计算机网络技术教学中网络数据通信过程分析教学研究

陈文一

摘要：《计算机网络技术》课程是网络通信领域重要的基础课程，而学好网络数据通信过程是学生学习网络通信的关键环节。该文立足于计算机网络课程的教学实践，以学生平时“浏览网页”这一日常行为引入，详细阐述“浏览网页”这个行为中网络数据通信的具体过程，从而激发学生的求知欲，提高教学效果，为高职院校《计算机网络技术》课程网络数据通信过程教学提供有益借鉴。

关键词：数据通信;教学研究;计算机网络

中图分类号：TP393        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）09-0048-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

“计算机网络技术”这门课程是很多高职院校工科类专业开设的一门专业基础课，也是后续诸多专业课程的先导课程[1]。在教学中如何让学生真正理解计算机网络的通信过程，加深学生对网络数据通信过程的深层理解，实现网络基础知识向网络设备管理应用过渡衔接是课程教学中亟待解决的问题。计算机网络通信的学习和理解是有一定难度的，要解决学生学习的畏难情绪，需通过将枯燥的概念和理论情景应用化，创设成学生实际应用案例，激发学生的求知欲，培养学习兴趣，是学生学好计算机网络通信的关键所在。

1网络数据通信过程分析教学的主要目标

网络数据通信过程分析教学过程的教学主要达到以下的目标：

（1）能力目标：通过教学，进一步理解TCP/IP通信模型各层次的功能，能解析基于HTTP协议的网络通信数据流程，并通过知识迁移，举一反三，理解其他通信应用数据类型的通信过程。

（2）知识目标：通过教学，掌握“封装”“解封装”的具体含义，理解端口号、IP地址、MAC地址等基本计算机网络的相关概念，并能理解路由器的实际工作原理。

（3）素养目标：培养学生在日常的学习过程中多提疑问，培养学生敏锐的洞察力，培养学生严谨、细致的工作作风和学习态度。

2网络数据通信过程分析的具体教学设计

2.1 提出疑问，引入教学内容

上网浏览网页是学生工作生活必不可少的一项应用，但学生并不知晓这项应用具体的通信细节，这是学习计算机网络通信知识非常好的实例，因为整个通信过程很好地诠释了网络通信的OSI七层模型。在课堂教学中向学生提问“浏览网页”的具体数据通信过程，激发了学生的求知欲。通过提问发现该疑问是学生们都想知晓的共性问题，在学生中能产生一定的共鸣，很自然就引导到网络数据通信过程分析的教学内容上。

2.2 知识回顾，熟悉核心功能

在教学中要做好知识的复习回顾。计算机网络课程经过多年的发展，目前基本形成了以TCP/IP体系结构为核心[2]。网络数据通信过程分析主要针对的是OSI和TCP/IP兩种体系结构之间的对应关系，以及体系结构中各层次的核心功能和关键字段，通过复习回顾，对核心功能和关键字进行重述，唤醒学生的相关知识。复习回顾的知识如图1所示。

2.3 类比分析，降低学习难度

为降低学生的学习难度，开展类比分析教学，如图2所示。以学生熟悉的“寄快递”为例，类比网络数据通信过程，明确 “快递员”与路由器两者的核心本质。作为快递“寄件人”关键信息是寄件人地址和收件人地址，作为“快递员”的关键信息是收件人地址，作为“收件人”的关键信息是寄件人地址和收件人地址。同理，作为浏览网页的客户机的关键信息是源IP地址和目的IP地址，作为中间信息传递者的路由器的关键信息是目的IP地址，作为服务器端的关键信息是源IP地址和目的IP地址信息。通过类比分析，将计算机网络通信的抽象内容转换成寄送快递这样具象化的内容，启迪思路降低了学生的学习难度，有助于学生更好地学习。

2.4 案例分析，主抓关键点

1）客户端数据封装过程

客户端数据封装过程类似于快递的寄件前的打包过程，主要包括：客户端的应用层产生服务请求数据，到传输层配置相应的TCP协议和端口号，到网络层中分别加入源和目的IP地址，到网络接口层中加入源和目的MAC地址及转化成二进制Bit流，具体过程如图3所示。数据封装过程主要讲解核心关键点内容，可以适当加入DNS服务器的解析过程，结合ARP协议讲解目标MAC地址的获得等内容。客户端数据封装过程是TCP/IP体系结构自上而下的过程，要让学生明确数据“封装”过程，及各层封装的核心信息。

2）路由器对数据的处理过程

路由器对数据的处理过程类似于快递员对快递包裹的投递过程，主要包括两个阶段，第一是获取数据需要转发的目的IP地址，第二是让数据能在准确的路由器端口转发出去。第一阶段的目的IP地址获得需要通过解封装到网络层中获得，第二阶段的数据准确转发需要将目的IP的地址段与路由器的路由表信息进行比对，获得准确的转发端口，或是丢弃数据包。此过程是网络数据通信过程中的重点和难点内容，关键是要让学生明确获得数据目的IP地址的意义，数据封装与解封装的具体过程，还要关注数据包的源和目的IP地址保持不变，而源和目的MAC地址产生变化的过程。

3）服务器端数据解封装过程

服务器端数据解封装过程类似于快递的收件人拆包过程，主要包括：在网络接口层中二进制Bit流的接收，转化成数据帧，在网络层中核查目的IP地址信息，传输层中对应协议和端口号，最后在应用层使用相应的程序进行响应。服务器端数据解封装过程是TCP/IP体系结构自下而上的过程，因为与客户端的数据封装过程存现对应关系，可以适当简讲，让学生明确“解封装”的含义即可。

4）服务器应答数据响应过程

此过程主要讲解服务器端对客户机端的数据响应过程，具体的通信过程与客户端到服务器端的数据流程是类似的，可以简讲，学生也可以很快理解具体的过程。

5）案例教学小结

以上四个步骤的内容讲解，学生基本理解了“封装”“解封装”的含义，明确目标IP地址的重要性，IP地址和MAC地址在通信过程中的区别，明确数据通信过程对数通技术学习的重要意义。通过教学总结，将这些网络通信中的基本概念和基本理论再进一步说明含义，促进学生知识巩固提高和内化，提高学生学习思维和学习信心，激发学生学习思考的重要手段。

3网络数据通信过程分析的教学方法

在网络数据通信过程分析教学中主要采用的教学方法包括案例教学法和类比教学法。本例中将教学内容以学生疑惑、教师答疑这一角度来设计，以“访问网站”这一场景创设学生求知情境，以案例形式呈现，将知识点融入案例教学中，通过真实案例教学，有效提高学生分析问题、解决问题的能力，激发和培养了学生学习興趣。教学中将数据通信过程与“寄快递”相类比，分别将客户机、路由器和服务器拟化成“寄件人”“快递员”和“收件人”，将路由器选择路由时要使用的“目标IP地址”和快递员送快递时关注的“收件人地址”两点相类比，将通信节点以活灵活现的人物化形象呈现。在教学中，将 “数据封装”和“数据解封装”这一教学重点过程拟化成寄件人封装包裹和拆包裹的过程，将路由器查看“目标IP地址”过程拟化成快递员查看收件人地址的行为，有效拉近学习距离，降低学习难度，激发学习热情。

4结束语

本文主要讨论的是网络数据通信过程的工作原理。以学生的疑惑解答入手，由浅入深，先回顾上一节知识点“TCP/IP通信模型”，唤醒学生对该通信模型各层核心功能的理解。再以学生都耳熟能详的“寄快递”实例来与访问网站数据通信过程进行类比，明确两者之间的联系，将相关角色进行一一对应。通过呈现客户机访问Web服务器的具体过程，逐步分析数据通信过程中“请求数据”的状态变化和传递路径，从而较为直观地展现客户机、路由器和服务器三种设备各自数据处理的详细过程，使数据通信工作原理这个复杂问题简单化，让学生真正理解其通信过程。在教学中将数据通信原理与现实生活有机结合，提升了教学的实效性和趣味性，也是对学生日后自学能力、解决问题能力的有效培养。

参考文献：

[1] 张海生，马冰，周克洪.基于翻转课堂和理实一体化的“计算机网络基础”课程设计[J].科技风，2020（36）：83-84.

[2] 张建忠，徐敬东，吴英，等.面向深层学习的计算机网络课程优化设计[J].计算机教育，2021（1）：66-69，74.

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