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第2课《设置网络协议》教学设计
课题 设置网络协议 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 七年级上
核心素养目标 信息意识：理解IP地址作为“网络门牌号”的唯一性价值，认识协议分层对互联网高效通信的基础支撑作用。计算思维：通过TCP/IP四层模型分析数据流转逻辑，掌握用子网掩码解析IP地址（网络号/主机号）的抽象方法。数字化学习与创新：能独立使用ipconfig查询网络参数，为新设备配置合规IP地址，并通过ping命令验证网络连通性。信息社会责任：意识到IPv6对国家网络安全的意义，在设备入网时主动遵循地址规范，避免配置冲突。
教学重点 理解TCP/IP分层协作逻辑，应用层打包数据、传输层选TCP/UDP、网络层定IP路线、接口层物理传输。掌握IP地址结构与设置规则，网络号定位“街道”，主机号区分“门牌”，子网掩码解码二者关系。认识IPv6解决地址枯竭的价值，128位地址满足海量设备需求，中国IPv6普及助力网络安全自主。
教学难点 抽象理解协议分层必要性，学生难想象“不可见”的分层协作（如HTTP依赖TCP/IP），子网掩码的二进制运算逻辑区分MAC与IP地址的应用场景（40字）， MAC像“名字”（局域网直连），IP像“住址”（跨网路由），易混淆层级作用。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 本课要点网线和交换机实现了计算机之间的物理连通，但要在不同的计算机之间传递数据，还需要有网络设备共同遵照的网络数据传输的规则，这就是协议。本课我们将了解互联网的基本协议——TCP/IP协议，并依据网络环境给新接入的计算机设置IP地址，使其能够与其他设备相互通信，最终制作完成《信息科技教室的网络建设方案》第二部分——设置网络协议。教室30台电脑共用一个公网IP，外网为何无法直接访问其中某台？就像邮差只知小区号，不知具体门牌！NAT技术隐藏了内网主机号。小华必须回复‘我在’，小中才能确认通信成功。这类似TCP/IP哪层的特性？传输层TCP协议！它像可靠快递员必须签收确认。协议协作：IP门牌，IPv6革新当浏览器访问百度，HTTP/TCP/IP/网络接口四层如快递接力协作。你设置的192.168.1.25地址，被子网掩码255.255.255.0拆解为“网络街道+主机门牌”。IPv4仅43亿地址枯竭在即，IPv6正为每粒沙分配IP！播放视频《电脑怎么改ip地址》。 学生在小组内进行一个简单的接龙游戏，每人贡献一个与网络协议相关的术语或概念，并简单解释其意义。通过查阅资源和制作对比图表，学生探讨IPv4地址枯竭的问题以及IPv6如何解决这一挑战。观看视频 通过游戏化的学习方式激发学生的学习兴趣，同时帮助他们记忆网络通信的相关术语。帮助学生理解两种IP协议的区别和IPv6的重要性，提高他们对未来网络技术趋势的认知。了解ip地址设置方法。
讲授新课 新知讲解：一、探索我们先来了解网络协议的必要性，然后认识互联网的基本通信协议——TCP/IP 协议，最后再给计算机设置IP地址。现在，就让我们一起动手，为计算机设置一个独一无二的‘网络门牌号’，开启连接世界的大门吧！网络协议让我们通过一个例子了解网络协议在网络通信中的重要作用。小中和小华想在网上讨论问题，如果双方要确认对方计算机在线，并且能收到消息，最少需要几个操作步骤？二、议一议这个确认过程最少需要几个操作步骤？这些步骤的顺序是否能够调整？如果其中某一步骤没有成功，说明什么情况？最少需要几个操作步骤？至少需要3步：小中发消息问：“你在吗？”（①发送成功）小华收到后回复：“我在。”（②接收成功 + ③发送成功）小中收到回复：“我在。”（③接收成功）步骤顺序能调整吗？不能乱，必须按“发→收→回→收”顺序，像传球一样：先有人发球（小中发问）对方接球再传回（小华收信后回复）最后接到回传（小中收到回复）如果某一步失败，说明什么？网络出问题了！如果①失败→ 小中自己断网如果②/③失败→ 小华断网或消息丢了如果③失败→ 回复消息丢了三、探索网络协议想让网络中两台电脑成功“对话”（比如传文件、发消息），光用网线连起来还不够。它们还必须遵守一套相同的规则，就像寄快递要写清楚地址、打电话要先拨号一样。这套保证电脑顺利交流的规则就叫网络协议。TCP/IP协议——互联网的“交通规则”什么是TCP/IP协议：互联网像一个超级大的“快递网络”，设备通过它传递信息。为了让所有设备都能“说话”，科学家制定了TCP/IP协议。它像快递公司的规则手册，告诉设备怎么寄信息、怎么收信息。为什么要分层：TCP/IP协议分四层，每层负责不同任务，就像快递公司的四个部门。分层让各层独立工作、互不干扰！比如换新网络技术，其他层几乎不用改。这种设计让互联网更灵活！四层如何合作应用层：打包信息（网页、邮件）传输层：选快递员（TCP/UDP）网络层：规划路线（IP地址）网络接口层：上路运输（光纤、WiFi）应用层——你的网络“服务员”任务：直接为你服务，帮你“打包”信息（网页、邮件、视频……）常用工具：HTTP：帮你打开网页的“服务员”SMTP：帮你发邮件的“邮差”FTP：帮你传文件的“快递员”比喻：就像餐厅服务员，直接听你点菜、送菜！传输层——两种“快递员”任你选任务：负责把数据从A送到B，像快递公司！两种快递员：TCP：安全第一！检查包裹是否完整，确保送达（适合网页、文件）UDP：速度优先！不检查包裹，但送得快（适合视频、游戏，偶尔丢一点也没关系）比喻：TCP是“慢递但安全”，UDP是“快递但可能丢件”！网络层——数据“导航员”任务：给数据规划路线，像导航软件！关键角色：IP协议：给每个设备一个“门牌号”（IP地址），比如“192.168.1.1”路由选择：像导航一样，找到从你家到学校的最快路线比喻：网络层是“地图软件”，告诉数据怎么走不堵车！网络接口层——数据在“路上”跑任务：用光纤、电缆、WiFi运输数据，像真实的道路和交通工具！工作：把数据变成电信号或光信号，通过网线、无线信号传输比喻：网络接口层是“马路和汽车”，负责把包裹从一个城市运到另一个城市！邮政系统对比互联网通信四、议一议在互联网上实现数据传输，为什么要有这么多的协议？为什么不能用一个统一的协议，这样不是更简单吗？观察下图，分组讨论协议多样性是否必要。上图中涉及的网络设备有_路由器、交换机、无线路由器___，接入网络的设备有__计算机、打印机、移动终端、文件服务器、网站服务器__。计算机A通过有线方式接入网络，计算机B通过___无线___方式接入网络。使用的操作系统包括_Windows、macOS、麒麟操作系统、鸿蒙操作系统、Linux、嵌入式系统_，服务器A 和服务器B分别提供了___文件共享/网站___服务。为什么网络需要多种协议？万能协议的烦恼如果强迫所有网络设备都用同一套庞大规则，协议会变得极其复杂。更麻烦的是，这会严重限制设备的选择——就像要求所有人穿同一尺码的鞋子，根本行不通！专属协议的优势针对不同需求设计专用协议，反而更高效！比如：传文件用 FTP，看网页用 HTTP，发邮件用 SMTP。各司其职，协议设计简单，设备也更自由。分层思想的智慧TCP/IP 协议分层设计：应用层管“做什么” 传输层管“怎么送”网络层管“送哪里” 各层独立工作，改动一层不影响其他层，灵活又可靠！五、探索IP协议IP协议如同网络中的“快递员”，它工作在网络层，依靠每台计算机唯一的IP地址（类似门牌号），将数据精准送达目标计算机。每个网卡都有唯一的物理地址(MAC地址)，互联网中为什么还需要引入一个新的 IP 地址呢 局域网内：MAC地址够用同一局域网内（如连同一个路由器），设备用 MAC地址 直接通信，交换机靠 MAC地址表 就能精准转发数据，像小区内按门牌号送信。访问互联网：必须靠IP地址要访问其他网络的设备（如外网的服务器A）：MAC地址只在本地有效：你的交换机（如交换机1）不认识外网设备的MAC地址。IP地址是全局“门牌”：它唯一标识互联网上任何设备，并指明所属网络。路由器根据IP地址跨网传输数据。局域网中的数据传输与地址：为了让互联网上的电脑能互相“对话”，我们用IP地址来区分每一台电脑。地址的“双重身份”MAC地址：像你的名字。同一个局域网（比如你家或教室）里的设备，靠名字（MAC地址）就能互相认出来、传数据。IP地址：像你的详细住址（城市+街道+门牌号）。它告诉网络数据包该送到哪个网络、哪台电脑，是跨网络通信的“全球定位”。IPv4：最常用的“网络门牌号”目前互联网主要使用 IPv4地址（互联网协议第4版）。它的特点：长度：由32位二进制数组成。写法：通常写成4个用点. 隔开的十进制数（如 192.168.3.1）。范围：每个十进制数代表8位二进制数，所以最小值是0，最大值是 255。例子：192.168.3.1 = 11000000.10101000.00000011.00000001六、能量加油站IPv6：新一代“超级网络门牌”为什么需要 IPv6？随着联网设备爆炸式增长（手机/电脑/智能家电…），原版 IPv4 的地址（约 43 亿个）早已不够用！IPv6 应运而生，它能提供几乎无限的地址（总数量达 340 万亿亿亿亿个！），彻底解决“地址不够分”的难题。IPv6 的三大优势海量地址：由 128 位二进制组成（长度是 IPv4 的 4 倍），地址总量2128（约3.4x1038）个（足够给地球上每粒沙子都分配一个IP！）。
更快更安全：数据传输效率更高（减少网络拥堵），内置加密技术，大幅提升安全性。
中国领跑全球：2021 起，中国 IPv6 用户量已跃居世界第一，对建设自主可控的网络空间至关重要。七、探索IP地址的结构：网络号 + 主机号为了让互联网更快定位到目标电脑，IP地址被分成两部分：网络号 → “街道名称”：同一个网络（比如一个公司或学校）里的所有设备，共享同一个网络号。就像同一条街上的住户，都使用相同的街道名称。主机号 → “门牌号码”：同一个网络里的每台设备（电脑、手机等），都有一个独一无二的主机号。就像同一条街上的每家每户，都有不同的门牌号。区分网络号 & 主机号IP地址本身像一串混合密码（如 192.168.3.1），无法直接看出哪部分是网络号（街道）、哪部分是主机号（门牌）。这时就需要 子网掩码 这把“解码探照灯”！结构规则子网掩码的二进制格式永远是 连续的 1 + 连续的 0（如 11111111.11111111.11111111.00000000）1 照亮的部分 → 网络号（街道） 0 照亮的部分 → 主机号（门牌）IP 地址192.168.3.100子网掩码255.255.255.0网络号192.168.3.0主机号100八、设计了解网络协议了解IP地址查询网络中设备的IP地址为新设备设置IP地址检查网络联通性九、实现1.利用教室中的计算机确定网络号在计算机Windows系统的命令提示符中使用ipconfig命令，可以查询到该计算机的IP地址信息。我们先记录该计算机的IP地址、网络号、主机号。2.设置新加入计算机的IP地址在新加人计算机网卡的设置界面中设置P地址，其中子网掩码与上面相同，主机号则需要设为空闲编号（尚未被其他计算机使用的）且网络号要与上面相同。3.测试网络联通性为测试网络是否正常，可以使用ping命令测试与其他计算机是否可以相互通信，命令格式为“ping 对方IP地址”。结合上述操作，撰写《信息科技教室的网络建设方案》第二部分——设置网络协议，主要包括IP地址的设置和联通性测试。第二部分：设置网络协议——让教室电脑“对话”目标： 为新加入的计算机配置网络身份（IP地址），并测试能否与其他电脑通信。操作步骤：1.获取教室“网络地图” (查询本机信息)在任意一台已联网的教室电脑上：打开 命令提示符 (Windows)。输入 ipconfig 并回车。记录关键信息：IPv4 地址：例如 192.168.1.10 (这是本机地址)。子网掩码：例如 255.255.255.0 (核心！它定义了网络范围)。推算“网络号” = IPv4地址 和 子网掩码 共同作用的部分 (如前3段 192.168.1)。2.设置新电脑的“门牌号” (配置IP地址)在新加入的电脑上：打开 网络设置 → 进入 网卡属性 → 设置 IPv4。填入以下信息：IP 地址：网络号 + . + 空闲主机号 (如 192.168.1.25，25需未被其他电脑使用)。子网掩码：必须与步骤1记录的一致 (如 255.255.255.0)。保存设置。3.测试“对话”能力 (网络连通性测试)在新电脑的 命令提示符 中：输入 ping 目标IP地址 (例如 ping 192.168.1.10，即步骤1那台电脑的IP)。成功标志： 出现 来自...的回复 且 丢失=0。失败排查： 检查IP设置、网线/Wi-Fi、目标电脑是否开机。十、拓展数据如何穿越互联网？两步关键操作。IP协议规划“路线图”IP协议负责从源主机到目标主机的整个传输路径（就像快递总站规划跨省运输路线）。数据包每次转发时，IP地址告诉路由器“下一站去哪”。ARP协议解决“最后一公里”数据包到达每个中转点（如路由器或交换机）后：需要知道下一个直接接收设备的物理地址（MAC地址）才能实际送达。ARP协议就是干这个的——它用目标设备的IP地址，查出对应的 MAC地址（像用收件人姓名查小区具体门牌）。查看“地址翻译记录”：arp -a命令教室局域网联通后，在电脑的命令提示符中输入：arp -a将显示一张表，列出最近与本机通信过的设备的：→ IP地址（逻辑地址）→ MAC地址（物理地址）十一、科技漫游TCP/IP 与 OSI：网络世界的两种“蓝图”背景：网络协议“方言”太多早期不同公司研发自己的网络技术（像不同地区说方言），导致设备之间无法沟通。为解决兼容性问题，国际组织提出了OSI参考模型。OSI 参考模型：理想化的“七层宝塔”目标： 国际标准化组织希望统一全球网络标准。结构： 严格分为 7 层（应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层），分工极细。特点： 理论完美，但复杂难落地。TCP/IP 协议：实用的“四层高速路”诞生： 源于早期互联网（ARPANET），1983年成为其标准协议。结构： 简化为4层（应用层、传输层、网络层、网络接口层），高效易用。逆袭： 凭借简单可靠，随着互联网爆炸式增长，成为全球事实上的通信标准（真正的“世界语”）。十二、拓展延伸从IPv4到IPv6：为什么地址不够用了？IPv4地址池枯竭：有限的“门牌号”库存32位地址的先天限制：IPv4由4段0-255数字组成（如192.168.1.1），总量仅约43亿个。爆炸增长的联网设备：手机/智能家电等设备激增，43亿地址远不够全球人均多台设备分配。临时方案副作用：拆解门牌的无奈之举NAT技术（地址转换）的局限：多个设备共享一个公网IP（如教室路由器），导致外网无法直接访问内网设备。动态分配（DHCP）的弊端：临时IP需反复分配回收（如教室电脑重启后IP可能变化），增加网络管理复杂度。IPv6的核心突破：给万物发“身份证”128位海量地址空间：地址总量达340万亿亿亿亿个（课程比喻：足够给地球每粒沙子分配独立IP）。即插即用与安全性提升：设备可自动生成永久IP（简化设置），且原生支持加密传输（防窃听）。 一、探索动手在计算机上配置IP地址，确保设备能够互联。二、议一议使用图表绘制简化的网络通信确认流程（发送、接收、回应、确认）。三、探索绘制一个图表，显示TCP/IP的四层结构及每层的主要功能。四、议一议分组讨论使用一个统一协议对比多种协议的优缺点。五、探索小组协作收集信息和制作展板，展示IPv4和IPv6的区别及各自的优势。六、能量加油站分组进行，每组收集信息并创建展板，对比IPv4和IPv6的技术差异和实际应用。七、探索学生尝试为一个虚构的网络设计子网掩码，确保网络合理划分。八、设计为一个新加入的设备配置IP地址，确保该设备可以加入到现存的网络中而不发生地址冲突。九、实现利用Windows命令提示符检索并记录一台计算机的IP相关信息，包括IP地址、子网掩码，并基于此信息推导出网络号。十、拓展在配备Windows系统的计算机上使用arp -a命令，来查看和记录本机最近通信过的其他设备的IP地址及其相应的MAC地址。然后，讨论ARP协议如何帮助数据包在“最后一公里”找到正确的物理地址。十一、科技漫游收集资料研究讨论为什么TCP/IP模型能够在互联网发展中胜出，而OSI模型则较少实际应用。十二、拓展延伸小组协作制作海报或数字演示文稿，解释IPv6的优势，如更大的地址空间和改进的安全特性。 一、探索帮助学生通过实践学习IP地址的配置方法，理解网络地址的作用。二、议一议通过可视化网络通信过程，帮助学生清晰理解每个步骤的必要性和顺序。三、探索使学生能够可视化地理解协议层次，并认识每层在数据通信中的角色。四、议一议通过讨论，激发学生批判性思维，探讨单一协议系统可能带来的问题及多协议系统的灵活性。五、探索增强学生对当前和未来网络技术的理解，特别是IPv6如何解决IPv4地址耗尽的问题，同时通过制作展板提高学生的信息能力。六、能量加油站引导学生通过实际研究了解两种协议的不同，理解IPv6在处理现代网络需求中的优势。七、探索通过设计挑战，学生学习如何应用子网掩码来分组网络和设备，理解其在实际网络设计中的应用。八、设计引导学生实践IP地址设置，加深对IP网络结构和地址分配的理解。九、实现引导学生通过实操了解如何获取网络配置信息，及如何从IP地址和子网掩码解析出网络号，增强对网络基础概念的理解。十、拓展通过实际操作命令和观察结果，帮助学生理解ARP协议在网络通信中如何将IP地址与MAC地址关联起来。十一、科技漫游通过收集讨论技术发展案例，理解理论与实践在技术采纳过程中的作用和影响。十二、拓展延伸通过创意表达，激发学生对IPv6技术特性的兴趣和理解，同时提高他们的信息整理和表达能力与协作能力。
课堂小结 设置网络协议1、进行新知引入2、了解网络协议的基本概念3、熟悉TCP/IP协议基本知识4、掌握IP协议的相关知识5、进行相关知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 1、为新加入教室网络的计算机设置IP地址，需要哪三个关键步骤？ 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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