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第5课《探索互联网传输》教学设计
课题 探索互联网传输 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 七年级上
核心素养目标 信息意识：通过观察网课卡顿、火箭运输等生活实例，理解网络数据传输的基本过程与影响因素（如延迟、路径选择），形成对信息流动方式的初步感知。计算思维：运用分解（拆包）、模式概括（三种交换方式对比）、抽象（路由决策）和算法设计（模拟传输）的思想，分析并模拟解决网络数据传输中的问题。数字化学习与创新：在模拟数据传递、设计网络方案（如教室Wi-Fi搭建）的实践活动中，掌握基本工具操作，尝试优化方案，提升动手解决网络问题的能力。信息社会责任：在规划和搭建网络（如家庭网络）时，理解并实践设置强密码、选择安全协议（WPA3）等保护个人数据和网络安全的基本措施。
教学重点 掌握三种数据交换方式（专线、存储转发、分组交换）的核心特点、运作过程及其优缺点的对比。理解分组交换技术中数据拆包、独立传输（路径可选）、按序重组的基本原理及其在互联网中的核心应用。认识路由器在网络中的核心作用，即依据目标地址和网络状况动态选择数据包传输路径的机制。
教学难点 引导学生清晰区分“虚拟电路”（路径固定但非物理独占）与“物理专线”（独占通道）这两种不同层次的连接概念。帮助学生深刻体会路由器在进行路径选择时需动态综合考量多种复杂因素（如路径长度、当前拥塞）的决策过程。理解分组交换中数据包乱序到达的现象及其接收端重组机制的必要性，协调路径灵活性与顺序保障的矛盾。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 本课要点计算机连接到互联网之后，就能接收和发送信息。这些信息可以是简单的文本，也可以是图片、音频、视频等。但对计算机来说，这些信息都是由0和1组成的数据在互联网上进行传输。数据是如何通过互联网从一台计算机传输到另一台计算机的呢 本节课我们将研究互联网中数据传输的过程，通过实验模拟数据传输过程并撰写《互联网数据传输分析报告》。为什么网课视频有时会卡一下，然后又突然快进播放？因为部分数据小包在路上“堵车”迟到了，等它们到齐后，播放器就加速补上画面，这就是网络延迟和分组传输的特点。家里那个闪着灯的路由器，它最核心的工作是什么？它像个聪明的“快递调度员”，查看数据包上的地址，并实时选择最快、最不堵的路径把它们送出去，这叫路径选择。网课卡顿背后的“交通堵塞”大家上网课时，有没有遇到过视频突然卡住，过几秒又“唰”地快进播放的情况？这可不是简单的网络“不好”，背后是数据包在复杂的网络“高速公路”上迷路、拥堵或迟到造成的！这节课，我们就来当一回“网络交通警察”，看看数据包是怎么跑的，路是怎么选的，解决这些“堵车”问题！播放视频《数据交换的三种方式》。 学生分成几组，使用彩色纸条（代表不同类型的数据）进行接力赛，模拟数据在互联网中从一点到另一点的传输过程。在电脑上实时观看网络视频，并使用网络速度测试工具记录在不同时间段内的网络速度变化。通过快速问答比赛，学生需要回答问题后快速将答案“传送”到教室的另一端。分组讨论网络拥堵的可能原因并提出解决策略，之后分享和评估各组的想法。观看视频 通过物理活动帮助学生理解数据传输的基本概念及其速度和效率问题。通过实际操作中的观察帮助学生理解网络速度波动对网络视频播放的实际影响。通过快速问答比赛，学生需要回答问题后快速将答案“传送”到教室的另一端。促进学生合作、探索和分享，同时激发他们解决实际问题的能力和创新思维。了解数据交换方式
讲授新课 新知讲解：一、探索计算机之间通过互联网进行数据传输是一个复杂的过程，在这个过程中有两个主要问题：第一，数据在网络中是如何被传递的？第二，数据在网络中传递时是如何确定传输路径的？想象你给朋友寄快递：既要搞清楚包裹如何从A地运到B地（传输方式），又得决定走哪条路线最快最安全（路径选择）——计算机网络传输数据时，同样面临这两个关键问题！正如生活中交换物品需要传递过程，互联网中计算机、路由器等设备之间传输数据也必须实现'数据交换'。接下来，我们将通过'运送火箭'的实例类比，具体讲解三种数据交换技术。专线传输存储转发拆分传输二、议一议假设有一个大型火箭，准备通过铁路交通网从制造厂运到发射点。分组交流讨论，可以采用哪些运输方式？可以占用一条专线，使用专列火车进行运输。要是占用一条专线，其他火车就无法使用了。是不是可以分段占用，这样其他段线路便不受影响。火箭太大不好运输，并且只用一条线路运输效率低，我建议把火箭拆成多段，分配在不同线路上进行运输。三、探索三种网络数据传输方式"专属高速公路"模式计算机之间先修一条专用路（物理通道），所有数据像赛车在这条路上实时不停站直达。类比：火箭用封闭轨道专线运输，全程禁止其他车辆通行。"接力快递站"模式发送方把整个数据包（如电影文件）交给第一个中转站；中转站收齐全部数据后，再整包传给下一个中转站，直到终点。类比：火箭拆成三大段，每段用卡车运到中转仓库，收齐后再发往下一站。"智能快递分拣"模式数据被拆成带地址的小包裹，不同包裹： 可走不同路线 也可按编号顺序传送类比：火箭零件拆成小件装箱，每箱贴二维码，有的走空运有的走公路，到发射场再拼装。四、议一议如何判断三种数据传输方式的性能优劣呢 尝试模拟不同的数据传输过程，对比判断。可以占用一条专线，使用专列火车进行运输。要是占用一条专线，其他火车就无法使用了。是不是可以分段占用，这样其他段线路便不受影响。火箭太大不好运输，并且只用一条线路运输效率低，我建议把火箭拆成多段，分配在不同线路上进行运输。五、做一做我们可以用传递纸片的方式，由发送端A、B分别向接收端C传递5张卡片，模拟不同交换技术的数据传输过程。模拟建立专有通道的方式传输数据传输前，通过拉线的方式建立物理通道，要求没有建立连接时，无法传输，且每次只能向下一个交换设备传递1张。模拟通过存储转发的方式依次传输数据在上面案例的基础上，要求每次只能向下一个空闲的交换设备传递1张卡片，当数据接收完整后，才可以向下一个空闲的交换设备传递数据。模拟将数据拆散为“小包”方式依次传输数据在上面案例的基础上，要求每次只能向下一个空闲的交换设备传递1张卡片，且接收到卡片后可以立即向下一个空闲的交换设备传递。六、写一写第一种方式传输数据时，首先需要建立专用通道，数据通过专用通道传输，因此实时性非常好。但无论通信双方是否在传输数据，建立的通道都被独占。第二种方式传输数据时，每次只占用部分线路传输，在线路充足的情况下可以实现多个信息同时传递，从而提高线路利用率；但每次传递都需要将数据接收完整才能向下一个交换设备传递，造成传输的延时增大。第三种方式传输数据时，数据被拆分为多个小包进行传输，每个小包传输的路径可不同，由于数据包比较小，减少了传输中等待时间。传输方式优势不足专有通道传输实时性好资源浪费存储转发传输线路利用率高延迟大分组传输灵活高效需重组数据七、探索互联网主要采用分组交换技术：数据被拆分为独立小包，通过多条线路并行传输。当计算机向远端另一台计算机发送数据时，需要确定这些小包的传输路径。在如图网络拓扑中模拟分组交换发送端按编号顺序发出卡片1-6每张卡片随机选择路径（掷硬币决定：正面走实线，反面走虚线）记录每张卡片经过的节点，填入下表请尝试回答以下问题：所有数据包到达接收端的步数是否相同？不一定相同，因为随机选择的路径长短可能不同。所有数据包在网络中走的路线都一样吗？不一定相同，每个包可独立选择实线或虚线路径。数据包到达接收端的顺序是否与发出的顺序相同？不一定相同，后发的包可能因走短路径先到。如果顺序不同，如何解决这个问题呢？接收端根据包上的编号重新排序组装。路由器像快递分拣中心的智能调度员任务：根据包裹（数据包）上的收件地址（目标地址），规划运送路线决策方式：同时考虑多种因素最短路线（如高速公路优先）最快通道（避开拥堵路段）目标：让所有包裹快速、可靠到达，防止快递车堵在路上（网络拥塞）八、设计了解数据交换了解路径选择选择分析内容模拟传输过程撰写分析报告九、实现通过了解数据交换和路径选择，模拟网络中的数据传输过程，我们对互联网的数据传输有了一定的认识。请你根据所学，设计并撰写一份《互联网数据传输分析报告》。一、数据传输的基本方式互联网主要采用 分组交换 技术：发送端将数据拆成 带编号的小包（如拆快递）不同数据包可走 不同路径（像分头出发的赛车）接收端按编号 重新组装（类似拼拼图）二、路径选择的关键角色路由器 是网络中的“智能导航员”：查看数据包的 目标地址（像收件人信息）根据 路况 选择最佳路径（如优先选不堵车的路）动态避开 拥堵线路（类似地图APP绕开红灯）三、三种交换技术对比方式优点缺点专有通道传输速度快不卡顿浪费线路资源存储转发节省线路延迟大分组交换灵活高效 需重组数据四、生活实例分析现象：网课视频偶尔卡顿后突然加速播放原理分析：卡顿时：部分数据包走 拥堵路径 迟到加速时：迟到到达后，播放器 快速补帧 追赶进度十、拓展使用专线方式传输数据时，网络延时较低。能否借鉴其他传输方式在发送端和接收端之间临时建立一条虚拟的电路呢 即选择一条确定的传输路径，发送端将数据拆分成“小包”后依次发送，在网络中通过存储转发的方式传递但不独占该路径。参照上面的案例，请设计一个模拟使用虚拟电路方式传递数据的过程。实验： 用纸条模拟虚拟电路传输小组成员： 小明（发件人）、小红（路由器1）、小刚（路由器2）、我（收件人）1. 怎么建立虚拟电路？老师在地上用粉笔画了固定路线：小明→小红→小刚→我。规则：所有纸条必须沿粉笔线走小红/小刚拿到纸条最多数3秒就要传下去2. 怎么传数据？① 小明把长纸条撕成3张小卡片，写上序号（1/3、2/3、3/3）② 按顺序放卡片到线上：等小红空了才给（不能堆在一起！）③ 小红/小刚像接力赛：看到卡片就往前传，不拆开看内容④ 我收到后直接按序号排好，拼回原纸条3. 发现了什么？ 优点：卡片顺序从不乱（1→2→3永远不乱）路线固定所以不会丢包（上次随机传丢过一张） 缺点：如果小红传慢了，后面全要等（有次小刚发呆5秒，急死我了！）不能抄近路（明明我离小明很近，非要绕远）4. 和之前对比虚拟电路随机分组速度稳定但稍慢有时快有时慢顺序永远整齐常乱序要重排路线死板走老路灵活选捷径我的结论：虚拟电路像公交专线——不堵车但必须站站停，适合送不能弄乱的东西（比如寒假作业答案！）十一、单元作品展示与交流1.以小组或个人为单位，对本单元完成的《信息科技教室的网络建设方案》以及《互联网数据传输分析报告》进行展示和说明。1 网络建设方案展示我们组给信息教室搭了安全Wi-Fi！分三步：① 连硬件：用网线把交换机和路由器黄口（LAN）接起来② 设密码：登录192.168.1.1，Wi-Fi名改"7班科技站"，选WPA3加密，密码设Sci@Room2025③ 测网速：平板连Wi-Fi后测速——下载52Mbps，看4K视频不卡！2 数据传输报告亮点发现互联网传数据的秘密：像拼乐高：数据拆小包→分头传送→终点重组 智能选路：路由器是"活地图"，躲拥堵选快路三种方式PK： 专线：VIP直达但费钱 存储转发：省线路但慢 分组交换：又快又灵 ★ 3 学习收获总结"现在我能： 自己装安全Wi-Fi（强密码+WPA3） 解释视频为啥卡（数据包走丢了！） 给家里选设备：打游戏用5GHz频段，智能插座用2.4GHz2.填写作品评价表，对本单元完成的作品进行评价。十二、单元内容小结与概念图本单元主要学习互联网是如何连接的，以及互联网中的数据是如何传输的。通过学习，我们认识了常见的网络设备，探索了网络连接的拓扑结构;了解了基本的网络协议、IP 协议；知道了接入互联网的方式，设置了无线网络;探索了互联网的数据传输过程。请回顾本单元所学知识，将下面的单元知识概念图补充完成。十三、实践项目项目内容：为自己的家庭网络规划一个建设方案，项目说明：首先，确认家中需要接入互联网的设备，包括计算机、手机、平板电脑、智能音箱等；其次，根据联网需求，设计网络建设方案，内容包括网络拓扑结构、设备IP配置、有线及无线连接方式；再次，依据网络建设方案，尝试搭建家庭网络，实现家中设备之间的互联互通，并且分析家庭网络中的计算机在访问互联网时的数据传输过程；最后，撰写一份完整的建设方案。十四、拓展延伸传感器数据上传云端的过程简析数据采集与本地传输传感器打包数据：像分组交换拆数据包，温度传感器将读数拆成“时间+数值”小包。通过本地网络发送：数据包经家庭路由器（课堂学的“智能导航员”）选择路径传向网关。互联网中转与云端接收多路径并行传输：数据包分组后走不同网络路径（如课程模拟的实线/虚线），避免拥堵。云端服务器重组：云端按包编号重组数据（似教室实验收件人拼纸条），存入数据库。用户访问与应用反馈终端发起请求：手机APP发送请求包（含目标云地址），路由器再次选路传递。云端返回处理结果：云端检索数据后分组返回，如“当前室温26℃”显示在APP界面。 一、探索小组协作设计一个理想的数据传输系统模型，需要结合专线传输、存储转发和拆分传输的优点，解决一个虚拟场景中的具体问题。二、议一议小组探讨和列出不同的火箭运输方案，包括专线运输、分段占用以及拆分多路运输，讨论每种方式的优缺点。三、探索小组设计并画出一个包含所有三种传输方式的网络传输系统，并解释何时使用每种方式最为合适。四、议一议小组讨论，分析一种传输方式的优劣，并准备一场展示来向全班介绍他们的发现。五、做一做学生准备并演示三种不同数据传输技术的模拟情景，展示每种技术的实际工作流程和效果。六、写一写小组制作一个展示板，上面包含三种传输方式的工作原理、图片和优缺点。七、探索使用计算机或纸张模拟软件，模拟网络数据传输过程，并分析在不同条件下数据包的行为。八、设计在教师指导下，使用计算机网络模拟工具，实时调整网络中的路径选择，观察不同决策对数据传输速度的影响。九、实现设计并撰写一份《互联网数据传输分析报告》。十、拓展分组扮演网络中的各个节点，使用纸卡片作为数据包，在设定的虚拟电路上传递，体验数据包的连续传输流程。十一、单元作品展示与交流准备一段演讲，解释在学习本单元内容时的重要发现，如安全Wi-Fi设置、数据传输的秘密以及如何优化家庭网络。十二、单元内容小结与概念图学生利用图表或数字工具创建一个概念图，其中包含本单元课程掌握的知识点。十三、实践项目尝试研究并提出解决家庭网络中常见问题（如信号弱、连接不稳定）的策略。十四、拓展延伸分组讨论云端数据的不同应用场景，如智能家居、远程监控等，并探讨数据传输对这些应用的影响。 一、探索通过设计挑战，促进学生的创新思维，同时让他们综合运用已学知识解决问题，增强团队协作和问题解决技能。二、议一议帮助学生通过集体讨论来了解多种策略，引导学生思考每种策略的实际应用和潜在挑战，提高学生分析和评估能力。三、探索鼓励学生创造性思维和系统规划，通过设计自己的网络传输系统加深对各种网络传输方式相互关系和独特性的理解。四、议一议学生进行小组讨论，每组分析一种传输方式的优劣，并准备一场展示来向全班介绍他们的发现。五、做一做通过分组演示三种传输技术的效果，比较这些技术的优劣，帮助学生全面了解各种数据传输方式的适用场景和限制。六、写一写通过制作展示板，加深学生对数据传输方式的理解，同时锻炼他们的手工和创意表达能力。七、探索通过技术模拟，帮助学生更深入理解网络中数据包如何被处理和传输，以及如何优化这些过程以提高效率。八、设计让学生实践使用动态路由技术，理解网络管理员如何根据实时数据优化网络性能。九、实现巩固学生对课程知识的掌握、提高学生的技术写作能力。十、拓展通过模拟接力传递数据的过程，学生可以直观感受数据包在虚拟电路中的流动性和传输延迟，帮助学生理解数据流的动态管理。十一、单元作品展示与交流通过技术演讲的形式，帮助学生巩固并分享学习成果，提高学生的公众演讲技能和技术知识的实际应用能力。十二、单元内容小结与概念图通过制作详尽的概念图，帮助学生能够可视化地理解学习内容之间的联系，增强记忆和理解，提高学生的信息化运用能力。十三、实践项目通过研究网络问题解决方案，帮助学生学习如何诊断和解决实际网络问题，提高他们的问题解决技能。十四、拓展延伸通过讨论和探讨，学生可以更深入地了解云数据的实际应用，并理解数据传输和处理对这些应用性能的重要性。
课堂小结 探索互联网传输1、进行新知引入2、了解传输方式与路径选择3、熟悉各种传输方式的特点4、掌握分组交换的主要优点5、进行相关知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 1、请解释网课视频卡顿后突然加速播放的原因。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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