《IP地址及其管理》教学设计

刘苏梅 曹恒来

● 内容分析

《IP地址及其管理》是高中选修教材《网络技术应用（教科版）》第2章第3节的内容，在互联网中，作为通信对象的计算机只有通过IP地址才能被识别，IP地址是网络中计算机的身份标识。理解IP地址的格式及分类，掌握IP地址的查看与设置方法，是将计算机正确接入网络的前提，因此这一节的教学旨在使学生理解IP地址的概念、格式及其分类，培养学生解决问题的能力，并学习解决一类问题的方法。

现行版本为IPv4的IP地址，大约能提供40亿个独立IP地址随着互联网的蓬勃发展，IP地址短缺问题也越来越严重，且IP地址的分配地区差异明显，严重不均衡。我国虽然人口众多，但互联网起步较晚，所分得的IP地址大多是C类，总量与美国相比也有一定的差距。因此，使学生了解IP地址的管理与分配，体会到民族发展的危机感与紧迫感，也是这一节课需要解决的问题。

IPv4地址在2011年2月就已经全部分配完毕，IP地址的不足势必影响互联网的发展，而IPv6将地址空间从32位扩展到128位，将一劳永逸地解决IP地址不足的问题，并为物联网的发展做好保障。因此这一节课的教学还旨在打开学生的眼界，展望IP地址发展的前景及其对社会发展的影响。

● 对象分析

本案例的教学对象为高二学生。他们思维活跃，并且对因特网很感兴趣。但学生平时都热衷于使用因特网提供的各种服务，很少思考网络是如何连通的，在生活中也经常遇到网络故障等问题，并且普遍缺乏对网络背后原理的思考，缺少解决网络故障的知识储备与实际经验。

● 教学目标

知识与技能目标：理解IP地址的概念、格式、分类，能根据给出的IP地址，判断其类型及网络规模。

过程与方法目标：了解IP地址的分配方法，体会IP地址在网络中的重要地位。

情感态度与价值观目标：了解IP地址的发展对社会发展的影响，体会民族发展的危机感与紧迫感。

● 教学重点、难点

重点：IP地址的概念、格式、分类。

难点：IP地址格式、分类。

● 教学策略

本案例的教学主要采用情境设疑法、类比法、分析求解法。首先通过一个真实的案例设置悬念：IP地址为什么能帮李女士找回女儿？在此悬念的激发下，逐步引导学生理解IP地址的概念、格式、分类及其管理，并经过本节课内容的学习，找到问题的答案。

IP地址对学生来说是一个全新的概念，因此在教学上采用类比法：电话号码由区号与座机号组成，用来类比IP地址由网络标识和主机标识组成；相同地区的区号相同，类比同一物理网络内的IP地址网络号也相同。从而搭设支架，促进已有生活经验的迁移，帮助学生理解IP地址的概念。

本节课教学所涉及的“数值”比较多，这些数值都由一定的原理形成，为了避免将教学内容变成枯燥数字的堆砌，因此，在教学中没有采取直接给出数值的灌输式教学，而是让学生在对原理了解的基础上，利用科学计算器计算得出这些数值，或者列出表达式，从而更好地理解各个数值的形成原因。例如，在IP地址的分类环节，引导学生根据分类原理，分析并列出A、B、C三类IP地址可支持的网络数目以及网络可支持主机数的表达式，并通过计算得出相应的数值，从本质上理解IP地址的分类原理及判定方法。

● 教学过程

1.设置悬念，引入课题

引用一则新闻：湖南省常德市的李女士发现女儿从家里出走了，四处寻找未果。她怀疑女儿外出约会网友的可能性很大，于是请人上网用QQ查找，发现女儿的IP地址显示在鹰潭市，并确定在鹰潭火车站附近。李女士来到鹰潭市向“110”民警求助，果然在鹰潭市区西湖路“快乐网吧”将女儿郭某找到。

师：李女士找到女儿的关键是什么？

生：IP地址。

随着网络的普及，网络犯罪和网络中的违法案例正呈逐年上升的趋势，查找主机的IP地址是警察追查网上信息源、侦破案件的重要手段。那么IP地址究竟有什么神奇之处，能够发挥如此大的作用呢？

设计意图：以一个真实的IP地址应用案例，设置悬念，引出课题，激发学生的征服欲与求知欲，以及学习新知识、新技术的渴望。

2.IP地址的概念

活动1：比较域名地址与IP地址。讨论删除DNS服务器地址后，IP地址可以访问网页而域名地址不可以访问的原因。

①打开两个浏览器窗口，分别输入www.baidu.com和111.13.100.91，观察能否访问网站。

②删除DNS服务器地址后，再分别输入www.baidu.com和111.13.100.91，观察能否访问网站。

结论：www.baidu.com为域名地址，111.13.100.91为百度服务器的IP地址。IP地址才是计算机在网络中真正的地址，域名地址是为了方便记忆的一种地址方案，域名地址需要通过域名服务器解析成相应的IP地址才可以找到网络中的计算机。

活动2：查看本机IP地址，比较与周围同学计算机IP地址的异同，并填写表1。

将IP地址与电话号码类比，理解IP地址的概念（如图1）。

结论：因特网是由不同的物理网络互连而成，不同网络之间要实现计算机的相互通信，必须有相应的地址标识，这个地址标识被称为IP地址。IP地址可以标识出主机所在的网络及其在网络中的位置编号。

活动3：修改IP地址的最后一个数值，将本机IP地址改成某一同学机器的地址（如图2），讨论分析IP地址冲突的原因及其解决方法。

结论：同一物理网络内IP地址不能相同，否则会造成冲突，IP地址可以标识出主机所在的网络及其在网络中的位置。

设计意图：IP地址对学生来说是一个全新的概念，因此采用类比法，明确电话号码由区号与座机号组成，用来类比IP地址由网络标识和主机标识组成；相同地区的电话号码区号相同，相应的同一物理网络内的IP地址网络号相同。从而搭设支架，促进学生已有生活经验的迁移，帮助其理解IP地址的概念。并通过修改IP地址造成冲突的实践活动，使学生直观地感受到IP地址具有唯一性，学生通过此过程学会查看、设置IP地址的方法，学会解决IP地址冲突的方法。

3.IP地址的格式

传统的IP地址是由32个二进制位组成。由于二进制使用起来非常不方便，常用“点分十进制”来表示。将IP地址分为4个字节，每个字节以十进制来表示，各个数之间以圆点来分隔。

活动4：IP地址的进制转换。

①借助科学计算器将IP地址11000000101010000000000100000011以“点分十进制”法表示。

②修改IP地址中的某个数值大于255时，出现如图3所示的错误提示，讨论出错原因。

结论：把①中IP地址转化成“点分十进制”为192.168.1.3。“点分十进制”的每个数值由8个二进制位转换而来，最小值（00000000）2=（0）10，最大值（11111111）2=（255）10，因此，每个数值的取值范围为0～255。

4.IP地址的分类

因特网的网络规模很大，IP地址的编址方案将IP地址空间划分为A、B、C三种类型，如图4所示。

活动5：借助科学计算器，分析计算A、B、C三类IP地址的地址范围，并填写表2；列出表达式并计算A、B、C类IP地址可支持的网络数目与每个网络支持的主机数，了解其网络规模，并填写表3。

特殊的IP地址：字节为255的表示广播地址，如192.168.1.255；字节为0的表示网络地址，如192.168.1.0。

练一练：判断计算机教室的IP地址类型，计算此网络最多可以连接多少台计算机。

设计意图：IP地址的格式与分类是这节课的难点，所涉及的数字也比较多，记忆起来有困难。因此在教学上，引导学生分析其原理，利用计算机中的科学计算器进行进制转换计算，或者列出相应的表达式，从而知道各数字的形成原因，从本质上理解IP地址的格式、分类及判定方法。

5.IP地址的分配与前景

给出IP地址分级管理图（如图5），体会IP地址分级管理的思想。

活动6：打开某一IP地址查询网站，如www.ip.cn，抽样输入A类IP地址，查看其归属国家（如表4），将所有同学的查询结果合并，讨论中国A类IP地址远远少于美国的原因。

结论：因特网是从美国兴起并以美国为中心发展起来的，因此绝大多数IP地址已经被美国所占有，原本有限的IP地址资源出现严重分配不均衡的局面；中国互联网起步较晚，虽然人口众多，但分得的大多是C类IP地址，几乎没有A类和B类地址，而且在总量上与美国相比还有一定差距。

师：IP地址短缺解决方案——正开发的下一代IP地址IPv6，将地址空间从32位扩展到128位，将一劳永逸地解决IP地址短缺的问题。到那时，每台网络中的计算机都可以分配一个固定的IP地址，从而可以真正地实现网络实名，不仅计算机可以分配到IP地址，洗衣机、冰箱、汽车等物，都可以分配一个IP地址，从而为物联网的实现做好保障。IPv6给过去在互联网技术开发上处于劣势的国家提供了想象的空间。

设计意图：学生查询抽样A类IP地址的归属国家，发现A类IP地址大多在美国而中国很少的现象，并讨论这一现象的成因，体会到IP地址分配的不均衡，从而激发其民族危机感与紧迫感。在此基础上，进一步打开学生的眼界，展望IP地址的发展前景以及对未来生活的憧憬。

6.悬念释疑，课堂小结

师：IP地址为什么能够帮助李女士找回女儿呢？原来IP地址在互联网中是唯一的，且我国IP地址的分级管理已经具体到市一级，可直接通过IP地址确定是在哪个市，再具体查找其分配给哪个用户，从而确定主机所在的位置。

设计意图：经过一节课的学习，学生对IP地址有了一定的了解，因此再来解决课堂初始提出的问题，很快就能找出答案。在此过程中，学生可以了解IP地址在网络中的重要地位，体会IP地址的社会意义。

点评

布鲁纳曾指出，“学生对所学材料的接受必然是有限的，怎样能使这种接受在他们以后一生的思考中有价值？回答是：不论他们选取什么学科，务必使学生理解该学科的基本结构”。信息技术课程教学也应该超越繁琐的操作训练，为理解而教，理解信息技术涉及的一般性原理、规则和社会意义。《IP地址及其管理》这一课的教学内容包含了很多原理性知识，如何促使学生理解这些知识，并理解IP地址背后的技术思想、技术价值呢？

（1）技术支持学习，促进原理知识理解。信息技术既是学习的对象，更是支持学习的工具。在这一节课的教学中用到了很多技术方法，大多数教师的教学停留在碎片化的操作技能的训练上，但本课并未刻意强调这些操作技能的训练，而是将这些技术方法融合在实践活动中，用来支持学生的学习，促进其对原理知识的理解，真正做到不是教技术，而是引导学生去用技术。这一节的教学涉及到很多的“数字”，而这些数字背后都是些原理知识，如果要求学生来计算，则计算量太大，刘老师在这节课中引入了科学计算器帮助学生进行进制转换以及一些复杂的计算，以技术服务教学，促进知识的理解。IP地址的分配现状问题，很多教师的教学往往停留在文本的浅述上，不能给学生留下深刻的印象，刘老师则创设了一个IP地址归属国查询的活动，学生通过登录IP地址查询网站，查询抽样的A类IP地址的归属国，发现中国的A类IP地址数量远远少于美国，学生在活动中，不仅学会了IP地址归属地的查询方法，更深刻体会到中国在互联网领域的落后局面，激发了他们民族的危机感与紧迫感。

（2）积极创设情境，进行社会意义建构。合适的情境不仅可以激发学生的学习动机，还可以进行一定的社会意义的建构。上课初始借助一则新闻创设了“IP地址为什么能帮李女士找回女儿？”这一问题情境，并在课堂结尾进行了解答，在激发学生求知欲的同时，更揭示了IP地址在生活中的应用及其社会意义，使学生理解技术背后所隐藏的价值。很多教学环节并未止步于原理的理解，而是进一步深化，通过实践活动生成真实的问题情境，并引导学生分析问题的成因，提升学生利用信息技术解决问题的能力。例如，由“IP地址在网络中的唯一性”这一特征引申出来的IP地址冲突导致的网络掉线问题；“IP地址才是计算机在网络中的真正的地址”所引申出来的DNS缺失导致的域名地址不能访问的问题等。该课还就IP地址的短缺问题提出了IPv6的概念，并引出“物联网”以及“网络实名”的问题，引发学生思考“为什么要使用IPv6地址技术”，从而进一步打开学生眼界，展望IP地址的未来，体会其社会意义。