赣科技版信息科技七年级上册 第4课《数据交换技术》第1课时 教案

第」课《》教学设计4课题数据交换技术单元第四单元到斗信息技术年级七年级上

1、信息意识理解数据交换技术的基础概念，了解其在电话通话、短信及互联网视频中的具体应用和重要性

2、计算思维掌握电路交换、报文交换和分组交换的工作原理，能分析数据传输的不同方核心素式并比较其优缺点

3、数字化学习与创新通过模拟数据交换过程和讨论，培养对实际问题的分析和解决能力，养目标提升对数据通信技术的兴趣和理解

4、信息社会责任认识到在数据交换过程中释放线路的重要性，理解合理分配和有效使用网络资源的重耍性，养成负责任的网络使用习惯

1、了解数据交换的技术认识教学重点

2、电路交换的特点

1、掌握数据交换的方法理解教学难点

2、释放线路重要性教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图视频导入《什么是数据交换》观看视频，了解培养学生的观察力讨论什么是数和创造力，培养学导入新课据交换技术？生对信息技术的热爱\想一想数据交换技术

1、什么是数据交换技术在通信的目的就是为了实现信息的传递，实现通教师用白板上信必须具备三个基本的要素，即终端、传输、交一画出通信示换意图，学生在培养学生对通信要在数据通信网络中，通过网络节点的某种转接方图上标记出终素的认知式来实现从任一端系统到另一端系统之间接通数端、传输和交换据通路的技术称为数据交换技术设备

2、电路交换的概念电路交换Circuit Switching方式与电话交换方式的工作过程很类似两台计算机通过通信子讲授新课--1网交换数据之前，首先要在通信子网中通过交换设备间的线路连接，建立一条实际的专用物理通路/r/f、、做一做

1、请同学们思考在平常打电话时，声音信息是学生分组讨论如何传递的，把你的思考写在下方并简单绘制声1声音转换为电信号我们说话时，声音通过音信息传递过通过角色扮演和模电话的麦克风变成电信号程的流程图拟演示，培养他们2电信号传输电信号通过电线或无线电波传的逻辑思维、科学到对方的电话素养、信息处理和3信号中继与交换在传输过程中，信号会经批判性思维能力过一些基站或交换机，再传到对方4电信号还原为声音对方的电话接收到电信号后，扬声器会把电信号变回声音1•_Kr-f t

二、想一想电路交换

2、电路交换的概念学生在指导下培养学生的逻辑电路交换Circuit Switching方式与电话交换绘制一条从源思维和空间想象方式的工作过程很类似两台计算机通过通信子主机到宿主机能力网交换数据之前，首先要在通信子网中通过交的电路交换示换设备间的线路连接，建立一条实际的专用物意图，标注出理通路各个节点和连用此方式的交换网能为任意一个人网数据提供接路径一条临时的专用物理通路，由通路上各节点在空间上或时间上完成信道转接而构成，为源主机输出端和宿主机接收端之间建立起一条直通的、独占的物理线路因此，在通路连接期间，不论这条线路有多长,交换网为一对主机提供的都是点到点链路上的数据通信，即建立连接的两端设备独占这条线路进行数据传输，直至该连接被释放公用电话网的交换方式采用的就是电路交换，通话双方一旦建立通话，则可以一直独占这条线路，直至通话结束，释放线路，这时其他用户才能使用这条线路

四、议一议

1、想象一下，如果很多人同时使用电路交换,会发生什么情况？通过模拟多用培养学生对资源1线路繁忙像高峰时交通堵塞一样，线路户通话，学生合理利用、时间管会被占用，大家都在用电话时很难找到空闲的学会测量等待理和应急处理的线路时间等活动，意识和能力2等待时间增加如果线路都被占用了，新帮助学生了解用户需要等待，直到有空闲线路高并发情况下3资源浪费即使不说话，线路也被占用,无的问题法被别人使用，这会浪费资源4通话中断风险如果线路出现故障，会影响通话的连续性和质量

五、想一想电路交换的流程学生分组利用培养动手能力和电路交换方式最重要的特点是在一对主机之间纸杯电话或团队协作精神建立起一条专用的数据通路通信过程包括线绳子和纸杯路建立、数据传输和线路释放3个过程模拟电路交换1呼叫建立网络中的站点在传输数据之前，的呼叫建立、要先经过呼叫过程建立一条源站点到目标站点信息传送和连的电路接释放过程2信息传送电路建立以后，信息就可以在两个站点之间进行传送，在整个信息传送过程中，所建立的电路必须始终保持连接状态3连接释放信息传送结束后，由源站点或目标站点发出拆除请求，然后逐节点进行拆除，最终释放由该电路占用的节点和信道资源

六、议一议

1、打完电话后，为什么需要释放线路？1让别人使用打完电话后，释放线路可以让其他人使用这条线路就像用完公用电话，需要让给别人用一样学生通过模拟培养学生的资源2节省资源不用的线路占着资源，会浪费电话机的使用管理意识、团队合如果释放线路，能节省资源，提高整体效率和释放过程，作精神和批判性3避免占用时间如果不释放线路，其他人理解为什么需思维能力要在打完电话就要等很久，不能及时打电话或传输信息后释放线路4保持系统顺畅释放线路能保持整个通信系统的顺畅运行，避免出现线路堵塞或拥挤的情况

七、做一做

1、请同学们相互组队，在现实中模拟电路交换的过程1角色分配学生分成三组，呼叫者、接听者、交换中心同学们相互组培养他们的批判2步骤模拟呼叫建立呼叫者通过交换中队，在现实中性思维和团队合心发送连接请求交换中心检查并建立连接模拟电路交换作意识信息传送建立连接后，呼叫者和接听者传递信的过程息如纸条消息连接释放信息传送结束后，释放线路3讨论分享每组分享体验和感受讨论模拟中遇到的问题和解决方法

八、想一想

3、电路交换的特点电路交换技术的优点是数据传输可靠、迅速，数据不会丢失且保持原来的序列；其缺点是信道利用率低，即使在两个站点之间数据传输的间歇期，电路也不让其他站点使用电路交换适利用纸条模拟培养学生对通信用于实时大量连续的数据传输数据传输过技术的理解力通路建立时需要一定的呼叫建立时间一旦通路程，体验电路建立，在各个节点上几乎没有延时因此适用于交换的迅速和实时或交互式会话类通信，如数字语音、传真可靠性等通信业务但由于通路建立时，线路是专用的，即使是空闲的，其他用户也不能使用，因此线路利用率不高由于通信子网中的各个节点交换设备不能存储数据，也不能改变数据内容，并且不具备差错控制能力，因而整个系统不具备存储数据的能力，无法发现与纠正传输过程中发生的数据差错，系统效率较低在电路交换方式的基础上，人们提出了存储转发交换方式

九、议一议

1、为什么电路交换的数据传输可靠且迅速？

（1）专用线路因为在两个站点之间建立了专用线路，数据传输不会被其他人干扰，因此传输可学生分组讨论增强学生对通信靠电路交换的数技术原理和实际

（2）保持连接数据传输过程中线路一直连接据传输可靠且应用的理解力着，这样可以确保数据按顺序传输，不会丢失迅速的原因，

（3）无延时一旦连接建立，传输过程中几乎并记录讨论结没有延时，所以数据传输迅速果

（4）固定路径电路交换使用固定的路径传输数据，所以不会因路径变化而发生丢包或延迟

十、想一想存储转发交换

1、存储转发交换存储转发交换（Store-and-Forward Switching）是指网络节点（交换设备）先将途经的数据按传学生通过简易提升学生动手操输单元接收并存储下来，然后选择一条适当的实验（如纸条作和模拟实验的链路转发出去根据转发的数据单元的不同，传递），模拟存能力存储转发交换又分为报文交换和分组交换储转发交换的

2、报文交换过程报文交换（Message Switching）是指网络的每一个节点（交换设备）先将整个报文（Message）完整地接收并存储下来，然后选择合适的链路转发到下一个节点每个节点都对报文进行存储学生分组讨论培养学生对不同转发，最终到达目的地报文交换的优通信方式进行分在报文交换中，中间设备必须有足够的内存，以缺点，结合实析和评估的能力便将接收到的整个报文完整地存储下来，然后例理解其适用根据报文的头部控制信息，找出报文转发的下性一个交换节点若一时没有空闲的链路，报文就只好暂时存储，并等待发送因此，一个节点对于一个报文造成的时延往往不确定报文数据在交换网中完全是按接力式传送的通信的双方事先并不知道报文所要经过的传输通路，但每个报文确实经过了一条逻辑上存在的通路由于按接力方式工作，任何时刻一个报文只占用一条链路的资源，不必占用通路上的所有链路资源，提高了链路资源的利用率报文交换方式虽然不要求呼叫建立线路和释放线路的过程，但每一个节点对报文数据的存储转发时间比较长报文交换方式适合于非实时的通信业务，如电报；而不适合于实时的或交互式的通信业务，如语音、传真等另外，由于报文交换是以整个报文作为存储转发单位的，因此，当报文传输出现错误需要重传时，必须重传整个报文

十一、议一议

1、如果一个节点的内存不够，可能会发生什么？1报文无法存储如果内存不够，节点无法把接收到的整个报文存储下来，导致报文无法学生利用纸条增强学生用简单继续传输和不同容量的材料动手实验并2数据丢失报文可能会被丢弃，导致数据盒子模拟报文理解复杂原理的丢失传输，体验内能力3传输延迟节点需耍等待更多的时间才能存不足时的数有足够的内存存储报文，这会增加传输的延迟据丢失和传输4网络堵塞如果多个节点都内存不足，报延迟情况文会在网络中排队等待，造成网络堵塞5通信中断由于报文无法及时传输，通信双方可能会出现中断

十二、想一想存储转发交换

3、分组交换分组交换又称包交换Packet Switching,与报文交换同属于存储转发式交换两者之间的差学生利用纸片提升学生的动手别在于参与交换的数据单元长度不同在分组或其他物品，操作和对理论知交换网络中，计算机之间要交换的数据不是作模拟数据分组识的实际理解能为一个整体进行传输，而是划分为大小相同的的拆分、传输力许多数据分组来进行传输，这些数据分组称为和重组过程“包”Packet o每个分组除含有一定长度需要传输的数据外，还包括一些控制信息，其中包括分组将被发送的目的地址一个分组的最大长度通常被限制在1000-2000bito这些数据分组可以通过不同的路由器先后到达同一目的地址，数据分组到达目的地后进行合并还原，以确保收到的数据在整体上与发送的数据完全一致这种通信方式类似于“单页邮局”的模式假设单页邮局规定每封信只能用一页纸写长信的人就必须给每页信纸编号，放在不同的信封中；收信人在收到信件后，必须按信纸的顺序整理合并，才能读到完整的信件扩展阅读什么是时延时延是指一个报文或分组从网络的一端传送到另一个端所需要的时间，它包括了发送时延、传播时延、处理时延、排队时延通常情况下，发送时延与传播时延是我们主要考虑的对于报文长度较大的情况，发送时延是主要矛盾；报文长度较小的情况，传播时延是主要矛盾

十三、议一议

1、为什么要将数据分成小的分组进行传输？1提高传输速度小的分组可以更快地通过网络，每个分组可以通过不同的路径，更快到学生制作图示提高学生对技术达目的地展示分组传输原理的视觉表达2减少传输错误如果数据分成小的分组,出过程及其优能力现错误时只需重新传输出错的分组，而不是整点个数据，减少了重新传输的时间和资源3避免网络拥堵小的分组占用网络资源较少，传输更灵活，可以避免某条路径过于拥堵4提高网络利用率小分组更容易在网络中找到空闲的路径，提高了整体网络的利用率

十四、做一做

1、请同学们比较报文交换和分组交换的示意图，在下面分析二者的不同之处1传输方式报文交换整个报文作为一个整体传输分组交换数据分成多个小分组传学生分组比较培养学生的逻辑输报文交换和分分析和团队协作2时延报文交换时延较大，每个节点需组交换的示意能力完整接收报文分组交换时延较小，分组可图，讨论并记以并行传输录二者的不同3网络利用率报文交换占用整个线路,利之处用率低分组交换分组独立传输，利用率高

十五、想一想存储转发交换

3、分组交换的方式在分组交换中，根据网络中传输控制协议和传输路径的不同，可分为两种方式数据报使用纸片模拟增强学生对数据Datagram分组交换和虚电路Virtual数据报分组交报方式传输过程Circuit分组交换换，将数据分的直观理解和动

4、数据报分组交换的方式成若干手实践能力在数据报方式中，每个报文分组又称为数据报“报”,随机每个数据报在传输的过程中都要选择路径，各选择不同路径个数据报可以按照不同的路径到达目的地传递，并在接在发送方每个数据报的分组顺序与每个数据报收方再组合成到达目的地的顺序是不同的完整的报文在接收方，再按分组的顺序将这些数据报组合成一个完整的报文

十六、议一议

1、数据报分组交换和虚电路分组交换有什么不同？

（1）路径选择数据报分组交换，每个数据报绘制数据报分通过绘制流程图，可以选择不同的路径到达目的地虚电路分组组交换和虚电培养学生的图示交换，所有数据分组都使用同一条预先建立的路分组交换的表达能力和细节路径到达目的地流程图，展示对比能力

（2）顺序数据报分组交换，数据报到达目的路径选择和顺地的顺序可能与发送顺序不同虚电路分组交序方面的差换，数据分组按发送顺序到达目的地异

（3）连接建立数据报分组交换，无需建立连接，每个数据报独立传输虚电路分组交换,需要先建立虚拟路径（连接），然后再传输数据

十七、想一想存储转发交换

5、虚电路分组交换的方式虚电路方式试图将数据报方式与电路交换方式结合起来，发挥两种方式的优点，达到最佳的学生查找资料培养学生的逻辑数据交换效果了解虚电路分分析能力和团队数据报在分组发送之前，发送方和接收方之间不组交换的特点协作能力需要预先建立连接；在虚电路方式中，发送分和过程，并在组之前，首先必须在发送方和接收方建立一条小组内讨论分通路享在这一点上，虚电路方式和电路交换方式相同整个通信过程分为3个阶段虚电路建立、数据传输、虚电路拆除但与电路交换不同的是，虚电路建立阶段建立的通路不是一条专用的物理线路，而只是一条路径，在每个分组沿此路径转发的过程中经过每个节点时仍然需要存储，并且等待队列输出通路建立后，每个分组都由此路径到达目的地因此在虚电路交换中，各个分组是按照发送方的分组顺序依次到达目的地的，这一点又和数据报分组交换不同

十八、议一议

1、在什么情况下使用虚电路分组交换更合适？

（1）稳定的连接当需要稳定的连接，并且需要确保数据按顺序到达时，例如视频通话或在线教学学生分组讨论通过优缺点比较，

（2）长时间传输当数据传输时间较长，需要虚电路分组交培养学生的批判建立一个持久连接时，例如在线看电影或下载换相比于其他性思维和比较分大文件方式优缺点析能力

（3）有序传输当数据需要按发送顺序到达时，例如实时在线游戏或直播

（4）避免频繁建立连接当频繁建立和释放连接影响效率时，虚电路分组交换可以减小这种开销，例如持续传输的数据链路

十九、想一想扩展阅读分组交换的优势与报文交换相比，分组交换把要传输的数据分成了若干分组，而每一个分组又包含有大量的传输学生分组讨论通过优缺点对比，控制信息，因此分组交换的通信方式会明显降低分组交换与报培养学生的逻辑数据通信的效率文交换的优缺分析和比较评估通信线路是公用的，每个分组都不会占用太长的点，并做课堂能力通信线路时间，有利于合理分配通信线路，兼顾报告展示网络上各个主机的通信要求数据传输难免会出错，若某些分组出现传输错误，只需重传该分组即可，而不需要重传整个数据，有利于迅速进行数据纠错能够有效地改善报文传输时的时延现象，网络信道利用率较高

二十、议一议

1、分组交换是如何改善报文传输时的时延现象的？1数据分组更小数据被分成小的分组，比起整个报文更容易快速传输，减少等待时间学生分组讨论通过小组讨论，培2分组并行传输多个分组可以通过不同路径分组交换如何养学生的逻辑分同时传输，而不是按顺序传递一个整体的报文，通过数据分组析能力和团队合加快传输速度更小、分组并作意识3避免长时间占用线路每个分组在一条线路行传输、避免上停留的时间很短，不会长时间占用一条线路，长时间占用线提高线路的使用效率路以及快速纠4快速纠错如果某个分组出错，只需重传该错来改善时延分组，而不是整个报文，减少了重传的时问现象，并列举二H^

一、知识拓展实际例子光交换光交换是一种利用光信号来进行数据传输的技术，适用于高速和大数据传输场景

1、光信号传输光交换利用光信号来传输数据速度非常快学生查找光交通过案例分析，培

2、适用场景它适用于需要发送大量数据的场换技术在实际养学生的信息搜景，比如大数据中心应用中的案集能力和实际应

3、高效传输光交换不需要将信号转换为电信例，如大数据用意识号，因此效率更高中心和高速互

4、应用范围它常用于高速互联网骨干网，保联网骨干网证网络的高效和稳定等，并分析其总的来说，光交换是应对大量数据高速传输的关应用效果键技术，保证了现代网络的高效运作

二十二、议一议

1、为什么光交换的速度比传统的电信号传输快？学生学会简单1光速更快光在光纤中的传输速度比电信号地绘制光交换在电缆中的传输速度快，因为光速接近于真空中和电信号传输通过绘制和展示图的光速，非常迅速的示意图，展示示，提高学生的图2更少的延迟光信号在传输过程中延迟更小，速度差异和传示表达能力和口头所以信息能更快到达目的地输特点表达能力3高带宽光纤可以传输更多的信息，因为它的带宽很高，能够同时传输大量数据4抗干扰能力强光不会受到电磁干扰，所以信号传输更稳定，减少了出错和重传的时间

2、你觉得未来的互联网是否会更多地使用光交换技术？为什么？1速度更快光交换传输速度快，满足越来越每组学生查找高的网速需求一个光交换技2更大容量光纤能同时传输大量数据，支持通过实际例子的调术已应用的实更多用户同时在线查，增强学生的信际案例，如高速3连接更稳定光不受电磁干扰，提供稳定的息搜集能力和实际互联网、数据网络连接应用理解中心等，并简4满足未来技术需求支持虚拟现实、人工智要介绍应用情能等需要高速网络的技术况5节能环保光交换能耗低，传输效率高，更加节能环保数据交换技术

1、了解数据交换的技术

2、认识电路交换的特点

3、对本节课内容进行课堂小结掌握数据交换的方法

4、理解释放线路重要性总结回顾总结概括

1、讨论什么是数据交换技术？为什么数据需要分成拓展学生的学习能课后作业布置作业小分组进行传输？力数据交换技术

1、了解数据交换的技术课后作业板书观看板书强调教学重点内容

2、认识电路孑换的特点

1、讨论什么是数据交换技术？

3、掌握数据交换的方法为什么数据需要分成小分组进行

4.理解释放线路重要性传输？。