淺析“計算機網絡基礎”中網際協議教學方法研究

摘要：《計算機網絡基礎》是計算機專業、特別是計算機網絡專業的核心基礎課程，學好該課程，學生可以動手組建局域網絡，但很多學生不能正確地進行IP編址與子網劃分，本文針對上述問題，并結合自身的教學經驗對網際協議在教學方法上進行了探討，采用導入式教學法、圖文結合教學法、啟發式教學法、綜合運用案例教學法、強化訓練的教學法，教學效果得到了明顯提高。

關鍵詞：教學方法IP編址子網劃分

0 引言

隨著全球數字化和信息化地全面發展，網絡已經滲透到人們生活的方方面面，影響到日常生活。掌握網絡的基本知識、基本操作與應用，已經成為現代社會的一個必備的技能。《計算機網絡基礎》作為計算機網絡專業的專業基礎課，為學生學習后續課程起到奠定基礎的作用。

網際協議（IP協議）的編址與子網劃分是該門課的核心部分，其中子網劃分又是這部分精華所在。通過學習，學生可以掌握如何規劃與設計局域網，因此這部分內容是該門課程必講內容。但是大多數學生在教師指導的方法下，只知道死套公式步驟，不理解其含義，甚至混淆公式步驟，實際應用的時候更是無從下手。我結合自身的教學經驗，從教學方法上談談這部分的教學內容。

1 導入式教學法，引入新課內容

通過通信過程中為什么使用網際協議，打比方的方式導入IP編制方式，自然引入新課的內容。示范如下：

連入Internet網絡的計算機成千上萬，Internet為了能識別每一臺計算機，為了使每個上網的計算機之間能夠互相進行資源共享和信息交換，換句話說，網絡通信需要每個參與通信的實體都具有相應的地址，這個地址稱為IP地址。每個連接在網絡上的計算機的IP地址標識網絡上系統的位置，就像街道地址標識城市街道上的住宅一樣。街道地址的標準格式是由兩部分（街道名和住宅名）組成，每個IP地址也分為網絡標識號和主機標識號兩部分。進而引入IP編址方式：

1.1 IP地址的組成

IP地址由32比特組成，包括三個部分：地址類別、網絡號和主機號；如圖1所示：

1.2 IP地址的表示方法

1.2.1. IP地址以32個二進制數字形式表示，不適合閱讀和記憶。為了便于用戶閱讀和理解IP地址，Internet管理委員會采用 “點分十進制”表示方法。

1.2.2 將IP地址分為4個字節（每個字節8個比特），且每個字節用十進制表示，并用點號“.”隔開，例如，11000000.10101000.00001010.00111010轉換表示為192.168.10.58

2 圖文結合教學法，形象生動展示教學內容，并及時歸納總結

“無圖之文”是蒼白無力的說教，這也是多媒體教學中的大忌。只有圖文并茂，圖文結合，才能使得圖變得易懂，文字變得有所依托，才能更好地擴展學生的創造性思維，激發學生的學習興趣。

IP編址都是一串很長的抽象數字組成，學生在學習過程中很難記憶掌握，并且又將其分為五大類，更是難以搞清楚。根據自身的教學經驗，采用圖文結合的形式，形象生動展示五大類IP，以便學生了解其分類原理，同時便于觀察比較，做到理解性記憶，最后及時歸納總結，幫助學生加強記憶。具體教學如下：

2.1 IP地址的分類

結合圖2，分別詳細講解五種類型的IP。

2.2 歸納總結

A類地址：最大網絡數27-2=126；最大主機數224-2=16777214

B類地址：最大網絡數214=16384；最大主機數216-2=65534

C類地址：最大網絡數221-2=2097152；最大主機數28-2=254

3 啟發式教學法，理解枯燥的概念

啟發式教學，就是根據教學目的、內容、學生的知識水平和知識規律，運用各種教學手段，采用啟發誘導辦法傳授知識、培養能力，使學生積極主動地學習，以促進身心發展。計算機網絡基礎中有大量抽象的概念，如本文中提到的子網掩碼，學生就不知道它在網絡通信中扮演什么樣的角色，到底有何用途？通過啟發式教學，問題很快便迎刃而解。

3.1 首先發問學生 網絡環境中，如何確保兩臺PC機正常通信呢？IP編址又有何用途呢？

網絡標識號用于區分不同網絡，主機標識號用于區分同一網絡中的不同主機。為了快速確定IP地址的哪部分代表網絡號，哪部分代表主機號，判斷兩個IP地址是否屬于同一網絡，就產生子網掩碼的概念。

3.2 子網掩碼的格式 子網掩碼也是32bit長的二進制數，由一串連續的1后跟一串連續的0組成；

3.3 子網掩碼的取值 通常是將對應于IP地址中網絡地址（網絡號和子網號）的所有位都設置為“1”，對應于主機地址（主機號）的所有位都設置為“0”。

3.4 已知IP地址和子網掩碼，如何計算子網地址（提問學生）

用子網掩碼和IP地址“相與”（AND操作），結果就是子網地址。

例如：IP地址10.5.100.1，子網掩碼255.255.192.0。則可計算出10.5.100.1的子網地址為10.5.64.0

例如：IP地址10.5.100.8，子網掩碼255.255.192.0。則可計算出10.5.100.1的子網地址為10.5.64.0

3.5 通過上述兩例子得出推論 若兩個IP地址具有完全相同的子網地址，則它們在同一子網中。

4 案例教學法明確教學目的，提高學生的動手能力

案例教學是一種以問題為核心，以案例為基點設計教學過程的教學模式。通過使用案例教學能夠明確教學目的，可以充分調動學生學習積極性，提高學生發現、探索、解決問題的能力。

例題講析：

金山學院機房管理中心，有一個C類地址為192.168.143.0，網內可有254臺主機。為了管理需要，要將該網分成6個機房，每個機房能容納30臺機器。請問如何分配這些地址？試給出子網掩碼和對應的地址空間劃分。

解題思路：子網劃分的方法

子網劃分可以從IP地址的主機號前面部分“借”位，并把它們指定為子網號。

4.1 確定子網的數目

①子網號必須是2位以上，主機號部分不能少于兩位。

②子網號不能為全0（但有些路由器支持“0”子網實現）。

③子網號不能為全“1”。

④子網數的計算公式如下：2n－2（n≥2，n是子網號位數）。

題目中因為需要6個子網，故22<6<23，n=3。

4.2 確定每個子網支持的最大主機數

每個子網支持的最大主機數用主機號的剩余部分計算而得。公式為：2m-2，其中，m是剩余主機號位數。

題目中，由于主機標識位數為8，子網號n=3，則剩余主機號位數m=8-n=5，從而確定每個子網中主機數量為25-2=30臺。

4.3 確定劃分子網后的子網掩碼

劃分子網后的子網掩碼會有改變，它是將對應位子網號的部分全變為“1”后作為新的子網掩碼。

題目中C類地址192.168.143.0，前3個8位段為網絡號，子網掩碼為全1，即255.255.255，后一個8位段有3位為子網號，5位為主機號，則此8位的子網掩碼為11100000（二進制）即224（十進制），因此，子網掩碼為255.255.255.224。

4.4 為每個子網確定地址段

確定好子網號的位數后，需要計算出每個子網的起始地址、結束地址、子網的網絡ID及子網的廣播地址。

題目中，子網掩碼為：11111111.11100000（共27個1）

網絡IP地址為：192.168.143.X/27

主機IP地址為：192.168.143.???XXXXX，其中???為3為子網號，從000到111（二進制），共8個。通常，子網號全0及子網號全1可保留為特殊地址而不使用。XXXXX共5位為主機號，從00000到11111（二進制）。每當確定一個新的子網地址時，就會產生兩個新的要去除的主機地址，一個為主機號全0，另一個為主機號全1（此規則一般都遵守）。

5 強化訓練教學法，提高應試能力

子網劃分也是網絡管理員和網絡工程師考試中必考部分，如何輕松獲得這部分的分值，強化訓練教學法顯得尤為重要。通過題海戰術，熟悉不同的題型，如按場點或部門個數劃分不同的子網，或者按每個場點或部門最大的主機數劃分子網。強調提高能力與補全知識結構交相滾進，從而達到熟能生巧的效果。

經過多年的教學實踐，證明了通過上述教學方法的綜合運用，學生對網際協議（IP）的掌握及實際應用能力有了明顯提高，無論是從實習學生在機房規劃配置子網的情況、還是歷年網絡管理員或網絡工程師考證答題情況來看，學生深刻理解網際協議編址方式，并具備了劃分子網的能力，教學效果顯著。

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