路由和交换技术（第四版）教案 项目4 部署生成树协议避免网络环路

《路由和交换技术（第4版）》课程教案项目4部署生成树协议避免网络环路任务1STP的应用场景学习任务项目4任务1授课课时授课教师1、教学分析授课对象计算机网络技术专业教学内容描述项目1部署生成树协议避免网络环路任务1STP的应用场景STP的核心作用（防环路、保冗余），常见应用场景（企业组网、校园网络等冗余拓扑），STP基本原理入门，场景适配的配置思路，结合仿真理解技术价值。学情分析学生已掌握交换机、VLAN等基础组网知识，了解网络冗余概念，但对二层环路、广播风暴、STP工作原理理解抽象，难以将技术与实际场景对应。动手能力较强，乐于实操，但重配置、轻原理，对根桥、端口状态等机制理解不足，难以判断不同场景下为何要部署STP。逻辑思维与网络全局规划能力较弱，对网络可靠性、安全性重视不够，易忽视环路带来的危害，适合案例驱动、对比演示、场景化讲解的教学方式。教学目标知识目标：1.了解生成树协议功能2.掌握常见网络成环的影响能力目标：1.能分析网络环路出现的原因2.能根据不用网络场景选择生成树协议思政目标：1.培养学生较强的安全意识和团队合作精神；2.培养学生分析问题、解决问题能力；3.培养学生严谨的工作作风和勤奋努力的工作态度。4.以立德树人为根本任务，把培育和践行社会主义核心价值观有机融入整个教学过程。重点难点重点：生成树协议的功能；难点：分析网络环路出现的原因；2、教学策略教学设计课前：确定教学项目的学习任务和重难点，教师通过精品在线开放课程、超星网络教学平台发布学习任务、推送学习资源及课堂练习题及其解答要点，构建新知，引出学习任务并批阅课前任务完成情况。课中：教师通过“导-讲-演-练-评-结”六个环节进行授课。【导】：带领学生复习上次课内容，分析讨论上次课疑难问题，导入课程重点内容；【讲】：教师讲解、学生互动；【演】：教师演示如何完成任务；【练】：学生在教师指导下完成任务；【评】：师生对小组完成情况对比分析，进行点评；【结】：对学生的表现进行总结，布置作业，为下节课做铺垫。课后：学生需要查阅学习平台发布的配置案例，结合本任务的学习，完成创新思维拓展项目的设计方案，并提交到课程平台上。另外，利用教育资源丰富教学，为学生可持续发展能力提供支撑。教学方法1、教法采用讲授法、讨论法、线上线下等教法：借助基于互联网的移动学习平台及配套的数字化教学资源，将传统课堂中理论及概念的部分用数字流媒体形式让学生进行预习消化，提高课堂效率，易于学生理解。2、学法采用小组探讨、自主探究、任务驱动等学法：学生利用教师发布的平台资源进行线上课前自主学习，并在课堂中与老师面对面有效沟通。以小组为单位通过讨论研究、制定方案、展示汇报等学习活动，获得知识、技能训练及锻炼团队协作能力，共同学习、共同进步。教学资源教学过程始终贯穿“以学生为主体、教师为主导”的教学理念，采用任务驱动、启发式教学、教学做一体等教学方法。从学生的实际出发，结合所讲授知识的特点，依托超星泛雅教学平台，使用PPT课件、动画演示、思维导图软件等多种信息化教学手段，有针对性地采用小组合作、师生点评、设疑引思，引导学生由易到难、循序渐进地掌握知识点。将传统品德，古代文明，重视教育等思政元素融入专业教学课堂，对接岗位提高教学时效性，实现教学目标。利用动画，演示数据包的转发路径，有助于解决教学重点和教学重点。教具计算机教学场地实训室3、教学过程环节活动信息化手段时间教师学生课前准备通过线上教学平台开放学生课前预习和测试任务。内容融入课程思政。完成线上学习平台的预习任务。1.微课预习：广播风暴2.课前预习效果测试。线上学习平台10分钟课中导学课程导学：首先通过课程思政案例《晒晒咱的国之重器：北斗卫星导航系统》将路由与交换技术融入北斗天地一体化通信网络的核心架构，构建专业技能与家国情怀的融合点。引导学生认知路由交换技术是北斗系统数据高速传输、定位信息实时交互、全球组网稳定运行的底层基石，深刻理解关键信息基础设施自主可控的战略意义。通过感悟北斗团队自主创新、攻坚克难的奋斗历程，增强学生对科技自立自强的认同感与自豪感，厚植爱国情怀。在技术学习中强化严谨规范、精益求精的工匠精神，树立网络安全底线思维，激励学生将路由交换专业能力与国家战略需求相结合，立志投身网络强国建设，成长为守护国家数字基础设施的高素质技术技能人才。通过老师讲解《晒晒咱的国之重器：北斗卫星导航系统》，认知路由交换技术是北斗系统数据高速传输、定位信息实时交互、全球组网稳定运行的底层基石，深刻理解关键信息基础设施自主可控的战略意义，在技术学习中强化严谨规范、精益求精的工匠精神，树立网络安全底线思维。视频、PPT演示5分钟做中教：引入真实典型生产案例，通过PPT演示、虚拟仿真教学软件并结合岗位需求，讲解STP的应用场景。做中学：在教师引导下，完成eNSP安装、设备互联等任务的学习。PPT演示、虚拟仿真软件25分钟发布关键任务：了解及使用CLI；查看命令行显示信息。2.设置学生学习情境：eNSP(EnterpriseNetworkSimulationPlatform)是一款由华为公司提供的免费的、可扩展的、图形化的网络设备仿真平台，主要对企业网路由器、交换机、WLAN等设备进行软件仿真，完美呈现真实设备部署实景，支持大型网络模拟，实现在没有真实设备的情况下也能够开展实验测试，学习网络技术。3.引导学生完成具体任务1）STP协议功能STP协议概述环路典型问题3）STP工作原理桥桥的MAC地址桥ID（BID）端口ID（PID）根桥（RootBridge）指定桥（DesignatedBridge）根路径开销（RootPathCost）根端口（RootPort）指定端口（DesignatedPort）STP树的生成过程STP端口状态STP链路收敛STP的弊端在教师指导下完成具体任务：1）STP协议功能STP协议概述环路典型问题3）STP工作原理桥桥的MAC地址桥ID（BID）端口ID（PID）根桥（RootBridge）指定桥（DesignatedBridge）根路径开销（RootPathCost）根端口（RootPort）指定端口（DesignatedPort）STP树的生成过程STP端口状态STP链路收敛STP的弊端虚拟仿真软件35分钟对学生项目案例实施结果进行分析、评价、总结。对自己的项目案例实施结果进行自我检查，纠错，总结。虚拟仿真软件、PPT10分钟课后作业布置记录课后作业5分钟课后拓展通过线上教学平台发布学生学习效果测试习题。完成线上学习平台的学习效果测试习题。线上学习平台10-30分钟对学生的学习效果进行评价；学有余力的学生鼓励其创新。查看自己的学习评价结果；反思自己的学习过程。线上学习平台对STP的应用场景进行知识拓展。进一步对接岗位需求，提升学生的素质能力。对教师发布的STP的应用场景拓展内容进行学习，与校内教师、企业导师进行线上交流。线上学习平台4.预期教学效果与创新示范预期教学效果在教学过程中加入动画、视频等多媒体资源完美地解决了理论脱离实际这个问题。通过小组探究的方式，实现对本节课内容教学的设计与创新，学生很好的理解并掌握了STP的应用场景，为后续内容学习奠定了理论基础。创新示范1、丰富资源，有效整合课程。教学中以我院主持的网络技术专业国家级教学资源库和《路由和交换技术》省级精品资源共享课作为支撑，优化教学过程，提高教学效率。2、课程教学中充分有效融入课程思政，践行社会主义核心价值观。如：通过课程思政案例《晒晒咱的国之重器：北斗卫星导航系统》，认知路由交换技术是北斗系统数据高速传输、定位信息实时交互、全球组网稳定运行的底层基石，深刻理解关键信息基础设施自主可控的战略意义，在技术学习中强化严谨规范、精益求精的工匠精神，树立网络安全底线思维。5、教学反思与诊改在向“以学生为中心”的新型课堂转变的同时，也提升了课堂教学的有效性。如何通过加强实际案例和典型工作任务的联系增加理论教学的层次和水平，还需进一步探索。计划后续增强企业联系，通过企业实际案例的引入，增强理论的应用性，提高学生主动性与学习兴趣，有效与职业岗位衔接。《路由和交换技术（第4版）》课程教案项目4部署生成树协议避免网络环路任务2STP配置学习任务项目4任务2授课课时授课教师1、教学分析授课对象计算机网络技术专业教学内容描述项目4部署生成树协议避免网络环路任务2STP配置STP基本原理（防环路、选根桥），交换机STP启用/关闭、根桥配置，端口角色与状态识别，配置验证与基础故障排查，结合仿真实操掌握核心步骤。学情分析学生动手意愿强烈，擅长跟随步骤完成仿真实操，但抽象逻辑思维薄弱，重操作、轻原理，往往能按教程完成STP基础配置，却无法解释配置的意义的作用。同时，网络全局规划和故障排查能力不足，对配置后端口状态异常、环路未消除等问题难以自主分析。教学目标知识目标：1.了解生成树工作模式2.掌握接口路径开销计算方法能力目标：1.能配置交换机的STP优先级2.能调节STP计时器参数3.能配置端口的路径开销值思政目标：1.培养学生较强的安全意识和团队合作精神；2.培养学生分析问题、解决问题能力；3.培养学生严谨的工作作风和勤奋努力的工作态度。4.以立德树人为根本任务，把培育和践行社会主义核心价值观有机融入整个教学过程。重点难点重点：配置端口的路径开销值；难点：接口路径开销计算方法；2、教学策略教学设计课前：确定教学项目的学习任务和重难点，教师通过精品在线开放课程、超星网络教学平台发布学习任务、推送学习资源及课堂练习题及其解答要点，构建新知，引出学习任务并批阅课前任务完成情况。课中：教师通过“导-讲-演-练-评-结”六个环节进行授课。【导】：带领学生复习上次课内容，分析讨论上次课疑难问题，导入课程重点内容；【讲】：教师讲解、学生互动；【演】：教师演示如何完成任务；【练】：学生在教师指导下完成任务；【评】：师生对小组完成情况对比分析，进行点评；【结】：对学生的表现进行总结，布置作业，为下节课做铺垫。课后：学生需要查阅学习平台发布的配置案例，结合本任务的学习，完成创新思维拓展项目的设计方案，并提交到课程平台上。另外，利用教育资源丰富教学，为学生可持续发展能力提供支撑。教学方法1、教法采用讲授法、讨论法、线上线下等教法：借助基于互联网的移动学习平台及配套的数字化教学资源，将传统课堂中理论及概念的部分用数字流媒体形式让学生进行预习消化，提高课堂效率，易于学生理解。2、学法采用小组探讨、自主探究、任务驱动等学法：学生利用教师发布的平台资源进行线上课前自主学习，并在课堂中与老师面对面有效沟通。以小组为单位通过讨论研究、制定方案、展示汇报等学习活动，获得知识、技能训练及锻炼团队协作能力，共同学习、共同进步。教学资源教学过程始终贯穿“以学生为主体、教师为主导”的教学理念，采用任务驱动、启发式教学、教学做一体等教学方法。从学生的实际出发，结合所讲授知识的特点，依托超星泛雅教学平台，使用PPT课件、动画演示、思维导图软件等多种信息化教学手段，有针对性地采用小组合作、师生点评、设疑引思，引导学生由易到难、循序渐进地掌握知识点。将传统品德，古代文明，重视教育等思政元素融入专业教学课堂，对接岗位提高教学时效性，实现教学目标。利用动画，演示数据包的转发路径，有助于解决教学重点和教学重点。教具计算机教学场地实训室3、教学过程环节活动信息化手段时间教师学生课前准备通过线上教学平台开放学生课前预习和测试任务。内容融入课程思政。完成线上学习平台的预习任务。1.微课预习：网络环路2.课前预习效果测试。线上学习平台10分钟课中导学课程导学：首先通过课程思政案例《晒晒咱的国之重器：洞悉宇宙的“中国天眼”》，以国之重器“中国天眼”（FAST）为核心载体，将路由与交换技术融入天眼观测数据传输、设备协同控制、远程运维的核心网络架构，实现专业技能教学与思政价值引领的深度融合。引导学生认识到，高速、稳定、可靠的路由交换网络是中国天眼实现宇宙观测、数据实时回传、全球科研协作的“数字血脉”，是支撑国之重器落地运行的关键技术支撑。通过感悟中国天眼自主创新、攻坚克难的建设历程，感受我国在天文科技、信息基础设施领域的重大突破，增强学生的民族自豪感与爱国情怀，树立“科技报国、服务国家战略”的理想信念。通过教师讲解《晒晒咱的国之重器：洞悉宇宙的“中国天眼”》学生认识到，高速、稳定、可靠的路由交换网络是中国天眼实现宇宙观测、数据实时回传、全球科研协作的“数字血脉”，是支撑国之重器落地运行的关键技术支撑。通过感悟中国天眼自主创新、攻坚克难的建设历程，感受我国在天文科技、信息基础设施领域的重大突破，具有强烈的民族自豪感与爱国情怀，树立“科技报国、服务国家战略”的理想信念。视频、PPT演示5分钟做中教：引入真实典型生产案例，通过PPT演示、虚拟仿真教学软件并结合岗位需求，讲解STP配置。做中学：在教师引导下，完成配置根桥、配置端口的路径开销值等任务的学习。PPT演示、虚拟仿真软件25分钟发布关键任务：配置端口的路径开销值；STP配置案例。2.设置学生学习情境：如下图，某学校为了提高校园网络架构的可靠性，防止核心交换机的单点故障，采用了两台高性能交换机作为核心交换机，实现双核心的校园网络设计，接入层交换机分别与两台核心层交换机互联，形成冗余结构，要求任意一台核心交换机故障、接入层交换机某一条链路或某个互联端口故障，都不影响网络中心位入办公楼和教学楼的两台计算机的正常互访。3.引导学生完成具体任务1）STP配置配置生成树工作模式配置根桥配置备份根桥配置交换机的STP优先级配置接口路径开销计算方法配置端口的路径开销值配置接口优先级启用STP调节STP计时器参数2）STP配置案例在教师指导下完成具体任务：1）STP配置配置生成树工作模式配置根桥配置备份根桥配置交换机的STP优先级配置接口路径开销计算方法配置端口的路径开销值配置接口优先级启用STP调节STP计时器参数2）STP配置案例虚拟仿真软件35分钟对学生项目案例实施结果进行分析、评价、总结。对自己的项目案例实施结果进行自我检查，纠错，总结。虚拟仿真软件、PPT10分钟课后作业布置记录课后作业5分钟课后拓展通过线上教学平台发布学生学习效果测试习题。完成线上学习平台的学习效果测试习题。线上学习平台10-30分钟对学生的学习效果进行评价；学有余力的学生鼓励其创新。查看自己的学习评价结果；反思自己的学习过程。线上学习平台对STP配置进行知识拓展。进一步对接岗位需求，提升学生的素质能力。对教师发布的STP配置内容进行学习，与校内教师、企业导师进行线上交流。线上学习平台4.预期教学效果与创新示范预期教学效果在教学过程中加入动画、视频等多媒体资源完美地解决了理论脱离实际这个问题。通过小组探究的方式，实现对本节课内容教学的设计与创新，学生很好的理解并掌握了STP配置，为后续内容学习奠定了理论基础。创新示范1、丰富资源，有效整合课程。教学中以我院主持的网络技术专业国家级教学资源库和《路由和交换技术》省级精品资源共享课作为支撑，优化教学过程，提高教学效率。2、课程教学中充分有效融入课程思政，践行社会主义核心价值观。如：通过课程思政案例《晒晒咱的国之重器：洞悉宇宙的“中国天眼”》学生认识到，高速、稳定、可靠的路由交换网络是中国天眼实现宇宙观测、数据实时回传、全球科研协作的“数字血脉”，是支撑国之重器落地运行的关键技术支撑。通过感悟中国天眼自主创新、攻坚克难的建设历程，感受我国在天文科技、信息基础设施领域的重大突破，具有强烈的民族自豪感与爱国情怀，树立“科技报国、服务国家战略”的理想信念。5、教学反思与诊改在向“以学生为中心”的新型课堂转变的同时，也提升了课堂教学的有效性。如何通过加强实际案例和典型工作任务的联系增加理论教学的层次和水平，还需进一步探索。计划后续增强企业联系，通过企业实际案例的引入，增强理论的应用性，提高学生主动性与学习兴趣，有效与职业岗位衔接。《路由和交换技术（第4版）》课程教案项目4部署生成树协议避免网络环路任务3RSTP协议学习任务项目4任务3授课课时授课教师1、教学分析授课对象计算机网络技术专业教学内容描述项目4部署生成树协议避免网络环路任务3掌握RSTP协议RSTP协议的核心优势（快速收敛、优化STP缺陷），基本原理，交换机RSTP启用、根桥与端口配置，收敛过程与状态识别，配置验证及基础故障排查，结合仿真实操掌握核心要点。学情分析学生已掌握STP协议的基本原理、配置方法及防环路核心作用，了解交换机、VLAN、冗余拓扑等基础组网知识，但对RSTP协议的快速收敛机制理解模糊，难以区分RSTP与STP的核心差异，对快速端口、边缘端口等新增概念和功能认知不足，缺乏对协议优化逻辑的深层理解。学生动手意愿强烈，擅长通过仿真实操完成基础配置，但抽象逻辑思维和对比分析能力薄弱，重操作、轻原理。教学目标知识目标：1.了解RSTP协议功能2.掌握RSTP配置要点能力目标：1.能实现RSTP改进2.能配置RSTP思政目标：1.培养学生较强的安全意识和团队合作精神；2.培养学生分析问题、解决问题能力；3.培养学生严谨的工作作风和勤奋努力的工作态度。4.以立德树人为根本任务，把培育和践行社会主义核心价值观有机融入整个教学过程。重点难点重点：RSTP配置；难点：RSTP改进；2、教学策略教学设计课前：确定教学项目的学习任务和重难点，教师通过精品在线开放课程、超星网络教学平台发布学习任务、推送学习资源及课堂练习题及其解答要点，构建新知，引出学习任务并批阅课前任务完成情况。课中：教师通过“导-讲-演-练-评-结”六个环节进行授课。【导】：带领学生复习上次课内容，分析讨论上次课疑难问题，导入课程重点内容；【讲】：教师讲解、学生互动；【演】：教师演示如何完成任务；【练】：学生在教师指导下完成任务；【评】：师生对小组完成情况对比分析，进行点评；【结】：对学生的表现进行总结，布置作业，为下节课做铺垫。课后：学生需要查阅学习平台发布的配置案例，结合本任务的学习，完成创新思维拓展项目的设计方案，并提交到课程平台上。另外，利用教育资源丰富教学，为学生可持续发展能力提供支撑。教学方法1、教法采用讲授法、讨论法、线上线下等教法：借助基于互联网的移动学习平台及配套的数字化教学资源，将传统课堂中理论及概念的部分用数字流媒体形式让学生进行预习消化，提高课堂效率，易于学生理解。2、学法采用小组探讨、自主探究、任务驱动等学法：学生利用教师发布的平台资源进行线上课前自主学习，并在课堂中与老师面对面有效沟通。以小组为单位通过讨论研究、制定方案、展示汇报等学习活动，获得知识、技能训练及锻炼团队协作能力，共同学习、共同进步。教学资源教学过程始终贯穿“以学生为主体、教师为主导”的教学理念，采用任务驱动、启发式教学、教学做一体等教学方法。从学生的实际出发，结合所讲授知识的特点，依托超星泛雅教学平台，使用PPT课件、动画演示、思维导图软件等多种信息化教学手段，有针对性地采用小组合作、师生点评、设疑引思，引导学生由易到难、循序渐进地掌握知识点。将传统品德，古代文明，重视教育等思政元素融入专业教学课堂，对接岗位提高教学时效性，实现教学目标。利用动画，演示数据包的转发路径，有助于解决教学重点和教学重点。教具计算机教学场地实训室3、教学过程环节活动信息化手段时间教师学生课前准备通过线上教学平台开放学生课前预习和测试任务。内容融入课程思政。完成线上学习平台的预习任务。1.微课预习：网络环路2.课前预习效果测试。线上学习平台10分钟课中导学课程导学：首先通过课程思政案例《第五届数字中国建设峰会：2021年我国数据产量位居世界第二》，将路由与交换技术融入数字中国建设的核心场景，衔接数据传输、网络组网与数字产业发展，实现专业技能教学与思政价值引领的深度融合，引导学生认识到，我国数据产量跻身世界前列，离不开高速、高效、安全的信息网络基础设施支撑，而路由与交换技术作为数据传输的“数字血脉”，是数字中国建设、数据要素流通的关键底层保障。通过感悟我国数字建设的重大成就，增强学生对数字中国战略的认同感，激发民族自豪感与爱国情怀，树立服务国家数字经济发展的使命担当。通过教师讲解《第五届数字中国建设峰会：2021年我国数据产量位居世界第二》，认识到，我国数据产量跻身世界前列，离不开高速、高效、安全的信息网络基础设施支撑，而路由与交换技术作为数据传输的“数字血脉”，是数字中国建设、数据要素流通的关键底层保障。通过感悟我国数字建设的重大成就，增强学生对数字中国战略的认同感，激发民族自豪感与爱国情怀，树立服务国家数字经济发展的使命担当。视频、PPT演示5分钟做中教：引入真实典型生产案例，通过PPT演示、虚拟仿真教学软件并结合岗位需求，讲解RSTP协议。做中学：在教师引导下，完成RSTP改进、RSTP配置等任务的学习。PPT演示、虚拟仿真软件25分钟发布关键任务：RSTP改进；RSTP配置。2.设置学生学习情境：如下图，交换机SW1为根桥，SW2为备份根桥，为防止网络成环，要求本网络启用RSTP协议，同时保证拓扑中的四台交换机的任何一个交换机间的互联端口DOWN后，不影响PC1和PC2的通信。3.引导学生完成具体任务1）RSTP协议功能2）RSTP改进新增端口角色简化端口状态边缘端口引入P/A机制RSTP收敛过程RSTP保护功能3）RSTP