議，是對數(shù)據(jù)進行管理和校核，保證數(shù)據(jù)包在傳輸過程中的正確性。

教師使用PPT播放網(wǎng)購訂單的傳送過程，如下頁圖3所示。

設(shè)計意圖：TCP/IP協(xié)議的核心內(nèi)容及其特點是本節(jié)的重點也是難點。通過類比，再介紹TCP/IP協(xié)議體系的產(chǎn)生背景及其特點，學(xué)生會更易于接受。

學(xué)生活動三：自主學(xué)習(xí)，介紹OSI模型。

師：TCP/IP協(xié)議產(chǎn)生于因特網(wǎng)的研究與實踐中，而在網(wǎng)絡(luò)世界中有一種通用的概念模型——OSI參考模型，即開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，請圍繞以下問題自主學(xué)習(xí)第56～57頁：①什么是OSI（Open Systems Interconnection）參考模型，描述OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)示意圖。②OSI層次模型中各功能層的上下層是如何協(xié)調(diào)工作的？數(shù)據(jù)是如何傳輸?shù)?？③把OSI模型與TCP/IP協(xié)議體系對比一下，分別對應(yīng)什么層次，各有何種作用？

學(xué)生閱讀、對比。

設(shè)計意圖：在此部分設(shè)置問題，教師為主導(dǎo)學(xué)生為主體，通過教材中關(guān)于OSI層次模型文章的閱讀，讓學(xué)生從中歸納總結(jié)出OSI層次模型產(chǎn)生的背景及其特點，避免了純理論內(nèi)容的平鋪直敘，使學(xué)生更樂于接受。同時，教師給學(xué)生提供探究性學(xué)習(xí)的空間，更有利于知識的掌握。

3.課堂小結(jié)

師：在TCP/IP協(xié)議中，去掉了OSI參考模型中的表示層和會話層（這兩層的功能被合并在應(yīng)用層實現(xiàn)），同時將OSI參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層合并為主機到網(wǎng)絡(luò)接口。在當前網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程中起到關(guān)鍵作用的是——TCP/IP傳輸協(xié)議。

● 教學(xué)反思

教學(xué)過程的第一個環(huán)節(jié)，即網(wǎng)上購物的工作過程的講解是本節(jié)課能否成功的關(guān)鍵。因此一定要將網(wǎng)上購物活動的工作過程講透、講懂。除此之外需要盡可能多地讓學(xué)生的思維跟著教師動起來。在本節(jié)課教學(xué)設(shè)計中對實踐性強的、貼近我們生活實際的TCP/IP協(xié)議體系緊跟著網(wǎng)上購物活動的工作過程自然引出，然后通過一個簡單動畫示意，TCP/IP協(xié)議支持下的網(wǎng)上訂單的傳送過程，達到提升的效果。對于知識性強的OSI層次模型采用了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方法，通過問題設(shè)疑去尋找答案，教師總結(jié)強化基礎(chǔ)知識。這樣，在知識的學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生起伏感。感悟和提升本節(jié)課著眼于兩個與“網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸”有關(guān)聯(lián)的生活實踐，第一個（網(wǎng)上購物活動）起到類比的作用，第二個（網(wǎng)上訂單的發(fā)送）起到實踐強化的作用。將抽象的理論與實際生活建立起了連接，有助于學(xué)生理解抽象的理論，為學(xué)生理解網(wǎng)絡(luò)中的各種應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

不足之處：在舉實例強化理論時應(yīng)該更加深入淺出，對于理想性的OSI層次模型的基礎(chǔ)知識應(yīng)該更加形象化。