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(xiàn)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(lián)系起來，以獲得比較完全的知識，又能夠培養(yǎng)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(zhì)量不可缺少的條件。實驗教學法經(jīng)常在理科實驗中得到應用，實際上在信息技術(shù)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(shù)選修3《網(wǎng)絡技術(shù)應用》中第二單元加盟因特網(wǎng)中的第一小節(jié)內(nèi)容（地圖版教材）。這部分教學內(nèi)容相較該教材中的其他部分內(nèi)容來說對學生是陌生的，專業(yè)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(nèi)容在江蘇省信息技術(shù)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(shù)學業(yè)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(jù)網(wǎng)絡情況設置IP地址；了解子網(wǎng)掩碼的概念及其作用；了解IP地址管理技術(shù)的發(fā)展趨勢，知道IPv6與IPv4的優(yōu)劣；學會設置IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)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(jié)合實際應用到局域網(wǎng)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(nèi)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(yè)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(lián)實驗、簡單小型局域網(wǎng)以及組建多個子網(wǎng)等實驗，讓學生將理論與實際相結(jié)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(huán)境上的不足?！癱isco packet tracer”可以模擬理想化的實驗場所，組建各類拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡圖，并能測試組建的網(wǎng)絡是否暢通。

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

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“l(fā)anguages”文件夾下，打開軟件后發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(qū)域就是用來繪制網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的圖紙，左下角是網(wǎng)絡設備區(qū)域，其中，包括了網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)中所要用到的網(wǎng)絡設備和傳輸介質(zhì)，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(lián)。

兩臺機器直接用介質(zhì)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(wǎng)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(wǎng)絡中呢？這就是子網(wǎng)掩碼的作用。IP地址與子網(wǎng)掩碼進行“與”操作的結(jié)果就是該IP地址的網(wǎng)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(wǎng)絡。終端進行如下設置（如圖2）。

圖2

實驗二，組建小型局域網(wǎng)。

兩臺機器可以雙機互聯(lián)，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(wǎng)。該實驗目的是加強學生對IP地址和子網(wǎng)掩碼的理解。同一個局域網(wǎng)中的機器必須在同一個網(wǎng)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(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，具體設置見圖3。

圖3

實驗三，雙網(wǎng)互聯(lián)。

該實驗的目的在于讓學生掌握網(wǎng)關的概念和作用。通過上面兩個實驗，學生了解到在同一網(wǎng)絡號中的機器可以直接進行通訊，但網(wǎng)絡號不同的兩臺機器是如何進行通訊的呢？必須要設置網(wǎng)關。不設置網(wǎng)關，不同網(wǎng)段中的機器通訊失敗，設置網(wǎng)關后，不同網(wǎng)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(wǎng)，網(wǎng)絡號不同，用一臺路由器將兩個子網(wǎng)連接起來。各設備設置參數(shù)如圖4所示。

圖4

三、實驗總結(jié)

三個實驗由淺入深，隨著網(wǎng)絡不斷復雜化，需要的設備和所需設置的參數(shù)也增加了，設置網(wǎng)絡經(jīng)過模擬測試數(shù)據(jù)包的傳遞就可以判斷網(wǎng)絡是否通暢，如果出現(xiàn)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(huán)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。