网络通信的工作原理

网络通信工作原理——数据的传输过程一、教学设计（一）教学目标要求学生理解OSI模型及TCP/IP协议的基本知识，理解网络中数据传输的过程，感受通信技术在网络互联中的核心价值，体验人类在解决问题的过程中表现出来的智慧。（二）内容分析1．本节的作用和地位本节是网络通信工作原理两课时中的第一课时，内容比较抽象，但却是网络的基础内容。只有在理解网络数据传输过程的基础上才能更好地理解数据交换技术的作用，才可以更好地理解网络服务。通过前两章的学习，学生对“网络能为我们做什么”和“因特网是如何组织与管理的”有了一定了解，但对网络互联通信的工作原理还是比较模糊，只是停留在感性认识的层面上。因此通过本节课的学习可以加深学生对网络中数据传输工作原理的认识，从而为以后学习网络规划设计奠定基础。2．本节主要内容介绍教材借助于学生较熟悉的邮政系统中信件的传送过程来类比数据在网络中的传输过程，使学生对OSI概念模型有个初步的形象认识。在邮政系统传信件的过程中主要涉及三个子系统，即用户子系统、邮局子系统、运输子系统。各系统之间在完成一个信件传送过程中必须遵守一定的约定，而且系统内部各功能层之间也要遵守相应的约定才能完成信件传送任务。计算机网络中也需要有类似的层次型的数据传输系统才能更加有效地传输数据，而且各功能层之间也要遵守相应的约定，这个约定在计算机网络传输数据的过程中称为“协议”。为了实现各个不同类型的网络平台能够实现开放性的交流，就出现了“OSI模型”，用于为不同类型网络协议的制定提供参考。从实用网络协议体系和“网际网”的概念出发引出TCP/IP协议的产生背景及其特点，进一步将OSI层次模型与TCP/IP层次模型进行对照，介绍TCP/IP协议的各功能层。OSI层次模型仅仅是一种参考模型，在实用的领域里TCP/IP协议发挥着它强大的网际互联、可靠的跨平台通信的功能，而且在Internet中频繁地使用，成为Internet中的“世界语”。3．重点难点分析教学重点：（1）让学生体会邮政系统的工作过程。（2）让学生了解OSI层次模型的基本结构及其产生的背景。（3）让学生理解TCP/IP协议的层次结构的特点及其产生的背景。（4）让学生了解网络中数据传输的过程，认识网络通信工作原理。（5）体验人类在解决问题的过程中表现出来的智慧。教学难点：（1）网络中分层次解决问题的根本思想。（2）让学生理解OSI层次模型、TCP/IP协议层次结构的特点及其意义。（三）学生分析随着因特网的发展与应用范围的扩大，现在高一的学生对于因特网提供的各种服务的应用已经比较熟练。学生们喜欢网络游戏、喜欢QQ聊天，习惯于收发E-Mail，但是真正能了解网络数据通信工作原理的学生却寥寥无几。在学生的日常生活和学习中，应该避免技术与应用、理论与实践相脱节的现象。教师需要向学生充分展示网络技术发展的指导思想，展示网络技术与现代社会生活的相互作用。（四）教学策略设计1．教学方法设计从教学内容来看本节课是一节纯理论的课程，而且内容比较抽象。首先，在引课上要将邮政系统送信的例子分析透彻，通过“情境分析、问题设疑”的方式引出“约定”和“功能层”的概念为后面讲解OSI的层次模型、TCP/IP协议的层次结构埋下伏笔。其次，采用事件驱动的方式。在理论内容讲授的过程中形式不能过于平缓，适当地让学生参与到授课过程中能及时捕捉学生的情绪。从OSI层次模型到TCP/IP协议模型的过渡穿插一个由学生读材料的环节，让学生自己从阅读材料中归纳总结出TCP/IP协议的产生背景、特点及其核心。教师在此基础上具体讲解TCP/IP协议的各功能层的作用及数据传输过程。最后，选择学生最熟悉的网络应用E-Mail的传送过程为例，通过演示文稿直观地模拟数据在网络中的简单传输过程，理解网络通信的工作原理。2．教学流程设计思路（1）引课•情境分析、问题设疑分析生活中邮政局发信的情境，并由学生归纳出图示化的送信过程。•提出问题①发信人写的信收信人不会看不懂吧？②发信人把信送到邮政局，邮局能明白信封上写的内容吗？③发信端与收信端，当信到达同一层次时处理的过程一样吗？•总结①当然能懂，因为收信人和发信人有约定。如用同样的语言，用同样的语法结构等。②用户和邮局、邮局和运输部门都有事先的约定。如信封的书写格式、送信所用的时间等。③在不同端的同一功能层，形式是一样的，处理过程是可逆的。通过对疑问的解答，在学生脑海中建立在处理一件事情的过程中需要有约定和层次的概念。（2）授课•类比概念，模型对照既然邮政系统送信与网络中数据的传输有一定的相似之处，那么在计算机网络中为了有效地传递数据，传输过程中一定也需要一种共同的约定，这里的约定就是“协议”；为完成一次数据的传输过程，也可以将网络的各部分功能划分成功能层来完成一个任务。这样处理就会将一个实际的物理的传输过程层次模型化，使学生更易于理解网络数据传输过程的层次型结构，在此基础上再介绍OSI模型的产生背景及其特点，学生会更易于接受。板书：OSI，开放系统互联参考模型。•阅读材料，发挥主观能动性学习TCP/IP协议的核心内容及其特点是本节的重点也是难点。在此部分设置问题，通过一段关于TCP/IP协议文章的阅读，让学生从中归纳总结出TCP/IP协议的核心内容及其特点。•提问①TCP/IP协议的核心内容是什么？（TCP协议：传输控制协议，IP协议：网际互联协议）②TCP/IP协议的产生背景是什么？（如何让不同类型操作系统不同的计算机按照共同的工作方式和共同的标准连接起来的问题）③TCP/IP协议的特点是什么？（低成本、局域网间通信的可靠性）这样做会有以下益处：A．通过听同学读这篇文章，学生会有很大的想像空间。学生想要表达信息必须经过获取信息，加工信息的过程，这样会加深学生对这一信息的关注力。B．避免了只有老师平铺直叙式的讲授所带来的情绪转移，能够起到激发学生注意力的作用。C．在纯理论课中体现学生主动参与的学生方法。•形象模拟，体会抽象概念做一个简单动画，形象模拟在TCP/IP协议组支持下一份E-Mail在网络中的传输过程，体会层次化的TCP/IP协议模型在实际应用中的工作原理。使学生把学到的理论形象化建立在脑海中。（3）教学总结以本节课题为中心总结：在当前网络数据传输过程中起到关键作用的是——TCP/IP传输协议。板书：TCP，传输控制协议。IP，网际互联协议。3．学生上机操作安排和教师应用信息技术的情况本节课中学生没有上机操作任务，不安排学生上机。教师在上课过程中需要用到投影仪，另外还有教师为教学设计所做的课件资料。二、教与学的实际过程描述教学阶段及所用时间教师活动学生活动对学生学习过程的观察和考查信息技术的应用预期达到的效果引入课题1．引导学生分析邮政系统送信过程。2．分析送信过程中“约定”的重要性。分析邮政系统送信过程。总结邮政系统送信过程，并能用文字和箭头表达。学生分析邮政系统送信过程到位并能表达，体会到送信成功与否跟“约定”很有关系。类比讲解1．介绍网络中数据传输过程中的“约定”叫协议。2．OSI模型产生的背景及特点。学生看投影，记忆OSI模型的七层结构。要求学生记住OSI模型有七个层，各层的名称是什么。用幻灯片看OSI模型的结构。能记住“协议”的概念，了解OSI模型的七个层次的名称及其特点。阅读材料组织学生认真听阅读。听阅读组织信息，准备回答问题。观察学生，看其能否认真听阅读，回答教师的提问。能从阅读材料中总结出TCP/IP协议产生的背景、特点及核心内容。归纳讲解1．讲授TCP/IP协议的基本结构、各功能层的名称及其作用。2．TCP/IP模型与OSI模型的对照比较。体会TCP/IP协议的基本结构及其与OSI模型的比较。提问学生：比较的结果，回答TCP/IP协议结构与OSI模型结构的异同。用幻灯片看TCP/IP协议结构与OSI模型结构的比较。能描述TCP/IP协议的层次数据及各层名称。具体实例E-Mail的传输过程幻灯片。相互交流观看。观察学生，看其对E-Mail的传输过程是否感兴趣，是否有愉快感。用幻灯片看E-Mail的传输过程。能初步体会在TCP/IP协议支持下数据的传输过程。总结和学生一起总结网络数据的传输过程。和教师一起总结。看学生在老师的引导下能不能自己总结出来。理解网络中数据传输的工作原理。2．关键环节提炼（1）引入网络协议的层次性结构是个非常抽象的概念，既然邮政系统的例子与之有相似之处，而邮政系统的工作过程又是我们所熟悉的，所以对邮政系统的例子一定要分析透彻，这样才有助于学生理解OSI模型及TCP/IP协议。（2）阅读材料讲授TCP/IP协议这部分内容时采用由一位同学读阅读材料其他同学听，然后回答关键问题的方法可以有如下效果：①避免了纯理论内容的平铺直叙，使学生更乐于接受。②给学生提供探究性学习的空间，更有利于知识的掌握。（3）具体实例这部分是对抽象内容的形象化，有助于帮助学生理解TCP/IP协议的工作过程，也为学生平时使用互联网收发E-Mail提供了更大的想像空间。三、教学反思1．教学设计在教学过程的第一个环节，邮政系统工作过程的讲解是否到位是本节课能否成功的关键。因此一定要给学生将邮政系统的工作过程讲透、讲懂。除此之外需要尽可能多地让学生的思维跟着老师动起来。在本节教学设计中OSI层次模型紧跟着邮政系统的工作过程自然引出，对TCP/IP协议的模型采用了学生主动学习的方法，通过问题设问去寻找答案，老师总结强化这样在知识的学习过程中产生起伏感。最后通过一个简单动画示意在TCP/IP协议组支持下E-Mail的传送过程，达到提升的效果。2．感悟和提升本节课着眼于两个与“网络数据传输”有关联的生活实践，第一个（邮政系统）起到类比的作用，第二个（E-Mail的收发）起到实践强化的作用。将抽象的理论与实际生活建立起了连接，有助于学生理解抽象的理论，为学生理解网络中的各种应用提供了理论基础。3．不足在举实例强化理论时显得不够丰满，应该更充实一些。