《数据交换技术》教学设计

《数据交换技术》教学设计

数据交换技术是教科版选修教材《网络技术应用》第三章第二小节的知识。它包含了电路交换技术、报文交换技术和分组交换技术。其中，电路交换与报文交换可以看做是不同本质的数据传输形态，报文交换与分组交换是相同本质的数据交换，它们之间相互区别的关键在于“网络时延”的产生与解决。对于这部分高度抽象的学习内容，学生仅从理论的角度去学习难度很大。为让学生轻松掌握数据在网络中传输的交换技术，教师通过数据传输的成本、速度、安全性、可靠性等的相互比较开展教学，引导学生从现实的生活中理出合乎常理的思维方式，进行理论知识的移植，使学生从感性认识上升到理性认识。

教学目标

知识目标：了解电路交换、报文交换、分组交换的工作原理，能对不同的数据交换技术进行比较。

能力目标：使用电路交换、报文交换、分组交换的工作原理解释生活中数据交换技术问题，培养学生的观察能力以及合作探究能力。

体验性目标：通过对三种数据交换技术工作原理的学习，

体验技术发展的过程，体验改造技术、创新技术的成就感。

教学重点与难点

重点：电路交换、报文交换、分组交换三者的特点与区别。

难点：报文交换技术为什么出现网络延时，分组交换技术如何突破这一弱点，提高数据的传输速度。

突破的关键：组织学生演绎报文交换、分组交换两种数据传输的过程，引导学生通过观察活动过程，小结活动现象，进行讨论比较，最终清晰地区别三种技术的特点。

教学过程

一、导入

师：前一节，我们学习了数据的传输过程，知道数据在网络中的传输是在分层协议管理协作的基础上进行的，并且数据从一台计算机发送到远程网络上的另一台计算机，原始数据经过层层网络协议的封装变成数据包通过发送端口发送，另一台计算机的接收端则将接到的数据按照协议层层逆向地恢复到发送前的状态。但数据在发送和接收两个端口之间（即网络上）又是如何传输的呢？这将是我们这节课要学

习的内容――数据交换技术。数据交换技术包含了电路交换技术、报文交换技术和分组交换技术，我们先来学习电路交换。

学生回顾旧知识，思考新问题。

二、创设情境 探究讨论

师：电话出现后不久，人们便认识到，在所有的用户之间架设直达的线路通信资源是极大的浪费，必须依靠交换机实现用户之间的互联，我们都从电影中看到过战争年代的老式（手摇式呼叫人工连接）电话，它的传输过程类似网络中电路交换技术，请看图1。 图1

教师讲解，引导学生思考电路交换的三个过程，并用日常生活中打电话的例子进行说明。

例：小明打电话给小刚。先是小明拨小刚的电话，等候小刚接听，一旦小刚接起电话，表示已建立连接；双方进行交流，即数据传输；双方挂掉电话，即电路拆除。 1．电路建立。在用户A向用户D传输任何数据之前，要先经过呼叫过程建立一条端到端的电路。A用户向与其相

连的B网络交换平台提出请求，B网络交换设备呼叫C网络交换设备，手工连接C节点网络交换设备。C节点网络交换设备向用户D呼叫并建立连接，这样A与D之间就有一条专用电路ABCD，用于A与D用户之间的数据传输。 2．数据传输。电路ABCD建立以后，数据就可以由A到B，再由B到C，由C向D进行传输。在整个数据传输过程中，所建立的电路必须始终保持连接状态。

3．电路拆除。数据传输结束后，由某一方（A或D）发出拆除请求，然后逐节拆除到对方节点。

师生通过流程分析和讨论电路交换技术的优点（数据传输可靠、迅速，数据不会丢失）、缺点（电路空闲时的信道容易被浪费，在短时间数据传输时电路建立和拆除所用的时间得不偿失）及特点（在数据传送开始之前必须先设置一条专用的通路。在线路释放之前，该通路由一对用户完全占用。电路交换效率不高）。

师：大家思考数据通信不连接怎么办？

三、活动探究 类比移植

师：我们请四位同学模拟一次如图1所示的信息传输活动。其中，用桌子代表网络交换平台，四位同学分别代表A、B、C、D，图中的黑线可以由一条绳代替。

规则说明：教师给A一首现代诗（不要太长，40字左右

就可），要求A学生将这首诗的内容传到D学生，如果图中有线连接的就可以直接将纸上的内容传下一个目标，如果没有线连接，必须抄一份，然后将抄好的那一份传给下一个目标点。每个点上的学生只要接到上一节点学生的任务，就不能停歇，并将抄完的传给下一个目标点，直到任务完成为止。 四个学生演示，其他学生观察过程。

活动方案1：A学生将整首诗传给B节点的学生。 教师引导学生观察并讨论活动方案1出现的数据传输慢的问题。如何提高数据传输速度？师生经讨论，得出活动方案2。

活动方案2：A学生将整首诗分为五段，并且按顺序一段一段地传给B节点学生。

学生思考：为什么第二种方案传输更快？

学生阅读教材，思考这两个活动与报文交换技术、分组交换技术有哪些相似之处。 四、探究结论

经过讨论，学生得出结论：在方案1中，当某个学生忙于进行信息抄送时，其他学生都在闲着等待，造成资源浪费，并且信息不能连续地传送到目标节点，造成信息延时――即“网络延时”。方案2使得信息在抄送的过程中尽可能让每个节点上的学生都有事做而忙碌不停，直到信息抄送完毕。信息源源不断地传送到目标节点，提高了信息在整个网络中