思維導(dǎo)圖在網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)課程教學(xué)中的應(yīng)用

安 曉 瑞

(隴南師范高等?？茖W(xué)校 數(shù)信學(xué)院，甘肅 隴南 742500)

思維導(dǎo)圖(The Mind Map)是表達發(fā)散性思維的有效圖形思維工具，它簡單、有效，是一種實用性的思維工具.思維導(dǎo)圖用圖文并重的方式，把各級主題的關(guān)系用相互隸屬與相關(guān)的層級圖表現(xiàn)出來，把主題、關(guān)鍵詞與圖像、顏色等建立記憶鏈接.思維導(dǎo)圖被稱為“瑞士軍刀”般的思維工具[1]，可用于生活的各個方面.思維導(dǎo)圖作為一種支持學(xué)習(xí)和工作的高效工具，其重點不在“圖”，而在“思維”，或者說是“圖導(dǎo)思維”，其核心價值是激發(fā)思維和整理思維，核心特征是非線性和可視化[2].思維導(dǎo)圖在教學(xué)中的運用體現(xiàn)在四個方面：一是通過提取關(guān)鍵詞將碎片化的知識聯(lián)系起來，形成內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)，并以圖解的形式呈現(xiàn)知識體系的結(jié)構(gòu)，使知識體系化、層次化；二是幫助學(xué)生理順?biāo)季S和拓展思路，形成系統(tǒng)的思考能力，改變被動接受和機械記憶知識的狀況；三是有助于培養(yǎng)學(xué)生提煉、歸納、評價知識的高級思維能力；四是促進教師進行系統(tǒng)教學(xué)，注重知識間的縱橫聯(lián)系[3].

網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)或信息安全相關(guān)專業(yè)開設(shè)的專業(yè)課程，具有很強的專業(yè)性，內(nèi)容涉及計算機科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、信息論、密碼技術(shù)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等方面，是一門多學(xué)科交叉的基礎(chǔ)課程.該課程內(nèi)容多，涉及面廣，理論性和實踐性都很強，對學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和實踐能力的培養(yǎng)具有重要作用.學(xué)生學(xué)習(xí)時，由于概念抽象和難以理解而存在一定的難度，而思維導(dǎo)圖的繪制過程就是對大腦中的知識和想法進行“碎片整理”并“不斷優(yōu)化”的過程[4]，因此，本文試將思維導(dǎo)圖運用在網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)課程教學(xué)中，通過梳理相關(guān)知識之間的關(guān)系，幫助學(xué)生建立系統(tǒng)化的知識體系，對教學(xué)效果和教學(xué)中存在的問題進行深入研究.

1 研究對象與方法

研究對象為隴南師范高等?？茖W(xué)校三年制計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)2018級二個班(人數(shù)分別為46和48)和信息安全與管理專業(yè)2018級一個班(人數(shù)為51)的學(xué)生，選取計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)2018級1班為實驗班、2班為對照班，信息安全與管理專業(yè)的班為實驗班.實驗班運用思維導(dǎo)圖教學(xué)，對照班采用傳統(tǒng)方式教學(xué).教材均選用清華大學(xué)出版社出版的《計算機網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)》(杜文才編寫).采用相同的教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、任課教師和考評方式.

采用實驗法、文獻資料法和數(shù)理統(tǒng)計法進行研究.通過對比同類研究成果，為改進教學(xué)提供參考.利用Excel和SPSS軟件對成績數(shù)據(jù)進行歸類統(tǒng)計.

2 思維導(dǎo)圖在課程教學(xué)過程中的應(yīng)用

在網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中，一是講授思維導(dǎo)圖軟件(Mind Manager)的操作方法，讓學(xué)生掌握軟件的基本使用方法；二是建立課程章與章之間的思維導(dǎo)圖，見圖1，并區(qū)分重點、難點章節(jié)，讓學(xué)生對課程的知識框架產(chǎn)生清晰的認(rèn)識;三是讓學(xué)生根據(jù)講授過程，嘗試使用思維導(dǎo)圖軟件建立課程章與章之間的關(guān)系圖.

圖1 計算機網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)課程章與章之間的關(guān)系圖

2.1 課前

教師運用思維導(dǎo)圖備課時，要理清思路，突出重點、難點.基于思維導(dǎo)圖的教學(xué)設(shè)計需要從四方面入手.第一，確定本章與本書所有內(nèi)容的邏輯關(guān)系.第二，仔細(xì)研讀本章教學(xué)內(nèi)容，把握本章所需講授的內(nèi)容，確定教學(xué)的重點、難點和其中的內(nèi)在聯(lián)系，并構(gòu)建本章的重點、難點、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法、教學(xué)過程的思維導(dǎo)圖.第三，透徹分析本章節(jié)的各個知識點，從授課內(nèi)容中找到本章節(jié)的邏輯框架，讓學(xué)生能夠建立起知識間的聯(lián)系.第四，形成本章節(jié)知識結(jié)構(gòu)的思維導(dǎo)圖，思考在課堂教學(xué)中如何引導(dǎo)學(xué)生建立思維導(dǎo)圖[5].

學(xué)生完善上節(jié)課的思維導(dǎo)圖，復(fù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，預(yù)習(xí)新課，完成作業(yè).

2.2 課堂教學(xué)過程

教師可選取學(xué)生建立的優(yōu)秀的思維導(dǎo)圖或自行建立的思維導(dǎo)圖對上節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容進行回顧，幫助學(xué)生對認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有的觀念或之前所學(xué)的內(nèi)容進行復(fù)習(xí)，并與本節(jié)課將要學(xué)習(xí)的知識產(chǎn)生關(guān)聯(lián).教師告知學(xué)生本節(jié)課的重點、難點及教授的內(nèi)容，展示自己建立的本節(jié)課的思維導(dǎo)圖，并根據(jù)思維導(dǎo)圖進行本節(jié)課內(nèi)容的講解.每講解一個知識點，需要學(xué)生建立不同知識點的關(guān)鍵詞圖.當(dāng)本節(jié)課講解完成后，建立各知識點之間的聯(lián)系，即建立一個層次分明、邏輯性強的思維導(dǎo)圖，以利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率.

對于比較容易理解的章節(jié)，教師可安排學(xué)生自主學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握知識后先獨立建立思維導(dǎo)圖.教師再根據(jù)學(xué)生建立思維導(dǎo)圖的情況對內(nèi)容進行梳理,也可設(shè)計問題列表，讓學(xué)生回答問題，理解知識，進行建圖.對于比較難理解的章節(jié)，教師要引導(dǎo)學(xué)生搞明白相關(guān)的知識內(nèi)容，讓學(xué)生自行建圖.教師利用自己建立的思維導(dǎo)圖為學(xué)生進行補充講解，讓學(xué)生更加輕松地掌握知識.

2.3 課堂總結(jié)

本節(jié)課講授結(jié)束后，教師可以選取學(xué)生建立的優(yōu)秀和較差的思維導(dǎo)圖進行對比，幫助學(xué)生掌握思維導(dǎo)圖建立的方法，激發(fā)學(xué)生思考，對所學(xué)知識進行梳理和總結(jié).教師也可以讓部分學(xué)生對照自己建立的思維導(dǎo)圖對每一部分的知識進行回顧，最終制作一張有助于促進學(xué)生有條理地記憶重難點知識，理解知識內(nèi)在結(jié)構(gòu)，展示清晰思路的思維導(dǎo)圖.

2.4 課后

收集學(xué)生建立的思維導(dǎo)圖，評判學(xué)生本節(jié)課對知識的掌握情況，發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中哪些內(nèi)容沒有講清楚，學(xué)生對思維導(dǎo)圖軟件的運用情況怎樣，確定下節(jié)課需要對哪些內(nèi)容進行補充講解.學(xué)生可以應(yīng)用思維導(dǎo)圖進行課程復(fù)習(xí)，搞清章節(jié)之間、各部分知識之間的邏輯關(guān)系.

2.5 課程考核

教師可根據(jù)學(xué)生制作的思維導(dǎo)圖，從知識的系統(tǒng)性、合理性和圖的清晰度、精美度等方面對學(xué)生的平時學(xué)習(xí)效果進行判定，分析學(xué)生對課程知識的掌握情況，發(fā)現(xiàn)存在的問題.

3 思維導(dǎo)圖的應(yīng)用效果分析

課程結(jié)束后，通過考試來分析思維導(dǎo)圖的應(yīng)用效果.考試內(nèi)容緊扣課程教學(xué)大綱要求，重視對基礎(chǔ)知識和基本技能的考查，密切聯(lián)系教材，關(guān)注學(xué)生的實際情況，題量和題目的難易程度適中，覆蓋面廣，能較好地體現(xiàn)課程的教學(xué)目標(biāo).

3.1 對課程成績的影響分析

將實驗班和對照班的期末考試成績進行對比分析，具體情況見表1-2.

表1 期末考試成績分段分布情況

由表1可知，考試成績在80分以上的人數(shù)實驗班高于對照班，50分以下的人數(shù)實驗班低于對照班.這說明采用思維導(dǎo)圖有助于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，可以幫助學(xué)生掌握相關(guān)知識.

由表2可知，優(yōu)秀率、及格率、低分率、平均分實驗班均高于對照班.這也表明思維導(dǎo)圖對學(xué)生成績的提高有幫助且效果明顯.

表2 期末成績統(tǒng)計情況

3.2 對不同題型成績的統(tǒng)計對比

整個卷面分值為100分，單選題、填空題重點考察學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握情況，屬于客觀題型.多選題、簡答題、論述題主要考察學(xué)生對基礎(chǔ)理論的理解能力、分析推理能力，屬于主觀題型，整個考試內(nèi)容以創(chuàng)設(shè)問題情境、兼顧基礎(chǔ)知識、重視能力培養(yǎng)為目的.各題型得分情況見表3.

表3 各題型得分情況對比

由表3可知，實驗班各題型的得分均高于對照班.無論是客觀題還是主觀題，思維導(dǎo)圖都能幫助學(xué)生構(gòu)建課程知識體系，加深對知識的理解和應(yīng)用，通過學(xué)習(xí)內(nèi)化知識，形成自己的認(rèn)知模型.

4 總結(jié)與反思

運用“先見林、再來看樹”的方式，讓學(xué)生在漸進式、多元化的教學(xué)中，看到知識點與課程的邏輯關(guān)系，從而激發(fā)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力.讓學(xué)生先見森林后見樹，幫助學(xué)生建立穩(wěn)定的知識結(jié)構(gòu)體系，把碎片化的知識系統(tǒng)化.通過思維導(dǎo)圖，可建立網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)課程的知識體系，使知識系統(tǒng)化，減少學(xué)生對理論知識的認(rèn)知障礙.實驗表明，應(yīng)用思維導(dǎo)圖有助于提高教學(xué)效果.

4.1 思維導(dǎo)圖對教學(xué)的作用

(1)提高師生的發(fā)散思維能力

思維能力的培養(yǎng)比單純學(xué)習(xí)知識更重要.基于思維導(dǎo)圖教學(xué)，一方面在課程知識傳授過程中，讓學(xué)生活學(xué)活用；另一方面引導(dǎo)學(xué)生進行發(fā)散思維訓(xùn)練，建立完整的課程知識體系與邏輯結(jié)構(gòu).通過思維導(dǎo)圖，可對課程內(nèi)容進行概括、推理、歸納、分析等，教師和學(xué)生的發(fā)散思維能力均可得到提高.

(2)提高課堂教學(xué)效果

在每節(jié)課中，教師會確定教學(xué)主題，建立本節(jié)課的關(guān)鍵詞和知識點的思維導(dǎo)圖，形成清晰的知識脈絡(luò).這樣，教師對授課內(nèi)容的理解會更加深入和透徹，更能準(zhǔn)確地控制教學(xué)進度；使學(xué)生理解并把握知識內(nèi)容，通過提取關(guān)鍵詞形成知識點之間的邏輯關(guān)系.因此，有利于提高課堂教學(xué)效果.

(3)有利于形成完整的知識體系結(jié)構(gòu)

運用思維導(dǎo)圖來組織網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)課程教學(xué)活動，可將碎片化和復(fù)雜化的知識點簡化成層次清晰、邏輯性強、簡單明了的知識圖譜，幫助學(xué)生建立知識點間的關(guān)聯(lián)，形成完整的知識體系結(jié)構(gòu)[6].

4.2 在課堂教學(xué)中的注意事項

(1)注意學(xué)生繪圖差異

有些學(xué)生繪制的圖缺乏科學(xué)性，不能準(zhǔn)確地反映出知識的邏輯結(jié)構(gòu)；有些學(xué)生可能對本節(jié)內(nèi)容理解得不透徹，在腦海中沒有形成相關(guān)知識脈絡(luò)，繪圖比較粗糙，不熟悉或者不愿使用思維導(dǎo)圖軟件；有的學(xué)生關(guān)鍵詞提取不準(zhǔn)確，繪制的圖不能準(zhǔn)確地反映教學(xué)內(nèi)容.這就需要引導(dǎo)學(xué)生了解思維導(dǎo)圖的優(yōu)勢及作用，幫助學(xué)生梳理知識間的邏輯關(guān)系，掌握相關(guān)內(nèi)容，并提煉出要點.

(2)注意課堂時間利用

通過教學(xué)發(fā)現(xiàn)，有些學(xué)生對課程不預(yù)習(xí)，課前不進行思維導(dǎo)圖的繪制；有些學(xué)生能跟上教師的進度，完成章節(jié)的思維導(dǎo)圖制作.原因在于學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣沒有養(yǎng)成，不愿意或沒時間安排預(yù)習(xí).課堂上要對學(xué)生的預(yù)習(xí)情況進行檢查，預(yù)習(xí)與否要通過平時成績體現(xiàn)出來，并在講授新課時展示預(yù)習(xí)時學(xué)生制作的思維導(dǎo)圖.讓學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，選出組長，分配任務(wù)，協(xié)同完成思維導(dǎo)圖制作.這樣在課堂上就不會用大量的時間繪圖，而是完善圖.

(3)注意區(qū)別筆記和思維導(dǎo)圖

建立思維導(dǎo)圖是一種可以事半功倍的方法[1].通常，筆記以列表或線性方式呈現(xiàn)知識，運用符號或數(shù)字表示邏輯關(guān)系，內(nèi)容多為原文或敘述形式，關(guān)鍵詞模糊且不易記憶，缺乏知識關(guān)聯(lián)和思維過程.思維導(dǎo)圖則是通過思考后提取關(guān)鍵詞，以多維度(圖形、樹形或網(wǎng)狀)、多色彩方式展現(xiàn)內(nèi)容，將零散的、碎片的知識關(guān)聯(lián)起來形成層次分明、邏輯性強、條理清楚的圖形，有助于快速回顧和有效記憶.要引導(dǎo)學(xué)生注意二者的區(qū)別，合理使用.

(4)注意加強知識儲備

計算機理論課在教學(xué)內(nèi)容上，應(yīng)更加關(guān)注新技術(shù).教師要不斷更新自身知識，不斷提高自身理論水平，不斷豐富專業(yè)知識，不斷進行科學(xué)研究，只有這樣才能跟上技術(shù)的發(fā)展步伐，教授給學(xué)生的知識才能不脫離技術(shù)的發(fā)展.

(5)注意使用多樣化的課程教學(xué)方法和資源

在使用思維導(dǎo)圖進行課堂教學(xué)的過程中，一是應(yīng)考慮教學(xué)方法的多樣化，比如，采用項目教學(xué)法、情景教學(xué)法和翻轉(zhuǎn)課堂等來豐富課堂教學(xué)過程；二是準(zhǔn)備和應(yīng)用多樣化的學(xué)習(xí)資源，給學(xué)生不同的感官體驗，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

(6)注重理論聯(lián)系實際

教師要了解和掌握工作崗位對專業(yè)的能力需求，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，將理論知識與實際問題相結(jié)合，設(shè)置項目或場景開展教學(xué)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感受到工作崗位中理論知識的重要性.