第4课 数据分包灵活传 教案+学案 2024—2025学年人教版（2024）初中信息技术七年级全一册

数据分包灵活传 1、 学情分析 本课的活动对象是七年级学生，他们学生思维活跃、乐于发现和创新，对新鲜事物充满兴趣和探索的欲望。通过前面的学习，大部分学生已经了解了互联网的发展史，互联网的特征和应用，但是对数据怎样在这张“网”上有序传输，还缺少系统的认识。本节课应激发学生的想象力，培养学生从具体到抽象的分析能力，引导学生在活动中进行观察和思考，体验游戏的乐趣，完善个人知识体系，同时养成运用计算思维解决问题的习惯。 2、 教学目标 【核心素养目标】 1. 使用适合初中学生的方式，帮助学生理解数据分包，培养学生的计算思维。 2. 学生形成将复杂问题逐步化简为分包、传输和重新组合等一些列规则（协议）的信息意识，同时学生在高效解决同类问题的过程中，也促进了计算思维。 【教学目标】 1. 了解网络通信的基本过程 2. 了解存储转发思想 3. 在游戏体验的过程中，能根据需求优化传输方案，体会数据分包策略。 三、教学重难点 1.重点：①理解数据分包的作用。 ②认识数据在网络中的传输过程 2.难点：在游戏体验的过程中，能根据需求优化通信方案，体会数据分包的思想方法。 四、教学策略 采用分组合作和游戏探究方式。为支持学生的持续性学习过程。 五、教学过程 学习任务 学生活动 教师活动 活动意图 新课 导入 1. 激发自身的好奇心与探索欲，学生积极思考 2. 学生分享古代人们传递信息的方式。 3. 学生通过类比熟悉的知识（烽火）和场景（接力赛） 1. 由《送杜少府之任蜀州》这首诗导入，古代一离别可能就是最后一面，展示古代通信难。 2. 提问古代数据传递的方式，引出当今网络世界数据传递的方式和过程是怎样的？ 3. 引导学生将常见的场景进行类比。明确数据在网络中传输的方式（存储转发）。 能借助熟悉的事物，认识数据在网络中传输的方式。激发兴趣，引发思考。 游戏 研究 （游戏 准备） 3.思考传输过程中，所有学生需要共同遵守哪些规则（协议）才能相互协调、配合，实现接收方完整无误地接收到发送方发送的拼图（数据）。 4. 准备拼图传输游戏：①每一片拼图后有一个字，这些字可以组成一个句子，表示邮件传输的内容。②选择2位学生分别扮演发送方与接收方，其他学生扮演连接设备。③游戏过程：将拼图拆分成小片，由发送方开始传递，全班学生共同参与，直至全部传递给接收方，并完成整个拼图的组合。 依托游戏，逐步分解问题，体会互联网如何将复杂的远程数据传输好通信等问题逐步化简为分解、编码、传输和重新组合等一些列规则（协议）。 游戏 研究 （制定 规则） 4.参考“游戏手册”，小组讨论几个问题。 讨论1：在传输的过程中，线路是唯一的吗？如果经过的连接设备正忙，是否可以调整路线？ 讨论2：如果发送的数据量很大，怎样提高效率？ 讨论3：把拼图分片想象成若干个快递包裹，每个包裹除了有具体的数据，还需要有什么信息？ 讨论4：是否可能出现某个连接设备出现故障，导致遗失一块拼图分片的情况？ 讨论5：接收方在重组拼图前，应有什么操作？像接収快递一样，如果全都收到了，需要确认收货，如果缺少一块怎么办？ 讨论6：为了确保接收到的数据完整、内容顺序无误，每块拼图分片上除了地址，还需要有什么信息？ 5. 学生根据讨论结果制定拼图传输游戏的规则（协议）。并明确协议和互联网协议的概念及作用。 4.教师引导学生讨论，，并巡视各组探究情况。 （不唯一，可以调整） （分解） （目的地址） （可能出现数据丢失） （根据编码确认，缺少则反馈给发送方，要求重发。） （编码信息） 5.引导学生发现现有游戏准备不足，急需总结拼图传输游戏规则，明确协议和互联网协议的概念，及规则（协议）在传输过程中的重要作用。 学生在游戏活动中，通过教师提供的讨论支架，合作探究游戏规则（协议），逐步理解拼图传输的过程和网络世界数据传输的过程一样，协议发挥了不可或缺的作用。 归纳 提炼 6.回顾游戏过程，通过拖拽的形式，完成拼图传输过程中的流程图填空。 7.完成网络数据传输过程的流程图填空（学生代表上台，其余学生在游戏手册中完成），并在班内分析TCP/IP是怎样让网络数据实现正确、有序传输的。 6.引导学生梳理拼图传输过程。 7.引导学生总结网络中数据是如何实现正确、有序传输的： ①发送方将要发送的数据打包，根据传输的协议以及需要发送的内容进行编码、封装； ②数据传入互联网，由各层协议控制，最终到达目标； ③接收方接收数据，对数据进行解析、读取； ④接收方将反馈数据返回互联网； ⑤发送方收到接收方发过来返回的数据。 学生通过体验上一环节的拼图传输游戏已经对规则（协议）在传输过程中的重要作用有了感性认识，现在通过梳理网络数据传输的过程，再次深化理解协议在互联网数据发送和接收中的作用。 拓展 升华 8. 小组头脑风暴，除了现实世界的交通运算和网络世界的数据传输需要规则（协议），学习和生活中还需要一系列协议？ 9. 学生利用在“游戏手册”中利用思维导图总结、分享本节所学。并完成自我评价。 8.组织学生头脑风暴，学习或生活的那些方面需要一系列规则（协议）。 9.组织学生谈收获，带领学生梳理知识点，形成知识结构体系。并开展教师评价。 10. 鼓舞学生，今天我们在现实世界和网络世界遵守规则（协议），明天我们在网络智能社会中创作人工智能的规则（协议），只争朝夕，不负韶华。 通过扩展学习和生活中的协议，培养学生计算思维，能够将高效算法解决同类问题。 通过知识梳理，构建知识体系。 板书设计 学生自评 评价标准 学生自评 了解数据在网络中的传输过程 ☆☆☆☆☆ 了解存储转发思想 ☆☆☆☆☆ 知道分包传输策略 ☆☆☆☆☆ 能积极思考，在游戏中找到问题，并想出解决问题的方法 ☆☆☆☆☆ 积极参与小组讨论，表达自己的观点和想法。法。 ☆☆☆☆☆ 善于倾听小组成员的想法。 ☆☆☆☆☆ 数据分包灵活传 小组成员： 【学习目标】 ①了解数据在网络中的传输方式。 ②在拼图的传输过程中，思考所有同学需要怎么做才能相互协调、配合，实现接收方完整无误地接收到发送方发送的拼图（数据）。 ③认识数据分包策略。 【活动实施】 活动一 游戏探究 1.拼图传输游戏之准备： ①每一片拼图后有一句诗，这些诗句可以组成一首诗，表示邮件传输的内容。 ②每组分别选择2位学生扮演发送方与接收方，其他学生扮演连接设备（连接节点）。 ③游戏过程：将诗句拆分成小片，由发送方开始传递，全班学生共同参与，直至全部传递给接收方，并完成整个拼图的组合。 2.拼图传输游戏之游戏原理： ①发送过程：发送者 接收者。 ②每个节点接受卡片的过程相当于 ，传出卡片的过程相当于 3.拼图传输游戏之讨论： 讨论：为什么接收方不能完整无误地还原发送方发送的拼图（数据）呢？请各组讨论以下问题。讨论区 结论区 讨论一： 结合网上购物包裹邮寄过程，如果发送的数据量很大，怎样提高效率？每个包裹除了有具体的内容，还需要有什么信息才能使得包裹准确送达？ 讨论二： 在传输的过程中，数据传递线路是唯一的吗？如果经过的连接设备正忙，是否可以调整路线？ 讨论三： 如果给每块拼图卡片加上对应编号，能起到什么作用？ 4.拼图传输游戏之优化： 请你根据讨论结果和关键词，梳理形成拼图传输游戏的规则。 活动二 归纳提炼 5. 回顾游戏过程，通过连线的方式，完成网络数据传输过程。 活动四 扩展提升 6.请参考下方分组分包策略的例子，小组共同探讨生活中还有哪里运用了分包策略？ /项目知识充电站/ （3） 分组交换的思想举例 邮局传递邮件：当你发送一封信时，邮局会将信件分成较小的数据包（信封），每个信封都带有目标地址和寄件人地址等信息。这些信封被通过邮局系统中的不同邮点进行传输，每个邮点根据地址选择最佳路线，直到到达目标地址的邮局，然后重新组装成完整的信件。 请你举例：_________________________、________________________________ _________________________、________________________________ 7.请利用思维导图总结本节课所获，并完成自我评价。 8.自我评价 评价项目 评价标准 分值 得分 学科知识 知道数据分包的概念。 10分 能说出网络传输数据的流程。 10分 项目任务 能完善拼图传输游戏，明确网络数据实现正确、有序传输的过程。 45分 学习态度 能积极思考，主动解决问题。 15分 小组合作 积极参与小组讨论，表达自己的观点和想法。法。 10分 善于倾听小组成员的想法。 10分 总分 效率如何提高 分包、分解 IP层 发至哪里 目的地址 路线是否唯一 不唯一 内容是否完整 数据丢失 重新发送 对方是否收到 及时反馈 顺序是否正确 编码信息 重新组合 TCP层 互联网协议（IP）是不可靠的无连接协议，它并不关心数据包是否到达目的地，也不关系连接和端口号，它的工作是发送数据包并将其路由到目标计算机，其中每个数据包都是独立的互不依赖的，所以有可能会乱序到达目标地址，或者在传输途中丢失，那如何保证数据包到达和顺序正确呢？这都教给了TCP，这也就体现了分层的作用，当数据过大时，在IP层会进行分包，由于走的道路不同，速度不同，导致数据包没有按顺序到达目的地，但TCP会根据数据包上携带的序列号来进行排序重组，并且发送方在一个特定时间内没有接收到接收方的确认时，则发送方会重新传送该数据包 而这一系列必要的规则就是协议，机器之间通信时，其交流是在一些协议的基础上建立的，而TCP/IP则是当代以因特网为主的网络中最常用的协议，那么网络上的每一台计算机要怎么进行数据交换呢？（五大层） TCP/IP的特征之一是将数据分割为一定大小后发送， TCP是如何保证以上过程的，有三个关键的步骤，分别为三次握手、传输确认、四次挥手。三次握手是建立连接的过程，当客户端向服务端发起连接时，会先发请求数据过去询问一下，为了解决不可靠的问题，三次握手后客户端和服务端都进入了数据传输状态， 解决丢包问题、乱序问题、是否到达 什么是网络通讯协议？关于这个问题，咱们还得从信息网络中设备间数据通讯的基本流程开始说起。我们可以把设备间的一个数据交换想象成社会活动中人与人之间的一个信息交流，需要一定的规则，进行相互沟通，人的言谈需要遵循特定的礼仪，设备通讯同样也需要有协议的一个约定。而无论是人与人之间的一个社交礼仪，还是设备间的一个通讯协议，都必定建立在信息交互的事件的流程框架上。 打个比方说，当我们要和某人交谈时，先得在人群中找到他，确认其有空才能够开始交流，经过一段简单的寒暄与握手以后，就可以直接说出要交流的内容了。如果对方此时正忙，那么就需要等待或者另行约定时间，此外，双方交谈时只有交替轮流发言才能够确保沟通的一个效率。以及交流完成后，还需要互相致意、道别等等，这就是一套信息交互的一个基本流程。在这个过程中的每一步，双方具体采用什么样的交流方式，例如怎样找到对方，双方交谈时用了哪种语言，以什么样的方式进行寒暄，如何反馈繁忙状态，忙时是否继续等待，怎样告别结束交谈等等，这些就是通讯协议所需要涉及的内容了。 简单来说，网络通讯协议是一种网络通用机器语言，为连接不同的操作系统和不同硬件体系结构的一个互联网提供通讯支持。 将“海内存知己，天涯若比邻”的拼图纸片分组 分解 在每张纸片上从1-11编号 确定最合适的路线传输纸片 接收方重新组合纸片，如遇丢失则请求重新发送 分组交换的思想方法可以简单概括为：将原始数据分割成多个数据包，每个数据包都包含源地址、目标地址和数据等信息，通过网络中的路由选择和节点之间的转发传输到目标地址。效率如何提高？ 发至哪里 目的地址 路线是否唯一 不唯一 内容是否完整 数据丢失 重新发送 对方是否收到 及时反馈 顺序是否正确 编码信息 重新组合 TCP层 发送至哪里？ 路线是否唯一？ 发至哪里 目的地址 路线是否唯一 不唯一 内容是否完整 数据丢失 重新发送 对方是否收到 及时反馈 顺序是否正确 编码信息 重新组合 TCP层 对方是否收到？ 内容是否完整？ 发至哪里 目的地址 路线是否唯一 不唯一 内容是否完整 数据丢失 重新发送 对方是否收到 及时反馈 顺序是否正确 编码信息 重新组合 TCP层 顺序是否正确？ 6 学科网（北京）股份有限公司 $$