《IP地址及其管理》教學(xué)設(shè)計(jì)

☆孫琦

（江蘇省新海高級(jí)中學(xué)，江蘇連云港 222006）

一、教學(xué)內(nèi)容分析

本節(jié)內(nèi)容為教育科學(xué)出版社普通高中信息技術(shù)選修課程《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用》第二章“因特網(wǎng)的組織與管理”的第二節(jié)“IP地址及其管理”，課時(shí)為1節(jié)。本節(jié)內(nèi)容在第二章中具有承上啟下的作用。本章第一節(jié)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(wǎng)。但是，在因特網(wǎng)中，作為通信對(duì)象的計(jì)算機(jī)只有通過IP地址才能被識(shí)別，IP地址才是網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)的身份標(biāo)識(shí)。通過對(duì)IP地址相關(guān)知識(shí)的理解和掌握，為學(xué)習(xí)第三節(jié)“如何將計(jì)算機(jī)接入因特網(wǎng)”做好知識(shí)準(zhǔn)備工作。因此，本節(jié)內(nèi)容的重要性不言而喻。

二、教學(xué)對(duì)象分析

教學(xué)對(duì)象是高一學(xué)生，他們具有因特網(wǎng)的使用經(jīng)驗(yàn)，知道可以通過域名來方便快捷地使用因特網(wǎng)。但對(duì)于IP地址，大部分學(xué)生不曾聽說過，IP地址對(duì)于他們來說還是一個(gè)抽象的新鮮概念。從教育心理學(xué)來看，高一學(xué)生具有一定的獨(dú)立思考和探究能力，自學(xué)能力強(qiáng)，邏輯思維能力也日趨嚴(yán)密，在教師的引領(lǐng)下他們完全有能力進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)與探究學(xué)習(xí)。

三、教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)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(xué)習(xí)，在討論與探究中掌握IP地址的分類和管理。

情感態(tài)度與價(jià)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(shù)創(chuàng)新的意義和價(jià)值。

四、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：IP地址的格式和IP地址的分類。

教學(xué)難點(diǎn)：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(wǎng)絡(luò)數(shù)目和每個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持的主機(jī)數(shù)。

五、教學(xué)策略與設(shè)計(jì)

本節(jié)課引用《法制日?qǐng)?bào)》今年3月26日的一篇新聞報(bào)道：“一名報(bào)考公務(wù)員的考生用6個(gè)IP地址虛假報(bào)名112人次,因惡意報(bào)名違紀(jì)被禁考5年”來導(dǎo)入新課內(nèi)容，引出IP地址的概念。隨后，學(xué)生自主學(xué)習(xí)，查看并修改計(jì)算機(jī)IP地址，初步得出IP地址的格式。為了加深對(duì)IP地址格式的理解，教師引領(lǐng)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)程序附件中的“計(jì)算器”將IP地址由通常使用的“點(diǎn)分十進(jìn)制”轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制表示。在轉(zhuǎn)換的過程中，學(xué)生進(jìn)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(xué)生提出質(zhì)疑：為什么IP地址的第一段數(shù)字只能設(shè)置為1到223。為了解決學(xué)生的疑惑，教師引領(lǐng)學(xué)生展開對(duì)IP地址分類的學(xué)習(xí)。通過打比方、列組合，使用“計(jì)算器”得出IP地址的范圍，學(xué)生的疑惑得以解開，教師順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生展開對(duì)IP地址可支持的網(wǎng)絡(luò)數(shù)目以及每個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持的主機(jī)數(shù)的探究。教學(xué)難點(diǎn)很自然地被突破。這一設(shè)計(jì)避免了以往教師照本宣科，激發(fā)了學(xué)生自己動(dòng)手學(xué)習(xí)的熱情。最后，在IP地址管理的學(xué)習(xí)中，展示IP地址資源分配嚴(yán)重不均衡和IP地址分配殆盡的矛盾，引導(dǎo)學(xué)生感受和領(lǐng)悟先進(jìn)科技的意義和價(jià)值。

六、教學(xué)方法

任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，小組討論法，講授法。

七、教學(xué)環(huán)境

多媒體機(jī)房，極域電子教室廣播系統(tǒng)。

八、教學(xué)過程

學(xué)生活動(dòng)教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)意圖參考時(shí)間（一）新聞回顧，導(dǎo)入新課教師活動(dòng)2013年3月26日，來自《法制日?qǐng)?bào)》的新聞。“江蘇省首例公務(wù)員報(bào)考惡意刷人事件，一個(gè)人重復(fù)報(bào)名112次。公務(wù)員考試已成為近年來最熱門、最受社會(huì)關(guān)注的考試之一。與公務(wù)員考試有關(guān)的一篇新聞報(bào)道,再次成為網(wǎng)絡(luò)關(guān)注的一大焦點(diǎn)。一名考生用6個(gè)IP地址虛假報(bào)名112人,因惡意報(bào)名違紀(jì)被禁考5年。據(jù)悉,這是江蘇省查處的首例公考‘刷人數(shù)’惡意報(bào)名案。”解釋IP地址的概念：IP地址是因特網(wǎng)中每臺(tái)計(jì)算機(jī)具有的唯一的地址標(biāo)識(shí)，是網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)的身份證號(hào)。問題1：大家的計(jì)算機(jī)具有IP地址嗎？問題2：如何查看計(jì)算機(jī)的IP地址？任務(wù)1：把自己以及相鄰?fù)瑢W(xué)計(jì)算機(jī)的IP地址登記在表格中。思考：1.公安部門是依據(jù)什么來偵破此案的？2.它為什么能作為證據(jù)來破案？最熱門、最受關(guān)注的公務(wù)員考試出現(xiàn)惡意刷人事件，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。3分鐘閱讀學(xué)案中查看IP地址的方法，完成任務(wù)1。學(xué)生自主探究，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力。4分鐘相同處 不同處計(jì)算機(jī)IP地址本機(jī)同學(xué)1同學(xué)2同學(xué)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(wù)2：進(jìn)一步探究，嘗試修改自己計(jì)算機(jī)的IP地址（友情提醒：修改后，務(wù)必恢復(fù)成原來的數(shù)值，具體數(shù)字可以參見任務(wù)1表格中的數(shù)據(jù)）。有何發(fā)現(xiàn)？為什么？動(dòng)手操作自主探究、完成任務(wù)2在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題，然后分析問題最終解決問題。（二）點(diǎn)撥引領(lǐng)，自主探究3分鐘發(fā)現(xiàn)1：當(dāng)在IP地址最右邊三個(gè)框中輸入一個(gè)較大數(shù)字時(shí)，系統(tǒng)都會(huì)彈出錯(cuò)誤信息對(duì)話框，“不是有效項(xiàng)，請(qǐng)指定一個(gè)介于0和255間的值”建構(gòu)式生態(tài)課堂強(qiáng)調(diào)要把課堂還給學(xué)生，學(xué)生是課堂的主體，要盡可能通過學(xué)生自己的感受和發(fā)現(xiàn)來獲取新知。發(fā)現(xiàn)2：當(dāng)在IP地址最左邊第一個(gè)框中輸入一個(gè)較大數(shù)字時(shí)，系統(tǒng)則會(huì)彈出錯(cuò)誤信息對(duì)話框，“不是有效項(xiàng)，請(qǐng)指定一個(gè)介于1和223間的值”

教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)意圖教師活動(dòng)請(qǐng)根據(jù)以上兩個(gè)任務(wù)的實(shí)踐體驗(yàn)，思考?xì)w納IP地址的格式有哪些？并完成下面的題目。練習(xí)：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(xué)生活動(dòng)學(xué)生初步歸納如下：（1）IP地址由4段組成。（2）每段之間以圓點(diǎn)分割。（3）后三段的數(shù)字介于0～255；第一段的數(shù)字介于1～223。參考時(shí)間教師匯總學(xué)生的回答，小結(jié)IP地址的格式：在計(jì)算機(jī)中，傳統(tǒng)的IP地址是由32個(gè)二進(jìn)制位（bit）組成。由于二進(jìn)制使用起來不方便，常用“點(diǎn)分十進(jìn)制”方式來表示，即將IP地址分為4個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)以十進(jìn)制數(shù)（0～255）來表示，各個(gè)數(shù)之間以圓點(diǎn)來分隔。至于為什么在實(shí)際操作中，修改IP第一段的數(shù)字時(shí)提示“指定一個(gè)介于1和223間的值”，留下懸念，稍后揭曉。任務(wù)3：閱讀學(xué)案中相關(guān)幫助，借助計(jì)算機(jī)程序附件中的計(jì)算器將本機(jī)IP地址轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制表示。教師的匯總、評(píng)價(jià)和引導(dǎo)在課堂教學(xué)中是必要的，不可或缺的。（三）探索歸納，構(gòu)建新知4分鐘進(jìn)一步加深對(duì)IP地址格式的理解，IP地址是由32個(gè)二進(jìn)制位組成。借助“程序”附件中的“計(jì)算器”將IP地址十進(jìn)制表示轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制表示，并把結(jié)果填寫在相應(yīng)的表格中。將IP地址192.168.3.10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制表示，填寫在下面的表格中此處關(guān)于十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，借助計(jì)算機(jī)中的“計(jì)算器”來完成，簡(jiǎn)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(xué)習(xí)IP地址的分類。IP地址由兩部分組成，即網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)netid和主機(jī)標(biāo)識(shí)hos?tid。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)確定了該主機(jī)所在的物理網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)標(biāo)識(shí)確定了在某一物理地址上的一臺(tái)主機(jī)。打比方：固定電話號(hào)碼0518-85893158由兩部分組成；0518是區(qū)號(hào)，表示電話號(hào)碼所屬的地區(qū)是連云港，85893158表示該地區(qū)一個(gè)固定電話的座機(jī)號(hào)碼。IP地址的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)netid相當(dāng)于固定電話中的區(qū)號(hào)；IP地址的主機(jī)標(biāo)識(shí)hostid相當(dāng)于固定電話中的座機(jī)號(hào)碼。對(duì)于實(shí)踐總結(jié)出來的“IP地址分成4段，每段數(shù)字的范圍是0～255”，從數(shù)學(xué)的角度再次進(jìn)行認(rèn)識(shí)和理解：每一段是8個(gè)格子，每個(gè)格子可以填0或1，所以，可以表示數(shù)字的范圍是0～2^8-1。學(xué)生提出質(zhì)疑，說明學(xué)生在認(rèn)真思考，教師通過解惑完成IP地址分類這一知識(shí)的教學(xué)。學(xué)生質(zhì)疑：為什么在修改IP地址的第一段時(shí)，彈出的錯(cuò)誤信息顯示“不是有效項(xiàng)，請(qǐng)指定一個(gè)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(xué)生快速準(zhǔn)確地理解新知。3分鐘學(xué)生思考、類比。（四）質(zhì)疑解惑，合作探究不同長(zhǎng)度的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)和主機(jī)標(biāo)識(shí)構(gòu)成了不同類別的IP地址。A類IP地址的前8位為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，后24位為主機(jī)標(biāo)識(shí)，并且第一段是以0開頭；B類IP地址的前16位為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，后16位為主機(jī)標(biāo)識(shí)，并且第一段是以10開頭；C類IP地址的前24位為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，后8位為主機(jī)標(biāo)識(shí)，并且第一段是以110開頭。學(xué)生歸納總結(jié)規(guī)律，并進(jìn)行運(yùn)用從而解決問題。思考、對(duì)比、理解和掌握三者的不同。

參考時(shí)間教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)意圖學(xué)生活動(dòng)學(xué)生小組合作探究，初步得出以下結(jié)果：靈活運(yùn)用表格工具，表述清楚，一目了然。教師活動(dòng)任務(wù)4：請(qǐng)分別寫出A、B、C三類IP地址第一段的數(shù)字范圍是多少（二進(jìn)制表示）。匯總學(xué)生完成情況，指出特殊情況，網(wǎng)絡(luò)號(hào)不能全為0或者全為1，所以，A類IP第一段的數(shù)字范圍調(diào)整如下：任務(wù)5：利用計(jì)算機(jī)中的計(jì)算器，把二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的十進(jìn)制，就可以得出A、B、C三類IP地址左邊第一段數(shù)字的范圍是多少？學(xué)生自己計(jì)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(jì)算器完成進(jìn)制轉(zhuǎn)換，把結(jié)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(biāo)識(shí)為1110，前8位范圍為224～239；E類IP地址前4位標(biāo)識(shí)為1111，前8位范圍為240～255；學(xué)生的疑惑終于解開。在日常設(shè)置IP地址的第一段時(shí)，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(wù)6：請(qǐng)結(jié)合數(shù)學(xué)中的相關(guān)知識(shí)，計(jì)算A類IP地址可支持的網(wǎng)絡(luò)數(shù)目以及每個(gè)網(wǎng)絡(luò)可支持的主機(jī)數(shù)？教師提醒學(xué)生：網(wǎng)絡(luò)號(hào)規(guī)定不能全為0和1，所以，A類IP可支持的網(wǎng)絡(luò)數(shù)目為2^7-2=126；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持的主機(jī)數(shù)為2^24-2=16777214。小組合作，分析問題和解決問題。考慮到這個(gè)問題的難度，學(xué)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(wǎng)絡(luò)數(shù)目為2^14=16384；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持的主機(jī)數(shù)為2^16-2=65534；C類IP可支持的網(wǎng)絡(luò)數(shù)目為2^21= 2097152；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持的主機(jī)數(shù)為2^8-2=254。獨(dú)立思考完成。檢測(cè)知識(shí)掌握程度。2分鐘A類B類C類檢測(cè)：（1）IP地址172.16.120.35屬于（）類IP地址，并說出其網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)和主機(jī)標(biāo)識(shí)。A類IP地址的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)為8位，第一位固定為“0”，還剩下7個(gè)位置可以填上“1”或者“0”。所以，運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)得知，A類IP可支持的網(wǎng)絡(luò)數(shù)目為2^7；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持的主機(jī)數(shù)為2^24。（2）請(qǐng)你推測(cè)全球理論上大概有多少個(gè)IP地址？問題1：既然全球有40億左右個(gè)獨(dú)立的IP地址，那么是誰或哪個(gè)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)IP的分配和管理呢？ICANN是負(fù)責(zé)對(duì)全球Internet上的IP地址進(jìn)行編號(hào)分配的機(jī)構(gòu)。IP地址的分級(jí)管理如圖所示。2^32，大約有40億左右個(gè)獨(dú)立的IP地址。知識(shí)點(diǎn)的過渡，為介紹“IP地址的管理”做鋪墊。（六）閱讀學(xué)案，自主學(xué)習(xí)閱讀學(xué)案簡(jiǎn)單了解。學(xué)生的疑惑得以解開。設(shè)置疑問，吸引學(xué)生注意力，引發(fā)學(xué)生思考2分鐘