《掌握 OSI/RM 网络通信模型》任务驱动电子教案
一、教案背景
• 课程名称：计算机网络基础
• 授课对象：XXXXXX
• 课时安排：XXX 课时（任务 占 课时，任务 占 2 课时，任务实施及总结占 课
时）
二、教学目标
（一）知识目标
1. 理解网络通信协议的概念、组成及层次结构，掌握层次化网络通信设计思想和划分层次结
构的优越性。
2. 熟悉 OSI/RM 网络通信模型的发展历史、各层名称及功能简介，明确各层在网络通信中的
作用。
3. 掌握 OSI 网络通信模型中物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用
层的具体功能、数据封装格式、工作设备及协议标准。
4. 理解信息在网络中通信的封装和解封装过程，以及不同层次的协议数据单元。
（二）能力目标
1. 能够区分 OSI/RM 网络通信模型的七层结构，准确阐述各层的核心功能。
2. 学会识别网络中不同设备工作在 OSI 模型的哪一层，能根据设备功能判断其所属层次。
3. 具备分析网络通信过程中数据传输原理的能力，能够解释数据在各层的处理方式。
（三）素养目标
1. 培养学生严谨的逻辑思维能力，通过对网络通信模型层次结构的学习，提高系统分析问题
的能力。
2. 增强学生对网络技术的探索兴趣，激发学生对网络通信原理深入研究的热情。
3. 培养学生的团队协作意识，通过小组任务讨论和实践操作，提升沟通与合作能力。
三、教学重点与难点
• 重点：OSI/RM 网络通信模型的七层结构及各层功能；信息在网络中通信的封装和解封装过
程；常见网络设备与 OSI 模型层次的对应关系。
• 难点：理解网络通信协议的组成和层次结构的设计思想；掌握交换机、路由器等设备在不
同层次的工作原理；区分传输层中面向连接和无连接的服务及协议。
四、教学方法与手段
• 教学方法：任务驱动法、讲授法、演示法、小组讨论法、案例分析法。
• 教学手段：多媒体课件（含动画、图片、视频）、网络模拟软件（如 Packet Tracer）、计
算机网络实验室（配备相关网络设备）、思维导图工具（用于知识梳理）。
五、教学过程设计
（一）情境导入（5 分钟）
以教材中小明在网络中心做兼职网管，为提升工作水平需学习 OSI/RM 网络通信模型的情境引
入。展示实际网络环境中数据传输的复杂现象，提问学生 “网络通信是如何有序进行的？” 引
发学生思考，从而引出本节课主题 —— 掌握 OSI/RM 网络通信模型。
（二）任务 ：了解 OSI/RM 网络通信模型（ 课时）
1. 任务描述（5 分钟）
模拟小明接受网络中心老师建议，学习 OSI/RM 网络通信模型知识的情境。要求学生通过学习
，能够准确说出 OSI/RM 网络通信模型的七层结构，理解网络通信协议和层次结构的相关概念
。
2. 任务分析（5 分钟）
引导学生分析任务，明确要完成该任务，需先了解网络通信协议的基本概念、组成部分，掌握
网络通信层次结构的设计思想；进而深入学习 OSI/RM 网络通信模型的发展历史、分层结构及
各层的基本功能。
3. 技术介绍（25 分钟）
• 了解网络通信体系结构：
◦ 网络通信协议：通过生活中语言沟通的例子类比，讲解网络通信协议是通信双方必须
遵守的规则，展示 TCP/IP 协议在 Internet 中的应用图片，强调协议在网络通信中的重
要性。
◦ 协议组成：结合具体通信场景，详细解释语义、语法和时序的概念。例如，以发送邮
件为例，邮件的内容是语义，格式排版是语法，发送和接收的时间顺序是时序。
◦ 层次结构：利用邮件邮寄过程的分层设计图片，类比网络通信的分层思想，讲解网络
通信层次结构包括实体、接口和协议，通过示意图展示各部分关系。
◦ 设计思想与优越性：通过对比不分层和分层的网络通信模型，阐述层次化设计如何将
复杂问题简单化，逐一讲解划分层次结构的七个优越性，结合实际案例加深理解。
• 熟悉 OSI/RM 网络通信模型：
◦ 标准化历史：展示不同公司使用不同通信模型导致网络不通的图片，讲解 OSI/RM 网
络通信模型产生的背景和目的，强调其在实现网络互联互通中的重要意义。
◦ 模型定义：利用 OSI/RM 网络通信模型图，详细介绍七层结构的名称和顺序，讲解每
层使用下层服务、同等层使用相同协议的特点，以及虚通信和实通信的概念。
◦ 各层功能简介：结合示意图，简要介绍各层功能，如物理层传输比特流，数据链路层
保证数据可靠传输等，为后续深入学习铺垫。
4. 任务实施（20 分钟）
• 小组讨论：将学生分成小组，讨论 “如果没有网络通信协议，网络会出现什么情况？
”“OSI/RM 模型的分层结构对网络发展有哪些推动作用？”，每个小组推选一名代表进行发
言。
• 知识测试：通过在线测试平台，发布与网络通信协议、OSI/RM 模型基本概念相关的选择题
和判断题，即时查看学生掌握情况，针对错误率较高的知识点进行重点讲解。
（三）任务 ：掌握 OSI 网络通信模型中各层内容（2 课时）
1. 任务描述（5 分钟）
模拟小明学习完 OSI/RM 网络通信模型理论知识后，需要将其与实际网络通信过程相结合的情
境。要求学生深入掌握 OSI 网络通信模型中各层的具体功能、数据封装格式、工作设备及协
议，理解信息在网络中的通信过程。
2. 任务分析（5 分钟）
引导学生分析任务，明确需依次学习物理层到应用层的详细知识，通过对比各层功能和数据处
理方式，理解信息在网络中从发送端到接收端的完整传输过程。
3. 技术介绍（35 分钟）
• 了解物理层：
◦ 定义与传输：展示物理层设备连接和数据传输的图片、动画，讲解物理层以二进制比
特流形式传输数据，实现数模转换的过程。
◦ 功能特性：结合实物和示意图，分别介绍机械、电气、功能和过程特性，如 RJ-45 接
口的形状是机械特性，电压范围是电气特性等。
◦ 设备与规范：展示中继器、集线器等物理层设备图片，介绍 EIA/TIA RS-232、RJ-45
等接口规范。
• 了解数据链路层：
◦ 功能：通过数据传输中差错产生的示意图，讲解数据链路层如何将不可靠物理信道变
为可靠链路，实现可靠数据传输。
◦ 功能模块：利用分层结构示意图，介绍 MAC 子层和 LLC 子层的功能，如 MAC 子层
解决信道竞争，LLC 子层进行差错校验等。
◦ 传输帧：展示数据帧封装过程和帧结构图片，讲解数据链路层对数据的封装和解封装
操作，以及帧长度范围和作用。
◦ 设备与标准：展示二层交换机等设备图片，介绍 SDLC、HDLC 等协议规范。
• 了解网络层：
◦ 定义与任务：通过网络层传输服务过程和路由选择的示意图，讲解网络层的任务是为
报文选择路径，实现不同子网通信。
◦ 功能：结合实例，详细讲解寻址、路由和连接的功能，如 IP 地址的分配和路由算法的
选择。
◦ 数据封装：展示 IPv4 数据包格式图片，讲解网络层数据封装为数据包的过程和格式。
◦ 设备与协议：展示路由器、三层交换机等设备图片，介绍 IP、ARP 等协议。
• 了解传输层：
◦ 功能：通过传输层在网络中位置和功能的示意图，讲解传输层的连接管理、流量控制
、差错检测等功能，以及面向连接和无连接的通信方式。
◦ 数据封装：展示 TCP 和 UDP 报文格式图片，对比讲解两种封装格式的特点和应用场
景。
◦ 连接服务与设备协议：详细区分 TCP 和 UDP 协议的差异，展示防火墙等传输层设备
图片。
• 了解会话层：通过服务器验证客户机登录和连接中断重连的案例，讲解会话层建立、维持
和终止通信的功能，以及会话管理和同步的作用。
• 了解表示层：通过不同系统之间数据格式转换和文件压缩加密的案例，讲解表示层处理数
据表示的功能，如数据格式处理、编码、压缩和解压缩、加密和解密等。
• 了解应用层：通过列举 QQ、微信等常用应用程序，讲解应用层为用户提供服务的功能，介
绍文件服务、电子邮件服务等常见应用。
• 掌握信息在网络中通信过程：
◦ 封装过程：利用数据封装流程动画，详细演示从应用层到物理层的数据封装过程，强
调每层添加控制信息的操作。
◦ 解封装过程：通过数据解封装流程动画，展示数据在接收端的解封装过程，对比封装
和解封装的关系。
◦ 封装格式：利用协议数据单元示意图，讲解各层 PDU 的名称和特点，明确对等层协议
之间的信息交换方式。
4. 任务实施（20 分钟）
• 小组竞赛：将学生分成小组，进行 OSI 模型知识竞赛。教师提出问题，如 “数据链路层的
功能模块有哪些？”“传输层的两种连接服务是什么？”，小组抢答，答对得分，答错扣分，
激发学生学习积极性。
• 绘制流程图：要求学生独立绘制信息在 OSI 网络通信模型中从发送端到接收端的完整通信
流程图，包括封装和解封装过程，教师巡视指导，选取优秀作品进行展示和点评。
（四）任务实施：认识网络通信中各层通信内容（ 课时）
1. 任务描述（5 分钟）
模拟小明将所学知识应用到实际网络设备和软件识别中的情境。要求学生根据机房实际设备和
常用软件，判断其工作在 OSI 模型的哪一层，加深对各层通信内容的理解。
2. 任务实施（20 分钟）
• 实地观察：带领学生到计算机网络实验室，观察物理层的集线器、RJ-45 接口，数据链路层
的二层交换机，网络层的路由器等设备，教师引导学生分析设备功能和工作层次。
• 软件分析：回到教室，让学生分析 QQ、微信等软件在通信过程中涉及的 OSI 模型层次，
小组讨论后进行汇报，教师总结点评。
（五）科技拓展（5 分钟）
介绍教材中 “科技之光” 内容 —— 大疆无人机占据全球超 80% 民用市场份额。通过视频和图
片展示大疆无人机的应用场景和技术优势，讲解网络通信技术在无人机领域的应用，如远程控
制、数据传输等，激发学生对网络技术应用的兴趣，引导学生关注科技发展。
（六）评价与总结（5 分钟）
• 任务评价：从知识掌握、任务参与度、小组协作等方面对学生进行评价。查看学生在知识
测试、小组竞赛、流程图绘制等任务中的表现，结合学生在课堂讨论和任务实施中的参与
情况，给予综合评价。
• 课堂总结：回顾本节课主要内容，强调 OSI/RM 网络通信模型的重要性，总结各层的核心
功能和信息通信过程。布置课后作业，鼓励学生课后进一步巩固所学知识，思考网络通信
模型在实际生活中的更多应用。
六、课后作业
• 基础题：完成教材【认证试题】，巩固本节课所学知识点，加深对 OSI/RM 网络通信模型
的理解。
• 实践题：使用网络模拟软件（如 Packet Tracer），搭建一个简单的网络拓扑，标注各设备
对应的 OSI 模型层次，并描述数据在该网络中的传输过程。
• 拓展题：调研一种新兴的网络技术（如 5G、物联网），分析其与 OSI/RM 网络通信模型的
关系，撰写一篇 500 字左右的调研报告。
七、教学资源
• 教材资料：单元 5 - 掌握 OSI/RM 网络通信模型 。
• 多媒体资源：网络通信协议动画、OSI/RM 模型示意图、各层功能演示视频、数据封装和解
封装动画、大疆无人机应用视频等。
• 软件资源：Packet Tracer 网络模拟软件、在线测试平台、思维导图工具（如 XMind）。
• 实验设备：计算机网络实验室中的集线器、交换机、路由器、网卡等网络设备，以及相关
连接线材和接口。
八、教学反思
在教学过程中，密切关注学生对抽象概念（如网络通信协议组成、层次结构设计思想）的理解
程度，以及在任务实施中遇到的困难（如数据封装格式记忆、设备层次判断）。针对这些问题
，在后续教学中增加更多实际案例和直观演示，加强对学生的个别指导，优化教学方法和任务
设计，提高教学效果，确保学生更好地掌握 OSI/RM 网络通信模型知识。
