Адресация в IP-сетях

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Методика профессионального образования»

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

А.В. Ульянов

 

Проверил:

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург – 2014

 

 

 

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Одной из задач современной системы образования является подготовка высококвалифицированного специалиста, востребованного на рынке труда. Для этого необходимо обеспечить теоретическую основу обучения, развить интерес к учебной деятельности и конкретной учебной дисциплине, сформировать у обучающихся ориентиры для самостоятельной работы над определенным курсом, а это в свою очередь достигается благодаря правильно отобранному и переработанному материалу.

При подготовке к уроку большую часть времени педагогу приходится тратить именно на анализ и отбор содержания учебного материала, а также на его методическую переработку.

Под методическим анализом учебного материала понимают мыследеятельность преподавателя по выявлению понятийного состава, структуры и логики учебного материала и выполнению его методической переработки с учетом специфики формируемых понятий и психологических закономерностей познавательной деятельности учащихся.

Методический анализ необходим для выявления и преодоления трудностей понимания и усвоения учащимися новых знаний, умений, а также для осуществления планирования деятельности учащихся по овладению новой системой понятий и способов деятельности.

Целью данной работы является: методический анализ темы «Адресация в IP-сетях», конструирование учебного материала на основе методического анализа.

В соответствии с поставленными целями определены следующие задачи:

  • Провести анализ учебно-программной документации;
  • Провести отбор учебного материала;
  • Провести структурно-логический анализ;
  • Выполнить методическую редукцию темы;
  • Конкретизировать обучающие и когнитивные цели обучения;
  • Выбрать средства и методы обучения;
  • Определить учебно-познавательную деятельность учащихся на уроке;
  • Разработать листы рабочей тетради;
  • Разработать опорный конспект;
  • Разработать тест;
  • Разработать урок теоретического обучения.

 

Глава 1. Методический анализ: сущность и структура

 

При подготовке к занятиям по теоретическому курсу, особенно для молодого преподавателя, всегда встает вопрос: как сделать так, чтобы при организации учебного процесса, конструировании занятия, урока присутствовала бы только нужная и необходимая информация? Как при наименьших затратах времени проанализировать, выбрать и отобрать содержание по учебному предмету, а также переработать и дидактически и методически учебный материал к занятиям?

Прежде всего, необходимо разобраться в таких понятиях, как сущность и структура методического анализа учебной информации (рис. 1).

Рис. 1. Методический анализ учебной информации

 

В сущности методического анализа учебной информации в первую очередь необходимо выявить такое понятие, как «учебный материал», который представляет сущность содержания информации, направленную на усвоение за единицу времени и воплощенную в различных средствах обучения.

Далее следует выяснить, какова же цель методического анализа учебной информации, в чем ее суть, каким образом необходимо определить приемы, способы и как использовать эти способы и формы, чтобы отобранное содержание учебной информации было направлено на преодоление трудностей его понимания и усвоения.

Функциями методического анализа учебной информации служит выявление и преодоление трудностей понимания и усвоения учащимся новых знаний, умений, конструирование деятельности учащихся по овладению новой системой понятий и способов деятельности. Чтобы разобраться в сущности методического анализа, также необходимо определить объект и предмет методического анализа учебной информации.

Объект методического анализа учебного материала – содержание учебной информации, методы, методики и технологии обучения.

Предмет методического анализа – приемы, методы редуцирования и представления содержания учебного материала с учетом психологических способностей учащихся к пониманию, запоминанию и усвоению учебной информации.

Конечным результатом проведения методического анализа является его продукт – дидактически редуцированный и методически обработанный учебный материал, представленный, например, в виде тестов для контроля знаний, умений, листов рабочей тетради, опорного конспекта, методического плана, способа деятельности, инструкционной карты, презентаций учебной информации и т.д.

Структура методического анализа учебного материала состоит из процедур и последовательности их проведения (рис. 1).

Наибольшие трудности в проведении методического анализа вызывает подбор учебного материала.

Сложности осуществления анализа содержания учебного материала заключаются в следующем:

1. Отсутствие специальных учебников, учебных пособий по многим учебным дисциплинам как в технических лицеях, так и в колледжах. Приступая к переработке и структурированию учебной информации преподаватель должен учитывать уровень обученности учащихся, психологические и возрастные особенности, их способности к усвоению учебной информации.

2. Недостаточная полнота учебной  информации по отдельным темам  в рекомендуемых учебниках. В  этом случае педагог должен  осуществить поиск этой информации  в различных технических журналах, специальной литературе и других источниках.

3. Отсутствие единого учебника  для учебных заведений НПО по целому ряду специальных дисциплин. В этой ситуации преподавателям приходится конструировать содержание занятий из 3–5 рекомендуемых программой учебников.

Резюмируя вышеизложенное, можно отметить, что при отборе содержания учебной информации необходимо не только использовать весь имеющийся арсенал учебной информации (специальные учебники, журналы и т.д.), но и самому педагогу разработать такое учебное пособие, в котором бы раскрывались как теоретические основы курса по специальным предметам, так и способы и методы овладения содержанием.

Структурно-логический анализ не менее сложен.

Сначала из содержания учебной информации выделяются учебные элементы-понятия. Учебный элемент – понятие, обозначающее техническое устройство, явление, физический процесс, закон и т.д. При этом формула закона или график зависимости диаграммы не считаются учебными элементами.

Затем проводится классификация учебных элементов по нескольким основаниям, например: 1-е основание – опорные и новые понятия (к опорным относятся понятия, на основе которых формируются новые знания, приемы умственной и практической деятельности учащихся); 2-е основание – уровни сформированности понятий (по В.П. Беспалько):

З – В – У – Т.

З – знакомство – уровень понятий второстепенного характера, классификацию, определение и назначение которых должен знать учащийся. Например, в инженерной графике это название методов проецирования, название деталей в изделии и т.д.

В – воспроизведение – уровень понятий, которые используются, например, для объяснения понятий, описывающих построение геометрических тел, конструкцию какого-либо изделия.

У – умение – уровень понятий, используемых для анализа физических явлений и процессов, например способы получения сварных швов.

Т – трансформация – уровень понятий, изучаемых как навык и применяемых для решения задач творческого характера.

Методическая редукция технических понятий не менее важная составляющая методического анализа.

Цель методической редукции – преобразовать содержание вновь изучаемого материала в форму более простую и доступную для понимания его учащимися. В МПО выделяют различные приемы методической редукции (табл. 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.

 

Состав предметно-познавательных действий определяется через процедуру учебной деятельности учащихся по усвоению понятий, выявляются содержание и строение тех конкретных действий учащегося, посредством которых он может быть введен в область знаний данной темы. На этой основе строится предварительное описание системы действий (модели учебной деятельности) учащихся, приводящих их к полному усвоению содержания данной темы.

Для построения модели взаимной деятельности учащегося и преподавателя, т.е. выбора методов обучения, необходимо знать дидактические условия, которые объективно влияют на этот процесс. К ним относятся:

1) структура и логика содержания  учебного материала по конкретной  теме урока;

2) учебно-познавательные возможности учащихся (знания опорных понятий, уровень развития мышления);

3) возможности преподавателя (предшествующий опыт работы, знание закономерностей процесса обучения, умение управлять познавательной деятельностью учащихся);

4) материально-техническое обеспечение лаборатории и кабинета общетехнических дисциплин и специальной технологии (возможности ведения демонстрационного эксперимента, индивидуального исследования).

Влияние структурно-логической схемы содержания учебного материала на выбор методов отражено на рис. 2.

Рис. 2. Варианты структуры учебного материала

 

Конкретизация обучающей и когнитивной целей в структуре методического анализа, а также рефлексия методической деятельности здесь рассматриваться не будут и выносятся на самостоятельное изучение.

 

Глава 2. Методический анализ учебного материала по теме «Адресации в IP-сетях»

 

2.1 Анализ учебно-программной документации

 

Специальность 030500.06-Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника, компьютерные технологии) специализации 030501.06

Дисциплина «Компьютерные Коммуникации и Сети»:

  • изучается на 3 курсе в 5 и 6  семестре;
  • зачет в 5 семестре, в 6 семестре – курсовая работа и экзамен;
  • на дисциплину отводится всего 295 часов;
  • на аудиторные занятия 132 часа;

Тема «Адресация в IP-сетях» рассчитана на  26 часов.

После изучения темы «Адресация в IP-сетях»:

Студент должен знать:

  • Основные типы адресов в IP-сетях;
  • Основы разделения IP-адресов на классы;
  • Основы сетевой маршрутизации;
  • Ограничения, накладываемые на протокол IP;
  • Принципы разбиения сетей на подсети;
  • Принципы работы протоколов DNS и DHCP.

Студент должен уметь:

  • Назначать IP-адреса компьютерам сети;
  • Разбивать IP-сети на подсети при помощи масок постоянной и переменной длины;
  • Проектировать IP-сети;
  • Устанавливать и настраивать DHCP сервер;
  • Устанавливать и настраивать DNS сервер.
  • Настраивать маршрутизацию в IP-сетях.

Тема «Адресация в IP-сетях» имеет межпредметные связи с дисциплинами:

  • Математика;
  • Информатика;
  • Операционные системы;
  • Защита информации.

 

2.2 Отбор учебного материала

 

Конспект темы:

Адресациия в IP-сетях.

В стеке TCP/IP используются три типа адресов: локальные (называемые также аппаратными или физическими), IP-адреса (называемые также сетевыми, логическими или протокольными) и символьные доменные имена.

MAC-адрес состоит из двух частей  – 24-разрядного уникального идентификатора  организации OUI, назначаемого Комитетом IEEE каждому производителю оборудования, и 24-разрядного номера, назначаемого самим производителем для каждой изготовленной им платы.

Сетевой (IP-адрес) назначается администратором во время конфигурирования компьютеров.

IPv4 – адрес является уникальным 32-битным идентификатором IP-интерфейса  в сети Интернет и используется  на сетевом уровне. Он состоит из 4_байт.

Символьный адрес. Это идентификатор-имя DNS, например, pds.sut.ru.

Изначально все адресное пространство разделили на пять классов: A, B, C, D и Е. Такая схема получила название "классовой". Каждый класс однозначно идентифицировался первыми битами левого байта адреса. Сами же классы отличались размерами сетевой и узловой частей. Зная класс адреса, вы могли определить границу между его сетевой и узловой частями.

Класс А ориентирован на очень большие сети. Все адреса, принадлежащие этому классу, имеют 8-битный сетевой префикс, на что указывает первый бит левого байта адреса установленный в нуль. Соответственно, на идентификацию узла отведено 24 бита и каждая сеть "восьмерка" может содержать до 224-2 узлов.

Наконец, можно заметить, что класс А содержит всего 27 * 224 = 231 адресов, или половину всех возможных IP-адресов.

Класс В предназначен для сетей большого и среднего размеров. Адреса этого класса идентифицируются двумя старшими битами, равными соответственно 1 и 0. Сетевой префикс класса состоит из шестнадцати бит.

Класс С – имеет 24 битный сетевой префикс, определяется старшими битами, установленными в 110, и может идентифицировать до 221 сетей. Соответственно, класс позволяет адресовать до 28-2 узлов. Занимает восьмую часть адресного пространства протокола TCP/IP.

Последние два класса занимают оставшуюся восьмую часть в адресном пространстве и предназначены для служебного (класс D) и экспериментального (класс Е) использования.  

Согласно принятому в Internet правилу, хост-ЭВМ нельзя присваивать номер 0 (он описывает всю сеть в целом). Кроме того, IP-адрес, первый байт которого равен 127, используется для тестирования программ и взаимодействия процессов в рамках одной хост-ЭВМ.

Существует ряд адресов, которые используются для организации частных сетей. В соответствии с RFC1918, это диапазоны:

в классе А — 10.0.0.0 ч 10.255.255.255;

в классе B — 172.16.0.0 ч 172.31.255.255;

в классе C — 192.168.0.0 ч 192.168.255.255.

Маска подсети использует тот же формат что и IP адреса – четыре октета по 8 бит. Используется для выделения адреса сети, и разделения идентификаторов сети и узла.

Маска подсети имеет все единицы в части отмечающей адрес сети, и нули в части показывающей адрес узла.

Подсеть — это некоторое подмножество сети, не пересекающееся с другими подсетями.

Очень редко в локальную вычислительную сеть входит более 100-200 узлов: даже если взять сеть с большим количеством узлов, многие сетевые среды накладывают ограничения, например, в 1024 узла. Исходя из этого, целесообразность использования сетей класса А и В весьма сомнительна. Да и использование класса С для сетей, состоящих из 20-30 узлов, тоже является расточительством.

Для решения этих проблем в двухуровневую иерархию IP-адресов (сеть - узел) была введена новая составляющая - подсеть. Идея заключается в "заимствовании" нескольких битов из узловой части адреса для определения подсети.

Но маску в десятичном представлении удобно использовать лишь тогда, когда расширенный сетевой префикс заканчивается на границе октетов, в других случаях ее расшифровать сложнее.

DHCP

Чтобы сделать возможным динамическое присвоение номеров IP, рабочая группа по инженерным проблемам Интернета (Internet Engineering Task Force) в 1993 г. предложила идею протокола динамической настройки конфигурации главных узлов (Dynamic Host Configuration Protocol), более известного под названием DHCP.

DHCP представляет собой протокол  клиент/сервер. Клиент DHCP вырабатывает  запрос на обслуживание со  стороны сервера DHCP, отвечающего  на этот запрос заранее установленным способом. Компьютер играет роль клиента DHCP, если его адрес IP установлен равным 0.0.0.0 или в случае Windows, если его параметры TCP/IP настроены на назначаемый сервером адрес IP. При подключении клиента к сети происходит обмен с DHCP, состоящий из четырех фаз.

Первая фаза - это инициализация (initialization). Поскольку у клиента нет адреса IP, но он ему нужен для выполнения каких-либо действий в Интернете (например, подключения к Web-узлу), то он должен выбрать сервер DHCP, который выдаст ему требуемый адрес. Если ISP имеет более одного сервера DHCP, то все доступные устройства отвечают на этот запрос, посылая пакет DHCPOFFER с адресом IP и указанием срока аренды. Устанавливаемый администратором сервера срок аренды (lease length) представляет собой интервал времени, в течение которого клиент может пользоваться адресом IP.

Клиент отвечает широковещательной передачей DHCPREQUEST, указывающей, от какого сервера он принимает пакет DHCPOFFER. Широковещательная передача нужна для того, чтобы сообщить всем остальным серверам, что они не потребуются и могут больше не ждать ответа. Задействованный сервер заканчивает фазу инициализации и выдает подтверждение в виде сообщения DHCPACK, назначая адрес IP и продолжительность его аренды. Если за это время (из-за рассогласования во времени) предложенный адрес IP становится недоступным, то сервер посылает сообщение DHCPNAK, вынуждая клиента вновь начать процедуру широковещательной передачи DHCPDISCOVER. На самом деле клиент может начать новую широковещательную процедуру и по собственной инициативе - после приема пакета DHCPACK он передает в сеть сообщение ARP (Address Resolution Protocol, протокол определения адресов), чтобы узнать, используется ли уже предлагаемый адрес IP (опять-таки из-за рассогласования во времени). Если этот адрес используется, то клиент посылает предлагающему себя серверу сообщение DHCPDECLINE и немедленно высылает новое сообщение DHCPDISCOVER.. Затем наступают фазы обновления (renewal) и установления новых связей (rebinding).

Последняя фаза под названием (возможно, слишком оптимистичным) постепенного отключения (graceful shutdown) наступает, когда клиенту больше не нужен выделенный ему адрес IP. Клиент передает сообщение DHCPRELEASE, тем самым сообщая серверу, что номер IP освобождается.

DNS

В Интернете существует множество DNS-серверов, предоставляющих клиентам необходимую информацию об именах узлов сети. Важнейшим качеством DNS является порядок их работы, позволяющий DNS-серверам синхронно обновлять свои базы.

DNS-серверы организованы в виде иерархической структуры. Например, запрос от клиента об имени ftp.microsoft.com может пройти через несколько DNS-серверов, от глобального, содержащего информацию о доменах верхнего уровня (.com, .org, .net и т. п.), до конкретного сервера компании Microsoft, в чьих списках перечислены поддомены вида *. miсrosoft.com, в числе которых мы и находим нужный нам ftp.microsoft.com.

С ростом числа доменных имен работа между серверами была распределена по принципу единоначалия. Идея проста. Если организация владеет собственным доменным именем (например microsoft.com или white-house, gov), то именование внутри своего домена она производит самостоятельно.

Домен — это некий контейнер, в котором могут содержаться хосты и другие домены. Имя домена может не совпадать с именем контроллера домена, то есть домен — это виртуальная структура, не привязанная к компьютеру.

Зона — это контейнер, объединяющий несколько доменов в структуру с общими разрешениями на управление, то есть зоны являются контейнерами для доменов и хостов. Зоны могут быть вложены одна в другую. Зоны используются для делегирования полномочий.

 

2.3 Структурно-логический анализ  темы

 

Спецификация:

УЭ

Опорные понятия

Новые понятия

Уровень усвоения

1. Адресация в IP-сетях

  

+

II (Воспроизведение)

2.IP-адрес

  

+

II (Воспроизведение)

3. Mac-адрес

+

  

I (Узнавание)

4. Бит

+

  

II (Воспроизведение)

5. Маска

  

+

II (Воспроизведение)

6. Сеть

+

  

II (Воспроизведение)

7. Подсеть

  

+

II (Воспроизведение)

8. Идентификатор сети

  

+

II (Воспроизведение)

9. Идентификатор узла

  

+

II (Воспроизведение)

10. Разряд

+

  

I (Узнавание)

11. Сегмент

  

+

II (Воспроизведение)

12. Конфликт IP-адресов

  

+

II (Воспроизведение)

13. Широковещательный     адрес

+

  

II (Воспроизведение)

14. Класс сети

  

+

II (Воспроизведение)

15. Префикс

  

+

I (Узнавание)

16. Хост

+

  

I (Узнавание)

17. Протокол

+

  

II (Воспроизведение)

18. DHCP

  

+

II (Воспроизведение)

19. Стек протоколов

+

  

II (Воспроизведение)

20. TCP/IP

  

+

II (Воспроизведение)

21. ISP

+

  

I (Узнавание)

22. Срок аренды

  

+

I (Узнавание)

23. ARP

+

  

I (Узнавание)

24. Клиент

+

  

II (Воспроизведение)

25. Сервер

+

  

II (Воспроизведение)

26. DNS

  

+

II (Воспроизведение)

27. Служба

+

  

II (Воспроизведение)

28. Сервис

+

  

I (Узнавание)

29. Домен

  

+

II (Воспроизведение)

30. Зона

  

+

II (Воспроизведение)

31. Поддомен

  

+

II (Воспроизведение)

32. Адрес

+

  

II (Воспроизведение)


 

 

Граф учебной информации:

 

 

Структурно-логическая схема:

 

 

2.4 Методическая редукция темы

 

В данной теме используются следующие приемы преобразования учебного материала как мнемотехника и лингвистическая трансформация.

Мнемотехника:

Подсеть — это некоторое подмножество сети, не пересекающееся с другими подсетями.

Подсеть – несколько компьютеров сети, имеющие один уникальный сетевой адрес. Если представить что город с множеством домов это сеть, то каждый отдельный дом, это отдельная подсеть, а люди, живущие в этом доме это компьютеры этой самой подсети.

Лингвистическая трансформация:

IP адрес - уникальный 32-битный идентификатор IP-интерфейса в сети.

IP адрес - 4 числа, разделенные точками, значение каждого из которых не превышает 255 и их комбинация уникальна для каждого компьютера сети.

 

Вербальность формулировок:

Каждая встречающаяся схема или рисунок поясняются устно. Например:

 

 

MAC-адрес состоит из двух частей  – 24-разрядного уникального идентификатора  организации OUI (Organizationally Unique Identifier), назначаемого Комитетом IEEE каждому производителю оборудования, и 24-разрядного номера назначаемого самим производителем для каждой

изготовленной им сетевой карты.

 

 

 

 

 

 

2.5 Конкретизация обучающих и когнитивных целей

 

Обучающие цели:

  1. Сформировать у учащихся знания о принципах адресации в IP-сетях;
  2. Ознакомить с основными типами адресов стека протоколов TCP/IP, а также и различными типами систем адресации.

Развивающие цели:

  1. Развитие логики мышления на основе учебного материала;
  2. Развитие внимательности и аккуратности;
  3. Развитие волевых качеств (умение ставить цели и достигать их);
  4. Развитие умения концентрироваться на получении новых знаний и умений.

Воспитывающие цели:

  1. Воспитать усидчивость, дисциплинированность, сдержанность;
  2. Воспитать целеустремленность, тактичность, самостоятельность;
  3. Воспитать аккуратность, прилежность, ответственность.

Когнитивные цели:

  1. Учащиеся должны знать типы адресов стека протоколов TCP/IP;
  2. Знать принципы и правила разбиения сетей на подсети;
  3. Понимать принципы разделения IP-адресов на классы;
  4. Знать об ограничениях, накладываемых на протокол IP;
  5. Знать для чего и каким образом работают службы DHCP и DNS;
  6. Знать  принципы поиска IP-адресов хостов по их доменным именам.

 

 

 

 

2.6 Выбор средств и методов обучения

 

Для обучения данной теме учащихся используются следующие средства обучения:

- материально-технические: столы, стулья, доска, маркер, компьютеры, коммутатор, пачкорды, медиа-проектор.

- знаковые: Учебник «Компьютерные коммуникации сети», листы рабочей тетради, опорный конспект, тестовые задания.

- логические регулятивы – презентации к теоретическим урокам, демонстрационный эксперимент по установке DNS-сервера.

Применяются следующие методы обучения:

  • Монологический метод в ходе изложения нового материала;
  • Алгоритмический метод в ходе применения новых знаний (показ алгоритма решения типовых задач).

 

2.7 Определение учебно-познавательной деятельности учащихся на уроке

 

Во время применения монологического метода деятельность учащихся исполнительская, заключающаяся в конспектировании материала.

Во время применения алгоритмического метода деятельность учащихся исполнительская, частично репродуктивная заключающаяся в конспектировании и усваивании алгоритма решения задачи, с мысленным проецированием полученных ранее знаний на решение задачи.

 

Глава 3. Методы конструирования учебного материала на основе методического анализа

 

3.1 Разработка листов рабочей тетради

 

Тема: Адресация в IP-сетях

Каждый компьютер в сети TCP/IP имеет адреса трех уровней:

  • ___________________, определяемый технологией, с помощью которой построена отдельная сеть, в которую входит данный узел. Для узлов, входящих в локальные сети - это ____________ сетевого адаптера или порта маршрутизатора. Эти адреса назначаются ____________________________ и являются уникальными адресами, так как управляются централизовано.
  • _________ состоит из ___ байт. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. _________ состоит из двух частей: номера сети и номера узла.
  • _______________________ назначается администратором и состоит из нескольких частей, например, имени машины, имени организации, имени домена. Такой адрес, называемый также _________________, используется на прикладном уровне, например, в протоколах FTP или telnet.

Адресация в IP-сетях 📙 Курсовая → 🆔 4672

Адресация в IP-сетях 📙 Курсовая → 🆔 4672

Адресация в IP-сетях