IP地址教學中的實驗教學法應用

（南京師范大學附屬中學信息中心，江蘇南京 210003）

所謂實驗教學法，是指學生在教師的指導下，使用一定的設備和材料，通過控制條件的操作過程，引起實驗對象的某些變化，從觀察這些現象的變化中獲取新知識或驗證知識的教學方法。通過實驗法，可以使學生把一定的直接知識同書本知識聯系起來，以獲得比較完全的知識，又能夠培養他們的獨立探索能力、實驗操作能力和科學研究興趣。它是提高自然科學有關學科教學質量不可缺少的條件。實驗教學法經常在理科實驗中得到應用，實際上在信息技術教學中使用實驗教學法也可以取得很好的教學效果。

一、IP地址教學中應用實驗教學法的分析

《認識IP地址》是江蘇省新課程信息技術選修3《網絡技術應用》中第二單元加盟因特網中的第一小節內容（地圖版教材）。這部分教學內容相較該教材中的其他部分內容來說對學生是陌生的，專業性較強；在教學方法的應用上大部分教師主要采用講授法為主，課堂效果較差，學生也容易遺忘。但該部分內容在江蘇省信息技術會考中的考核等級是B和C（參考《2013江蘇省普通高中信息技術學業水平測試說明》）。其中，要求學生了解IP地址的作用及其格式；了解IP地址的類型，能夠根據網絡情況設置IP地址；了解子網掩碼的概念及其作用；了解IP地址管理技術的發展趨勢，知道IPv6與IPv4的優劣；學會設置IP地址、子網掩碼、網關和DNS服務器。因此，學生不僅要掌握IP地址的基礎知識，而且要求學生能將所學的知識結合實際應用到局域網的組建與設置中去。怎樣使高中的學生輕松而容易地掌握這部分重要的理論知識，并增強他們的實際體驗？筆者認為單純的理論知識的講解會使這部分內容顯得枯燥和乏味，缺乏實際操作性。通過多年的教學，筆者通過實驗教學法將復雜專業的理論知識融入到實際的操作應用中，學生積極性得到了很大的提高，取得了良好的教學效果。

二、IP地址教學中應用實驗教學法的實驗設計

通過雙機互聯實驗、簡單小型局域網以及組建多個子網等實驗，讓學生將理論與實際相結合，既加強了他們的動手能力，提高了他們的興趣，又使他們加深了對枯燥理論知識的理解和掌握。但很多學校由于硬件設備不足、場地限制等原因難以用實物來做實驗，而“cisco packet tracer”這個軟件正好可以幫助我們解決硬件和環境上的不足。“cisco packet tracer”可以模擬理想化的實驗場所，組建各類拓撲結構的網絡圖，并能測試組建的網絡是否暢通。

在《IP地址》這部分內容的教學中，筆者利用“cisco packet tracer”軟件搭建了模擬實驗環境，設計了三個實驗來講解IP地址的運用，子網掩碼和網關。實驗的難度由淺入深，環環相扣。三個實驗分別是：雙機互聯、組建小型局域網、雙網互聯。

軟件的安裝及界面：

安裝 cisco packet tracer，安裝完后把 chinese＿ipdata.ptl文件放到安裝目錄的“languages”文件夾下，打開軟件后發現還是英文版的。選擇Options菜單中的Preferences，打開屬性窗口，選擇Languages中的Chinese——ipdata.ptl，再點擊Change Language。大家會發現界面還是英文版，重新啟動軟件后，界面就變成中文版了（如圖1）。

中間的空白區域就是用來繪制網絡拓撲結構的圖紙，左下角是網絡設備區域，其中，包括了網絡拓撲結構中所要用到的網絡設備和傳輸介質，如交換機、路由器、PC終端、直通線、交叉線、電話線、光纜等。

圖1

實驗一，雙機互聯。

兩臺機器直接用介質相連后就可以進行通訊。每臺機器必須要有一個地址，即IP地址。兩臺機器必須在同一網絡中才可以進行直接通訊，就如同只有在同一個房間的同學才能面對面進行交談一樣。怎樣判斷機器在什么網絡中呢？這就是子網掩碼的作用。IP地址與子網掩碼進行“與”操作的結果就是該IP地址的網絡號。

實驗過程：用交叉線將兩臺終端直接相連，組成最簡單的網絡。終端進行如下設置（如圖2）。

圖2

實驗二，組建小型局域網。

兩臺機器可以雙機互聯，如果三臺或三臺以上的機器如何通訊呢？這就需要組建局域網。該實驗目的是加強學生對IP地址和子網掩碼的理解。同一個局域網中的機器必須在同一個網段中才能進行通訊。

實驗過程：用直通線將一臺交換機和兩個終端相連，組成簡單的星型網絡結構，具體設置見圖3。

圖3

實驗三，雙網互聯。

該實驗的目的在于讓學生掌握網關的概念和作用。通過上面兩個實驗，學生了解到在同一網絡號中的機器可以直接進行通訊，但網絡號不同的兩臺機器是如何進行通訊的呢？必須要設置網關。不設置網關，不同網段中的機器通訊失敗，設置網關后，不同網段中的機器就可以互相通訊了。

實驗過程：組建類似于實驗二中的兩個小型局域網，網絡號不同，用一臺路由器將兩個子網連接起來。各設備設置參數如圖4所示。

圖4

三、實驗總結

三個實驗由淺入深，隨著網絡不斷復雜化，需要的設備和所需設置的參數也增加了，設置網絡經過模擬測試數據包的傳遞就可以判斷網絡是否通暢，如果出現不通的情況，要找出不通的原因。學生在實驗中掌握了知識，同時，每個實驗的成功對學生來說有莫大的成就感，提高了他們的積極性。軟件環境下的模擬實驗，也避免了其他理科實驗實物操作的局限性，可以多次反復操作。