《IP地址及其管理》教学设计

2013-12-07 10:49孙琦
中小学电教 2013年10期
关键词:因特网二进制IP地址

☆孙琦

(江苏省新海高级中学,江苏连云港 222006)

一、教学内容分析

本节内容为教育科学出版社普通高中信息技术选修课程《网络技术应用》第二章“因特网的组织与管理”的第二节“IP地址及其管理”,课时为1节。本节内容在第二章中具有承上启下的作用。本章第一节介绍了域名与域名的管理,域名使我们能够方便、快捷地使用因特网。但是,在因特网中,作为通信对象的计算机只有通过IP地址才能被识别,IP地址才是网络中计算机的身份标识。通过对IP地址相关知识的理解和掌握,为学习第三节“如何将计算机接入因特网”做好知识准备工作。因此,本节内容的重要性不言而喻。

二、教学对象分析

教学对象是高一学生,他们具有因特网的使用经验,知道可以通过域名来方便快捷地使用因特网。但对于IP地址,大部分学生不曾听说过,IP地址对于他们来说还是一个抽象的新鲜概念。从教育心理学来看,高一学生具有一定的独立思考和探究能力,自学能力强,逻辑思维能力也日趋严密,在教师的引领下他们完全有能力进行自主学习、合作学习与探究学习。

三、教学目标

知识与技能:掌握IP地址的概念、格式和分类;知道IP地址的管理方式及IP地址资源的分配情况。

过程与方法:在查看与修改IP地址的过程中,理解和掌握IP地址的概念与格式;通过小组合作学习,在讨论与探究中掌握IP地址的分类和管理。

情感态度与价值观:感受IP地址资源的有限性和IP地址分配的不平衡性,理解技术创新的意义和价值。

四、教学重点与难点

教学重点:IP地址的格式和IP地址的分类。

教学难点:IP地址的分类,主要包括IP地址的分类原理,A、B、C三种基本类型IP地址的地址范围,可支持的网络数目和每个网络支持的主机数。

五、教学策略与设计

本节课引用《法制日报》今年3月26日的一篇新闻报道:“一名报考公务员的考生用6个IP地址虚假报名112人次,因恶意报名违纪被禁考5年”来导入新课内容,引出IP地址的概念。随后,学生自主学习,查看并修改计算机IP地址,初步得出IP地址的格式。为了加深对IP地址格式的理解,教师引领学生使用计算机程序附件中的“计算器”将IP地址由通常使用的“点分十进制”转换成二进制表示。在转换的过程中,学生进一步理解和掌握了IP地址的格式。在修改IP地址的过程中,学生提出质疑:为什么IP地址的第一段数字只能设置为1到223。为了解决学生的疑惑,教师引领学生展开对IP地址分类的学习。通过打比方、列组合,使用“计算器”得出IP地址的范围,学生的疑惑得以解开,教师顺势引导学生展开对IP地址可支持的网络数目以及每个网络支持的主机数的探究。教学难点很自然地被突破。这一设计避免了以往教师照本宣科,激发了学生自己动手学习的热情。最后,在IP地址管理的学习中,展示IP地址资源分配严重不均衡和IP地址分配殆尽的矛盾,引导学生感受和领悟先进科技的意义和价值。

六、教学方法

任务驱动法,小组讨论法,讲授法。

七、教学环境

多媒体机房,极域电子教室广播系统。

八、教学过程

学生活动教学环节设计意图参考时间(一)新闻回顾,导入新课教师活动2013年3月26日,来自《法制日报》的新闻。“江苏省首例公务员报考恶意刷人事件,一个人重复报名112次。公务员考试已成为近年来最热门、最受社会关注的考试之一。与公务员考试有关的一篇新闻报道,再次成为网络关注的一大焦点。一名考生用6个IP地址虚假报名112人,因恶意报名违纪被禁考5年。据悉,这是江苏省查处的首例公考‘刷人数’恶意报名案。”解释IP地址的概念:IP地址是因特网中每台计算机具有的唯一的地址标识,是网络中计算机的身份证号。问题1:大家的计算机具有IP地址吗?问题2:如何查看计算机的IP地址?任务1:把自己以及相邻同学计算机的IP地址登记在表格中。思考:1.公安部门是依据什么来侦破此案的?2.它为什么能作为证据来破案?最热门、最受关注的公务员考试出现恶意刷人事件,吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣。3分钟阅读学案中查看IP地址的方法,完成任务1。学生自主探究,培养学生的动手操作能力。4分钟相同处 不同处计算机IP地址本机同学1同学2同学3思考:IP地址的相同处说明了什么?不同处又说明了什么?任务2:进一步探究,尝试修改自己计算机的IP地址(友情提醒:修改后,务必恢复成原来的数值,具体数字可以参见任务1表格中的数据)。有何发现?为什么?动手操作自主探究、完成任务2在实践中发现问题,然后分析问题最终解决问题。(二)点拨引领,自主探究3分钟发现1:当在IP地址最右边三个框中输入一个较大数字时,系统都会弹出错误信息对话框,“不是有效项,请指定一个介于0和255间的值”建构式生态课堂强调要把课堂还给学生,学生是课堂的主体,要尽可能通过学生自己的感受和发现来获取新知。发现2:当在IP地址最左边第一个框中输入一个较大数字时,系统则会弹出错误信息对话框,“不是有效项,请指定一个介于1和223间的值”

教学环节设计意图教师活动请根据以上两个任务的实践体验,思考归纳IP地址的格式有哪些?并完成下面的题目。练习: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学生活动学生初步归纳如下:(1)IP地址由4段组成。(2)每段之间以圆点分割。(3)后三段的数字介于0~255;第一段的数字介于1~223。参考时间教师汇总学生的回答,小结IP地址的格式:在计算机中,传统的IP地址是由32个二进制位(bit)组成。由于二进制使用起来不方便,常用“点分十进制”方式来表示,即将IP地址分为4个字节,每个字节以十进制数(0~255)来表示,各个数之间以圆点来分隔。至于为什么在实际操作中,修改IP第一段的数字时提示“指定一个介于1和223间的值”,留下悬念,稍后揭晓。任务3:阅读学案中相关帮助,借助计算机程序附件中的计算器将本机IP地址转换为二进制表示。教师的汇总、评价和引导在课堂教学中是必要的,不可或缺的。(三)探索归纳,构建新知4分钟进一步加深对IP地址格式的理解,IP地址是由32个二进制位组成。借助“程序”附件中的“计算器”将IP地址十进制表示转换成二进制表示,并把结果填写在相应的表格中。将IP地址192.168.3.10转换成二进制表示,填写在下面的表格中此处关于十进制转换为二进制,借助计算机中的“计算器”来完成,简单方便。刚才留下的悬念,下面即将揭开。为了解开大家的疑惑,我们要先来一起学习IP地址的分类。IP地址由两部分组成,即网络标识netid和主机标识hos⁃tid。网络标识确定了该主机所在的物理网络,主机标识确定了在某一物理地址上的一台主机。打比方:固定电话号码0518-85893158由两部分组成;0518是区号,表示电话号码所属的地区是连云港,85893158表示该地区一个固定电话的座机号码。IP地址的网络标识netid相当于固定电话中的区号;IP地址的主机标识hostid相当于固定电话中的座机号码。对于实践总结出来的“IP地址分成4段,每段数字的范围是0~255”,从数学的角度再次进行认识和理解:每一段是8个格子,每个格子可以填0或1,所以,可以表示数字的范围是0~2^8-1。学生提出质疑,说明学生在认真思考,教师通过解惑完成IP地址分类这一知识的教学。学生质疑:为什么在修改IP地址的第一段时,弹出的错误信息显示“不是有效项,请指定一个介于1和223间的值”,为什么不是0~255呢?通过打比方,从已知到未知,学生快速准确地理解新知。3分钟学生思考、类比。(四)质疑解惑,合作探究不同长度的网络标识和主机标识构成了不同类别的IP地址。A类IP地址的前8位为网络标识,后24位为主机标识,并且第一段是以0开头;B类IP地址的前16位为网络标识,后16位为主机标识,并且第一段是以10开头;C类IP地址的前24位为网络标识,后8位为主机标识,并且第一段是以110开头。学生归纳总结规律,并进行运用从而解决问题。思考、对比、理解和掌握三者的不同。

参考时间教学环节设计意图学生活动学生小组合作探究,初步得出以下结果:灵活运用表格工具,表述清楚,一目了然。教师活动任务4:请分别写出A、B、C三类IP地址第一段的数字范围是多少(二进制表示)。汇总学生完成情况,指出特殊情况,网络号不能全为0或者全为1,所以,A类IP第一段的数字范围调整如下:任务5:利用计算机中的计算器,把二进制转换成相应的十进制,就可以得出A、B、C三类IP地址左边第一段数字的范围是多少?学生自己计算得出A、B、C三类IP地址的范围,很有成就感,比教师照本宣科效果好许多。10分钟1~126128~191192~223利用计算器完成进制转换,把结果填写在表格中,得出A、B、C三类IP地址左边第一段的范围。还有两类保留地址,D类和E类,有着特殊的用途。D类IP地址前4位标识为1110,前8位范围为224~239;E类IP地址前4位标识为1111,前8位范围为240~255;学生的疑惑终于解开。在日常设置IP地址的第一段时,为什么是介于1和223间的值。原来A、B、C三类IP左边第一段的范围是1~223。任务6:请结合数学中的相关知识,计算A类IP地址可支持的网络数目以及每个网络可支持的主机数?教师提醒学生:网络号规定不能全为0和1,所以,A类IP可支持的网络数目为2^7-2=126;每个网络支持的主机数为2^24-2=16777214。小组合作,分析问题和解决问题。考虑到这个问题的难度,学生小组合作讨论解决。5分钟(五)拓展深入,提高能力同样道理,B类IP可支持的网络数目为2^14=16384;每个网络支持的主机数为2^16-2=65534;C类IP可支持的网络数目为2^21= 2097152;每个网络支持的主机数为2^8-2=254。独立思考完成。检测知识掌握程度。2分钟A类B类C类检测:(1)IP地址172.16.120.35属于()类IP地址,并说出其网络标识和主机标识。A类IP地址的网络标识为8位,第一位固定为“0”,还剩下7个位置可以填上“1”或者“0”。所以,运用数学知识得知,A类IP可支持的网络数目为2^7;每个网络支持的主机数为2^24。(2)请你推测全球理论上大概有多少个IP地址?问题1:既然全球有40亿左右个独立的IP地址,那么是谁或哪个机构负责IP的分配和管理呢?ICANN是负责对全球Internet上的IP地址进行编号分配的机构。IP地址的分级管理如图所示。2^32,大约有40亿左右个独立的IP地址。知识点的过渡,为介绍“IP地址的管理”做铺垫。(六)阅读学案,自主学习阅读学案简单了解。学生的疑惑得以解开。设置疑问,吸引学生注意力,引发学生思考2分钟

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