計算機網絡技術教學中網絡數據通信過程分析教學研究

陳文一

摘要：《計算機網絡技術》課程是網絡通信領域重要的基礎課程，而學好網絡數據通信過程是學生學習網絡通信的關鍵環節。該文立足于計算機網絡課程的教學實踐，以學生平時“瀏覽網頁”這一日常行為引入，詳細闡述“瀏覽網頁”這個行為中網絡數據通信的具體過程，從而激發學生的求知欲，提高教學效果，為高職院?！队嬎銠C網絡技術》課程網絡數據通信過程教學提供有益借鑒。

關鍵詞：數據通信;教學研究;計算機網絡

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）09-0048-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

“計算機網絡技術”這門課程是很多高職院校工科類專業開設的一門專業基礎課，也是后續諸多專業課程的先導課程[1]。在教學中如何讓學生真正理解計算機網絡的通信過程，加深學生對網絡數據通信過程的深層理解，實現網絡基礎知識向網絡設備管理應用過渡銜接是課程教學中亟待解決的問題。計算機網絡通信的學習和理解是有一定難度的，要解決學生學習的畏難情緒，需通過將枯燥的概念和理論情景應用化，創設成學生實際應用案例，激發學生的求知欲，培養學習興趣，是學生學好計算機網絡通信的關鍵所在。

1網絡數據通信過程分析教學的主要目標

網絡數據通信過程分析教學過程的教學主要達到以下的目標：

（1）能力目標：通過教學，進一步理解TCP/IP通信模型各層次的功能，能解析基于HTTP協議的網絡通信數據流程，并通過知識遷移，舉一反三，理解其他通信應用數據類型的通信過程。

（2）知識目標：通過教學，掌握“封裝”“解封裝”的具體含義，理解端口號、IP地址、MAC地址等基本計算機網絡的相關概念，并能理解路由器的實際工作原理。

（3）素養目標：培養學生在日常的學習過程中多提疑問，培養學生敏銳的洞察力，培養學生嚴謹、細致的工作作風和學習態度。

2網絡數據通信過程分析的具體教學設計

2.1 提出疑問，引入教學內容

上網瀏覽網頁是學生工作生活必不可少的一項應用，但學生并不知曉這項應用具體的通信細節，這是學習計算機網絡通信知識非常好的實例，因為整個通信過程很好地詮釋了網絡通信的OSI七層模型。在課堂教學中向學生提問“瀏覽網頁”的具體數據通信過程，激發了學生的求知欲。通過提問發現該疑問是學生們都想知曉的共性問題，在學生中能產生一定的共鳴，很自然就引導到網絡數據通信過程分析的教學內容上。

2.2 知識回顧，熟悉核心功能

在教學中要做好知識的復習回顧。計算機網絡課程經過多年的發展，目前基本形成了以TCP/IP體系結構為核心[2]。網絡數據通信過程分析主要針對的是OSI和TCP/IP兩種體系結構之間的對應關系，以及體系結構中各層次的核心功能和關鍵字段，通過復習回顧，對核心功能和關鍵字進行重述，喚醒學生的相關知識。復習回顧的知識如圖1所示。

2.3 類比分析，降低學習難度

為降低學生的學習難度，開展類比分析教學，如圖2所示。以學生熟悉的“寄快遞”為例，類比網絡數據通信過程，明確 “快遞員”與路由器兩者的核心本質。作為快遞“寄件人”關鍵信息是寄件人地址和收件人地址，作為“快遞員”的關鍵信息是收件人地址，作為“收件人”的關鍵信息是寄件人地址和收件人地址。同理，作為瀏覽網頁的客戶機的關鍵信息是源IP地址和目的IP地址，作為中間信息傳遞者的路由器的關鍵信息是目的IP地址，作為服務器端的關鍵信息是源IP地址和目的IP地址信息。通過類比分析，將計算機網絡通信的抽象內容轉換成寄送快遞這樣具象化的內容，啟迪思路降低了學生的學習難度，有助于學生更好地學習。

2.4 案例分析，主抓關鍵點

1）客戶端數據封裝過程

客戶端數據封裝過程類似于快遞的寄件前的打包過程，主要包括：客戶端的應用層產生服務請求數據，到傳輸層配置相應的TCP協議和端口號，到網絡層中分別加入源和目的IP地址，到網絡接口層中加入源和目的MAC地址及轉化成二進制Bit流，具體過程如圖3所示。數據封裝過程主要講解核心關鍵點內容，可以適當加入DNS服務器的解析過程，結合ARP協議講解目標MAC地址的獲得等內容?？蛻舳藬祿庋b過程是TCP/IP體系結構自上而下的過程，要讓學生明確數據“封裝”過程，及各層封裝的核心信息。

2）路由器對數據的處理過程

路由器對數據的處理過程類似于快遞員對快遞包裹的投遞過程，主要包括兩個階段，第一是獲取數據需要轉發的目的IP地址，第二是讓數據能在準確的路由器端口轉發出去。第一階段的目的IP地址獲得需要通過解封裝到網絡層中獲得，第二階段的數據準確轉發需要將目的IP的地址段與路由器的路由表信息進行比對，獲得準確的轉發端口，或是丟棄數據包。此過程是網絡數據通信過程中的重點和難點內容，關鍵是要讓學生明確獲得數據目的IP地址的意義，數據封裝與解封裝的具體過程，還要關注數據包的源和目的IP地址保持不變，而源和目的MAC地址產生變化的過程。

3）服務器端數據解封裝過程

服務器端數據解封裝過程類似于快遞的收件人拆包過程，主要包括：在網絡接口層中二進制Bit流的接收，轉化成數據幀，在網絡層中核查目的IP地址信息，傳輸層中對應協議和端口號，最后在應用層使用相應的程序進行響應。服務器端數據解封裝過程是TCP/IP體系結構自下而上的過程，因為與客戶端的數據封裝過程存現對應關系，可以適當簡講，讓學生明確“解封裝”的含義即可。

4）服務器應答數據響應過程

此過程主要講解服務器端對客戶機端的數據響應過程，具體的通信過程與客戶端到服務器端的數據流程是類似的，可以簡講，學生也可以很快理解具體的過程。

5）案例教學小結

以上四個步驟的內容講解，學生基本理解了“封裝”“解封裝”的含義，明確目標IP地址的重要性，IP地址和MAC地址在通信過程中的區別，明確數據通信過程對數通技術學習的重要意義。通過教學總結，將這些網絡通信中的基本概念和基本理論再進一步說明含義，促進學生知識鞏固提高和內化，提高學生學習思維和學習信心，激發學生學習思考的重要手段。

3網絡數據通信過程分析的教學方法

在網絡數據通信過程分析教學中主要采用的教學方法包括案例教學法和類比教學法。本例中將教學內容以學生疑惑、教師答疑這一角度來設計，以“訪問網站”這一場景創設學生求知情境，以案例形式呈現，將知識點融入案例教學中，通過真實案例教學，有效提高學生分析問題、解決問題的能力，激發和培養了學生學習興趣。教學中將數據通信過程與“寄快遞”相類比，分別將客戶機、路由器和服務器擬化成“寄件人”“快遞員”和“收件人”，將路由器選擇路由時要使用的“目標IP地址”和快遞員送快遞時關注的“收件人地址”兩點相類比，將通信節點以活靈活現的人物化形象呈現。在教學中，將 “數據封裝”和“數據解封裝”這一教學重點過程擬化成寄件人封裝包裹和拆包裹的過程，將路由器查看“目標IP地址”過程擬化成快遞員查看收件人地址的行為，有效拉近學習距離，降低學習難度，激發學習熱情。

4結束語

本文主要討論的是網絡數據通信過程的工作原理。以學生的疑惑解答入手，由淺入深，先回顧上一節知識點“TCP/IP通信模型”，喚醒學生對該通信模型各層核心功能的理解。再以學生都耳熟能詳的“寄快遞”實例來與訪問網站數據通信過程進行類比，明確兩者之間的聯系，將相關角色進行一一對應。通過呈現客戶機訪問Web服務器的具體過程，逐步分析數據通信過程中“請求數據”的狀態變化和傳遞路徑，從而較為直觀地展現客戶機、路由器和服務器三種設備各自數據處理的詳細過程，使數據通信工作原理這個復雜問題簡單化，讓學生真正理解其通信過程。在教學中將數據通信原理與現實生活有機結合，提升了教學的實效性和趣味性，也是對學生日后自學能力、解決問題能力的有效培養。

參考文獻：

[1] 張海生，馬冰，周克洪.基于翻轉課堂和理實一體化的“計算機網絡基礎”課程設計[J].科技風，2020（36）：83-84.

[2] 張建忠，徐敬東，吳英，等.面向深層學習的計算機網絡課程優化設計[J].計算機教育，2021（1）：66-69，74.

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