单元1 任务3 剖析计算机网络体系结构（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3 剖析计算机网络体系结构 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3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3“剖析计算机网络体系结构”。内容在认识计算机网络、认识数据通信的基础上，进一步学习网络通信为什么需要统一规则和分层处理。本任务围绕计算机网络体系结构、协议及其三要素、分层思想、接口、服务、实体、协议数据单元 PDU、OSI 参考模型、TCP/IP 参考模型、封装与解封装、常见应用层协议和端口等知识展开。它是后续学习网络协议、IP 地址、网络设备工作原理和网络故障分析的重要理论基础。 学情分析 学生已经学习任务1和任务2，能够说明计算机网络的基本组成、分类依据和数据传输功能，也初步掌握信号、信源、信宿、信道、传输速率、带宽、吞吐量、误码率以及单工、半双工、全双工等数据通信基础。在此基础上，学生已经知道网络设备之间能够传递数据，但对“不同厂商、不同系统的设备为什么能互相通信”、“数据从应用程序发出后经过哪些层次处理”、“HTTP、TCP、IP 分别属于哪一层”等问题还缺少系统认识。学生对浏览网页、登录网站、使用即时通信软件等应用场景熟悉，但容易把协议、服务、接口、端口、PDU 等概念混淆。教学中应借助生活类比、网页访问案例和分层模型图，引导学生从任务1的网络整体结构和任务2的数据通信过程，过渡到网络体系结构的分层分析。 学习目标 【知识目标】理解计算机网络体系结构的含义，知道体系结构是网络各层及其协议的集合；理解协议的概念及语法、语义、时序三要素；理解分层思想，掌握接口、服务、实体、协议数据单元 PDU 的含义；掌握 OSI 七层参考模型的层次顺序、主要功能和各层 PDU；掌握 TCP/IP 参考模型的四个层次及其功能；了解 OSI 与 TCP/IP 模型的对应关系，认识 HTTP、HTTPS、DNS、TCP、IP 等常见协议及端口作用。 【能力目标】能依据分层模型分析一次网络通信过程；能判断协议、接口、服务、实体和 PDU 的含义及作用；能说出发送端封装、接收端解封装的基本方向；能将 HTTP、TCP、IP 等协议对应到 TCP/IP 模型层次；能结合网页登录案例说明多层协议协同完成网络应用。 【素养目标】形成分层分析复杂系统的思维方式，增强遵守网络标准和协议规范的意识，培养严谨表达、协作探究和按规则分析网络问题的职业素养。 学习重难点 【教学重点】计算机网络体系结构的含义；协议及语法、语义、时序三要素；接口、服务、实体、PDU 的概念；OSI 七层模型、TCP/IP 四层模型及二者对应关系；封装与解封装过程。 【教学难点】理解“同层使用协议、相邻层通过接口提供服务”的分层通信思想；区分协议、接口、服务、实体和 PDU；将网页登录等实际通信过程对应到 OSI 和 TCP/IP 模型层次；理解端口用于区分同一主机上的不同应用进程。 教学方法 任务驱动法、小组讨论法、讲授法。 以“为什么不同设备能够互相发送信息”为任务主线，通过教师讲授明确体系结构、协议和参考模型，通过小组讨论完成分层通信过程分析和协议层次对应。 课前准备 教师准备：教材、课件。 学生准备：复习网络组成和分类依据，数据通信系统模型、通信方式和技术指标；记录一次自己访问网页、登录平台或使用网络应用的过程。 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：不同设备和系统之间能够交换文字、图片、视频等数据。提问：“手机、电脑、服务器可能来自不同厂商，为什么它们仍然能够互相发送和接收信息？” 【联系旧知】 回顾任务1中网络由终端、通信设备、传输介质、网络软件等组成，任务2中数据通过信源、信道、信宿完成传输。进一步追问：如果只有设备和信道，而没有统一规则，通信能否顺利完成？ 【提出任务】 请学生根据网页登录、发送消息等生活场景思考：网络通信需要统一哪些规则？为什么复杂通信要分层处理？ 学生结合手机上网、网页登录、发送文件等经历回答问题。 回忆任务1、任务2中学过的网络组成和数据通信过程。 小组讨论设备互通需要的共同规则，如数据格式、传输顺序、错误处理、地址和端口等。 承接前两项任务的知识基础，把“网络能通信”推进到“网络按规则分层通信”，激发学生学习体系结构、协议和参考模型的兴趣。 活动二： 调动思维 探究新知 【传授新知】 讲解知识点一：计算机网络体系结构。为完成计算机之间通信和资源共享，需要把网络功能进行分层，规定同层实体通信的协议以及相邻层之间的接口和服务。计算机网络体系结构是网络各层及其协议的集合。 讲解知识点二：协议及三要素。协议是为网络中各实体相互通信、数据传送和交换而建立的规则、约定或标准，由语法、语义和时序三要素组成。语法规定信息结构和格式，语义规定控制信息含义及应答，时序规定事件实现顺序。 讲解知识点三：分层思想。把复杂系统分解为若干功能明确、相对独立的层，便于设计、维护、互联和标准化。同层之间按照协议通信，相邻层之间通过接口调用服务。 讲解知识点四：接口、服务、实体、PDU。接口是同一系统相邻层之间交换信息的连接点；服务是低层通过接口向高层提供的功能；实体是能够发送或接收信息的硬件、软件进程；协议数据单元 PDU 是对等实体之间传送的数据单位。 【案例分析】 以课件“网络订餐/用户下单”类比说明：应用层按共同规则组织数据，发送端逐层封装，接收端逐层解封装，各层按规则协同完成通信。 【课堂提问】 网络协议由哪三个要素组成？低层通过什么向高层提供服务？PDU 指什么？ 学生圈画体系结构、协议、分层、接口、服务、实体、PDU 等关键词。 结合教师案例说明同层协议和相邻层接口的区别。 回答课堂提问，并用一句话概括“低层通过接口向高层提供服务”。 通过概念讲授和生活类比，帮助学生理解抽象的分层通信思想，为后续学习 OSI 与 TCP/IP 参考模型建立概念基础。 活动三： 小组合作 模型分析 【传授新知】 讲解知识点一：OSI 七层参考模型。自低到高依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。物理层以比特为 PDU，负责透明传输比特；数据链路层以帧为 PDU，负责成帧、差错控制和介质访问等；网络层以数据包为 PDU，负责逻辑寻址和路由选择；传输层以数据段为 PDU，负责端到端可靠传输；会话层负责建立、维护和管理会话；表示层负责数据格式转换、压缩、加密等；应用层为用户和应用程序提供网络服务接口。 讲解知识点二：封装与解封装。发送端数据从高层向低层逐层封装，形成数据段、数据包、帧和比特；接收端按相反方向从低层向高层逐层解封装。 讲解知识点三：TCP/IP 参考模型。自下而上为网络接口层、网际层、传输层、应用层。网络接口层负责把 IP 数据报送入指定网络；网际层解决不同网络之间的寻址和传递问题，核心协议包括 IP；传输层提供端到端通信，核心协议包括 TCP；应用层面向用户应用，常见协议包括 HTTP、HTTPS、DNS 等。 讲解知识点四：模型对应与端口。TCP/IP 应用层大致对应 OSI 的会话层、表示层、应用层；端口用于区分同一主机上的不同应用进程，如 DNS 常用 53 端口。 【小组任务】 请学生以“用户登录网页”为例，分析 HTTPS、TCP、IP 分别对应 TCP/IP 模型的哪一层，说明发送端封装和接收端解封装方向。 【随堂检测】 完成课件练习：物理层、数据链路层、网络层的 PDU 分别是什么？HTTP、TCP、IP 分别对应哪一层？端口号的作用是什么？ 学生根据模型图说出 OSI 七层和 TCP/IP 四层的顺序。 小组完成网页登录案例分析，将 HTTPS、TCP、IP 对应到相应层次。 完成 PDU、端口和封装方向练习，用“层次+协议/数据单元+作用”的方式汇报。 通过模型图、案例分析和小组汇报，使学生把抽象层次与具体协议联系起来，培养学生按层分析网络通信过程和规范表达协议作用的能力。 课堂小结 课堂小结： 本节课学习了计算机网络体系结构、协议与参考模型。计算机网络体系结构是网络各层及其协议的集合；协议由语法、语义、时序组成；分层可以降低复杂度、便于维护、互联和标准化。同层之间使用协议通信，相邻层之间通过接口提供服务。接口、服务、实体、PDU 是理解体系结构的重要概念。OSI 参考模型包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层；TCP/IP 参考模型包括网络接口层、网际层、传输层、应用层。发送端自上而下封装，接收端自下而上解封装。常见协议应能对应到相应层次，如 HTTP/HTTPS、DNS 属于应用层，TCP 属于传输层，IP 属于网际层；端口号用于区分同一主机上的不同应用进程。 作业布置： 绘制 OSI 七层模型和 TCP/IP 四层模型对应关系图；选择一次网页登录或发送消息过程，说明涉及的协议、层次、PDU 和端口作用；完成课后练习，复习协议三要素、封装/解封装和常见应用层协议。 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3 剖析计算机网络体系结构 一、体系结构：网络各层及其协议的集合 二、协议三要素：语法、语义、时序 三、分层通信：同层用协议，相邻层通过接口提供服务 四、关键概念：接口、服务、实体、PDU 五、OSI 七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层 六、TCP/IP 四层：网络接口层、网际层、传输层、应用层 七、封装方向：发送端自上而下；接收端自下而上 教学反思 本课承接任务1的网络组成与分类、任务2的数据通信基础，引导学生从“设备如何连接、数据如何传输”进一步理解“网络通信如何按层次和协议协同完成”。课后重点反思：学生能否区分协议、接口、服务、实体和 PDU；能否准确说出 OSI 七层和 TCP/IP 四层的顺序及对应关系；能否把 HTTP、TCP、IP、DNS 等协议放到正确层次；能否结合实际网络应用说明封装与解封装过程。 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 $