高中信息技术选修3教案-3.2.1 数据的传输过程1-教科版

网络通信的工作原理
——数据的传输过程
教材分析
本节课是教育科学出版社《网络技术应用》第三章“网络是如何工作的”中第二节“网络通信的工作原理”的重点内容。在了解了“网络能为我们做什么”、“因特网的组织与管理”之后，本章带领学生进一步探寻网络工作的奥秘。理解了网络通信的工作原理，无疑就揭开了网络神秘的面纱，所以本节是本章的重点。“数据的传输过程”这部分内容比较抽象、深奥，学生在理解上有一定的难度，这也是教学的难点。如何突破这个重点和难点？教学上可运用讲授式、启发式、类比法等各种教学策略，利用传话游戏、动画演示、作业巩固、在线测试等多样化的学习途径，指导学生进行探究学习。网络世界中数据的传输过程遵循“分层约定”的思想，跟我们日常生活中电话系统的工作过程有着许多相似之处，本课引导学生以此为突破口进行讨论分析，使学生认识到“分层”和“共同约定”思想的重要性，然后层层深入、不断追问，将理论和实践结合，分析与探究并举，来进行网络通信中的“模型”和“协议”的学习。
二、教学重要环节创新设计
（一）导入：阅读“孔子周游列国传播文化”、“美国人利用激光束进行太空通信”两则趣味读物，将最古老的通信方式和当今世界最前沿的通信方式进行比较，引出通信方式的时代变迁，发人深省，提出课题。
（二）类比引出OSI参考模型：用电话系统的例子提出“约定”和“分层”的思想，进而提出OSI参考模型，从身边熟悉的例子说起，由易到难。
（三）OSI参考模型的学习：通过教师讲解、动画演示、“传话游戏”来说明OSI参考模型中如何实现数据传输、各层实现什么功能，重点介绍的是应用层、传输层和物理层；通过QQ对话实例引导完成课堂练习，进一步理解OSI参考模型的原理，将抽象内容具体化；通过使用FTP提交作业，让学生体验一次数据传输的过程，并以此引出“TCP/IP协议”的教学。这里的课堂练习起到了承上启下的作用。
（四）TCP/IP协议的学习：通过学生活动（验证TCP/IP协议的存在；阅读课本找出自己熟悉的协议并说一说；通过“浏览教学网站、浏览作业上交情况”等活动，体会HTTP、FTP等协议是工作在应用层的）、师生对话，完成该环节的学习。
（五）在线测试：在线评价学习效果。（视教学进度而定，可做可不做）
（六）课堂小结：思维导图不仅呈现教学重点，而且利用“思维导图”作总结，把主题关键词与图像、颜色等建立记忆链接，协助学生在科学与艺术、逻辑与想象之间平衡发展，开启大脑的无限潜能，更好得掌握课堂教学内容。播放视频（点灯传输数据），了解一种奇特的数据传输方式，拓展视野，展望未来。
（七）“孔子苏格拉底对话”、“传话游戏所传的话”两处细节，涉及科技、人文、艺术和信仰，在信息课上力求能渗透些许人文关怀。
三、学生分析
（一）本节课教学对象为高一学生。
（二）学生已经学习了“网络能为我们做什么”、“因特网的组织与管理”，而且网络紧密地伴随着他们的学习和生活。理解网络工作的原理，认识数字生活的奥秘，使之对网络的认识提升到新的高度。
（三）对网络有浓厚的兴趣，但涉及到抽象理论就头大，教学过程中要把复杂问题简单化、抽象内容具体化。
（四）学生喜欢学习操作技能，不重视理论知识，教学中要创设情境、适时引导，增加有趣味的教学环节。
四、教学目标及重难点
（一）知识与技能：1．使学生意识到“分层”和“共同约定”思想的重要性，理解网络协议的基本概念；2．了解OSI参考模型和TCP/IP协议的基本知识；3．理解网络中数据传输的一般过程。
（二）过程与方法：通过类比、传话游戏、动画演示等方式，让学生理解OSI参考模型抽象的分层结构和数据传输的过程，进一步认识网络通信的工作原理。
（三）情感态度与价值观：1．观看动画“数据传输的过程”，锻炼和增强了学生的观察能力、理解能力和分析能力。2．“课题导入”、“圣人对话”、“传话游戏”等环节，激发学生对传统文化和现代科技的关注，启迪智慧，培养学生善于思考的习惯。3．通过理解网络中数据的传输过程，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。
（四）教学重点：网络协议的基本概念、网络通信的工作原理。
（五）教学难点：网络中数据传输的过程及各层的功能。
五、教学策略选择与设计
（一）本节课综合运用讲授式、启发式、类比法等各种教学策略，利用传话游戏、动画演示、作业巩固、在线测试等多样化的学习途径，指导学生进行探究学习。通过问题、活动、任务等多种驱动方式完成教学，培养学生观察能力，理解能力和分析问题的能力。
（二）设计特色
1．处处类比、层层深入、不断追问；理论和实践结合，分析与探究并举；环环相扣，促使认知活动的层层深入。
2．综合问题、活动、任务等多种驱动方式，促使学生全方位参与课堂教学过程。
3．渗透“科技与人文艺术完美结合”的理念。
六、教学资源和工具
《网络技术应用》教材（教育科学出版社）、多媒体网络教室、网络课件、PPT教学演示课件、“课堂练习.doc”课堂作业素材、传话游戏所需纸条等。
七、教学过程
教学
环节
教师活动
学生活动
设计意图
（一）
创
设
情
境
导
入
课
题
1．课前阅读资料:“孔子”、 “利用激光束进行太空通信”。
2．提出课题：古有圣贤孔子周游列国传播文化，今有美国人利用激光束进行太空通信。古往今来，人类的通信方式不断变迁。如今，网络通信正是时代的主题，这节课我们一起来学习“网络通信的工作原理”。
打开教学网站，阅读材料，引发思考。
从较具趣味性的内容入手，引发学生思考；指出通信方式的变迁；提出网络通信的课题——网络通信的工作原理；激发学生关注传统文化和现代科技的兴趣。
（二）
利
用
类
比
引
出
重
点
1．出示问题:若孔子和苏格拉底穿越到19世纪的中国和希腊，如何安排两位圣人对话？
2．导出“电话系统”：“我们知道人类历史上经历了五次信息技术革命，第四次信息技术革命就发生在19世纪，电话是当时最伟大的发明之一”，以此引出用电话实现对话。
3．解释电话系统“分层约定”的思想：（1）简述电话通话的过程，提出分层解决问题的思想：上一层对下一层提出服务要求，下层完成上层的要求；（2）问题：这样孔、苏就能畅通对话了吗？（3）各层通信双方都要遵守约定：用户层面、电话机层面、传输线路层面。
1．回忆五次信息技术革命；思考19世纪有哪些伟大发明？得出用电话解决问题最可行。
2．回答问题：还不能畅谈，需统一语言。
3．理解电话系统中“分层约定”的思想。
1．引出对五次信息技术革命的回忆。
2．利用简单易懂的比喻使学生意识到“分层”和“共同约定”思想的重要性，为后面OSI模型的学习奠定基础。
3．有点喜剧色彩，有点突兀，有点小噱头，以加深印象。
4．渗透些许人文关怀。
（三）
初
识
OSI
参
考
模
型
讲述：1．网络通信也遵循“分层约定”的思想。为了有效地传递网络中的信息，计算机网络采用分层解决问题的方法，各层通信双方遵守相应的约定，这种约定称为“协议”。
2．国际标准化组织提出了网络世界中的通用概念模型OSI参考模型，使全球范围内的计算机平台可以进行开放式通信。
1．体会OSI参考模型分层约定的思想。
2．初步建立“协议”的概念。
实现概念的迁移。
（四）
走
进
OSI
参
考
模
型
1．OSI参考模型概述：自上而下分7层，顶层是应用层，底层是物理层。各功能层之间上层对下层提出要求， 下层完成上层的要求；各层通信双方都要遵守相应的约定。
2．动画演示数据的传输过程。
并配合动画讲解：信息从系统A开始发出一路向下不断分解直到比特级，再通过物理传输信道传输到系统B中，再自下而上逐步还原为原始信息（可解释一下比特级数据）
3．安排学生做传话游戏：根据4组建立4个人工通信系统。第一位同学接到老师给的纸条后，将纸条上的话告诉旁边的同学，往后传话，直到最后一位同学。最后一位同学在纸上记下这句话。
4．分析游戏结果：（1）哪组最快？哪组最准？效率谁高？（2）帮助学生分析每组成功的原因或失败的原因。
5．传话游戏与网络通信的类似之处：面对大量数据，网络通信也会出现中断，如丢失数据包等情况。（例如：视频电话时会出现画面停顿，漏掉音节等情况），OSI的各功能层负责处理这些问题。（引出层功能的介绍）
6．功能层的介绍：（1）对数据进行纠错处理、将数据分包，即“封装”（传输层）；决定最佳路径，将数据从发送方传输到接受方。（2）出示各层功能表：重点提一下传输层及网络层、应用层及物理层。
7．利用动画再现数据传输过程：发送方数据经过各层，被分成更小的数据包，并加上一些信息，传到接收方，接收方进行反向操作，还原信息。
1．听讲、理解。2．观看动画演示，对数据传输过程有个形象的了解。
3．学生做“传话游戏”，全员参与，每组最后的同学记录传来的这句话，请其他同学来汇报结果。
4．分析游戏结果：各组代表分析传话成败的原因。（失败在：话太长了；中间有人漏字；有人错传；成功在：传话时反复核对后再传；一句一句传；按最快捷的传话路径来传）
5．由此及彼，联想到网络通信的类似之处。（面对大量数据，容易出现中断、丢失数据包的问题，采取对数据进行纠错处理；将数据分包，即“封装”；决定最佳路径等措施）
6．看学习网站或书上的表格了解各层具体的功能。回答相关问题。
7．加深印象。
1．结合电话系统分层约定的思想理解：计算机网络采用层次性的结构模型，将网络分为若干层次，每个层次负责不同的功能 。
2．游戏：利用趣味性很强的活动帮助学生了解网络通信的过程，熟悉封装、纠错、路由等概念，加深理解层的功能。
3．动画：既形象又生动，加上教师的适时讲解，网络的通信过程一目了然。
4．利用这些活动突破教学重难点。
5．一、二两组传的是：“最快的5G网络技术，1秒可下载30部4GB左右的电影，你信吗？”三、四两组传的是：“人类上一次对一个平板如此兴奋是因为上面写有十戒”。纸条附加提示：组1一句一句传；组2依次不重复传；组3核对好再传；组4找最快捷的方式传。
“5G”这句话较难传，给一，二组传反差明显；“平板”这句略简单，容易得出预期的结果。
内容的选择上，一句与主题相关；一句体现时代热点和文化信仰。
（五）
作
业
巩
固
承
上
启
下
1．布置课堂作业：
（1）下图用红框圈出的部分表示的是：“甲通过QQ发送信息‘你好’给乙”的过程。其每一步分别对应OSI参考模型哪一层的功能呢？把下列文本框移到合适的位置。（2）文字周围有4个蓝色箭头，挑选其中3个，分别移到相应的虚线框内，用以表示系统A向系统B发送信息时，数据的传输方向。（3）保存，文件改名为“座位号.doc”，打开“作业上交”交作业。
2．过渡：展评一两位学生的作业。指出学生刚才交作业就是一次数据传输的过程。问：是OSI参考模型保障我们的作业成功上传的吗？不是，它只是一个理想的概念模型，事实上帮助我们传文件的是TCP/IP协议体系。
3．与学生一起验证我们的计算机上有没有安装“TCP/IP协议”
1．根据“课堂练习”的要求 对照QQ发送信息的过程，完成填空。
2．体会OSI参考模型的分层结构，进一步了解各功能层的功能。
3．利用FTP上传课堂作业。
4．体验FTP文件传输的过程。
5．右击“网上邻居”后单击“属性”或右击“本地连接”后单击“属性”，找到
TCP/IP协议。
1．通过QQ这个易于理解的例子作引导，帮助学生进一步理解数据传输的过程，了解各层的功能，课堂作业很容易就完成了。
2．指导学生完成练习时，教师作说明，相当于利用QQ实例再次强调数据的传输过程。
3．用“交作业”过渡到“TCP/IP 协议”的教学。
4．动手操作，加深印象。
（六）
从
概
念
模
型
到
TCP/IP
协
议
1．TCP/IP协议介绍：网络通信必须有网络中的”世界语”——TCP/IP协议体系，TCP/IP协议是因特网中使用最频繁的协议。
2．展示TCP/IP协议的结构，并与OSI参考模型比较。
3．出示问题：（1）TCP/IP协议体系中的核心协议是哪两个？它们的工作分别是什么？位于哪一层？（2）浏览网页、传输文件、收发电子邮件都基于什么协议？工作在TCP/IP协议的哪一层？
4．引导学生看书思考并回答问题；引导学生打开“教学网站”和“作业上交”来找答案。
5．给出答案：（1）IP协议是把数据包从一个地方传递到另一个地方；TCP协议是对数据进行管理和校核，保证数据包在传输过程中的正确性；（2）分别是HTTP协议、FTP协议、SMTP和POP3协议，都工作在应用层。
1．了解TCP/IP
协议的基本知识。
2．结合示意图，发现OSI参考模型和TCP/IP协议两者的差别。
3．看书、思考，回答问题。
4．打开“教学网站”、打开“作业上交”，找出相关协议，得出结论，回答第二个问题。
1．实现知识的迁移，与OSI参考模型原理相通。
2．利用学生熟悉的“浏览网页”、“利用FTP交作业”等例子，说明应用层的功能，便于学生理解。
3．利用师生对答，实例导向等方式展开教学，启发学生自主思考，探究发现，达到良好的教学目的，也提高了学生的参与度，学生也更有成就感。
（七）
测
试
自
查
测试一下：
1．单击教学网站的“测试题”栏目，根据自己所在班级和学号登录。
2．开始测试，看看能得100分吗？假如没有，查看课本内容或教学网站，再改正吧。
1．学生根据自己的班级学号登陆，然后测试。
2．查看课本内容或教学网站，再改正。
根据学测需要，考查学生对知识的掌握情况。（可做可不做，给课堂一些弹性时间）
（八）
课
堂
小
结
展
望
未
来
1．小结：用思维导图说明本节课学习的主要内容。
2．观看视频：了解一种奇特的数据传输方式。
3．展望：可见，网络通信正以前所未有的速度在发展。未来扑面而来，同学们，你们准备好了吗？
1．理清这节课的知识结构。
2．观看视频，引发思考。
3．展望未来，做好准备。
1．用“思维导图”作总结，把主题关键词与图像、颜色等建立记忆链接，协助学生更好地掌握教学内容。
2．“展望”发人深省，启迪智慧。
八、教学反思
教学设计时主要从以下三个方面着手准备：怎样把“抽象深奥”的内容以“通俗易懂”的方式呈现；怎样给学生创造动手操作的机会，使理论课的形式多样化；如何克服理论课的晦涩乏味，给教学增添一些趣味。
教学过程中，“传话游戏”学生很感兴趣，积极参与，收到了预期的教学效果，教学难点和重点也在此突破。“课堂练习”也是一个亮点，学生学到重点知识以后，牛刀小试，很快解决了问题，感觉到这并不是什么神秘的，太难理解的问题啊。借上传作业完成一次数据传输的过程，引出TCP/IP协议的学习，问题就迎刃而解了。
总之，课前想了很多，也有诸多纠结，重点要仔细挖掘，细节也要多多思量，说到细节，所传的两句话，我作了精心挑选，既要切题，又要有趣味，有些神秘，更主要的是要能够收到预期的效果，便于类比。
课堂教学是一个充满遗憾的过程，准备的很多，实践中遗憾也很多，再接再厉吧。
英国哲学家怀海特说过，教育就是把你课堂上学的东西都忘记了，把为考试而背诵的东西都忘记了，那剩下的东西就是教育。当我们信息技术课上的内容被淡忘，总会留下一些痕迹吧？是信息素养？是创造意识？是渴望优秀的内在需要？是善于利用信息技术使自己成为博古通今之人的能力？……许多许多，我们的课该如何更好得去渗透？