单元1 任务2 认识数据通信（教案）-《计算机网络应用基础》（高教版）【上好课】

《单元1 初识计算机网络》教案 课 题 单元1 初识计算机网络 任务2 认识数据通信 课 型 新授课 课 时 2课时（90分钟） 授课班级 计算机网络技术及相关专业 授课时间 ________年____月____日 授课教师 ________ 教材分析 本任务2选自《计算机网络应用基础》单元1“初识计算机网络”中的任务2“认识数据通信”。内容在任务1“走进计算机网络”之后展开，进一步说明数据在网络中如何表示、传输和度量。本任务围绕信号、数据通信系统模型、数据传输速率、信道容量、吞吐量、信道带宽、误码率、并行传输与串行传输、单工/半双工/全双工通信、基带传输与频带传输等知识展开，是后续学习传输介质、网络设备配置和网络性能分析的重要基础。教学以“宽带升级为什么更快”为情境，引导学生从生活经验进入数据通信的技术指标和通信方式学习。 学情分析 学生已经完成任务1的学习，能够说出计算机网络具有数据传输和资源共享功能，初步认识终端、服务器、通信设备、传输介质以及网络覆盖范围、拓扑结构等分类依据。在此基础上，学生对“网络为什么能连通”已有整体认识，但对“数据在信道中以什么形式传输”、“带宽、速率、吞吐量、误码率之间有什么区别”等问题缺乏系统理解。学生日常接触宽带升级、Wi-Fi、电话通信、对讲机、下载速度等现象，具备感性经验，但容易混淆 bps 与 Hz、带宽与吞吐量、半双工与全双工、基带与频带。教学中应承接任务1的网络组成知识，通过生活实例、课堂计算和小组讨论帮助学生建立规范的数据通信概念。 学习目标 【知识目标】理解信号的含义，能区分模拟信号和数字信号；掌握数据通信系统的三要素：信源、信宿、信道；理解数据传输速率、信道容量、吞吐量、信道带宽和误码率的含义；掌握并行传输、串行传输、单工通信、半双工通信、全双工通信、基带传输和频带传输的基本特征。 【能力目标】能根据取值特征判断模拟信号和数字信号；能识别数据通信系统中的信源、信宿和信道；能进行误码率和全双工吞吐量的简单计算；能结合生活实例判断通信方式和传输方式。 【素养目标】形成用数据和指标分析网络现象的意识，养成严谨计算、规范表达、合作探究的工程学习习惯。 学习重难点 【教学重点】信号的含义及模拟信号、数字信号的区别；数据通信系统三要素；数据传输速率、信道容量、吞吐量、信道带宽和误码率等主要技术指标；单工通信、半双工通信、全双工通信以及基带传输、频带传输的基本特征。 【教学难点】区分数据传输速率、信道容量、吞吐量和信道带宽；正确运用误码率公式和全双工吞吐量关系进行简单计算；依据“能否同时双向传输”和“是否经过调制与解调”判断通信方式和传输方式。 教学方法 任务驱动法、小组讨论法、讲授法。 以“宽带升级为什么更快”为任务主线，通过教师讲授明确数据通信概念、模型和指标，通过课堂计算与小组讨论完成通信方式判断和传输技术辨析。 课前准备 教师准备：教材、课件。 学生准备：复习任务1中网络组成、传输介质和通信设备相关内容；记录生活中宽带、Wi-Fi、电话、对讲机等通信现象。 教学媒体 课件、投影设备、教材。 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 【课程导入】 展示课件情境：小明家宽带从 10Mbps 免费升级到 100Mbps，上网速度更快。提问：“带宽升级为什么能让上网体验变快？数据在网络中是怎样传输、怎样度量的？” 【联系旧知】 回顾任务1知识：计算机网络由终端、通信设备、传输介质、网络软件等组成，核心功能是数据传输和资源共享。引导学生认识：任务1解决“网络由什么组成”，任务2进一步学习“数据怎样在信道中传输”。 【提出任务】 请学生根据宽带升级案例，猜想影响网络传输效果的因素，并记录“速率、带宽、信号、信道”等关键词。 学生结合家庭宽带、手机上网、下载文件等经验回答问题。 回顾任务1中“通信设备、传输介质、数据传输”的相关知识。 小组讨论宽带升级后速度变快的可能原因，初步提出与带宽、速率、信道有关的猜想。 承接任务1的网络整体认识，把学生熟悉的宽带升级现象转化为数据通信学习问题，激发学生探究信号、信道和技术指标的兴趣。 活动二： 调动思维 探究新知 【传授新知】 讲解知识点一：信号。信号是消息的具体物理表现，是表达信息的一种载体。模拟信号幅值连续变化，如声音、温度、压力等；数字信号取值离散，常用二进制 0 和 1 表示。数字信号抗干扰能力较强，模拟信号与数字信号可通过模/数转换装置相互转换。 讲解知识点二：数据通信系统模型。数据通信三要素包括信源、信宿和信道。信源是产生和发送信息的一端，信宿是接收信息的一端，信道是信源和信宿之间的传输媒介。 讲解知识点三：主要技术指标。数据传输速率也称比特率，单位为 bit/s 或 bps，常用 kbps、Mbps、Gbps；信道容量是单位时间内可传输的最大二进制比特数，通常说的网络带宽指信道容量；吞吐量是单位时间内实际通过网络、信道或接口的数据量；信道带宽用于描述信道传输能力，数字信道常用 bps，模拟信道常用 Hz；误码率是传输二进制数据位时出现错误的概率，计算公式为：误码率 = 错误位数 / 传输总位数。 【例题分析】某数据通信系统共传输 100000 位数据，其中出错 10 位，求误码率。引导学生列式：10 / 100000 = 10^-4。 【课堂提问】数字信号与模拟信号在取值上有什么区别？数据通信系统的三要素是什么？通常说的网络带宽指什么？ 学生圈画信号、模拟信号、数字信号的关键词，比较“连续”和“离散”的区别。 根据通信实例指出信源、信宿和信道，如手机发送消息、另一台手机接收消息、无线信号作为信道。 完成误码率例题计算，回答课堂提问，并区分 bps 与 Hz、带宽与吞吐量。 通过讲授、实例分析和计算练习，让学生建立数据通信基础概念，掌握技术指标的含义和常见计算方法，突破带宽、吞吐量和误码率易混难点。 活动三： 小组合作 分类实践 【传授新知】 讲解知识点一：并行传输与串行传输。并行传输是在多条并行信道上同时传输数据，速率快，但易受干扰、线路成本高，常用于短距离传输；串行传输只需要一条信道，数据逐位传输，线路成本低、架设方便、易维护，远距离传输采用较多，计算机网络通信主要采用串行传输。 讲解知识点二：单工、半双工与全双工。单工通信只能单方向传输，如数字广播；半双工通信可以双向传输但不能同时进行，如对讲机；全双工通信允许双方同时发送和接收，如电话通信、宽带上网。判断依据是信息能否同时在两个方向上传输。 讲解知识点三：基带传输与频带传输。基带传输是在信道中直接传送基带信号，简单经济，适用于传输距离不长的场合，局域网系统大多采用基带传输；频带传输是信号经调制后传输，到终端再解调，适合远距离传输。判断依据是是否经过调制与解调。 讲解知识点四：工作模式与吞吐量。同样 100Mbps 链路，半双工吞吐量为 100Mbps，全双工吞吐量为 2 × 100Mbps = 200Mbps；全双工模式的带宽与半双工模式的带宽相同，但吞吐量是半双工的 2 倍。 【小组任务】请学生判断数字广播、对讲机、电话通信、宽带上网分别属于单工、半双工还是全双工；再讨论电话线拨号上网为什么既涉及数字信号又涉及模拟信号。 【随堂检测】练习：100Mbps 全双工链路的带宽与吞吐量各是多少？基带传输和频带传输的判断依据是什么？ 学生根据生活实例判断通信方式，说出单工、半双工、全双工的区别。 小组讨论并行传输和串行传输的优缺点，归纳计算机网络主要采用串行传输的原因。 完成吞吐量计算，比较基带传输和频带传输，说明是否经过调制与解调。 通过小组合作和实例辨析，把通信方式、传输技术与生活场景联系起来，培养学生依据特征判断通信类型、进行简单性能计算和规范表达结论的能力。 课堂小结 本节课学习了数据通信基础和通信方式与传输技术。数据通信基础包括信号、模拟信号、数字信号，以及由信源、信宿、信道构成的数据通信系统模型；主要技术指标包括数据传输速率、信道容量、吞吐量、信道带宽和误码率。误码率 = 错误位数 / 传输总位数。通信与传输方式包括并行传输、串行传输、单工通信、半双工通信、全双工通信、基带传输和频带传输。判断通信方式时看信息能否双向、能否同时传输；判断基带与频带时看是否经过调制与解调。 提问总结：为什么 100Mbps 全双工链路的吞吐量可以达到 200Mbps？学生回答后教师强调：带宽仍为 100Mbps，但全双工允许两个方向同时传输，因此总吞吐量为两个方向之和。 作业布置： 调研身边采用基带传输的设备和采用频带传输的设备；比较两种传输方式的异同；选择一个生活通信实例，说明其中的信源、信宿、信道、通信方式和相关技术指标。 本节课使用的教学方法：任务驱动法、小组讨论法、讲授法。 板书设计 单元1 初识计算机网络 任务2 认识数据通信 一、信号：模拟信号（连续）/ 数字信号（离散，0 和 1） 二、数据通信系统：信源 + 信宿 + 信道 三、技术指标：传输速率、信道容量、吞吐量、信道带宽、误码率 四、通信方式：单工 / 半双工 / 全双工 五、传输方式：并行 / 串行；基带 / 频带 六、计算：误码率 = 错误位数 / 传输总位数；全双工吞吐量 = 2 × 半双工吞吐量 教学反思 本课承接任务1的网络组成和数据传输基础，重点观察学生能否准确区分带宽、传输速率和吞吐量，能否正确计算误码率和全双工吞吐量，能否根据生活实例判断单工、半双工、全双工以及基带/频带传输。课后重点反思：学生是否仍把带宽等同于实际下载速度；是否能用“分类依据+判断理由”的方式规范表达；小组讨论是否真正联系了身边通信实例。 精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $