數(shù)據(jù)交換技術(shù)是教科版選修教材《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用》第三章第二小節(jié)的知識。它包含了電路交換技術(shù)、報(bào)文交換技術(shù)和分組交換技術(shù)。其中，電路交換與報(bào)文交換可以看做是不同本質(zhì)的數(shù)據(jù)傳輸形態(tài)，報(bào)文交換與分組交換是相同本質(zhì)的數(shù)據(jù)交換，它們之間相互區(qū)別的關(guān)鍵在于“網(wǎng)絡(luò)時(shí)延”的產(chǎn)生與解決。對于這部分高度抽象的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生僅從理論的角度去學(xué)習(xí)難度很大。為讓學(xué)生輕松掌握數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)慕粨Q技術(shù)，教師通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀?、速度、安全性、可靠性等的相互比較開展教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)實(shí)的生活中理出合乎常理的思維方式，進(jìn)行理論知識的移植，使學(xué)生從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識。
　　
　　教學(xué)目標(biāo)
　　
　　知識目標(biāo)：了解電路交換、報(bào)文交換、分組交換的工作原理，能對不同的數(shù)據(jù)交換技術(shù)進(jìn)行比較。
　　能力目標(biāo)：使用電路交換、報(bào)文交換、分組交換的工作原理解釋生活中數(shù)據(jù)交換技術(shù)問題，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力以及合作探究能力。
　　體驗(yàn)性目標(biāo)：通過對三種數(shù)據(jù)交換技術(shù)工作原理的學(xué)習(xí)，體驗(yàn)技術(shù)發(fā)展的過程，體驗(yàn)改造技術(shù)、創(chuàng)新技術(shù)的成就感。
　　
　　教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
　　
　　重點(diǎn)：電路交換、報(bào)文交換、分組交換三者的特點(diǎn)與區(qū)別。
　　難點(diǎn)：報(bào)文交換技術(shù)為什么出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，分組交換技術(shù)如何突破這一弱點(diǎn)，提高數(shù)據(jù)的傳輸速度。
　　突破的關(guān)鍵：組織學(xué)生演繹報(bào)文交換、分組交換兩種數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察活動(dòng)過程，小結(jié)活動(dòng)現(xiàn)象，進(jìn)行討論比較，最終清晰地區(qū)別三種技術(shù)的特點(diǎn)。
　　
　　教學(xué)過程
　　
　　一、導(dǎo)入
　　師：前一節(jié)，我們學(xué)習(xí)了數(shù)據(jù)的傳輸過程，知道數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸是在分層協(xié)議管理協(xié)作的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，并且數(shù)據(jù)從一臺計(jì)算機(jī)發(fā)送到遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)上的另一臺計(jì)算機(jī)，原始數(shù)據(jù)經(jīng)過層層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的封裝變成數(shù)據(jù)包通過發(fā)送端口發(fā)送，另一臺計(jì)算機(jī)的接收端則將接到的數(shù)據(jù)按照協(xié)議層層逆向地恢復(fù)到發(fā)送前的狀態(tài)。但數(shù)據(jù)在發(fā)送和接收兩個(gè)端口之間（即網(wǎng)絡(luò)上）又是如何傳輸?shù)哪?？這將是我們這節(jié)課要學(xué)習(xí)的內(nèi)容——數(shù)據(jù)交換技術(shù)。數(shù)據(jù)交換技術(shù)包含了電路交換技術(shù)、報(bào)文交換技術(shù)和分組交換技術(shù)，我們先來學(xué)習(xí)電路交換。
　　學(xué)生回顧舊知識，思考新問題。
　　
　　二、創(chuàng)設(shè)情境 探究討論
　　師：電話出現(xiàn)后不久，人們便認(rèn)識到，在所有的用戶之間架設(shè)直達(dá)的線路通信資源是極大的浪費(fèi)，必須依靠交換機(jī)實(shí)現(xiàn)用戶之間的互聯(lián)，我們都從電影中看到過戰(zhàn)爭年代的老式（手搖式呼叫人工連接）電話，它的傳輸過程類似網(wǎng)絡(luò)中電路交換技術(shù)，請看圖1。
　　
　　
　　圖1
　　
　　教師講解，引導(dǎo)學(xué)生思考電路交換的三個(gè)過程，并用日常生活中打電話的例子進(jìn)行說明。
　　例：小明打電話給小剛。先是小明撥小剛的電話，等候小剛接聽，一旦小剛接起電話，表示已建立連接；雙方進(jìn)行交流，即數(shù)據(jù)傳輸；雙方掛掉電話，即電路拆除。
　　1．電路建立。在用戶A向用戶D傳輸任何數(shù)據(jù)之前，要先經(jīng)過呼叫過程建立一條端到端的電路。A用戶向與其相連的B網(wǎng)絡(luò)交換平臺提出請求，B網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備呼叫C網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，手工連接C節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備。C節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備向用戶D呼叫并建立連接，這樣A與D之間就有一條專用電路ABCD，用于A與D用戶之間的數(shù)據(jù)傳輸。
　　2．?dāng)?shù)據(jù)傳輸。電路ABCD建立以后，數(shù)據(jù)就可以由A到B，再由B到C，由C向D進(jìn)行傳輸。在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過程中，所建立的電路必須始終保持連接狀態(tài)。
　　3．電路拆除。數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，由某一方（A或D）發(fā)出拆除請求，然后逐節(jié)拆除到對方節(jié)點(diǎn)。
　　師生通過流程分析和討論電路交換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)（數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失）、缺點(diǎn)（電路空閑時(shí)的信道容易被浪費(fèi)，在短時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸時(shí)電路建立和拆除所用的時(shí)間得不償失）及特點(diǎn)（在數(shù)據(jù)傳送開始之前必須先設(shè)置一條專用的通路。在線路釋放之前，該通路由一對用戶完全占用。電路交換效率不高）。
　　師：大家思考數(shù)據(jù)通信不連接怎么辦？
　　
　　三、活動(dòng)探究 類比移植
　　師：我們請四位同學(xué)模擬一次如圖1所示的信息傳輸活動(dòng)。其中，用桌子代表網(wǎng)絡(luò)交換平臺，四位同學(xué)分別代表A、B、C、D，圖中的黑線可以由一條繩代替。
　　規(guī)則說明：教師給A一首現(xiàn)代詩（不要太長，40字左右就可），要求A學(xué)生將這首詩的內(nèi)容傳到D學(xué)生，如果圖中有線連接的就可以直接將紙上的內(nèi)容傳下一個(gè)目標(biāo)，如果沒有線連接，必須抄一份，然后將抄好的那一份傳給下一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)。每個(gè)點(diǎn)上的學(xué)生只要接到上一節(jié)點(diǎn)學(xué)生的任務(wù)，就不能停歇，并將抄完的傳給下一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，直到任務(wù)完成為止。
　　四個(gè)學(xué)生演示，其他學(xué)生觀察過程。
　　活動(dòng)方案1：A學(xué)生將整首詩傳給B節(jié)點(diǎn)的學(xué)生。
　　教師引導(dǎo)學(xué)生觀察并討論活動(dòng)方案1出現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸慢的問題。如何提高數(shù)據(jù)傳輸速度？師生經(jīng)討論，得出活動(dòng)方案2。
　　活動(dòng)方案2：A學(xué)生將整首詩分為五段，并且按順序一段一段地傳給B節(jié)點(diǎn)學(xué)生。
　　學(xué)生思考：為什么第二種方案傳輸更快？
　　學(xué)生閱讀教材，思考這兩個(gè)活動(dòng)與報(bào)文交換技術(shù)、分組交換技術(shù)有哪些相似之處。
　　四、探究結(jié)論
　　經(jīng)過討論，學(xué)生得出結(jié)論：在方案1中，當(dāng)某個(gè)學(xué)生忙于進(jìn)行信息抄送時(shí)，其他學(xué)生都在閑著等待，造成資源浪費(fèi)，并且信息不能連續(xù)地傳送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，造成信息延時(shí)——即“網(wǎng)絡(luò)延時(shí)”。方案2使得信息在抄送的過程中盡可能讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的學(xué)生都有事做而忙碌不停，直到信息抄送完畢。信息源源不斷地傳送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，提高了信息在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的傳輸速度。
　　五、大膽設(shè)想 深入討論
　　教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步設(shè)想：
　　1．如果下一節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)信息有抄錯(cuò)現(xiàn)象，怎么處理？
　　2．假設(shè)代表不僅是中間設(shè)備兩個(gè)，而是多個(gè)呢？如果中間的C節(jié)點(diǎn)或B節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障呢（如圖2）？
　　
　　圖2
　　
　　教師引導(dǎo)學(xué)生理解概念：存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、差錯(cuò)檢測（以及信息重發(fā)）、多路徑選擇。
　　六、獨(dú)立思考 綜合比較
　　師：分組交換使得數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸速度和信息的吞吐量大大提高，雖然比不上電路交換速度快，但是語音信息數(shù)據(jù)以分組交換方式在網(wǎng)絡(luò)上傳輸效果接近了電路交換的效果?，F(xiàn)實(shí)中的IP電話就是使用數(shù)據(jù)分組交換技術(shù)的具體體現(xiàn)。請做下面一道數(shù)學(xué)應(yīng)用題，并展開討論為什么打IP電話便宜。
　　題目：假設(shè)用戶使用電信部門的網(wǎng)絡(luò)交換平臺進(jìn)行通信的連接線路如圖1所示。電信部門的網(wǎng)絡(luò)交換平臺可為用戶提供數(shù)據(jù)線路連接服務(wù)和數(shù)據(jù)“存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)”服務(wù)，兩種方式收費(fèi)不同。如果使用連接電路傳輸信息方式， B、C每節(jié)點(diǎn)為用戶連接一次，費(fèi)用10元/小時(shí)；如果使用“存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)”服務(wù)，B、C每節(jié)點(diǎn)為用戶服務(wù)的費(fèi)用為2元/小時(shí)。
　　問題：現(xiàn)在A欲與D進(jìn)行5小時(shí)的信息轉(zhuǎn)輸，使用兩種不同的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸各需多少錢？
　　教師只要引導(dǎo)學(xué)生充分理解題意，此題一解，為什么IP電話更便宜就不言而喻了。
　　七、及時(shí)反思
　　師：通過學(xué)習(xí)，我們了解了傳統(tǒng)電話、電報(bào)和IP電話分別采用的是不同的數(shù)據(jù)交換技術(shù)。思考這三種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，并填表（提示：可從以通信速度、線路使用率、對中間設(shè)備的要求等方面比較三種數(shù)據(jù)交換技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)）。
　　學(xué)生代表上臺陳述技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　師：三種數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞绞沟镁W(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)不斷地革新，手搖式電話（人工接）、電報(bào)的使用和IP電話的使用體現(xiàn)了三個(gè)時(shí)代技術(shù)的飛躍發(fā)展。它們的改進(jìn)都在經(jīng)歷從發(fā)明、實(shí)踐、更高的需求、不斷改進(jìn)技術(shù)缺點(diǎn)、突破技術(shù)的過程。我們的生活學(xué)習(xí)成長過程也應(yīng)該是這樣，要不斷地發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)，不斷地自我革新和提高。
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　　點(diǎn)評：
　　一個(gè)好的教學(xué)設(shè)計(jì)首先要聯(lián)系實(shí)際，本教學(xué)設(shè)計(jì)的成功之處在于作者本人對教材、內(nèi)容、學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)、關(guān)鍵問題、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)等問題把握很準(zhǔn)，并據(jù)此制定出了符合課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)策略。
　　數(shù)據(jù)交換技術(shù)理論性極強(qiáng)，原理和概念較多，且與數(shù)字電路的知識聯(lián)系較緊，既是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必備的基礎(chǔ)知識，又是學(xué)生容易感到厭煩的內(nèi)容。本課設(shè)計(jì)中，教師關(guān)注到了技術(shù)學(xué)習(xí)基于學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)和知識經(jīng)驗(yàn)的理念，采用類比形式設(shè)計(jì)了兩個(gè)活動(dòng)：一是“抄一段詩”，通過形象的類比，生動(dòng)地呈現(xiàn)了三種數(shù)據(jù)交換技術(shù)的工作過程，對于學(xué)生理解三種數(shù)據(jù)交換技術(shù)和它們的優(yōu)缺點(diǎn)起到了啟智的作用，也使得理論知識的學(xué)習(xí)從理解層面向體會(huì)感受理論層面飛躍；二是通過一道日常生活中的數(shù)學(xué)題，讓學(xué)生從自身經(jīng)驗(yàn)去感悟和理解為什么IP電話便宜，使學(xué)生的思維隨著活動(dòng)動(dòng)了起來，有效地突破了三種數(shù)據(jù)交換方式特點(diǎn)比較的難點(diǎn)，使技術(shù)知識的獲取成了一件輕松的事情。
　　（點(diǎn)評人：海南教育研究培訓(xùn)院 段 青）