《IP地址及其管理》教學設計

☆孫琦

（江蘇省新海高級中學，江蘇連云港 222006）

一、教學內容分析

本節內容為教育科學出版社普通高中信息技術選修課程《網絡技術應用》第二章“因特網的組織與管理”的第二節“IP地址及其管理”，課時為1節。本節內容在第二章中具有承上啟下的作用。本章第一節介紹了域名與域名的管理，域名使我們能夠方便、快捷地使用因特網。但是，在因特網中，作為通信對象的計算機只有通過IP地址才能被識別，IP地址才是網絡中計算機的身份標識。通過對IP地址相關知識的理解和掌握，為學習第三節“如何將計算機接入因特網”做好知識準備工作。因此，本節內容的重要性不言而喻。

二、教學對象分析

教學對象是高一學生，他們具有因特網的使用經驗，知道可以通過域名來方便快捷地使用因特網。但對于IP地址，大部分學生不曾聽說過，IP地址對于他們來說還是一個抽象的新鮮概念。從教育心理學來看，高一學生具有一定的獨立思考和探究能力，自學能力強，邏輯思維能力也日趨嚴密，在教師的引領下他們完全有能力進行自主學習、合作學習與探究學習。

三、教學目標

知識與技能：掌握IP地址的概念、格式和分類；知道IP地址的管理方式及IP地址資源的分配情況。

過程與方法：在查看與修改IP地址的過程中，理解和掌握IP地址的概念與格式；通過小組合作學習，在討論與探究中掌握IP地址的分類和管理。

情感態度與價值觀：感受IP地址資源的有限性和IP地址分配的不平衡性，理解技術創新的意義和價值。

四、教學重點與難點

教學重點：IP地址的格式和IP地址的分類。

教學難點：IP地址的分類，主要包括IP地址的分類原理，A、B、C三種基本類型IP地址的地址范圍，可支持的網絡數目和每個網絡支持的主機數。

五、教學策略與設計

本節課引用《法制日報》今年3月26日的一篇新聞報道：“一名報考公務員的考生用6個IP地址虛假報名112人次,因惡意報名違紀被禁考5年”來導入新課內容，引出IP地址的概念。隨后，學生自主學習，查看并修改計算機IP地址，初步得出IP地址的格式。為了加深對IP地址格式的理解，教師引領學生使用計算機程序附件中的“計算器”將IP地址由通常使用的“點分十進制”轉換成二進制表示。在轉換的過程中，學生進一步理解和掌握了IP地址的格式。在修改IP地址的過程中，學生提出質疑：為什么IP地址的第一段數字只能設置為1到223。為了解決學生的疑惑，教師引領學生展開對IP地址分類的學習。通過打比方、列組合，使用“計算器”得出IP地址的范圍，學生的疑惑得以解開，教師順勢引導學生展開對IP地址可支持的網絡數目以及每個網絡支持的主機數的探究。教學難點很自然地被突破。這一設計避免了以往教師照本宣科，激發了學生自己動手學習的熱情。最后，在IP地址管理的學習中，展示IP地址資源分配嚴重不均衡和IP地址分配殆盡的矛盾，引導學生感受和領悟先進科技的意義和價值。

六、教學方法

任務驅動法，小組討論法，講授法。

七、教學環境

多媒體機房，極域電子教室廣播系統。

八、教學過程

學生活動教學環節設計意圖參考時間（一）新聞回顧，導入新課教師活動2013年3月26日，來自《法制日報》的新聞。“江蘇省首例公務員報考惡意刷人事件，一個人重復報名112次。公務員考試已成為近年來最熱門、最受社會關注的考試之一。與公務員考試有關的一篇新聞報道,再次成為網絡關注的一大焦點。一名考生用6個IP地址虛假報名112人,因惡意報名違紀被禁考5年。據悉,這是江蘇省查處的首例公考‘刷人數’惡意報名案。”解釋IP地址的概念：IP地址是因特網中每臺計算機具有的唯一的地址標識，是網絡中計算機的身份證號。問題1：大家的計算機具有IP地址嗎？問題2：如何查看計算機的IP地址？任務1：把自己以及相鄰同學計算機的IP地址登記在表格中。思考：1.公安部門是依據什么來偵破此案的？2.它為什么能作為證據來破案？最熱門、最受關注的公務員考試出現惡意刷人事件，吸引學生的注意力，激發學生的學習興趣。3分鐘閱讀學案中查看IP地址的方法，完成任務1。學生自主探究，培養學生的動手操作能力。4分鐘相同處 不同處計算機IP地址本機同學1同學2同學3思考：IP地址的相同處說明了什么？不同處又說明了什么？任務2：進一步探究，嘗試修改自己計算機的IP地址（友情提醒：修改后，務必恢復成原來的數值，具體數字可以參見任務1表格中的數據）。有何發現？為什么？動手操作自主探究、完成任務2在實踐中發現問題，然后分析問題最終解決問題。（二）點撥引領，自主探究3分鐘發現1：當在IP地址最右邊三個框中輸入一個較大數字時，系統都會彈出錯誤信息對話框，“不是有效項，請指定一個介于0和255間的值”建構式生態課堂強調要把課堂還給學生，學生是課堂的主體，要盡可能通過學生自己的感受和發現來獲取新知。發現2：當在IP地址最左邊第一個框中輸入一個較大數字時，系統則會彈出錯誤信息對話框，“不是有效項，請指定一個介于1和223間的值”

教學環節設計意圖教師活動請根據以上兩個任務的實踐體驗，思考歸納IP地址的格式有哪些？并完成下面的題目。練習：以下IP中，哪些是合法的，哪些是非法的。A.192.168.100 B.65,2,135,1 C.218.2.300.1D.165.114.100.1學生活動學生初步歸納如下：（1）IP地址由4段組成。（2）每段之間以圓點分割。（3）后三段的數字介于0～255；第一段的數字介于1～223。參考時間教師匯總學生的回答，小結IP地址的格式：在計算機中，傳統的IP地址是由32個二進制位（bit）組成。由于二進制使用起來不方便，常用“點分十進制”方式來表示，即將IP地址分為4個字節，每個字節以十進制數（0～255）來表示，各個數之間以圓點來分隔。至于為什么在實際操作中，修改IP第一段的數字時提示“指定一個介于1和223間的值”，留下懸念，稍后揭曉。任務3：閱讀學案中相關幫助，借助計算機程序附件中的計算器將本機IP地址轉換為二進制表示。教師的匯總、評價和引導在課堂教學中是必要的，不可或缺的。（三）探索歸納，構建新知4分鐘進一步加深對IP地址格式的理解，IP地址是由32個二進制位組成。借助“程序”附件中的“計算器”將IP地址十進制表示轉換成二進制表示，并把結果填寫在相應的表格中。將IP地址192.168.3.10轉換成二進制表示，填寫在下面的表格中此處關于十進制轉換為二進制，借助計算機中的“計算器”來完成，簡單方便。剛才留下的懸念，下面即將揭開。為了解開大家的疑惑，我們要先來一起學習IP地址的分類。IP地址由兩部分組成，即網絡標識netid和主機標識hos?tid。網絡標識確定了該主機所在的物理網絡，主機標識確定了在某一物理地址上的一臺主機。打比方：固定電話號碼0518-85893158由兩部分組成；0518是區號，表示電話號碼所屬的地區是連云港，85893158表示該地區一個固定電話的座機號碼。IP地址的網絡標識netid相當于固定電話中的區號；IP地址的主機標識hostid相當于固定電話中的座機號碼。對于實踐總結出來的“IP地址分成4段，每段數字的范圍是0～255”，從數學的角度再次進行認識和理解：每一段是8個格子，每個格子可以填0或1，所以，可以表示數字的范圍是0～2^8-1。學生提出質疑，說明學生在認真思考，教師通過解惑完成IP地址分類這一知識的教學。學生質疑：為什么在修改IP地址的第一段時，彈出的錯誤信息顯示“不是有效項，請指定一個介于1和223間的值”，為什么不是0～255呢？通過打比方，從已知到未知，學生快速準確地理解新知。3分鐘學生思考、類比。（四）質疑解惑，合作探究不同長度的網絡標識和主機標識構成了不同類別的IP地址。A類IP地址的前8位為網絡標識，后24位為主機標識，并且第一段是以0開頭；B類IP地址的前16位為網絡標識，后16位為主機標識，并且第一段是以10開頭；C類IP地址的前24位為網絡標識，后8位為主機標識，并且第一段是以110開頭。學生歸納總結規律，并進行運用從而解決問題。思考、對比、理解和掌握三者的不同。

參考時間教學環節設計意圖學生活動學生小組合作探究，初步得出以下結果：靈活運用表格工具，表述清楚，一目了然。教師活動任務4：請分別寫出A、B、C三類IP地址第一段的數字范圍是多少（二進制表示）。匯總學生完成情況，指出特殊情況，網絡號不能全為0或者全為1，所以，A類IP第一段的數字范圍調整如下：任務5：利用計算機中的計算器，把二進制轉換成相應的十進制，就可以得出A、B、C三類IP地址左邊第一段數字的范圍是多少？學生自己計算得出A、B、C三類IP地址的范圍，很有成就感，比教師照本宣科效果好許多。10分鐘1～126128～191192～223利用計算器完成進制轉換，把結果填寫在表格中，得出A、B、C三類IP地址左邊第一段的范圍。還有兩類保留地址，D類和E類，有著特殊的用途。D類IP地址前4位標識為1110，前8位范圍為224～239；E類IP地址前4位標識為1111，前8位范圍為240～255；學生的疑惑終于解開。在日常設置IP地址的第一段時，為什么是介于1和223間的值。原來A、B、C三類IP左邊第一段的范圍是1～223。任務6：請結合數學中的相關知識，計算A類IP地址可支持的網絡數目以及每個網絡可支持的主機數？教師提醒學生：網絡號規定不能全為0和1，所以，A類IP可支持的網絡數目為2^7-2=126；每個網絡支持的主機數為2^24-2=16777214。小組合作，分析問題和解決問題。考慮到這個問題的難度，學生小組合作討論解決。5分鐘（五）拓展深入，提高能力同樣道理，B類IP可支持的網絡數目為2^14=16384；每個網絡支持的主機數為2^16-2=65534；C類IP可支持的網絡數目為2^21= 2097152；每個網絡支持的主機數為2^8-2=254。獨立思考完成。檢測知識掌握程度。2分鐘A類B類C類檢測：（1）IP地址172.16.120.35屬于（）類IP地址，并說出其網絡標識和主機標識。A類IP地址的網絡標識為8位，第一位固定為“0”，還剩下7個位置可以填上“1”或者“0”。所以，運用數學知識得知，A類IP可支持的網絡數目為2^7；每個網絡支持的主機數為2^24。（2）請你推測全球理論上大概有多少個IP地址？問題1：既然全球有40億左右個獨立的IP地址，那么是誰或哪個機構負責IP的分配和管理呢？ICANN是負責對全球Internet上的IP地址進行編號分配的機構。IP地址的分級管理如圖所示。2^32，大約有40億左右個獨立的IP地址。知識點的過渡，為介紹“IP地址的管理”做鋪墊。（六）閱讀學案，自主學習閱讀學案簡單了解。學生的疑惑得以解開。設置疑問，吸引學生注意力，引發學生思考2分鐘