劉蘇梅 曹恒來(lái)

● 內(nèi)容分析

《IP地址及其管理》是高中選修教材《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用（教科版）》第2章第3節(jié)的內(nèi)容，在互聯(lián)網(wǎng)中，作為通信對(duì)象的計(jì)算機(jī)只有通過(guò)IP地址才能被識(shí)別，IP地址是網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)的身份標(biāo)識(shí)。理解IP地址的格式及分類，掌握IP地址的查看與設(shè)置方法，是將計(jì)算機(jī)正確接入網(wǎng)絡(luò)的前提，因此這一節(jié)的教學(xué)旨在使學(xué)生理解IP地址的概念、格式及其分類，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力，并學(xué)習(xí)解決一類問(wèn)題的方法。

現(xiàn)行版本為IPv4的IP地址，大約能提供40億個(gè)獨(dú)立IP地址隨著互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，IP地址短缺問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，且IP地址的分配地區(qū)差異明顯，嚴(yán)重不均衡。我國(guó)雖然人口眾多，但互聯(lián)網(wǎng)起步較晚，所分得的IP地址大多是C類，總量與美國(guó)相比也有一定的差距。因此，使學(xué)生了解IP地址的管理與分配，體會(huì)到民族發(fā)展的危機(jī)感與緊迫感，也是這一節(jié)課需要解決的問(wèn)題。

IPv4地址在2011年2月就已經(jīng)全部分配完畢，IP地址的不足勢(shì)必影響互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，而IPv6將地址空間從32位擴(kuò)展到128位，將一勞永逸地解決IP地址不足的問(wèn)題，并為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展做好保障。因此這一節(jié)課的教學(xué)還旨在打開(kāi)學(xué)生的眼界，展望IP地址發(fā)展的前景及其對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響。

● 對(duì)象分析

本案例的教學(xué)對(duì)象為高二學(xué)生。他們思維活躍，并且對(duì)因特網(wǎng)很感興趣。但學(xué)生平時(shí)都熱衷于使用因特網(wǎng)提供的各種服務(wù)，很少思考網(wǎng)絡(luò)是如何連通的，在生活中也經(jīng)常遇到網(wǎng)絡(luò)故障等問(wèn)題，并且普遍缺乏對(duì)網(wǎng)絡(luò)背后原理的思考，缺少解決網(wǎng)絡(luò)故障的知識(shí)儲(chǔ)備與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

● 教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能目標(biāo)：理解IP地址的概念、格式、分類，能根據(jù)給出的IP地址，判斷其類型及網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。

過(guò)程與方法目標(biāo)：了解IP地址的分配方法，體會(huì)IP地址在網(wǎng)絡(luò)中的重要地位。

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：了解IP地址的發(fā)展對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響，體會(huì)民族發(fā)展的危機(jī)感與緊迫感。

● 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：IP地址的概念、格式、分類。

難點(diǎn)：IP地址格式、分類。

● 教學(xué)策略

本案例的教學(xué)主要采用情境設(shè)疑法、類比法、分析求解法。首先通過(guò)一個(gè)真實(shí)的案例設(shè)置懸念：IP地址為什么能幫李女士找回女兒？在此懸念的激發(fā)下，逐步引導(dǎo)學(xué)生理解IP地址的概念、格式、分類及其管理，并經(jīng)過(guò)本節(jié)課內(nèi)容的學(xué)習(xí)，找到問(wèn)題的答案。

IP地址對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)全新的概念，因此在教學(xué)上采用類比法：電話號(hào)碼由區(qū)號(hào)與座機(jī)號(hào)組成，用來(lái)類比IP地址由網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)和主機(jī)標(biāo)識(shí)組成；相同地區(qū)的區(qū)號(hào)相同，類比同一物理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的IP地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)也相同。從而搭設(shè)支架，促進(jìn)已有生活經(jīng)驗(yàn)的遷移，幫助學(xué)生理解IP地址的概念。

本節(jié)課教學(xué)所涉及的“數(shù)值”比較多，這些數(shù)值都由一定的原理形成，為了避免將教學(xué)內(nèi)容變成枯燥數(shù)字的堆砌，因此，在教學(xué)中沒(méi)有采取直接給出數(shù)值的灌輸式教學(xué)，而是讓學(xué)生在對(duì)原理了解的基礎(chǔ)上，利用科學(xué)計(jì)算器計(jì)算得出這些數(shù)值，或者列出表達(dá)式，從而更好地理解各個(gè)數(shù)值的形成原因。例如，在IP地址的分類環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)分類原理，分析并列出A、B、C三類IP地址可支持的網(wǎng)絡(luò)數(shù)目以及網(wǎng)絡(luò)可支持主機(jī)數(shù)的表達(dá)式，并通過(guò)計(jì)算得出相應(yīng)的數(shù)值，從本質(zhì)上理解IP地址的分類原理及判定方法。

● 教學(xué)過(guò)程

1.設(shè)置懸念，引入課題

引用一則新聞：湖南省常德市的李女士發(fā)現(xiàn)女兒從家里出走了，四處尋找未果。她懷疑女兒外出約會(huì)網(wǎng)友的可能性很大，于是請(qǐng)人上網(wǎng)用QQ查找，發(fā)現(xiàn)女兒的IP地址顯示在鷹潭市，并確定在鷹潭火車站附近。李女士來(lái)到鷹潭市向“110”民警求助，果然在鷹潭市區(qū)西湖路“快樂(lè)網(wǎng)吧”將女兒郭某找到。

師：李女士找到女兒的關(guān)鍵是什么？

生：IP地址。

隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，網(wǎng)絡(luò)犯罪和網(wǎng)絡(luò)中的違法案例正呈逐年上升的趨勢(shì)，查找主機(jī)的IP地址是警察追查網(wǎng)上信息源、偵破案件的重要手段。那么IP地址究竟有什么神奇之處，能夠發(fā)揮如此大的作用呢？

設(shè)計(jì)意圖：以一個(gè)真實(shí)的IP地址應(yīng)用案例，設(shè)置懸念，引出課題，激發(fā)學(xué)生的征服欲與求知欲，以及學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技術(shù)的渴望。

2.IP地址的概念

活動(dòng)1：比較域名地址與IP地址。討論刪除DNS服務(wù)器地址后，IP地址可以訪問(wèn)網(wǎng)頁(yè)而域名地址不可以訪問(wèn)的原因。

①打開(kāi)兩個(gè)瀏覽器窗口，分別輸入www.baidu.com和111.13.100.91，觀察能否訪問(wèn)網(wǎng)站。

②刪除DNS服務(wù)器地址后，再分別輸入www.baidu.com和111.13.100.91，觀察能否訪問(wèn)網(wǎng)站。

結(jié)論：www.baidu.com為域名地址，111.13.100.91為百度服務(wù)器的IP地址。IP地址才是計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中真正的地址，域名地址是為了方便記憶的一種地址方案，域名地址需要通過(guò)域名服務(wù)器解析成相應(yīng)的IP地址才可以找到網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)。

活動(dòng)2：查看本機(jī)IP地址，比較與周圍同學(xué)計(jì)算機(jī)IP地址的異同，并填寫(xiě)表1。

將IP地址與電話號(hào)碼類比，理解IP地址的概念（如圖1）。

結(jié)論：因特網(wǎng)是由不同的物理網(wǎng)絡(luò)互連而成，不同網(wǎng)絡(luò)之間要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的相互通信，必須有相應(yīng)的地址標(biāo)識(shí)，這個(gè)地址標(biāo)識(shí)被稱為IP地址。IP地址可以標(biāo)識(shí)出主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)及其在網(wǎng)絡(luò)中的位置編號(hào)。

活動(dòng)3：修改IP地址的最后一個(gè)數(shù)值，將本機(jī)IP地址改成某一同學(xué)機(jī)器的地址（如圖2），討論分析IP地址沖突的原因及其解決方法。

結(jié)論：同一物理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)IP地址不能相同，否則會(huì)造成沖突，IP地址可以標(biāo)識(shí)出主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)及其在網(wǎng)絡(luò)中的位置。

設(shè)計(jì)意圖：IP地址對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)全新的概念，因此采用類比法，明確電話號(hào)碼由區(qū)號(hào)與座機(jī)號(hào)組成，用來(lái)類比IP地址由網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)和主機(jī)標(biāo)識(shí)組成；相同地區(qū)的電話號(hào)碼區(qū)號(hào)相同，相應(yīng)的同一物理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的IP地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)相同。從而搭設(shè)支架，促進(jìn)學(xué)生已有生活經(jīng)驗(yàn)的遷移，幫助其理解IP地址的概念。并通過(guò)修改IP地址造成沖突的實(shí)踐活動(dòng)，使學(xué)生直觀地感受到IP地址具有唯一性，學(xué)生通過(guò)此過(guò)程學(xué)會(huì)查看、設(shè)置IP地址的方法，學(xué)會(huì)解決IP地址沖突的方法。

3.IP地址的格式

傳統(tǒng)的IP地址是由32個(gè)二進(jìn)制位組成。由于二進(jìn)制使用起來(lái)非常不方便，常用“點(diǎn)分十進(jìn)制”來(lái)表示。將IP地址分為4個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)以十進(jìn)制來(lái)表示，各個(gè)數(shù)之間以圓點(diǎn)來(lái)分隔。

活動(dòng)4：IP地址的進(jìn)制轉(zhuǎn)換。

①借助科學(xué)計(jì)算器將IP地址11000000101010000000000100000011以“點(diǎn)分十進(jìn)制”法表示。

②修改IP地址中的某個(gè)數(shù)值大于255時(shí)，出現(xiàn)如圖3所示的錯(cuò)誤提示，討論出錯(cuò)原因。

結(jié)論：把①中IP地址轉(zhuǎn)化成“點(diǎn)分十進(jìn)制”為192.168.1.3。“點(diǎn)分十進(jìn)制”的每個(gè)數(shù)值由8個(gè)二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換而來(lái)，最小值（00000000）2=（0）10，最大值（11111111）2=（255）10，因此，每個(gè)數(shù)值的取值范圍為0～255。

4.IP地址的分類

因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模很大，IP地址的編址方案將IP地址空間劃分為A、B、C三種類型，如圖4所示。

活動(dòng)5：借助科學(xué)計(jì)算器，分析計(jì)算A、B、C三類IP地址的地址范圍，并填寫(xiě)表2；列出表達(dá)式并計(jì)算A、B、C類IP地址可支持的網(wǎng)絡(luò)數(shù)目與每個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持的主機(jī)數(shù)，了解其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，并填寫(xiě)表3。

特殊的IP地址：字節(jié)為255的表示廣播地址，如192.168.1.255；字節(jié)為0的表示網(wǎng)絡(luò)地址，如192.168.1.0。

練一練：判斷計(jì)算機(jī)教室的IP地址類型，計(jì)算此網(wǎng)絡(luò)最多可以連接多少臺(tái)計(jì)算機(jī)。

設(shè)計(jì)意圖：IP地址的格式與分類是這節(jié)課的難點(diǎn)，所涉及的數(shù)字也比較多，記憶起來(lái)有困難。因此在教學(xué)上，引導(dǎo)學(xué)生分析其原理，利用計(jì)算機(jī)中的科學(xué)計(jì)算器進(jìn)行進(jìn)制轉(zhuǎn)換計(jì)算，或者列出相應(yīng)的表達(dá)式，從而知道各數(shù)字的形成原因，從本質(zhì)上理解IP地址的格式、分類及判定方法。

5.IP地址的分配與前景

給出IP地址分級(jí)管理圖（如圖5），體會(huì)IP地址分級(jí)管理的思想。

活動(dòng)6：打開(kāi)某一IP地址查詢網(wǎng)站，如www.ip.cn，抽樣輸入A類IP地址，查看其歸屬國(guó)家（如表4），將所有同學(xué)的查詢結(jié)果合并，討論中國(guó)A類IP地址遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于美國(guó)的原因。

結(jié)論：因特網(wǎng)是從美國(guó)興起并以美國(guó)為中心發(fā)展起來(lái)的，因此絕大多數(shù)IP地址已經(jīng)被美國(guó)所占有，原本有限的IP地址資源出現(xiàn)嚴(yán)重分配不均衡的局面；中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)起步較晚，雖然人口眾多，但分得的大多是C類IP地址，幾乎沒(méi)有A類和B類地址，而且在總量上與美國(guó)相比還有一定差距。

師：IP地址短缺解決方案——正開(kāi)發(fā)的下一代IP地址IPv6，將地址空間從32位擴(kuò)展到128位，將一勞永逸地解決IP地址短缺的問(wèn)題。到那時(shí)，每臺(tái)網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)都可以分配一個(gè)固定的IP地址，從而可以真正地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)名，不僅計(jì)算機(jī)可以分配到IP地址，洗衣機(jī)、冰箱、汽車等物，都可以分配一個(gè)IP地址，從而為物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)做好保障。IPv6給過(guò)去在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)上處于劣勢(shì)的國(guó)家提供了想象的空間。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生查詢抽樣A類IP地址的歸屬國(guó)家，發(fā)現(xiàn)A類IP地址大多在美國(guó)而中國(guó)很少的現(xiàn)象，并討論這一現(xiàn)象的成因，體會(huì)到IP地址分配的不均衡，從而激發(fā)其民族危機(jī)感與緊迫感。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步打開(kāi)學(xué)生的眼界，展望IP地址的發(fā)展前景以及對(duì)未來(lái)生活的憧憬。

6.懸念釋疑，課堂小結(jié)

師：IP地址為什么能夠幫助李女士找回女兒呢？原來(lái)IP地址在互聯(lián)網(wǎng)中是唯一的，且我國(guó)IP地址的分級(jí)管理已經(jīng)具體到市一級(jí)，可直接通過(guò)IP地址確定是在哪個(gè)市，再具體查找其分配給哪個(gè)用戶，從而確定主機(jī)所在的位置。

設(shè)計(jì)意圖：經(jīng)過(guò)一節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)IP地址有了一定的了解，因此再來(lái)解決課堂初始提出的問(wèn)題，很快就能找出答案。在此過(guò)程中，學(xué)生可以了解IP地址在網(wǎng)絡(luò)中的重要地位，體會(huì)IP地址的社會(huì)意義。

點(diǎn)評(píng)

布魯納曾指出，“學(xué)生對(duì)所學(xué)材料的接受必然是有限的，怎樣能使這種接受在他們以后一生的思考中有價(jià)值？回答是：不論他們選取什么學(xué)科，務(wù)必使學(xué)生理解該學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)”。信息技術(shù)課程教學(xué)也應(yīng)該超越繁瑣的操作訓(xùn)練，為理解而教，理解信息技術(shù)涉及的一般性原理、規(guī)則和社會(huì)意義。《IP地址及其管理》這一課的教學(xué)內(nèi)容包含了很多原理性知識(shí)，如何促使學(xué)生理解這些知識(shí)，并理解IP地址背后的技術(shù)思想、技術(shù)價(jià)值呢？

（1）技術(shù)支持學(xué)習(xí)，促進(jìn)原理知識(shí)理解。信息技術(shù)既是學(xué)習(xí)的對(duì)象，更是支持學(xué)習(xí)的工具。在這一節(jié)課的教學(xué)中用到了很多技術(shù)方法，大多數(shù)教師的教學(xué)停留在碎片化的操作技能的訓(xùn)練上，但本課并未刻意強(qiáng)調(diào)這些操作技能的訓(xùn)練，而是將這些技術(shù)方法融合在實(shí)踐活動(dòng)中，用來(lái)支持學(xué)生的學(xué)習(xí)，促進(jìn)其對(duì)原理知識(shí)的理解，真正做到不是教技術(shù)，而是引導(dǎo)學(xué)生去用技術(shù)。這一節(jié)的教學(xué)涉及到很多的“數(shù)字”，而這些數(shù)字背后都是些原理知識(shí)，如果要求學(xué)生來(lái)計(jì)算，則計(jì)算量太大，劉老師在這節(jié)課中引入了科學(xué)計(jì)算器幫助學(xué)生進(jìn)行進(jìn)制轉(zhuǎn)換以及一些復(fù)雜的計(jì)算，以技術(shù)服務(wù)教學(xué)，促進(jìn)知識(shí)的理解。IP地址的分配現(xiàn)狀問(wèn)題，很多教師的教學(xué)往往停留在文本的淺述上，不能給學(xué)生留下深刻的印象，劉老師則創(chuàng)設(shè)了一個(gè)IP地址歸屬國(guó)查詢的活動(dòng)，學(xué)生通過(guò)登錄IP地址查詢網(wǎng)站，查詢抽樣的A類IP地址的歸屬國(guó)，發(fā)現(xiàn)中國(guó)的A類IP地址數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于美國(guó)，學(xué)生在活動(dòng)中，不僅學(xué)會(huì)了IP地址歸屬地的查詢方法，更深刻體會(huì)到中國(guó)在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的落后局面，激發(fā)了他們民族的危機(jī)感與緊迫感。

（2）積極創(chuàng)設(shè)情境，進(jìn)行社會(huì)意義建構(gòu)。合適的情境不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，還可以進(jìn)行一定的社會(huì)意義的建構(gòu)。上課初始借助一則新聞創(chuàng)設(shè)了“IP地址為什么能幫李女士找回女兒？”這一問(wèn)題情境，并在課堂結(jié)尾進(jìn)行了解答，在激發(fā)學(xué)生求知欲的同時(shí)，更揭示了IP地址在生活中的應(yīng)用及其社會(huì)意義，使學(xué)生理解技術(shù)背后所隱藏的價(jià)值。很多教學(xué)環(huán)節(jié)并未止步于原理的理解，而是進(jìn)一步深化，通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)生成真實(shí)的問(wèn)題情境，并引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題的成因，提升學(xué)生利用信息技術(shù)解決問(wèn)題的能力。例如，由“IP地址在網(wǎng)絡(luò)中的唯一性”這一特征引申出來(lái)的IP地址沖突導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)掉線問(wèn)題；“IP地址才是計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的真正的地址”所引申出來(lái)的DNS缺失導(dǎo)致的域名地址不能訪問(wèn)的問(wèn)題等。該課還就IP地址的短缺問(wèn)題提出了IPv6的概念，并引出“物聯(lián)網(wǎng)”以及“網(wǎng)絡(luò)實(shí)名”的問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生思考“為什么要使用IPv6地址技術(shù)”，從而進(jìn)一步打開(kāi)學(xué)生眼界，展望IP地址的未來(lái)，體會(huì)其社會(huì)意義。