第一篇：課題實驗課教案2

課題實驗課名稱：《質(zhì)量守恒定律》

設(shè)計人：哈爾濱市阿城區(qū)第三中學(xué)：紀威泊 【教材分析】

1、本課在教材中的地位和作用：

本節(jié)課是《義務(wù)教育課程標準實驗教科書》人教版九年級化學(xué)上冊第五單元課題一《質(zhì)量守恒定律》的第一課時，主要內(nèi)容是揭示質(zhì)量守恒定律。在本章之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了一些化學(xué)知識，知道了物質(zhì)經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)可以生成新的物質(zhì)，但是并沒有涉及到反應(yīng)物與生成物之間量的關(guān)系。而本課開始了從生成何種物質(zhì)向生成多少物質(zhì)方面的過渡，引導(dǎo)學(xué)生從量的方面去研究化學(xué)反應(yīng)的客觀規(guī)律，為化學(xué)方程式書寫和計算的教學(xué)做好理論準備。

2、確定本節(jié)課的教學(xué)目標：

①知識與技能

通過實驗的測定，使學(xué)生理解質(zhì)量守恒定律的含義及守恒的原因，能解釋一些簡單的實驗事實。

②過程與方法

初步培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用實驗的方法來定量研究問題和分析問題的能力。

③情感態(tài)度和價值觀

A、通過對質(zhì)量守恒定律的理解，進行辯證唯物主義觀點的教育和自然科學(xué)方法的教育。

B、培養(yǎng)學(xué)生合作意識及勤于思考，嚴謹求實，勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。

3、本節(jié)課的重、難點：

教學(xué)重點：對質(zhì)量守恒定律的涵義理解。

教學(xué)難點：質(zhì)量守恒的原因及其應(yīng)用?！窘虒W(xué)理念】

義務(wù)教育階段的化學(xué)課程以提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)為主旨，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，幫助學(xué)生了解科學(xué)探究的基本過程和方法，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。本節(jié)課是學(xué)生進行探究學(xué)習(xí)的很好素材。用探究的方法去認識質(zhì)量守恒定律，從而獲得探究學(xué)習(xí)的親身體驗，享受探索真理的樂趣。來達到培養(yǎng)學(xué)生善于合作、勤于思考、嚴謹求實、勇于實踐的精神。【教學(xué)創(chuàng)意】

本節(jié)課在內(nèi)容上有一定的難度，所以在教學(xué)過程中將從以下幾個方面來突破難點：

1、充分的讓學(xué)生進行實驗探究、交流討論、得出結(jié)論等，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

2、用分子原子觀點解釋化學(xué)變化實質(zhì)時，應(yīng)借助課件來將抽象的過程形象化，有利于學(xué)生從微觀上理解定律。

3、密切聯(lián)系學(xué)生身邊的化學(xué)事例來對質(zhì)量守恒定律進行理解和運用，激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)的情感?！緦W(xué)情分析及學(xué)法指導(dǎo)】

1、學(xué)情分析：

通過1～4單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生已認識了一些具體物質(zhì)的化學(xué)變化，初步掌握了元素符號、化學(xué)式等化學(xué)用語，以及化學(xué)式有關(guān)的計算等基礎(chǔ)知識，對于實驗基本操作，科學(xué)探究的方法、步驟等也熟練掌握，這些基礎(chǔ)知識和基本技能都為本單元的學(xué)習(xí)作好了必要的準備、鋪墊。

2、學(xué)法指導(dǎo)：

根據(jù)本課的特點和學(xué)生已有的知識水平，我認為本節(jié)課應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，教師提出問題后，讓學(xué)生分組討論提出猜想，制定計劃，然后進行實驗驗證，得出結(jié)論，并相互交流。教學(xué)中應(yīng)克服傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，以探究式學(xué)習(xí)為主，接受式學(xué)習(xí)為輔的學(xué)習(xí)方式。

【實驗研究】：

教材是教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的最為重要的物質(zhì)載體，它決定著學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，決定著學(xué)生能夠主動地、自主地、生動活潑的學(xué)習(xí)。課堂教學(xué)的現(xiàn)有教材無論從趣味性、時代性、邏輯性和個性設(shè)計方面都不盡理想，學(xué)生的實際需要難以滿足，教學(xué)目的自然難以完成。但作為一線教師，對待教材（不管是新教材還是老教材）不能僅僅停留在傳統(tǒng)的機械地拷貝教材，被動地適應(yīng)教材，只做教材的實施者這一層面上，而應(yīng)該用于做教材的開發(fā)者和創(chuàng)造者，靈活地處理和使用教材。因此，本著一下幾方面原則，我對教材進行了重新開發(fā)。

依照教材的安排和特點，根據(jù)以“質(zhì)量守恒定律的涵義→質(zhì)量守恒的原因→質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用” 為知識線索，我安排了以下五個教學(xué)環(huán)節(jié)。

1提出問題：

學(xué)生在以前的學(xué)習(xí)中只知道物質(zhì)經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)可以生成新物質(zhì)，但是沒有涉及到反應(yīng)物和生成物之間量的關(guān)系。這樣設(shè)置問題讓學(xué)生感覺驚愕、意想不到，就會積極的思考由此產(chǎn)生了學(xué)習(xí)動機。

2猜想假設(shè)

學(xué)生在得到問題后，根據(jù)各自經(jīng)驗和知識不同，一定會進行充分的猜想與假設(shè)，這樣有利于提高學(xué)生的發(fā)散思維的能力。

3設(shè)計實驗和收集證據(jù)：

讓學(xué)生自己動手實驗，不僅充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，也能培養(yǎng)學(xué)生研究問題的科學(xué)方法和嚴謹求實的科學(xué)品質(zhì)。通過對實驗結(jié)果的交流，培養(yǎng)學(xué)生表達能力和資源共享的好品質(zhì)，體驗科學(xué)探究成功的喜悅。

5總結(jié)規(guī)律：

在學(xué)生實驗的基礎(chǔ)上進行總結(jié)，目的是為了讓知識系統(tǒng)化，板書的目的是為了突出本節(jié)課教學(xué)的重點內(nèi)容，使學(xué)生初步認識質(zhì)量守恒定律，進而引導(dǎo)學(xué)生進行理解：為什么參加反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)生成的各物質(zhì)質(zhì)量總和呢？

6解釋與討論：

讓學(xué)生通過作業(yè)練習(xí)，把所學(xué)知識應(yīng)用于解決問題中，也是加深對知識的理解。使本節(jié)課的知識能得到延續(xù)、提高，進一步培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識解決問題的能力，使新課內(nèi)容真正被學(xué)生所接受。

1：了解知識結(jié)構(gòu)原理，讓學(xué)生在實驗中學(xué)習(xí)

從知識結(jié)構(gòu)來說：質(zhì)量守恒定律是承載下一部分知識系統(tǒng)也就是化學(xué)反應(yīng)方程式的重要一節(jié)，教材選擇了氧氣作為本節(jié)課接觸物質(zhì)知識的開端，不僅承接了拉瓦錫探究實驗知識的介紹，更重要的是它在化學(xué)發(fā)展史的重要地位和作用。通過對它的認識和了解，可以比較順利地引導(dǎo)學(xué)生進入化學(xué)世界來探索物質(zhì)的奧秘。而且，選擇氧氣和紅磷開始這一單元的教學(xué)活動，是符合“從學(xué)生熟悉的事物入手，進行科學(xué)教育”的原則的。

2：教學(xué)設(shè)計符合邏輯，為學(xué)生自主探究式的學(xué)習(xí)搭建平臺 學(xué)生經(jīng)過兩年的學(xué)習(xí)，對自然科學(xué)的學(xué)習(xí)已積累了一定的知識基礎(chǔ)和方法基礎(chǔ)，可以開始嘗試培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和分析能力，但是現(xiàn)時的學(xué)生的自我管理和調(diào)控能力還不夠，學(xué)習(xí)過程中還需要教師的嚴格要求。

初中生的思維方式要求逐步由形象思維向抽象思維過渡，因此在教學(xué)過程中應(yīng)注意積極引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用已掌握的基礎(chǔ)知識，通過理論分析和推理判斷來獲得新知識，發(fā)展抽象思維能力。當(dāng)然在此過程仍需要以一些感性認識作為依托，可以借助實驗或多媒體電教手段，加強直觀性和形象性，以便學(xué)生理解和掌握。因此做好每一個演示實驗和調(diào)動好學(xué)生的積極性，不斷提供動腦的問題情景，提供動手的練習(xí)機會，讓每個學(xué)生參與到學(xué)習(xí)中來是上好本課題的關(guān)鍵。充分體現(xiàn)學(xué)生地自主探究是學(xué)習(xí)化學(xué)的最合理的途徑和方法。3：教學(xué)設(shè)計有彈性，既兼顧全面發(fā)展的需要又注重個體實際 教學(xué)設(shè)計兼顧全面發(fā)展，是指教學(xué)目標多元化，讓學(xué)生在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等方面有所得。注重個體實際，則是要讓不同的人在課堂上得到不同的收獲和發(fā)展，這是教育學(xué)改革的新概念。學(xué)生發(fā)展的差異，要求我們在教材內(nèi)容的選擇和安排上要體現(xiàn)一定的彈性，不能“一刀切”，而且要充分考慮不同學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，從而讓不同的學(xué)生都能得到展示，使每個學(xué)生都能得到相應(yīng)的發(fā)展?！窘虒W(xué)過程】 活動1:提出問題

復(fù)習(xí)引課 ：前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了許多化學(xué)變化,如,磷與氧氣反應(yīng)生成五氧化二磷,鎂與氧氣反應(yīng)生成氧化鎂等等.化學(xué)變化的本質(zhì)是什么 有新物質(zhì)生成.對于這些化學(xué)變化,我們已經(jīng)研究了質(zhì)的方面變化(即物質(zhì)種類的變化),還初步了解變化過程中能量的變化.在做小蠟燭燃燒的探究實驗時發(fā)現(xiàn),蠟燭燃燒一會兒,質(zhì)量變小了.為什么變小 難道物質(zhì)從這個世界上消失了 真的消失了嗎 類似的化學(xué)變化中物質(zhì)的量的方面(即質(zhì)量)是否變化呢 由此提出了新的問題,即化學(xué)反應(yīng)前后參加反應(yīng)的各種物質(zhì)的總質(zhì)量與生成的各種物質(zhì)總質(zhì)量是否有變化 讓我們一起走進新課題,來共同研究化學(xué)反應(yīng)前后的物質(zhì)總質(zhì)量是否變化的問題.切入課題 ：第五單元 化學(xué)方程式 課題1 質(zhì)量守恒定律(1)活動探究：化學(xué)反應(yīng)前后參加反應(yīng)的物質(zhì)的總質(zhì)量與生成的物質(zhì)總質(zhì)量是否有變化 我們必須通過事實來說明問題,下列提供四個實驗方案,請用實驗的方法來探究這一問題.活動2:實驗探究

實驗探究：根據(jù)下列幾個實驗方案進行問題探究.(分A,B兩大組,若干小組.A組做方案一,二,B組做方案三,四)方案一 磷燃燒前后質(zhì)量測定

向空氣壓縮點火儀中,放入一?；鸩耦^大小的白磷,塞上塞子.將其放在天平左盤上,用砝碼平衡,記錄質(zhì)量.然后,取下,快速施壓,將白磷引燃,觀察現(xiàn)象,反應(yīng)冷卻后,重新放到天平上,觀察天平是否平衡.方案二 氯化鐵與氫氧化鈉反應(yīng)前后質(zhì)量測定

在錐形瓶中加入約30ml氯化鐵溶液,在橡皮塞上插一膠頭滴管,管內(nèi)吸有氫氧化鈉溶液,用塞子把瓶口塞好,把整個裝置放在天平的左盤上,在右盤加砝碼平衡,記錄稱量數(shù)據(jù),然后擠壓滴管的膠頭,使氫氧化鈉溶液滴到氯化鐵溶液里,觀察現(xiàn)象,再將錐形瓶放在天平上,觀察天平是否平衡.反應(yīng)文字表達式: 氫氧化鈉 + 氯化鐵 → 氫氧化鐵 + 氯化鈉 NaOH FeCl3 Fe(OH)3 NaCl 方案三 鐵與硫酸銅反應(yīng)前后質(zhì)量測定

在100ml燒杯中加入約30ml稀硫酸銅溶液,將幾根細鐵絲用砂紙打磨干凈,將盛 有硫酸銅溶液的燒杯和鐵絲一起放在托盤天平左盤上稱量,記錄所稱質(zhì)量,后將鐵絲浸到硫酸銅溶液中,觀察現(xiàn)象,待反應(yīng)一段時間后溶液顏色不再改變時,將盛有硫酸銅溶液和鐵絲的燒杯放在托盤天平上,觀察天平是否平衡.反應(yīng)文字表達式: 鐵 + 硫酸銅 → 硫酸亞鐵 + 銅 Fe Cu SO4 Fe SO4 Cu 方案四 碳酸鈉與氯化鋇反應(yīng)前后質(zhì)量測定

在錐形瓶中加入約30ml碳酸鈉溶液,在小試管中裝有氯化鋇溶液,用鑷子把小試管放入錐形瓶中,用塞子把瓶口塞好,把整個裝置放在天平的左盤上,在右盤加砝碼平衡,記錄稱量數(shù)據(jù),然后把燒瓶倒轉(zhuǎn),使兩種溶液混合,觀察現(xiàn)象,再稱量,觀察天平是否平衡.反應(yīng)文字表達式是:碳酸鈉 + 氯化鋇 → 碳酸鋇 + 氯化鈉 Na2CO3 BaCl2Ba CO3 NaCl 提示 ：針對所選實驗方案,觀察和探究如下問題:反應(yīng)中有哪些現(xiàn)象 天平是否平衡

提醒:白磷取用方法;操作規(guī)范,注意安全;小組成員合作等.實驗： 學(xué)生進行實驗探究,觀察記錄分析.活動3:發(fā)現(xiàn)規(guī)律 交流：學(xué)生交流實驗結(jié)果 A 組 B 組 實驗方案 方案一 方案二 方案三 方案四 實驗現(xiàn)象 反應(yīng)前總質(zhì)量 反應(yīng)后總質(zhì)量 分析

提問： 通過對上述4個方案研究,你能發(fā)現(xiàn)什么問題 能找出普遍性規(guī)律嗎

歸納： 參加反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和,等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和,這個規(guī)律叫做質(zhì)量守恒定律.拓展視野： 質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)史.早在300多年前,化學(xué)家們就對化學(xué)反應(yīng)進行定量研究.1673年,英國化學(xué)家波義耳(Robert Boyle, 1627—1691)在一只敞口的容器中,加熱金屬,結(jié)果發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后質(zhì)量增加了.1777年,法國化學(xué)家拉瓦錫用較精確的定量實驗法,在密封容器中研究氧化汞的分解與合成中各物質(zhì)質(zhì)量的關(guān)系,得到的結(jié)論為:“參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和.” 后來,人們用先進的測量儀器做了大量精度極高的實驗,確認拉瓦錫的結(jié)論是正確的.因此,科學(xué)家一致承認了質(zhì)量守恒定律.講述： 剛才所用的研究方法,就是定量實驗研究法.化學(xué)家們用定量的研究方法研究化學(xué)變化,發(fā)現(xiàn)了許多重要規(guī)律.剛才你們就像科學(xué)家一樣在做研究,并且取得了成果.若你們是生活300年前發(fā)現(xiàn)這一規(guī)律,那又將成為我們中華民族的驕傲.雖然,我們不可能回到幾百年前,但我們可以抓住今天,通過努力學(xué)習(xí),在將來為國家贏得更多榮譽.活動4:分析與解釋

問題： 化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量總和為什么相等呢 課件演示鋪墊：動畫:水通電分解的微觀模擬.討論： 學(xué)生討論,思考.(提示可從水電解得到氫氣和氧氣微觀分析入手)歸納：:化學(xué)反應(yīng)的過程就是參加反應(yīng)的各物質(zhì)(反應(yīng)物)的分子分解為原子,原子重新組合為新的分子,從而生成了其他的物質(zhì).討論： 在化學(xué)反應(yīng)中,反應(yīng)前后,原子的種類,數(shù)目,原子的質(zhì)量是否會變化 元素種類是否變化 物質(zhì)種類是否變化

結(jié)論: 在化學(xué)反應(yīng)中,原子的種類,數(shù)目,質(zhì)量都不變,元素的種類也不變,所以反應(yīng)前后,反應(yīng)物和生成物的總質(zhì)量不變.物質(zhì)的種類發(fā)生了改變,分子的種類發(fā)生了改變.五不變,兩變.活動5:結(jié)論的再驗證

問題: 質(zhì)量守恒定律對任何化學(xué)反應(yīng)都有普遍性嗎 是否有特殊性呢(學(xué)生預(yù)測)實驗探究: 方案五 碘與淀粉反應(yīng)前后質(zhì)量測定

把盛有少量碘酒的小試管放入盛有少量淀粉的錐形瓶中,塞上塞子,放在天平左盤上,右盤用砝碼平衡.取下錐形瓶倒置,使碘酒中的碘與淀粉反應(yīng).一段時間后,再把錐形瓶放在天平上,觀察是否平衡.方案六 碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)前后質(zhì)量測定

把盛有鹽酸的小試管小心地放入裝有碳酸鈉粉末的小燒杯中.將小燒杯放在天平上用砝碼平衡.取下小燒杯;使小試管中鹽酸與小燒杯中的碳酸鈉粉末反應(yīng).一段時間后,再把小燒杯和小試管放在天平上,觀察是否平衡.該反應(yīng)的文字表達式是:鹽酸 + 碳酸鈉 → 氯化鈉 + 水 + 二氧化碳

實驗: 學(xué)生進行實驗探究,觀察記錄分析.活動6:規(guī)律的總結(jié)與再認識 討論:實驗結(jié)果

1.方案五:天平保持平衡.說明這里面所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)符合質(zhì)量守恒定律.2.方案六:反應(yīng)后,質(zhì)量減輕了.問題:實驗2會出現(xiàn)質(zhì)量減輕的這一現(xiàn)象,它符合質(zhì)量守恒定律嗎 討論:分析是否符合質(zhì)量守恒定律,找出分析判斷依據(jù).交流:學(xué)生交流觀點.歸納:任何化學(xué)反應(yīng)都遵守質(zhì)量守恒定律,若反應(yīng)體系內(nèi)與外界進行物質(zhì)交換,則天平就可能不衡.注意表面現(xiàn)象與實質(zhì).討論:若空氣點火儀漏氣或反應(yīng)后把塞拔下,敞口一會兒,再稱量,質(zhì)量就有可能發(fā)生變化.比較課本P90,P91中的兩個實驗裝置的優(yōu)劣(是否封閉及對實驗有無影響).若P90圖5-1中的氣球反應(yīng)后被拔下,天平是否平衡

小結(jié):任何化學(xué)反應(yīng)都遵守質(zhì)量守恒定律.無論是熟悉的還是不熟悉的化學(xué)反應(yīng),只要是化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)前后的總質(zhì)量就守恒.活動7:運用與提高習(xí)題訓(xùn)練略 活動8:歸納與總結(jié) 學(xué)生小結(jié): 1.本節(jié)課我所學(xué)的知識有: 2.經(jīng)過實驗探究活動,我的收獲及感受有: 3.對學(xué)習(xí)過程中存在的不足,我的點評及建議是: 板書設(shè)計:略 課堂作業(yè):P96,3 課外拓展: 1.列出日常生活中一些化學(xué)反應(yīng)問題,并用質(zhì)量守恒定律去分析.2.課外利用家中相關(guān)物品,設(shè)計實驗驗證質(zhì)量守恒定律.3.預(yù)習(xí)下一節(jié)課“化學(xué)方程式”.4.你還有什么疑問或還有什么實驗方案,請課外討論,也可以和老師討論交流.說明:儀器用品及多媒體投影內(nèi)容略去

[實驗反思]

從總體上看，本節(jié)課基本上達到了新課程標準要求的預(yù)期目標，即：充分利用各種社會資源，挖掘教材，發(fā)展教材，根據(jù)本地、本校的實際情況，創(chuàng)造性地使用新教材，在人類文化背景下構(gòu)建知識體系，使單調(diào)的化學(xué)實驗基本操作教學(xué)富有啟發(fā)性、探究性和人文精神意境，體現(xiàn)出其應(yīng)有的實際應(yīng)用價值，達到科學(xué)教育與人文教育相映生輝的效果，在實踐中促進學(xué)生發(fā)展，課堂活而有序、活而有效，教師起著組織者、引導(dǎo)者、合作者等作用。

此外，教師在處理因課前無法預(yù)計學(xué)生的知識點的遷移方式和思維深度而暴露的問題時，能時刻關(guān)注并追隨學(xué)生的思維活動，不斷調(diào)整自己的思維活動，及時有目的地組織學(xué)生相互交流和討論，巧妙誘導(dǎo)。點撥的方式也有一定的技巧性，既有利于培養(yǎng)學(xué)生交流與合作的能力，也有利于發(fā)展學(xué)生的評價能力，達到師生互動、主動建構(gòu)的目的。不足之處：課時延長了 3 min，原因是在探究時間控制上把握欠佳，討論問題過細，花費時間較長。說明什么時候探究、什么時候討論，要探究多長時間，討論什么問題、討論多長時間等，仍是筆者需要調(diào)整、思考的問題。我著重反思了以下幾點：

1．貼近生活，聯(lián)系社會實際，增加動手實踐能力是激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的重要方法

貼近生活、聯(lián)系社會實際、增加動手實踐能力是學(xué)生的強烈希望和要求，也是學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代生活和未來發(fā)展、提高科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)的需要。

因此，教學(xué)時要充分發(fā)揮化學(xué)課程對培養(yǎng)學(xué)生人文精神的積極作用，注意從學(xué)生熟悉的身邊現(xiàn)象入手，尋找新的視角和切入點，引導(dǎo)他們感受身邊的化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)變化，增強學(xué)習(xí)的興趣，發(fā)現(xiàn)問題、展開探究以獲得新的知識和經(jīng)驗，加深對化學(xué)知識在生活實際中應(yīng)用的認識，關(guān)注人類面臨的與化學(xué)相關(guān)的社會問題，有意識地引導(dǎo)學(xué)生從多個角度對有關(guān)問題作出價值判斷，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感、參與意識與決策能力。

2．把握已有經(jīng)驗是激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新潛能、提高實踐能力的重要前提

從教學(xué)過程與調(diào)查所見，科學(xué)探究能力的形成與發(fā)展是一個逐步提高、不斷進步的過程。教學(xué)時立足于學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、能力發(fā)展水平以及興趣愛好和潛能，根據(jù)其形象思維、感性思維和經(jīng)驗型的邏輯思維為主的特點，設(shè)計必要的教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生自我發(fā)現(xiàn)其原有認識中的不科學(xué)和片面的成分，主動構(gòu)建抽象的概念和結(jié)論，理解化學(xué)、技術(shù)和社會的相互作用，提高學(xué)生的實踐能力。3．加強學(xué)生自我評價、活動表現(xiàn)評價等多種評價方式，是關(guān)注學(xué)生個性發(fā)展、激勵學(xué)生走向成功、改進教師教學(xué)方式的有利途徑

本節(jié)課教學(xué)過程中，不僅采用了獨立、小組或團體的形式，通過觀察、記錄和分析、反思，評價學(xué)生在活動過程中的表現(xiàn)和活動成果；更在學(xué)習(xí)結(jié)束后，自我反思探究過程的活動表現(xiàn)，對自己的參與意識、合作精神、實驗操作技能、探究能力、分析問題的思路、知識的理解和認知水平以及表達交流技能等方面是否在原有基礎(chǔ)上得到了盡可能大的進步與發(fā)展，進行了全方位的自我評價，以達到學(xué)生自我激勵發(fā)展的目的。

第二篇：課題實驗課

課題實驗課：中班手工制作《拖鞋》及反思

【收藏】【打印本文】【字體： 小 大】文章作者：吳弘怡 更新日期：2012年06月11日 瀏覽次數(shù)： 920

一、活動背景：

手工制作是幼兒非常喜歡的一項活動，它有許多的形式，是培養(yǎng)幼兒動手、動腦，啟發(fā)幼兒創(chuàng)造性思維的重要手段，同時也是教師引導(dǎo)幼兒發(fā)揮想象力與創(chuàng)造力的一種教育活動。把各種材料經(jīng)過簡單的裝飾、黏貼、折剪變成另一種好看或者好玩的東西，對這種誘人的制作，幼兒抱有濃厚的興趣。但活動過程中有些步驟幼兒不易模仿，在操作中會出現(xiàn)各種問題，致使部分幼兒不能獨立完成作品，久而久之失去制作的信心和興趣。因此，引導(dǎo)和幫助幼兒解決手工制作過程中的各個問題是整個活動的重點之一。結(jié)合年級子課題“幼兒園美工活動的組織與引導(dǎo)”與我個人研究的小課題“幼兒手工制作活動中的問題解決與指導(dǎo)策略”，同時根據(jù)季節(jié)特點及主題活動內(nèi)容，我選擇開展“手工制作——拖鞋”活動，旨在讓幼兒通過動腦、動手獲得知識經(jīng)驗的同時也使幼兒獲得解決問題的方法，重新激發(fā)起幼兒的興奮點，讓幼兒獲得快樂獲得成功。

二、活動目標：

1、嘗試用各種線條、圖形或圖案裝飾鞋底。

2、引導(dǎo)幼兒根據(jù)喜好選擇用不同顏色、不同粗細的紙條制作不同款式的鞋面。

3、在觀察、欣賞的過程中，了解拖鞋的結(jié)構(gòu)和裝飾的特點，感受拖鞋造型及裝飾紋樣的美。

三、活動準備：

1、PPT“拖鞋”，各色粗、細長條紙各一籃。

2、雙面膠每組2卷，勾線筆、蠟筆、剪刀人手一份。

3、拖鞋模板每人一雙，三種款式拖鞋范例各一雙。

四、活動過程：

1、引導(dǎo)幼兒欣賞拖鞋的圖片，初步感知拖鞋紋樣、款式的特點。（1）出示拖鞋圖片，引導(dǎo)幼兒欣賞，拓展幼兒的經(jīng)驗。

師：夏天我們可以穿涼鞋還可以穿拖鞋，而且夏天的拖鞋款式多樣，現(xiàn)在請大家看幾款拖鞋。

（2）師：這一雙拖鞋是普通的款式但是很可愛，穿起來很方便，腳直接伸進去就可以了，仔細看一看左腳右腳鞋底的顏色、圖案是怎樣的？一模一樣對稱的。師：看這一雙的款式與前一雙不同，是夾腳趾的，再看看左右腳鞋底的顏色、花紋也是怎樣的？

2、以解決問題的形式師幼共同討論拖鞋的制作方法，引導(dǎo)幼兒設(shè)計拖鞋。（1）師：我很喜歡不同款式的拖鞋，于是我照著做了3雙不同款式的紙拖鞋，想不想看？我自己感覺做得還挺漂亮，如果你們也覺得漂亮就拍手鼓勵一下我謝謝！

（2）師：不過我在制作的過程中遇到了幾個問題，你們愿意和我一起解決嗎？第一個問題是在做之前需要分清一雙拖鞋的左右腳。怎么辦？ 第二個問題是怎樣把左右腳鞋底的花紋、顏色裝飾得對稱？

第三個問題是怎樣把左右腳的鞋面做得對稱？（以夾腳趾的拖鞋為例示范、說明。）

（3）師：我們把問題解決了，那如果現(xiàn)在請你們設(shè)計一雙漂亮的拖鞋，你們行嗎？請你們自己動手設(shè)計一雙你喜歡的款式的拖鞋。

3、幼兒制作，教師指導(dǎo)。

（1）提醒幼兒注意一雙拖鞋的左右腳要分清，鞋底的花紋、顏色及鞋面都是對稱的。

（2）鼓勵幼兒大膽設(shè)計與眾不同的拖鞋造型。對于裝飾拖鞋有困難的幼兒，引導(dǎo)他（她）參照圖片或范例，也可借鑒同伴的成功經(jīng)驗。

4、展示幼兒設(shè)計的拖鞋作品，引導(dǎo)幼兒相互欣賞和交流。

師：大家設(shè)計制作的拖鞋都展示出來了，請大家先觀察一下，有沒有哪雙拖鞋左右腳做錯的？有沒有哪雙拖鞋左右腳的鞋底花紋、顏色和鞋面是不一樣的？有也沒關(guān)系，我們來聽一聽做這雙拖鞋的小朋友的想法。（教師鼓勵幼兒大膽自信地在集體面前介紹，從設(shè)計到裝飾要有序地表達。）

“手工制作——拖鞋”活動反思

裕元幼兒園 吳弘怡

鞋子是幼兒日常生活中必不可少的物品，也是他們所熟悉的。隨著季節(jié)的更換和方便起見，拖鞋更是幼兒生活中必不可少的。我班的幼兒很喜歡小制作活動，而且在制作過程中，一些幼兒特別有創(chuàng)意。制作“拖鞋”不僅符合幼兒生活經(jīng)驗，又是各種技能的綜合，能激發(fā)幼兒的想象力，因此，我組織了這個手工制作活動。

在這個活動中，我主要設(shè)計了幾個環(huán)節(jié)：第一個環(huán)節(jié)，簡單、直接的導(dǎo)入活動，引導(dǎo)幼兒觀察、欣賞不同款式的拖鞋圖片，這個環(huán)節(jié)主要讓幼兒了解拖鞋的構(gòu)造由鞋面和鞋底組成，初步感知了一雙拖鞋的對稱性。第二個環(huán)節(jié)是出示三款自制拖鞋范例讓幼兒進一步感知、欣賞一雙拖鞋各方面的對稱性，激發(fā)幼兒創(chuàng)作的興趣，與此同時以解決問題為導(dǎo)線，在這個過程中講解、示范，讓幼兒感知、學(xué)習(xí)制作拖鞋的技能。第三個環(huán)節(jié)是幼兒進行制作，教師指導(dǎo)，這一環(huán)節(jié)中與幼兒一起解決了出現(xiàn)的一些小問題，以便幼兒后面更好的制作。最后的環(huán)節(jié)是展示、評價幼兒的作品，我也是以發(fā)現(xiàn)、解決問題為導(dǎo)線請幼兒欣賞、評價，從中幼兒發(fā)現(xiàn)了兩個同伴左右腳搞錯了，兩個幼兒為自己的粗心大意而感到后悔。還有三、四個幼兒左右腳鞋底花紋完全不對稱，不過我并沒有一下否定他們，而是請他們說明自己的想法，再引導(dǎo)其他幼兒來評判作品。

在活動中，幼兒的興趣很高，能積極地參與到活動中來，大部分幼兒都能夠把鞋面和鞋底粘貼在一起。一些能力強的幼兒還進行大膽創(chuàng)作、改造，有的還在在鞋面上進行裝飾。但一些幼兒在把鞋面貼在鞋底上時，位置把握不夠準確，制作成的一雙拖鞋的鞋面不夠?qū)ΨQ。有個別能力弱的幼兒由于粘貼技能、繪畫技能掌握不好，所以制作的拖鞋模仿性強。如果在準備材料時能提供一些簡單的半成品給這些能力弱的幼兒操作，讓他們進行裝飾，效果就會更好。總的來說，自我感覺幼兒還是比較喜歡這個手工制作活動的，呈現(xiàn)的作品效果還是可以的，幼兒在活動中獲得了知識、經(jīng)驗、技能，體驗了手工制作活動的樂趣。

第三篇：課題實驗匯報課

位置與方向

第一課時

教學(xué)目標：●通過具體的活動，認識方向與距離對確定位置的作用?！衲芨鶕?jù)任意方向和距離確定物體的位置?！癜l(fā)展學(xué)生的空間觀念。

教學(xué)重點：能根據(jù)任意方向和距離確定物體的位置。

教學(xué)難點：對任意角度具體方向的準確描述。

教學(xué)過程：

設(shè)置情景

如果你是賽手，你將從大本營向什么方向行進？你是怎樣確定方向的？ 小組討論：運用以前學(xué)過的知識得到大致方向。

1、訓(xùn)練加方向標的意識：加個方向標有什么好處？

2、突出以大本營為觀測點：為什么把方向標畫在大本營？

探究任意方向和距離確定物體的位置。

質(zhì)疑：

1、知道吐魯番在大本營的東北方向就可以出發(fā)了嗎？

2、如果這時就出發(fā)可能會發(fā)生什么情況？

小組討論：

沿什么方向走就能保證賽手更準確、更快的找到目的地。

研究時，可以用上你手頭的工具。

吐魯番在大本營東偏北30度

練一練：你說我擺，為小動物安家。

（課前剪好小圖片，課上動手操作。）

例：我把熊貓的家安在偏，的方向上。例：我把熊貓的家安在西偏北30度的方向上，熊貓擺在哪？

討論：為什么猴子的家在西偏南30度，而小兔家在南偏西30度的方向？ 解決問題，尋找得出距離的方法。

如果你的賽車每小時行進200千米，你要走幾小時能到達考察地？ 圖上沒有直接標距離，你有什么辦法解決它呢？ 仔細觀察地圖，你發(fā)現(xiàn)了什么？ 小組試一試解決。練習(xí)：

1、以雷達站為觀測點，填一填。

護衛(wèi)艦的位置是偏度，距離雷達站千米。巡洋艦的位置是偏度，距離雷達站千米。魚雷艇的位置是偏度，距離雷達站千米。

2、以電視塔為觀測點，按要求填空。

文化廣場在電視塔西偏南45度的方向;體育場在電視塔東偏南30度的方向;博物館在電視塔東偏南60度的方向;動物園在電視塔北偏西40度的方向。課后延伸：

游樂場要新建兩個游樂項目：一個在觀覽車西偏北40o方向上，約200米處新添一個“登月艙”，另一個“天外來客”在觀覽車南偏東20o方向上，約150米處。請你在平面圖上標出這個新項目的位置。

課 題實 驗 匯 報 課

團 山 子 中 心 小 學(xué)

胡 艷 麗

第四篇：2如何確定“課題實驗課”的觀察目標

如何確定“課題實驗課”的觀察目標

蔣勝權(quán)呼蘭區(qū)雙井中心校

每節(jié)課題實驗課都有具體的觀察目標，實驗課的講授者與觀察者緊緊圍繞著它來完成實驗課的研究任務(wù)，并以此獲得大量的課題信息，因此，它是課題實驗課的具體方向，它的完成質(zhì)量，直接決定課題實驗課的質(zhì)量。直接決定課題這題研究的質(zhì)量。（忙的提示）

一、觀察目標的確定依據(jù)

觀察目標的確定過程，是課題主持人與合作者把課題實驗方案、課題階段研究任務(wù)、研究方法具體化的過程。所以觀察目標的確定是建立在對課題實驗方案、研究者的情況、教學(xué)環(huán)境等等因素的系統(tǒng)分析基礎(chǔ)之上的。

1、熟知課題實驗方案及課題階段研究任務(wù)

觀察目標既然是課題實驗方案的具體化，那么研究者首先要解讀課題實驗方案與當(dāng)前研究任務(wù)，對此要認真分析并達到熟爛于心的程度。如本課題的實驗因子是什么，與課題實驗課中的教學(xué)因素如何結(jié)合，在本節(jié)課中如何有效體現(xiàn)實驗因子，無關(guān)變量如何控制，本節(jié)課成功的標志是什么（即教學(xué)目標與研究目標的雙重實現(xiàn)）。主持人與合作者在課前要經(jīng)過認真的討論、反思，最后敲定觀察目標。

2、課題主持人要認真分析講授者與觀察者的情況

觀察目標是講授者與觀察者通過教學(xué)活動要達到的預(yù)期研究結(jié)果，所以，主持人理應(yīng)重點分析實現(xiàn)它所涉及的相關(guān)問題。

（1）分析講授者與觀察者當(dāng)前的研究水平?？磭?/p>

觀察目標對應(yīng)著一系列的觀察量表，觀察者能否順利完成分得的觀察任務(wù)，包括現(xiàn)場收集信息、課后整理信息并在交流時提出自己的觀察論點。主持人在人員分配上要人盡其才、合理分布，把具備相應(yīng)研究能力的合作者準確分配觀察任務(wù)。

（2）分析講授者與觀察者的態(tài)度（團隊意思）

課題實驗課是一項比較長期的艱苦的工作，經(jīng)過一個階段研究進程之后，講授者與觀察者的態(tài)度有沒有發(fā)生變化，研究的積極性如何，態(tài)度端正不端正，有沒有逆反心理，主持人要詳細了解講授者與觀察者當(dāng)前的科研道德現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)反常行為要及時予以糾正，力爭把講授者與觀察者的思想統(tǒng)一到課題實驗課的正常軌跡上來。

（3）分析當(dāng)前的教學(xué)環(huán)境

當(dāng)前的教學(xué)環(huán)境是否能夠滿足觀察目標的實現(xiàn)，是否具備觀察的條件，應(yīng)統(tǒng)籌考慮教學(xué)資源、教學(xué)設(shè)施、學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)等等因素，為觀察目標搭建平臺。

二、觀察目標的陳述

有了觀察目標，我們必須把它描述出來，沒有寫下來的觀察目標不能算是真正的觀察目標。因此觀察目標的陳述非常重要。

1、觀察目標陳述的是課題實驗課預(yù)期的研究結(jié)果，主要是講授者與觀察者通過教學(xué)實驗活動來完成，研究行為的實驗主體是講授者，觀察主體是觀察者，講授者的實驗行為應(yīng)得到觀察者的記錄并確認。

2、觀察目標陳述應(yīng)力求明確、具體、可操作、可統(tǒng)計。

觀察目標陳述不明確、不具體，講授者與觀察者就很難把握，更

談不上在課堂教學(xué)中體現(xiàn)出來，所以觀察目標要與各種觀察量表對應(yīng)起來，觀察點根據(jù)研究內(nèi)容來確定，不要太多（最好一個或兩個），觀察量表要可操作，有明確的操作步驟及統(tǒng)計方法，強化統(tǒng)計結(jié)果的科學(xué)性，最終達到使用這一目的。比較一下：

（一）本節(jié)課是《拐彎處的回頭——語文五步閱讀教學(xué)法》的第一課時——主動閱讀能力訓(xùn)練，通過本節(jié)課的實施，從改進課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)入手，積極探索“三維目標導(dǎo)向，學(xué)生主動參與教學(xué)過程”的課堂結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)課堂教學(xué)由“教為中心”向“學(xué)為中心”轉(zhuǎn)變；從分析情節(jié)為主轉(zhuǎn)向分析語言為主；從分析語言的內(nèi)容為主轉(zhuǎn)向分析語言的特點為主；從隨意訓(xùn)練為主轉(zhuǎn)向有目標訓(xùn)練為主，形成有具體閱讀導(dǎo)向的語言文字訓(xùn)練型的閱讀教學(xué)模式。本節(jié)課的實施有以下幾點具體目標：

1、檢測學(xué)生主勸參與教學(xué)過程的目標意識。

2、通過“五步閱讀教學(xué)法”，觀察學(xué)生的閱讀能力，通過反饋，認定閱讀能力的提高幅度。

3、重點監(jiān)測學(xué)生在“五步”閱讀中的主動參與程度。

（二）激勵與需要密切相關(guān)，所謂激勵，就是從需要出發(fā)，來激發(fā)其動機，調(diào)動其積極性。本課我想通過設(shè)疑激勵與電教手段激勵來試驗。因為本課題已經(jīng)進行過多次的實驗與觀察，在實驗觀察的基礎(chǔ)上，我們一致認為本方法是可行。擬定本次實驗的目標為：通過3次設(shè)疑激勵和5次電教手段的方法的運用，激發(fā)學(xué)生的對平行四邊形面積公式的探究欲望，完成面積的推導(dǎo)和實踐題的解答。

三、觀察目標的反思

觀察目標的反思能力是指主持人與合作者為了成功實現(xiàn)課題實驗課的研究任務(wù)，對已經(jīng)發(fā)生或正在發(fā)生的研究活動以及支持這些研究活動的觀念、假設(shè)，進行積極、持續(xù)、周密、深入、自我調(diào)節(jié)性的思考能力，這一環(huán)節(jié)，我認為主要經(jīng)過三個步驟。（照鏡子的作用）

1、內(nèi)省階段

主持人與合作者針對課題實驗課中發(fā)生的種種現(xiàn)象，經(jīng)過一系列的心理活動，認真琢磨、作出判斷、調(diào)控下一步的行為，如，針對實施課題研究策略出現(xiàn)漏洞時，反思為什么會出現(xiàn)這樣的問題，應(yīng)如何調(diào)整方案，采取怎樣有效的策略與措施等。（電教媒體的時效性需要調(diào)整）經(jīng)驗之思：把手伸進火中

2、外顯階段

實驗課結(jié)束后，經(jīng)過內(nèi)省階段，把總結(jié)出來的經(jīng)驗、教訓(xùn)、體會與認識，用文字的形式記錄下來，形成自己的獨特的研究反思日記或各種形式的報告。（表達自己的想法，提出自己的意見）反思之思：坐井觀天

3、共同討論階段

這個階段主要強調(diào)主持人與合作者之間的交流，肯定優(yōu)點，彌補不足，在交流中促進提高。（怎么調(diào)整）喝茶的提示

四、確定觀察目標依據(jù)的原則

1、科學(xué)性原則

科學(xué)性是指觀察目標的思想觀點、研究內(nèi)容、統(tǒng)計方法的選擇等

都應(yīng)當(dāng)是科學(xué)的、準確的。

2、實用性原則

觀察目標是為主持人與合作者的課題研究服務(wù)的，而不是給別人看的，所以觀察目標要有實用價值，不能搞花架子。

3、針對性原則

觀察目標要針對課題研究進程，針對某一個具體階段的具體問題來確定。

4、創(chuàng)造性原則

課題研究本身就是一種創(chuàng)造，觀察目標的確定是你經(jīng)過一系列的分析、反思之后來確定的，一定要體現(xiàn)你的個性、創(chuàng)造性，體現(xiàn)你獨特的研究理念、研究風(fēng)格等。

5、總結(jié)性原則

觀察目標是否真正實現(xiàn)，觀察目標無論事先怎樣充分準備，觀察目標的確定也不可能沒有遺憾，主持人與合作者要善于反思、善于總結(jié)、為下一個階段中的課題實驗課奠定基礎(chǔ)。

第五篇：課題2教案

課題二 網(wǎng)絡(luò)通信

人們越來越多地依靠網(wǎng)絡(luò)來彼此聯(lián)絡(luò)。人們通過網(wǎng)絡(luò)從世界各個角落在線溝通。有效而又可靠的技術(shù)能隨時隨地滿足我們對網(wǎng)絡(luò)的需求。隨著以人為本的網(wǎng)絡(luò)不斷擴大，連接和支持它的平臺也必須同步發(fā)展。

現(xiàn)在，人們不是針對新提供的每項服務(wù)開發(fā)獨立的專用系統(tǒng)，而是將整個網(wǎng)絡(luò)行業(yè)視為一個整體進行開發(fā)，這意味著對于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的分析和逐步增強可以同時并舉。這樣能確保在推出新服務(wù)時保持現(xiàn)有的通信，既節(jié)約了成本，技術(shù)上也合理。

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的核心是使用描述網(wǎng)絡(luò)功能的公認模型。這些模型提供的框架可以幫助人們了解當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)，并促進新技術(shù)開發(fā)以支持未來的通信需求。

在本課題當(dāng)中，我們要使用這些模型，還要使用分析和模擬網(wǎng)絡(luò)功能的一些工具。其中，用于建立模擬網(wǎng)絡(luò)并與之交互的兩個工具是 Packet Tracer 4.1 軟件和 Wireshark 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析器。

2.1 通信的平臺 2.1.1 通信要素

通信的第一步是將消息或信息從一個人或設(shè)備發(fā)送給另一個人或設(shè)備。人們使用許多不同的通信方式來交流觀點。所有這些方式都有三個共同的要素。第一個要素是消息來源，即發(fā)送方。消息來源是需要向其他人或設(shè)備發(fā)送消息的人或電子設(shè)備。第二個通信要素是消息的目的地址，即接收方。目的地址接收并解釋消息。第三個要素稱為通道，包括提供消息傳送途徑的介質(zhì)。

現(xiàn)在我們以使用文字、圖片和聲音進行通信為例，這些消息都可以通過數(shù)據(jù)或信息網(wǎng)絡(luò)來發(fā)送。首先將其轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)字，即比特（亦稱位）。然后，將這些比特編碼成可以通過適當(dāng)介質(zhì)傳輸?shù)男盘枴Ｔ谟嬎銠C網(wǎng)絡(luò)中，介質(zhì)通常是一種電纜或者無線傳輸。

本課程中的網(wǎng)絡(luò) 一詞指的是能夠承載許多不同類型通信的數(shù)據(jù)或信息網(wǎng)絡(luò)，這些通信包括傳統(tǒng)的計算機數(shù)據(jù)、交互式語音、視頻和娛樂產(chǎn)品。

2.1.2 傳達消息

理論上來說，可以將一次通信的內(nèi)容（如音樂視頻或電子郵件消息）作為一大塊連續(xù)的高容量比特流，通過網(wǎng)絡(luò)從源發(fā)送到目的。但如果真以這種方式傳輸消息，那就意味著在傳輸此數(shù)據(jù)期間，同一個網(wǎng)絡(luò)中的其它設(shè)備都不能發(fā)送或接收消息。這種大型數(shù)據(jù)流會導(dǎo)致嚴重的延遲。而且，一旦互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)中有一條鏈路在傳輸期間出現(xiàn)故障，那么整個消息都會丟失，必須全部重傳。

所以，更好的辦法是先將數(shù)據(jù)劃分為更小、更易于管理的片段，然后再通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。將數(shù)據(jù)流劃分為較小的片段稱為分段。消息分段主要有兩個優(yōu)點。

首先，通過從源設(shè)備向目的設(shè)備發(fā)送一個個小片段，就可以在網(wǎng)絡(luò)上交替發(fā)送許多不同會話。用于在網(wǎng)絡(luò)上將交替發(fā)送的多個不同會話片段組合起來的過程稱為多路復(fù)用。

第二，分段可以增強網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。每個消息的獨立片段無需經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)中的同一條路徑從源設(shè)備傳送到目的設(shè)備。因此，如果某條路徑因數(shù)據(jù)流量過大或故障而堵塞，仍可以使用備用路徑將各個消息片段轉(zhuǎn)發(fā)到目的設(shè)備。如果有部分消息未能傳送到目的，則只需重新傳輸丟失的部分。

使用分段和多路復(fù)用在網(wǎng)絡(luò)上傳輸消息的弊端是提高了該過程的復(fù)雜程度。試想一下，這就如同您要郵寄一封 100 頁的信件，但每個信封里只能裝一頁紙。寫地址、貼郵票、郵寄、收信和打開全部一百個信封的過程對發(fā)信人和收信人而言都很耗費時間。

在網(wǎng)絡(luò)通信中，每個消息段也必須經(jīng)過類似的過程才能確保其到達正確目的設(shè)備并重新組裝成原始消息的內(nèi)容。

整個網(wǎng)絡(luò)中各種類型的設(shè)備都要協(xié)同工作才能確保消息片段穩(wěn)定可靠地到達其目的設(shè)備。

2.1.3 網(wǎng)絡(luò)的組成部分

消息從源到目的所采用的路徑各式各樣，可能簡單到只是一根連接兩臺計算機的電纜，也可能非常復(fù)雜，是真正覆蓋全球的網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)構(gòu)成了支持以人為本的網(wǎng)絡(luò)的平臺。它為通信提供了穩(wěn)定可靠的通道。

設(shè)備和介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)的物理要素，即硬件。硬件通常是網(wǎng)絡(luò)平臺的可見組成部分，如筆記本電腦、PC、交換機或用于連接設(shè)備的電纜。但有時候，某些組成部分并非如此直觀可見。例如，無線介質(zhì)就是使用不可見無線電射頻或紅外波通過空氣來傳輸消息。

服務(wù)和過程是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上運行的通信程序，稱為軟件。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)通過提供信息對請求做出響應(yīng)。服務(wù)包括人們?nèi)粘Ｊ褂玫脑S多常見網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，如電子郵件托管服務(wù)和 Web 托管服務(wù)。過程提供的是通過網(wǎng)絡(luò)定向和移動消息的功能。過程不易覺察，但卻是網(wǎng)絡(luò)運行的關(guān)鍵。

2.1.4 終端設(shè)備及其在網(wǎng)絡(luò)中的作用

人們最熟悉的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備稱為終端設(shè)備。這些設(shè)備形成了以人為本的網(wǎng)絡(luò)與底層通信網(wǎng)絡(luò)之間的界面。終端設(shè)備包括：

? 計算機（工作站、筆記本電腦、文件服務(wù)器、Web 服務(wù)器）? 網(wǎng)絡(luò)打印機 ? VoIP 電話 ? 安全攝像頭

? 移動手持設(shè)備（如無線條碼掃描儀、PDA）

在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，將終端設(shè)備稱為主機。主機設(shè)備是指通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)南⒌脑丛O(shè)備或目的設(shè)備。為了區(qū)分不同主機，網(wǎng)絡(luò)中的每臺主機都用一個地址加以標識。當(dāng)主機發(fā)起通信時，會使用目的主機的地址來指定應(yīng)該將消息發(fā)送到哪里。

在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中，主機可以用作客戶端、服務(wù)器或同時用作兩者。主機上安裝的軟件決定了它在網(wǎng)絡(luò)中扮演的角色。

服務(wù)器是安裝了特殊的軟件，可以為網(wǎng)絡(luò)上其它主機提供信息和服務(wù)（例如電子郵件或網(wǎng)頁）的主機。

客戶端是安裝了特殊的軟件，可向服務(wù)器請求信息以及顯示所獲取信息的主機。

2.1.5 中間設(shè)備及其在網(wǎng)絡(luò)中的作用

除了人們熟悉的終端設(shè)備外，網(wǎng)絡(luò)還要依靠中間設(shè)備來提供連通性并在后臺運行才能確保數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中通行。這些設(shè)備將每臺主機連接到網(wǎng)絡(luò)，并且可以將多個獨立的網(wǎng)絡(luò)連接成網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)。中間網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括：

? 網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備（集線器、交換機和無線接入點）? 網(wǎng)間設(shè)備（路由器）

? 通信服務(wù)器和調(diào)制解調(diào)器 ? 安全設(shè)備（防火墻）

在數(shù)據(jù)流經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時對其進行管理也是中間設(shè)備的一項職責(zé)。這些設(shè)備使用目的主機地址以及有關(guān)網(wǎng)絡(luò)互連的信息來決定消息在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該采用的路徑。中間網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上運行的進程執(zhí)行以下功能： ? 重新生成和重新傳輸數(shù)據(jù)信號

? 維護有關(guān)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)中存在哪些通道的信息。? 將錯誤和通信故障通知其它設(shè)備

? 發(fā)生鏈路故障時按照備用路徑轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù) ? 根據(jù) QoS 優(yōu)先級別分類和轉(zhuǎn)發(fā)消息 ? 根據(jù)安全設(shè)置允許或拒絕數(shù)據(jù)的通行 2.1.6 網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)

網(wǎng)絡(luò)中的通信都在介質(zhì)上傳送。介質(zhì)為消息從源設(shè)備傳送到目的設(shè)備提供了通道?，F(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)主要使用三種介質(zhì)來連接設(shè)備并提供傳輸數(shù)據(jù)的途徑。這三種介質(zhì)是： ? 電纜內(nèi)部的金屬電線 ? 玻璃或塑料纖維（光纜）? 無線傳輸

每種介質(zhì)類型必須采用不同的信號編碼才能傳輸消息。在金屬電線上，數(shù)據(jù)要編碼成符合特定模式的電子脈沖。光纖傳輸依賴于紅外線或可見光頻率范圍內(nèi)的光脈沖。無線傳輸中則使用電磁波的波形來說明各個比特值。

不同類型的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)有不同的特性和優(yōu)點。并非所有網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的特征都相同，也不一定適合同樣的用途。選擇網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的標準是： ? 介質(zhì)可以成功傳送信號的距離。? 要安裝介質(zhì)的環(huán)境。

? 必須傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量和速度。? 介質(zhì)和安裝的成本。

2.2 LAN、WAN和網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò) 2.2.1 局域網(wǎng)

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)在以下方面可能存在巨大差異： ? 覆蓋的區(qū)域大小 ? 連接的用戶數(shù)量

? 可用的服務(wù)數(shù)量和類型

獨立的網(wǎng)絡(luò)通常覆蓋一個地域，向位于同一個組織結(jié)構(gòu)（如一個企業(yè)、園區(qū)或地區(qū)）內(nèi)的人們提供服務(wù)和應(yīng)用程序。這種類型的網(wǎng)絡(luò)稱為局域網(wǎng)(LAN)。LAN 通常由一個組織管理。用于規(guī)范安全和訪問控制策略的管理控制措施將在網(wǎng)絡(luò)層執(zhí)行。

2.2.2 廣域網(wǎng)

當(dāng)公司或組織分布于相距甚遠的不同地域時，可能需要借助電信服務(wù)提供商(TSP)才能使位于不同地點的 LAN 相互連接。電信服務(wù)提供商運營的大型地區(qū)網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋很長的距離。以前，TSP 一般使用不同的網(wǎng)絡(luò)分別傳輸語音和數(shù)據(jù)通信。不過，現(xiàn)在這些提供商為用戶提供的融合信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)正日益增多。

單個組織一般通過電信服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)租用連接。連接分布于不同地理位置的 LAN 的這些網(wǎng)絡(luò)稱為廣域網(wǎng)(WAN)。盡管組織負責(zé)維護連接兩端的 LAN 的所有策略和管理，但通信服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的策略仍由 TSP 控制。

WAN 使用特殊設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來建立 LAN 之間的相互連接。由于這些設(shè)備對網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要，配置、安裝和維護這些設(shè)備就成為組織的網(wǎng)絡(luò)正常運行所必不可少的技能。

LAN 和 WAN 對每個組織的作用都非常大。它們連接組織內(nèi)部的用戶，實現(xiàn)了很多形式的通信，包括交換電子郵件、企業(yè)培訓(xùn)和其它資源的共享。

2.2.3 Internet-由多個網(wǎng)絡(luò)組成的網(wǎng)絡(luò)

盡管使用 LAN 或 WAN 有很多優(yōu)點，但大多數(shù)人還需要與本地組織以外的其它網(wǎng)絡(luò)中的資源通信。

這類通信包括：

? 向國外的朋友發(fā)送電子郵件 ? 訪問網(wǎng)站上的新聞或產(chǎn)品 ? 獲取鄰居計算機上的文件

? 與住在其它城市的親戚發(fā)送即時消息 ? 通過手機隨時了解喜愛的體育賽隊的表現(xiàn)

網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)

由相互連接的網(wǎng)絡(luò)組成的全球網(wǎng)（網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)）滿足了人們的這些通信需要。這些相互連接的網(wǎng)絡(luò)中有一部分由大型公有組織和私有組織（如政府機構(gòu)或工業(yè)企業(yè)）擁有并保留供其專用。在向公眾開放的網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)中，最著名并被廣為使用的便是 Internet。

Internet 是將屬于 Internet 服務(wù)提供商(ISP)的網(wǎng)絡(luò)相互連接搭建而成的。這些 ISP 網(wǎng)絡(luò)相互連接，為世界各地數(shù)以百萬計的用戶提供接入服務(wù)。要確保通過這種多元化基礎(chǔ)架構(gòu)有效通信，需要采用統(tǒng)一的公認技術(shù)和協(xié)議，也需要眾多網(wǎng)絡(luò)管理機構(gòu)相互協(xié)作。

內(nèi)部網(wǎng)

內(nèi)部網(wǎng)通常用于表示一個組織的私有局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)連接，只有該組織的成員、員工或其他獲得授權(quán)的人員可以訪問。

注意:以下術(shù)語可以互換：網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)。兩個或多個數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)相互連接形成網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)即 PC 或其它主機設(shè)備上的網(wǎng)卡或 LAN 適配卡，用于提供與網(wǎng)絡(luò)之間的物理連接。連接 PC 與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的介質(zhì)將直接插入網(wǎng)卡。

? 物理端口網(wǎng)間設(shè)備上連接到獨立網(wǎng)絡(luò)的專用端口。由于路由器用于互連不同的網(wǎng)絡(luò)，因此路由器上的端口稱為網(wǎng)絡(luò)接口。

2.3 協(xié)議

2.3.1 用于規(guī)范通信的規(guī)則

無論是面對面還是通過網(wǎng)絡(luò)進行的所有通信都要遵守預(yù)先確定的規(guī)則，即協(xié)議。這些協(xié)議由會話的特性決定。在日常的個人通信中，通過一種介質(zhì)（如電話）通信時采用的規(guī)則不一定與使用另一種介質(zhì)（如郵寄信件）時的協(xié)議相同。

試想一下，規(guī)范世界上現(xiàn)存的所有通信方法需要多少種不同的規(guī)則或協(xié)議。

網(wǎng)絡(luò)中不同主機之間的成功通信需要在許多不同協(xié)議之間進行交互。執(zhí)行某種通信功能所需的一組內(nèi)在相關(guān)協(xié)議稱為協(xié)議簇。這些協(xié)議通過加載到各臺主機和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的軟件和硬件執(zhí)行。

要直觀地了解所有協(xié)議在特定主機上的交互方式，最好的辦法之一是將其視為協(xié)議棧。協(xié)議棧顯示了在主機上實現(xiàn)協(xié)議簇中每個協(xié)議的方式。協(xié)議被顯示為分層的架構(gòu)，每種上層服務(wù)都依賴于其余下層協(xié)議所定義的功能。協(xié)議棧的下層負責(zé)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)和向上層提供服務(wù)，而上層則負責(zé)處理發(fā)送的報文內(nèi)容和用戶界面。

使用分層方式來描述面對面的通信

以兩人面對面通信為例。如上圖所示，我們可以使用三個層來描述此活動。底層是物理層，兩人都可以通過聲音說出詞語。第二層是規(guī)則層，兩人同意用通用語言交談。頂層是內(nèi)容層，兩人實際說出來的詞語，即通信的內(nèi)容。

假使我們親眼目睹這場談話，實際上不會看到漂浮在空中的“層”。必須要了解，層的運用只是一種模型，藉由這個模型，我們可以方便地將復(fù)雜的任務(wù)劃分為多個部分，從而分別描述其工作原理。

2.3.2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

在人類社會中，有些通信規(guī)則屬于正式規(guī)則，其它一些則只是根據(jù)習(xí)俗和慣例達成共識的，即隱性規(guī)則。但是，設(shè)備若要成功通信，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簇就必須精確描述要求和交互過程。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簇說明了以下過程： ? 消息的格式或結(jié)構(gòu)

? 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備共享通往其它網(wǎng)絡(luò)的通道信息的方法 ? 設(shè)備之間傳送錯誤消息和系統(tǒng)消息的方式與時間 ? 數(shù)據(jù)傳輸會話的建立和終止

協(xié)議簇中單獨的協(xié)議可能是特定廠商的私有協(xié)議。這里所說的私有指的是由一家公司或廠商控制協(xié)議的定義及其運作方式。經(jīng)過擁有者許可，其它組織也可使用某些私有協(xié)議。其它私有協(xié)議則只能在私有廠商制造的設(shè)備上執(zhí)行。

2.3.3 協(xié)議簇和行業(yè)標準

組成協(xié)議簇的許多協(xié)議通常都要參考其它廣泛采用的協(xié)議或行業(yè)標準。標準是指已經(jīng)受到網(wǎng)絡(luò)行業(yè)認可并經(jīng)過電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)或 Internet 工程任務(wù)組(IETF)之類標準化組織批準的流程或協(xié)議。

在協(xié)議的開發(fā)和實現(xiàn)過程中使用標準可以確保來自不同制造商的產(chǎn)品協(xié)同工作，從而獲得有效的通信。如果某家制造商沒有嚴格遵守協(xié)議，其設(shè)備或軟件可能就無法與其它制造商生產(chǎn)的產(chǎn)品成功通信。

例如，在數(shù)據(jù)通信中，如果會話的一端使用控制單向通信的協(xié)議，而另一端卻采取描述雙向通信的協(xié)議，那么幾乎可以肯定它們之間將無法交換信息。

2.3.4 協(xié)議的交互

Web 服務(wù)器和 Web 瀏覽器之間的交互是協(xié)議簇在網(wǎng)絡(luò)通信中的典型應(yīng)用示例。這種交互在二者之間的信息交換過程中使用了多種協(xié)議和標準。各種不同協(xié)議共同確保雙方都能接收和理解交換的報文。這些協(xié)議包括：

應(yīng)用程序協(xié)議：

超文本傳輸協(xié)議(HTTP)是一種公共協(xié)議，控制 Web 服務(wù)器和 Web 客戶端進行交互的方式。HTTP 定義了客戶端和服務(wù)器之間交換的請求和響應(yīng)的內(nèi)容與格式?？蛻舳塑浖?Web 服務(wù)器軟件都將 HTTP 作為應(yīng)用程序的一部分來實現(xiàn)。HTTP 協(xié)議依靠其它協(xié)議來控制客戶端和服務(wù)器之間傳輸報文的方式

傳輸協(xié)議：

傳輸控制協(xié)議(TCP)是用于管理 Web 服務(wù)器與 Web 客戶端之間單個會話的傳輸協(xié)議。TCP 將 HTTP 報文劃分為要發(fā)送到目的客戶端的較小片段，稱為數(shù)據(jù)段。它還負責(zé)控制服務(wù)器和客戶端之間交換的報文的大小和傳輸速率。

網(wǎng)間協(xié)議：

最常用的網(wǎng)間協(xié)議是 Internet 協(xié)議(IP)。IP 負責(zé)從 TCP 獲取格式化數(shù)據(jù)段、將其封裝成數(shù)據(jù)包、分配相應(yīng)的地址并選擇通往目的主機的最佳路徑。

網(wǎng)絡(luò)訪問協(xié)議：

網(wǎng)絡(luò)訪問協(xié)議描述數(shù)據(jù)鏈路管理和介質(zhì)上數(shù)據(jù)的物理傳輸兩項主要功能。數(shù)據(jù)鏈路管理協(xié)議接收來自 IP 的數(shù)據(jù)包并將其封裝為適合通過介質(zhì)傳輸?shù)母袷?。物理介質(zhì)的標準和協(xié)議規(guī)定了通過介質(zhì)發(fā)送信號的方式以及接收方客戶端解釋信號的方式。網(wǎng)卡上的收發(fā)器負責(zé)實施介質(zhì)所使用的標準。

2.3.5 技術(shù)無關(guān)協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議描述的是網(wǎng)絡(luò)通信期間實現(xiàn)的功能。在面對面交談的示例中，通信的一項協(xié)議可能會規(guī)定，為了發(fā)出交談結(jié)束的信號，發(fā)言者必須保持沉默兩秒鐘。但是，這項協(xié)議并沒有規(guī)定發(fā)言者在這兩秒鐘內(nèi)應(yīng)該如何 保持沉默。

協(xié)議通常都不會說明如何 實現(xiàn)特定的功能。通過僅僅說明特定通信規(guī)則所需要的功能是什么 而并不規(guī)定這些規(guī)則應(yīng)該如何 實現(xiàn)，特定協(xié)議的實現(xiàn)就可以技術(shù)無關(guān)。

以 Web 服務(wù)器為例，HTTP 并沒有指定創(chuàng)建瀏覽器使用什么編程語言、提供網(wǎng)頁應(yīng)該使用什么 Web 服務(wù)器軟件、軟件運行在什么操作系統(tǒng)之上或者顯示該瀏覽器需要滿足什么硬件要求。而且，盡管 HTTP 說明了發(fā)生錯誤時服務(wù)器應(yīng)該如何操作，但卻并未規(guī)定服務(wù)器應(yīng)該如何檢測錯誤。這就意味著，無論 Web 服務(wù)器是哪種類型，使用的是哪種形式的操作系統(tǒng)，計算機和其它設(shè)備（如移動電話或 PDA）都可以從 Internet 上的任何位置訪問存儲于服務(wù)器中的網(wǎng)頁。

2.4 使用分層網(wǎng)絡(luò)

2.4.1 使用分層網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點

要形象地顯示各種協(xié)議之間的交互，通常會使用分層模型。分層模型形象地說明了各層內(nèi)協(xié)議的工作方式，及其與上下層之間的交互。

使用分層模型來說明網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其工作方式有很多優(yōu)點。使用分層模型的優(yōu)點：

? 有助于協(xié)議設(shè)計，因為對于在特定層工作的協(xié)議而言，它們的工作方式及其與上下層之間的接口都已經(jīng)確定。

? 促進競爭，因為可以同時使用不同廠商的產(chǎn)品。? 避免一個協(xié)議層的技術(shù)或功能變化影響相鄰的其它層。? 提供了描述網(wǎng)絡(luò)功能和能力的通用語言。

2.4.2 協(xié)議模型和參考模型

網(wǎng)絡(luò)模型有兩種基本類型：協(xié)議模型和參考模型。

協(xié)議模型提供了與特定協(xié)議簇結(jié)構(gòu)精確匹配的模型。協(xié)議簇中分層的一組相關(guān)協(xié)議通常代表連接以人為本的網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)所需的全部功能。TCP/IP 模型描述了 TCP/IP 協(xié)議簇中每個協(xié)議層實現(xiàn)的功能，因此屬于協(xié)議模型。

參考模型為各類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和服務(wù)之間保持一致性提供了通用的參考。參考模型的目的并不是作為一種實現(xiàn)規(guī)范，也不是為了提供充分的詳細信息來精確定義網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的服務(wù)。參考模型的主要用途是幫助人們更清晰地理解涉及的功能和過程。

開放式系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)模型是最廣為人知的網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)參考模型，用于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、操作規(guī)范和故障排除。盡管 TCP/IP 模型和 OSI 模型是討論網(wǎng)絡(luò)功能時使用的主要模型，但網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)計人員也可以自行創(chuàng)建模型來代表自己的產(chǎn)品。不過，設(shè)計人員最終還是需要將自己的產(chǎn)品或服務(wù)與 OSI 模型和 TCP/IP 模型之中任一或全部相關(guān)聯(lián)才能與行業(yè)通信。

2.4.3 TCP/IP模型

網(wǎng)際通信的首個分層協(xié)議模型建立于二十世紀七十年代，稱為 Internet 模型。它定義了四個功能類別，若要成功通信，就必須實現(xiàn)這些功能。TCP/IP 協(xié)議簇的體系結(jié)構(gòu)遵循了此模型的結(jié)構(gòu)。因此，Internet 模型通常被稱為 TCP/IP 模型。

大多數(shù)協(xié)議模型描述的都是廠商特定的協(xié)議棧。但是，由于 TCP/IP 模型是一種開放式標準，因此并不由一家公司來控制該模型的定義。標準的定義和 TCP/IP 協(xié)議都在公開的論壇中討論并在向公眾開放的文檔集中加以定義。此類文檔稱為請求注解(RFC)，既包含數(shù)據(jù)通信協(xié)議的正式規(guī)范，也有說明協(xié)議用途的資源。

RFC 中還有與 Internet 相關(guān)的技術(shù)文檔和組織文檔，包括由 Internet 工程任務(wù)組(IETF)制作的技術(shù)規(guī)范和策略文檔。

2.4.4 通信過程

TCP/IP 模型描述了組成 TCP/IP 協(xié)議簇的各種協(xié)議的功能。在發(fā)送主機和接收主機上實現(xiàn)的這些協(xié)議通過網(wǎng)絡(luò)交互，為應(yīng)用程序提供端到端傳送。

完整的通信過程包括以下步驟：

1.在發(fā)送方源終端設(shè)備的應(yīng)用層創(chuàng)建數(shù)據(jù)

2.當(dāng)數(shù)據(jù)在源終端設(shè)備中沿協(xié)議棧向下傳遞時對其分段和封裝 3.在協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)接入層的介質(zhì)上生成數(shù)據(jù)

4.通過由介質(zhì)和任意中間設(shè)備組成的網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù) 5.在目的終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入層接收數(shù)據(jù)

6.當(dāng)數(shù)據(jù)在目的設(shè)備中沿協(xié)議棧向上傳遞時對其解封和重組 7.將此數(shù)據(jù)傳送到目的終端設(shè)備應(yīng)用層的目的應(yīng)用程序 2.4.5 協(xié)議數(shù)據(jù)單元和封裝

在通過網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)傳輸應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的過程中，隨著數(shù)據(jù)沿協(xié)議棧向下傳遞，每層的各種協(xié)議都要向其添加信息。此過程通常稱為封裝。

一段數(shù)據(jù)在任意協(xié)議層的表示形式稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)。在封裝過程中，后續(xù)的每一層都根據(jù)使用的協(xié)議封裝其從上一層接收的PDU。在該過程的每個階段，PDU 都以不同的名稱來反映其新的表現(xiàn)形式。盡管目前對 PDU 的命名沒有通用約定，但本課程中根據(jù) TCP/IP 協(xié)議簇的協(xié)議來命名 PDU。

? 數(shù)據(jù)傳輸層 PDU ? 數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)接入層 PDU ? 比特（位）-通過介質(zhì)實際傳輸數(shù)據(jù)時使用的 PDU

2.4.6 發(fā)送和接收過程

在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送報文時，主機中的協(xié)議棧自上而下工作。以 Web 服務(wù)器為例，我們可以使用 TCP/IP 模型來說明向客戶端發(fā)送 HTML 網(wǎng)頁的過程。

應(yīng)用層協(xié)議 HTTP 向傳輸層傳送設(shè)定為 HTML 格式的網(wǎng)頁數(shù)據(jù)，從而開始了整個過程。應(yīng)用程序數(shù)據(jù)在傳輸層被劃分為多個 TCP 數(shù)據(jù)段。每個 TCP 數(shù)據(jù)段都添加了一個標簽，稱為報頭，其包含的信息用于指定目的計算機上運行的哪個進程應(yīng)接收報文。此外，它還包含供目的進程用于將數(shù)據(jù)重新組裝成原始格式的相關(guān)信息。

傳輸層將網(wǎng)頁的 HTML 數(shù)據(jù)封裝到數(shù)據(jù)段內(nèi)，然后將其發(fā)送到執(zhí)行 IP 協(xié)議的 Internet 層。在這里，整個 TCP 數(shù)據(jù)段被封裝到添加了另一個標簽（稱為 IP 報頭）的 IP 數(shù)據(jù)包內(nèi)。IP 報頭包含源主機和目的主機的 IP 地址以及將數(shù)據(jù)包傳送到其相應(yīng)的目的進程所需的信息。

隨后，會將 IP 數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)接入層以太網(wǎng)協(xié)議。在這里，會將數(shù)據(jù)包封裝到幀頭和幀尾中。每個幀頭都包含源物理地址和目的物理地址。物理地址用于唯一標識本地網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備。幀尾則包含錯誤檢查信息。最后，服務(wù)器網(wǎng)卡將比特編碼到以太網(wǎng)介質(zhì)中。

接收主機上的過程與之相反。數(shù)據(jù)在朝著最終用戶應(yīng)用程序沿協(xié)議棧向上移動的過程中被解封。

2.4.7 OSI模型

OSI 模型最初由國際標準化組織(ISO)設(shè)計，旨在提供一套開放式系統(tǒng)協(xié)議的構(gòu)建框架。其初衷是希望使用這套協(xié)議開發(fā)一個獨立于私有系統(tǒng)的國際網(wǎng)絡(luò)。

不過，由于基于 TCP/IP 協(xié)議的 Internet 迅速得到廣泛采用并且擴展速度極快，致使 OSI 協(xié)議簇的制定和認可相對滯后。但即使目前只有少數(shù)使用 OSI 規(guī)范制定的協(xié)議得到了廣泛使用，七層 OSI 模型對適用于所有新興網(wǎng)絡(luò)類型的其它協(xié)議的制定和產(chǎn)品的開發(fā)作出的貢獻也不容忽視。

作為一種參考模型，OSI 模型詳細羅列了每一層可以實現(xiàn)的功能和服務(wù)。它還描述了各層與其上、下層之間的交互。雖然本課程將圍繞 OSI 模型組織內(nèi)容，但是 TCP/IP 協(xié)議棧中確定的協(xié)議將是我們討論的重點。

請注意，我們提及 TCP/IP 模型的各層時只使用其名稱，而提及 OSI 模型的七個層時則通常使用編號而非名稱。

2.4.8 比較OSI模型與TCP/IP模型

根據(jù) OSI 參考模型可以說明構(gòu)成 TCP/IP 協(xié)議簇的協(xié)議。在 OSI 模型中，TCP/IP 模型的網(wǎng)絡(luò)接入層和應(yīng)用層被進一步劃分，用于說明這些協(xié)議層需要實現(xiàn)的詳細功能。

TCP/IP 協(xié)議簇在網(wǎng)絡(luò)接入層并沒有指定通過物理介質(zhì)傳輸時使用的協(xié)議，而只是描述了從 Internet 層到物理網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的傳遞。而 OSI 模型第 1 層和第 2 層則論述了接入介質(zhì)所需的步驟以及通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)的物理手段。

這兩個網(wǎng)絡(luò)模型之間主要的相似之處在于 OSI 模型第 3 層和第 4 層。OSI 模型第 3 層是網(wǎng)絡(luò)層，幾乎全部用于論述和記錄發(fā)生在所有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的用于編址并在網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)中路由消息的過程。Internet 協(xié)議(IP)是 TCP/IP 協(xié)議簇中包含第 3 層所述功能的協(xié)議。

OSI 模型的第 4 層是傳輸層，通常用于描述管理源主機和目的主機之間各個會話的一般服務(wù)或功能。這些功能包括確認、錯誤恢復(fù)和定序。傳輸控制協(xié)議(TCP)和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)這兩個 TCP/IP 協(xié)議提供了這一層需要的功能。

TCP/IP 應(yīng)用層包括許多協(xié)議，為各種最終用戶應(yīng)用程序提供特定功能。OSI 模型第 5 層、第 6 層和第 7 層供應(yīng)用程序軟件開發(fā)人員和廠商參考，用于生產(chǎn)需要訪問網(wǎng)絡(luò)進行通信的產(chǎn)品。

2.5 網(wǎng)絡(luò)編址 2.5.1 網(wǎng)絡(luò)中的編址

OSI 模型描述了對數(shù)據(jù)進行編碼、格式化、分段和封裝以便通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪^程。從源設(shè)備向目的設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)流可以劃分為多個片段，并與從其它源主機傳輸?shù)狡渌康牡刂返南⒔惶姘l(fā)送。隨時都有數(shù)十億這類信息片段在網(wǎng)絡(luò)上傳輸。因此，每個數(shù)據(jù)片段必須包含充分的標識信息才能到達正確目的地。

為了將數(shù)據(jù)從一臺主機上運行的源應(yīng)用程序成功傳送到另一臺主機上運行的目的應(yīng)用程序，必須包含幾種不同類型的地址。我們可以使用 OSI 模型作為依據(jù)，了解每一層需要的不同地址和標識符。

2.5.2 數(shù)據(jù)送達終端設(shè)備

在封裝過程中，當(dāng)數(shù)據(jù)在源主機上沿協(xié)議棧向下傳輸時添加了地址標識符。正如有多層協(xié)議要對數(shù)據(jù)進行一定的準備工作以便將其傳輸?shù)侥康牡匾粯?，也有多層編址用于確保其傳送。

第一個標識符是主機的物理地址，包含于第 2 層 PDU（稱為幀）的幀頭中。第 2 層涉及報文在單一本地網(wǎng)絡(luò)中的傳輸。第 2 層地址在本地網(wǎng)絡(luò)中是唯一的，代表物理介質(zhì)上的終端設(shè)備地址。在使用以太網(wǎng)的 LAN 中，此地址稱為介質(zhì)訪問控制(MAC)地址。當(dāng)兩臺終端設(shè)備在本地以太網(wǎng)絡(luò)中通信時，它們之間交換的幀包含目的 MAC 地址和源 MAC 地址。一旦目的主機成功接收幀后，會刪除第 2 層地址信息，因為數(shù)據(jù)已經(jīng)解封并沿協(xié)議棧上移到第 3 層。

2.5.3 數(shù)據(jù)通過網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)

第 3 層協(xié)議主要用于在網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)內(nèi)將數(shù)據(jù)從一個本地網(wǎng)絡(luò)移動到另一個本地網(wǎng)絡(luò)。第 2 層地址僅僅用于同一個本地網(wǎng)絡(luò)中不同設(shè)備之間的通信，而第 3 層地址則必須包括供中間網(wǎng)絡(luò)設(shè)備定位其它網(wǎng)絡(luò)中主機的標識符。在 TCP/IP 協(xié)議簇中，IP 主機地址中包括有關(guān)該主機所在網(wǎng)絡(luò)的信息。

中間網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（通常是路由器）在每個本地網(wǎng)絡(luò)的邊界解封幀，以便讀取數(shù)據(jù)包（第 3 層 PDU）報頭中包含的目的主機地址。路由器使用此地址的網(wǎng)絡(luò)標識符部分來確定到達目的主機應(yīng)采用的路徑。一旦路徑確定后，路由器會將數(shù)據(jù)包封裝到新的幀中，然后將其發(fā)送到目的終端設(shè)備。當(dāng)幀到達最終目的時，將刪除幀和數(shù)據(jù)包的報頭并將數(shù)據(jù)上移到第 4 層。

2.5.4 數(shù)據(jù)到達正確的應(yīng)用程序

在第 4 層，PDU 報頭中包含的信息并未標識目的主機或目的網(wǎng)絡(luò)。它真正標識的是在目的主機設(shè)備上運行并且將要對送達的數(shù)據(jù)進行操作的特定進程或服務(wù)。無論主機是 Internet 上的客戶端還是服務(wù)器，都可以同時運行多個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。使用 PC 的人通常都在運行電子郵件客戶端的同時運行 Web 瀏覽器、即時消息程序和若干流媒體，甚至可能還同時運行游戲。這一切獨立運行的程序都是典型的單獨進程。

查看網(wǎng)頁至少要調(diào)用一個網(wǎng)絡(luò)進程。單擊超鏈接會導(dǎo)致 Web 瀏覽器與 Web 服務(wù)器通信。與此同時，電子郵件客戶端可能正在后臺發(fā)送和接收電子郵件，而一位同事或朋友可能正在發(fā)送即時消息。假設(shè)某臺計算機只有一個網(wǎng)絡(luò)接口。由該 PC 上運行的應(yīng)用程序創(chuàng)建的所有數(shù)據(jù)流都要通過這一個接口出入，但是即時消息不會在字處理程序文檔中彈出，電子郵件也不會在游戲中顯示。

這是因為在源主機和目的主機上運行的單獨進程會彼此通信。每種應(yīng)用程序或服務(wù)在第 4 層都由一個端口號來代表。設(shè)備之間的獨有的對話則用代表兩個正在通信的應(yīng)用程序的一對第 4 層源端口號和目的端口號來標識。主機收到數(shù)據(jù)時會檢查端口號，從而確定哪個應(yīng)用程序或進程是該數(shù)據(jù)的正確目的。