高校國家級課程思政示范課：《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)》(工科)

高校國家級課程思政示范課：《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)》(工科)(一)知識傳授2)理解虛電路和數(shù)據(jù)報的技術(shù)區(qū)別，掌握數(shù)據(jù)報使用網(wǎng)絡(luò)層的4)了解解決IP地址耗盡問題的幾種方法。(二)能力培養(yǎng)1)培養(yǎng)學(xué)生的科研前瞻性意識。2)培養(yǎng)面向工科課程的學(xué)習(xí)熱情，強(qiáng)化學(xué)生跟蹤學(xué)習(xí)新技術(shù)、3)培養(yǎng)主動思考能力，強(qiáng)化開放性思維，讓學(xué)生養(yǎng)成舉一反三(三)價值塑造1)讓學(xué)生認(rèn)識到看似“神秘”、復(fù)雜的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其實(shí)2)培養(yǎng)學(xué)生批判性思維能力，意識到隨著年齡和閱歷的增加，3)增強(qiáng)學(xué)生的社會認(rèn)同感，強(qiáng)化人類命運(yùn)共同體的意識，進(jìn)一本單元教學(xué)從6方面入手，其思政元素融入主要體現(xiàn)如下：(一)提升工科學(xué)習(xí)熱情和批判性思維電之爭，從兩方面引入育人元素：1)偉大科學(xué)家事跡讓同學(xué)感受到激勵，增強(qiáng)對于工程技術(shù)學(xué)習(xí)的熱情；2)技術(shù)紛爭能夠更好地促進(jìn)(二)培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識整個通信流程，介紹團(tuán)隊(duì)合作的重要性，劇中并非只有“男一號“女一號”才是需要努力的，更不能作“孤膽英雄”,借此培養(yǎng)學(xué)生(三)培養(yǎng)主動思考意識IP地址和MAC地址具有的特性類型一致，表現(xiàn)上各有不同，適用于對比教學(xué)方法，講完該單元后，對比總結(jié)，引導(dǎo)同學(xué)們“知同”而“辨異”,提醒學(xué)生可以在適用場合采用對比分析方法，平時主動掌握之后并不復(fù)雜，但卻解決了實(shí)際問題，此處從兩方面入手：1)終可以將其掌握；2)學(xué)習(xí)設(shè)計思路比學(xué)習(xí)協(xié)議本身更重要，作為要球》。進(jìn)一步從兩方面達(dá)到育人效果：1)科技發(fā)展的前瞻性非常重要，往往對于社會發(fā)展、人類命運(yùn)的具有決定性；2)重大問題下的全人類通力合作，提及“一帶一路”戰(zhàn)略和“3060雙碳目標(biāo)”,提升國家認(rèn)同感，增強(qiáng)對于人類命運(yùn)共同體的思考意識。(六)培養(yǎng)主動思考和鑒別力，提升批判性思維能力通過課后思考的方式，從兩方面提升學(xué)生主動性思考和批判性思維：1)擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)攻擊、物聯(lián)網(wǎng)、IPv6場景下，IP地址和MAC地址都有哪些對應(yīng)變化?2)現(xiàn)在出現(xiàn)了一個IPv9的概念，大家通過查閱資料，獨(dú)立深入思考，判斷IPv9到底是一個自主創(chuàng)新的新技術(shù)還是科技投機(jī)的國際玩笑?強(qiáng)調(diào)要有意識地提升對事物的判斷力，人生關(guān)鍵十字路口的選擇可能會對人生產(chǎn)生重大影響。三、教學(xué)反思針對本教學(xué)案例，設(shè)計層面科學(xué)合理，操作性強(qiáng)。深度對標(biāo)“鹽溶于水”,沒有長篇大論，經(jīng)過深入精簡、選擇、挖掘，實(shí)現(xiàn)每個思政點(diǎn)知識點(diǎn)向三個育人層次的自然延伸。思政育人元素豐富，形式多樣，效果良好。發(fā)現(xiàn)的問題及改進(jìn)措施：1)部分思政元素點(diǎn)還需要進(jìn)一步凝練，提升學(xué)生內(nèi)心觸動，避免占用過長時間。進(jìn)一步引入科研實(shí)例，在更高層次的人類命運(yùn)共同體意識強(qiáng)化方面進(jìn)一步挖掘，增強(qiáng)對于培養(yǎng)學(xué)校的自信心和認(rèn)同感的內(nèi)容；2)育人效果反饋機(jī)制仍需探索。擴(kuò)展多種反饋方式，提升問卷質(zhì)量。持續(xù)改進(jìn)計劃：1)在保證課堂教學(xué)生動的同時，凝練思政元素表述方式；2)提升育人層次，進(jìn)一步挖1采思具的面更間析垂1采思具的面更間析垂生要螞不丁握科這的識科有點(diǎn)功成工到程身程無歷:通路思簽練事字亂掘能夠強(qiáng)化國家認(rèn)同與社會責(zé)任感的元素；3)繼續(xù)在多個維度推廣本成果；4)探索反饋機(jī)制，提升問卷質(zhì)量。(一)教學(xué)設(shè)計總體教學(xué)框架如圖1所示。課程引入環(huán)節(jié)擴(kuò)展與思考引出過程專業(yè)知識點(diǎn)引出過程復(fù)習(xí)：數(shù)據(jù)鏈路層內(nèi)容概要前期基礎(chǔ)上要解決遠(yuǎn)程傳輸，引出網(wǎng)絡(luò)層首要間題：網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)該采用怎么樣的服務(wù)?講解虛電路和數(shù)據(jù)報，以及歷史上的爭論，講解數(shù)據(jù)報面向網(wǎng)絡(luò)愿的適用原因網(wǎng)絡(luò)層位置、作用等概述內(nèi)容IP協(xié)議及配套各協(xié)議的作用及配合基本問題：如何尋址?結(jié)合電氣專業(yè)，類比引出特斯拉交流電和愛追生直雖然起主導(dǎo)作但是也需要其他協(xié)議的支持才能完成整個通信流程介紹IP地址，回顧MAC地址，對比講授編址規(guī)則獲取方式作用體現(xiàn)尋址規(guī)則各有不同，適用于對比教IPv4地址耗盡的歷史背景概要介紹解決IPV4地址耗盡的幾種方法總結(jié)，布置兩個課后思考任務(wù) 抽不間悲者個全球惡要共同重對的間題。該問題外行著來有些 觀，但是業(yè)內(nèi)科研工作 已經(jīng)提前部署，引申到提及影片《流浪地球》擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)攻擊、物聯(lián)址和MAC地址都有哪些對應(yīng)變化?念，通過查閱資料，獨(dú)立科技投機(jī)的困際玩類?育人效果●思政點(diǎn)1)感受偉大科學(xué)家的激前，增強(qiáng)工科學(xué)習(xí)●思政點(diǎn)2)技術(shù)紛爭能更好地促進(jìn)社會發(fā)展，科技學(xué)生敢于科學(xué)試錯，有意識未實(shí)可未實(shí)可的思性會決,往運(yùn)往命,物路物路圖1單元課程講授框架(二)教學(xué)實(shí)踐表1單元課程教案課程引入實(shí)現(xiàn)?引出本章網(wǎng)絡(luò)層1.理解兩者的適用場合因爭論焦點(diǎn)的實(shí)質(zhì)就是：在計算機(jī)通信中，可靠交付應(yīng)當(dāng)由誰來負(fù)責(zé)?是網(wǎng)絡(luò)還是端系統(tǒng)?兩種形式：虛電路(讓網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)可靠交付)和數(shù)據(jù)報(網(wǎng)絡(luò)層不系統(tǒng)負(fù)責(zé)可靠交付)虛電路這種觀點(diǎn)認(rèn)為，應(yīng)借助于電信網(wǎng)的成功經(jīng)驗(yàn)，讓網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)可靠交付，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)模仿電信網(wǎng)絡(luò)，使用面向連接的通信方通信之前先建立虛電路(VirtualCircuit),以保證雙方通信所需的一切網(wǎng)絡(luò)資源。運(yùn)輸層H?網(wǎng)絡(luò)層H?發(fā)送給H?的所有分組都沿著同一條虛電路傳送運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層物理層·這個對于電話業(yè)務(wù)是合適的·但對于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來說卻可以有更新的思教學(xué)意圖網(wǎng)絡(luò)層IP數(shù)據(jù)報H對兩者對比對此的方面虛電路服務(wù)截?fù)?jù)報服務(wù)證證證 發(fā)發(fā)葉由用戶主權(quán)負(fù)責(zé)處理和流章控由用戶主權(quán)負(fù)責(zé)歷史上類似于兩種技術(shù)爭鋒的場景有很多，電氣領(lǐng)域例如交流(愛迪生)之爭網(wǎng)絡(luò)層及其作用又稱為IP層或者網(wǎng)際層主要作用：為分組轉(zhuǎn)發(fā)選擇合適路由——分組即IP數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)互連主要靠路由器來完成教學(xué)意圖網(wǎng)際協(xié)議IP是TCP/IP體系中兩個最主要的辦議之一。·網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMP(InternetControlMessa·網(wǎng)際組管理協(xié)議IGMP(InternetGroupManagementPr (HTTP,FTP,SMTP等)(網(wǎng)際層)IP 網(wǎng)絡(luò)接口層與各種網(wǎng)絡(luò)接口. 中間設(shè)備又稱為中間系統(tǒng)或中繼(relay)系統(tǒng)。1)物理層中繼系統(tǒng)：轉(zhuǎn)發(fā)器(repezter):2)數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)：網(wǎng)橋或橋接器(bridge):3)網(wǎng)終層中繼系統(tǒng)：路由器(router)4)網(wǎng)橋和路由器的混合物；橋路器(brouter)。5)網(wǎng)終層以上的中繼系統(tǒng)：網(wǎng)關(guān)(gateway):IP地址與址1.將教師講誤用計算機(jī)起學(xué)生興趣。2.與學(xué)生互生板書自己的信息，為后直類比做準(zhǔn)備。【板書】IP地址MAC地址【教具波示】教師講課用計算機(jī)。采用命令行的形式展示該計算機(jī)的MAC地址和IP教學(xué)意圖1.掌握兩者到輕松。MAC地址位于數(shù)據(jù)鏈路層的首部中——所處協(xié)議棧層次較低；IP地址位于網(wǎng)絡(luò)層的首部中——所處協(xié)議首部運(yùn)輸層數(shù)據(jù)IP地址首部網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)IP地址首部【板書】高層低層1.理解MAC特性及其中兩字段的意2.意識到支持國產(chǎn)品牌尤其是將來靠自己的努力為我國的科技進(jìn)步做“MAC”的英文全稱：MediumAccessControl,媒體接入控制【教具演示】網(wǎng)卡。通過展示MAC地址的存儲位置來說明其硬件特性。【板書】硬件利用TP-Link公司實(shí)際生產(chǎn)網(wǎng)卡的MAC地址介紹MAC地址的兩個字段——“機(jī)構(gòu)唯一【思政設(shè)計】借TP-Link公司的發(fā)展來強(qiáng)調(diào)國產(chǎn)品牌發(fā)展的重要性，“國MAC地址編制的特點(diǎn)：只與生廠商有關(guān)，對用戶(站點(diǎn))而言各自獨(dú)【板書】各自獨(dú)立1.掌握MAC幀的廣播式2呼應(yīng)前面提出的MAC地址的硬件網(wǎng)卡處理MAC地址的方式網(wǎng)卡在收到廣播的MAC幀之后，用硬件檢查的方式來處理?！げ捎卯惢蜻壿嬁梢院苋菀讓?shí)現(xiàn)硬件檢查好處：節(jié)省CPU資源!!1.理解P地址的軟件特性2.掌握點(diǎn)分十進(jìn)制記法的IP地址IP地址的形式“IP”的英文全稱：IntemetProtocol,網(wǎng)際協(xié)議通過IP地址的存情及讀取方式說明其軟件特【板書】軟件展示IP地址的“點(diǎn)分十進(jìn)制”記法，指出這是常用的IPv4格式的地32bit的二進(jìn)制代碼—32bit的二進(jìn)制代碼—11001010011011000001011每8bit插入一個空格—11001010011011000001011000000101中間加上點(diǎn)號IPv4了解并關(guān)注IPv6技術(shù)由2011年2月IPt4格式的地址被直布耗盡引出IP6地址，介紹其“置號十六進(jìn)制”記1.理解P地址的網(wǎng)終號和主機(jī)導(dǎo)，為后地址的編址IP地址的編址(仍以目前廣泛應(yīng)用的IPv4為例)IP地址是由兩個字段構(gòu)成的：“網(wǎng)絡(luò)尋”和“主機(jī)號”:以Baidu主頁服務(wù)器IP地址“”為例演示兩者的劃分。IP地址：IP地址：={<網(wǎng)絡(luò)號>,<主機(jī)號>)網(wǎng)終號表示這個站點(diǎn)所從屬的網(wǎng)絡(luò)的編號，這個網(wǎng)絡(luò)編號在全球范圍內(nèi)必須是唯一的；主機(jī)號表示該站點(diǎn)在這個網(wǎng)終中的編導(dǎo)，這個站點(diǎn)編尋必須在該網(wǎng)絡(luò)中是唯一的。因此，IP地址的編址是有規(guī)則的，就是要遵循所在網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)【板書】有規(guī)則1.回頤數(shù)據(jù)拆包和封包連立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停瑒用嬲故緮?shù)據(jù)發(fā)送流程。從協(xié)議棧上分析數(shù)從協(xié)議棧的層次上看數(shù)據(jù)的流動從協(xié)議棧的層次上看數(shù)據(jù)的流動路由思R?真市器RP只規(guī)州規(guī)周分析兩者在尋址過程中的作用P地址——尋找網(wǎng)絡(luò)路由MAC地址——尋找鏈路路由【板書】網(wǎng)絡(luò)尋址鏈路尋址1.利用生動、貼切的類比，址和IP地址作用的區(qū)別。2.融入前面的學(xué)生板書的個人信息，提高學(xué)生的參與感和注意力：3.借此類比來活躍課堂氣氛。類比——“訪客之旅”給出類比的對照項(xiàng)；“地圖上的點(diǎn)及路絨”“同學(xué)”“姓名”“學(xué)校名+學(xué)號“學(xué)校名*“學(xué)號”“計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”“目的站點(diǎn)”“MAC地址”“IP地址”“網(wǎng)絡(luò)號”“主機(jī)號”此處用到之前同學(xué)的板書內(nèi)容(將該同學(xué)的信息類比作目的站點(diǎn)信息):動面演示整個訪客之旅的過程，畫面之一如下。IP地址和MAC地址的作用-訪客的“路由”學(xué)校名+學(xué)號→IP地址1.類比于學(xué)生學(xué)過的程產(chǎn)設(shè)計知識，擴(kuò)展學(xué)生思維。念。兩類地址在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中的變化情況?！咎岢鰡栴}】這兩個“變量”在整個流程中是否會發(fā)生變化呢?通過在協(xié)議枝對等層上的數(shù)據(jù)應(yīng)擬遞信來分析。轉(zhuǎn)發(fā)至另一局域網(wǎng)后，它的MAC源地址和目的地址【板書】全局局部不變變IP數(shù)據(jù)報路由器R路由器R;出問題，引出協(xié)議：現(xiàn)象：IP地址是源站點(diǎn)遞過應(yīng)用層的DNS協(xié)議獲得的，而在MA址是不知道的【提出問題】如何在MAC幀首部中加入目的MAC地址?引出接下來的ARP協(xié)議內(nèi)容?！景鍟緼RP“向下的箭頭”教學(xué)意圖議的作用和MAC地址可以節(jié)省CPU課堂氣氛。思考?！癆RP”的英文全稱：AddressResolutionProtocol,地址解析協(xié)議。介紹其作用：通過已知的IP地址獲取未知的MAC地址。講解ARP協(xié)議的流程，總結(jié)：“一問一答”的形式。00-00-00-15-AD-1808-00-28-00-EE-我是209,0.0.5,MAC地址是00-00-C0-ARP請求ARP請求ARP請求B 渣實(shí)做事，商工解生，最終可以將其堂握；2)學(xué)習(xí)設(shè)計思路比學(xué)習(xí)協(xié)議本身更重要，提升創(chuàng)新意識，不要