数据交换技术
一、教学分析：
本课题《数据交换技术》普通高中新课程标准实验教科书教育科学出版社出版《网络技术应用》选修课本第三章。第一节主要学习了数据的传输过程，大概了解了OSI模型和TCP/IP协议体系。续上一节深入学习数据在网络中的传输技术——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、分组交换技术。从实际现象中分析，学生理解电路交换并不难，电影中战争年代的老式电话足以说明电路交换的特点。电路交换与报文交换是技术领域“质”的飞跃，报文交换与分组交换是技术领域“量”的飞跃。电路交换与报文交换可以认为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。报文交换主要是改变传统的电路交换，突出中间交换设备的“储存——转发”原理，而分组交换是如何体现报文交换的弱点——“网络延时”，明白了为什么出现网络延时？分组交换的原理应运而生。整个教学思路主要从技术的发展与矛盾的引出，层层深入的揭开技术之迷。
二、教学目标：
A、 知识目标
了解数据交换技术的电路交换、报文交换、分组交换的工作原理，能进行不同的数据交换技术比较。 B、 过程与方法目标
使用数据交换技术的电路交换、报文交换、分组交换的工作原理解释生活中技术问题，培养学生探究能力，合作能力、观察能力。 C、 情感受态度价值目标
通过体验、感悟电路交换、报文交换、分组交换的工作原理的学习过程，体验技术发展的过程和思维，体验突破技术，改造技术、创新技术的成就感。
三、教学重点
电路交换、报文交换、分组交换三者的特点与区别，引导学生自主讨论总结出IP电话为什么便宜？
四、教学难点
1、 文交换技术为什么出现网络延时？
2、 换技术是如何突破报文交换技术网络延时的弱点，提高网络数据的传输速度。
五、教学环境：
1、 多媒体教室 2、 WIN2000系统
3、 powerpoint应用程序
六、教学过程：
（一）导入（提出问题） 师：前一节我们学习了数据的传输过程，知道数据在网络中传输是以分层协议管理协作的基础上进行的，知道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到封装成数据包，放到发送端口做好发送的准备，而另一台计算机接收端将接收到的数据逆向地将接收到的数据层层按协议恢复到原发送的状态。但是发送端的数据放到网络发送端口后在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、分组交换技术。
（二）、创设情景，开展探究、讨论。
师：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。请看图示1：
图示1
教师讲解引导学生思考电路交换的三个过程，通过流程的现象讨论分析： 电路交换技术还可以用日常生活中打电话的例子来简单进行说明:
1、小明打电话给小刚,首先是小明拨打小刚的电话,此时等候小刚接电话,一旦小刚接起电话后,表示已经建立连接;其次双方进行交流,即数据传输,最后双方挂掉电话,即电路拆除。
1)电路建立：在用户A向D用户传输任何数据之前，要先经过呼叫过程建立一条端到端的电路。典型的做法是，A用户向与其相连的B网络交换平台提出请求，然后B用户呼叫C网络交换设备，然后手工连接C节点网络交换设备。C节点网络交换设备向D用户呼叫并建立连接，这样A与D之间就有一条专用电路ABCD，用于A用户与D用户之间的数据传输。
2)数据传输：电路ABCD建立以后，数据就可以从A用户发送到B网络交换设备，再由B交换到C；C向D发送数据。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。
2、电路交换技术的优缺点及其特点
1)优点：数据传输可靠、迅速，数据不会丢失且保持原来的序列。
2)缺点：在某些情况下，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。因此，它适用于系统间要求高质量的大量数据传输的情况。
3)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。
（三）、设计活动，开展探究，类比移植，理论发现，自我知识构建与内化。
师：提出问题。想改变电路交换存在的缺点在数据传送开始之前不进行线路连接怎么办？ 师：我们请四位同学模拟一个信息传输的教学活动： 如上面图示1：（说明场景：网络交换平台是一张桌子，A、B、C、D由四位同学代替，图中的黑线可以由一条绳代替，形象的连起每个结点。）
规则说明：教师给A一首现代诗（不要太长四十字数左右就可），要求A同学将这首诗的内容传到D同学，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，如果没有线连接的，必需抄一份，然后将抄好那一份的传给下一个目标点。每个点上的同学只要接到上一节点同学的任务，就不能停歇，并将抄完的传给下个目标点，直到没有任务完成为止。 活动方案1、A同学将整首诗传给D结点的同学 活动过程关键：
1、 引导学生观察活动，发现问题，讨论活动出现的数据传输问题（数据传输慢的原因）
2、 如何提高数据传输速度。经讨论得出活动方案2。
活动方案2、A同学将整首诗分为五段，并且按顺序一段一段的传给B结点同学
一、学生通过现象思考问题：使用哪一种方案传输，这首诗到目标点最快，为什么？ 二、学生阅读教材思考这两个活动与报文交换技术、分组交换技术有什么相似之处？ （四）、探究结论：
1、 活动方案1让信息在抄送的过程中当某个同学忙时，其它同学都在闲着等待，造成资源浪费。
信息不能连续的传送到目标结点，出现信息断断续续，造成信息延时——即“网络延时” 2、 活动方案2使得信息在抄送的过程中尽可能是让每个结点上的同学都有事做而忙碌不停，直到
信息抄送完。信息绵绵不断的传送到目标结点，提高了信息在整个网络中的传输速度。 设计意图：两个教学活动设计浅入浅出，层层深入的引导学生在不断的探究中发现问题，分析问题，启发诱导学生自己去发现规律，寻找解决问题的途径，沿着科学的方法自我构建和完善知识体系。
（五）、深入问题假设，学生大胆设想，深入讨论： 1、 如果下一结点发现信息有抄错现象，怎么处理？
2、 假设代表不仅是中间设备两个，而是多个呢？如果中间的C结点或B结点出现故障呢？（如
图2）
图示2 教师引导理解概念： 1、 存储——转发 2、 网络延时
3、 差错检测，以及信息重发
4、 多路径选择，以确保单一路径的不可靠性 （六）、独立思考、合作交流、综合比较，应用理论分析现实问题
师：分组交换使得数据在网络中传输速度和信息的吞吐量大大提高，虽然比不上电路交换速度快，但是语音信息数据以分组交换方式在网络上传输效果接近了电路交换的效果。现实中的IP电话就是使用数据分组交换技术的具体体现。讨论为什么打IP电话便宜？请做下面一道数学应用题，并展开讨论：
题目：假设图中网络交换平台，A与D是用户，B、C是电信部门，用户有专线（我们的家庭电话线）连接交换平台（电信部门）。 交换平台是这样工作的：
一、 网络交换平台具有服务功能：
1、 为用户提供数据线路连接服务 2、 为用户提供数据存储——转发服务。
二、 收费标准：
1、 如果你使用连接电路传输信息方式那么，B、C每结点为用户连接一次，费用10元/小时。 2、 如果你使用存储——转发服务，B、C每结点为用户服务每小时2元/小时。
问题：现在A欲与D进行一小时的信息转输，求：使用两种不同的方式进行数据传输，各需多少钱？
设计意图：设计类比的实验过程和现实生活中数学应用的计算，将活动过程形象的枯燥的理论移植于技术原理的内涵，使得理论强的内容更加容易让学生接受和理解，学生将在不断的深化讨论探究中将知识自我内化。借助自身使用经验，领悟原理，有助于学会使用所学知识解释生活中面临的问题。并形成良好的科学价值观和学习方法。 （七）、学生开展课堂学习过程反思
通过学习，我们了解了传统电话、电报和IP电话分别采用的是不同的数据交换技术。思考这三种技术的优缺点，填表： 通讯方式 传统电话 电报 IP 电话
数据交换技术 优点 缺点 教师提示：可从以下几个方面来比较三种数据交换技术的优缺点，通讯速度、线路使用率、对中间设备的要求。
学生活动：学生代表上台陈述。 （八）、教师点评、小结。
点评：
数据交换技术理论性极强，概念较多。本课设计中，教师关注到了技术学习基于学生生活经验和知识经验的理念，采用类比形式设计了两个活动，一是“抄一段诗”，通过形象的类比，生动的呈现了三种数据交换技术的工作过程，对于学生理解三种数据交换技术和它们的优缺点起到了启智的作用，使枯燥的理论知识变得生动起来；二是“电话计费”，通过一道日常生活中的题，让学生从自身经验去感悟和理解为什么IP电话便宜，使学生的思维随着活动而动了起来，有效的突破了三种数据交换方式的特
高中信息技术《数据交换技术》教案
