5G時代下思維導(dǎo)圖在數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的探索與實踐*

王曉品 鄧革 劉詠梅

（廣州軟件學(xué)院電子系）

隨著萬物智能互連和數(shù)據(jù)快車道的飛起，真正告別網(wǎng)絡(luò)擁塞，5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮了不可替代的作用。作為5G技術(shù)的基礎(chǔ)課程，數(shù)據(jù)通信和網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮著重要的作用，是網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)知識的啟蒙課程，在后續(xù)的智能設(shè)備相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)通信實踐中發(fā)揮重要的作用。數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)課程涉及計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)兩個領(lǐng)域的知識，因此知識點繁多，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生厭煩心理。因此數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)的課程體系、教學(xué)過程和教學(xué)方法都非常關(guān)鍵，引入教學(xué)思維導(dǎo)圖，將教學(xué)內(nèi)容與新技術(shù)接軌，深入剖析課程的教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建線上、線下混合教學(xué)模式，全方位跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，達到課程資源的最大配置[1]。思維導(dǎo)圖具有思維可視化、思維激發(fā)、思維整理三個重要特征，在教學(xué)應(yīng)用中引入思維導(dǎo)圖，可以將網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信的思維過程整理再現(xiàn)，通過想象清理層級順序關(guān)系，將新舊知識建立聯(lián)系，促進學(xué)生的思維可視化、思維激發(fā)和思維整理，從而使學(xué)生獲得學(xué)習(xí)新知識的意義。[2]通過學(xué)生對5G通信的興趣激發(fā)對數(shù)據(jù)通信和計算機網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)興趣，促進學(xué)生的意義學(xué)習(xí)，為后續(xù)學(xué)習(xí)和就業(yè)發(fā)揮重要的作用。

一、數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)現(xiàn)狀與問題

課程體系欠缺，數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)體系僅僅是知識上與后續(xù)的課程實現(xiàn)的銜接，對于學(xué)生的開發(fā)或者實踐無法發(fā)揮其作用，導(dǎo)致學(xué)生對課程的重視程度不足，只是機械地死記硬背，并不理解所學(xué)的知識，無法構(gòu)建一個體系，因此學(xué)生的積極性降低，失去了學(xué)習(xí)的意義。

教學(xué)內(nèi)容繁多，課程涉及數(shù)據(jù)通信的關(guān)鍵技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的各個層次的協(xié)議等內(nèi)容，知識點多而亂，比如計算機網(wǎng)絡(luò)的各個層次的協(xié)議、上下層之間的關(guān)系以及工作流程，都需要有一個形象的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，但是學(xué)生無法短時間內(nèi)構(gòu)建；而數(shù)據(jù)通信技術(shù)則基于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建后的傳輸、交換等知識，有碎片化的特性，導(dǎo)致學(xué)生思路不清晰、思考停滯。

教學(xué)理念按照傳統(tǒng)的教師為主、學(xué)生為輔的方式開展，學(xué)生基本依靠課堂講解，即使課堂提問和互動，學(xué)生也是機械式地復(fù)述概念，很難用自己的理解闡述清晰，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性呈斷崖式下降。

教學(xué)方法固定不變、教學(xué)方式單調(diào)，本課程是一門傳統(tǒng)的課程，教學(xué)過程基本以講解理論為主，教學(xué)方法難以創(chuàng)新，教學(xué)方式也難以突破傳統(tǒng)的課堂式理論教學(xué)。

二、思維導(dǎo)圖在數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)的探索與實踐

思維導(dǎo)圖是一種可視化認知工具，它的建立是一個從了解到應(yīng)用、從應(yīng)用到收益的過程，最終實現(xiàn)思維導(dǎo)圖的自動化[4]。引入思維導(dǎo)圖方式學(xué)習(xí)，可以清理各影響因素之間的相互關(guān)系，將凌亂的碎片化知識進行歸類整理[3]，構(gòu)建良好的知識結(jié)構(gòu)框架，幫助學(xué)生形成完整的知識結(jié)構(gòu)圖，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中知識的遺漏和誤解，從而激發(fā)學(xué)生的思維主動性，及時發(fā)現(xiàn)自我知識結(jié)構(gòu)的盲點，查漏補缺，彌補課堂上的漏洞，也幫助教師探索針對性教學(xué)方法[2]。針對上述問題，從5G新興網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)技術(shù)與本課程的關(guān)聯(lián)性角度展開，講述課程內(nèi)容對后續(xù)的學(xué)習(xí)和工作的重要性，從而證明課程改革和創(chuàng)新的必要性。引導(dǎo)學(xué)生對課程的知識點從構(gòu)建思維導(dǎo)圖開始，將一系列概念聯(lián)系起來，而不是孤立地學(xué)習(xí)，從一個不同的視角展示課程的講解，實現(xiàn)課程的整合及實踐。

（一）課程體系思維導(dǎo)圖

數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)是電子系各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，先修課程是通信原理和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計，后續(xù)課程是移動通信技術(shù)、短距離無線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)等，建立一個完善的課程體系思維導(dǎo)圖，強調(diào)先修和后續(xù)課程的重要性，將新舊知識進行關(guān)聯(lián)，為學(xué)生學(xué)習(xí)建立課程體系提供思想指導(dǎo)。課程體系思維導(dǎo)圖如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)課程體系思維導(dǎo)圖

（二）教學(xué)內(nèi)容思維導(dǎo)圖

根據(jù)建立的課程體系，將思維導(dǎo)圖運用到數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)內(nèi)容整合中，將教學(xué)內(nèi)容進行整理重新構(gòu)建，建立形象生動的思維導(dǎo)圖，調(diào)動學(xué)生的積極主動性，主動地探索通信的知識，解決了課程枯燥且知識點多的弊端。構(gòu)建理論教學(xué)的思維導(dǎo)圖尤為重要。

引入5G新興技術(shù)中涉及的數(shù)據(jù)通信和網(wǎng)絡(luò)兩方面的技術(shù)，使學(xué)生建立一個5G網(wǎng)絡(luò)、5G技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的思維導(dǎo)圖，如圖2所示。將5G網(wǎng)絡(luò)與計算機網(wǎng)絡(luò)對比展開，進而將5G通信所采用的技術(shù)與數(shù)據(jù)通信技術(shù)接軌，真正理解課程對后續(xù)學(xué)習(xí)的作用，建立對網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信所需知識的體系結(jié)構(gòu)。

圖2 5G與數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)課程關(guān)聯(lián)思維導(dǎo)圖

針對整個課程的教學(xué)內(nèi)容的思維導(dǎo)圖設(shè)計如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)內(nèi)容思維導(dǎo)圖

通過圖3思維導(dǎo)圖，將知識搬上了參天大樹，而不是按部就班地按照順序進行教學(xué)，讓知識在學(xué)生的大腦中牢牢生根，解決了知識點繁雜、入門難以及記憶難的問題。思維導(dǎo)圖將課程中復(fù)雜的知識點繪成圖，引導(dǎo)學(xué)生思考，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，帶動學(xué)生輕松記憶，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。充分證明了教育心理學(xué)研究中思維導(dǎo)圖的重要性。

（三）教學(xué)方法思維導(dǎo)圖

教學(xué)方法是提高教學(xué)效果的重要手段，通過任務(wù)驅(qū)動式、全方位跟蹤式以及定制式方法，改善教學(xué)過程中教與學(xué)脫鉤的現(xiàn)象，以學(xué)生為主體設(shè)計和改進教學(xué)過程，為提高教學(xué)質(zhì)量探索新的方式方法。教學(xué)方法思維導(dǎo)圖如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方法思維導(dǎo)圖

1.任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)

采用任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)模式在本課程中占有重要的地位，通過靈活多樣的主題任務(wù)展開教學(xué)，將知識點穿插在教學(xué)任務(wù)中，潤物細無聲地完成知識的輸入，鍛煉了學(xué)生完成任務(wù)的綜合能力。但是過度依賴任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)模式，不論什么教學(xué)內(nèi)容，統(tǒng)統(tǒng)采用該種教學(xué)模式的現(xiàn)象，導(dǎo)致教學(xué)任務(wù)與實際教學(xué)產(chǎn)生了嚴重偏差，學(xué)生只是單純性地為了完成學(xué)習(xí)任務(wù)，對學(xué)生綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)沒有任何實質(zhì)性的幫助，以至于教學(xué)質(zhì)量和效果均沒有達到理想的目標[5]。數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)將實驗任務(wù)和實踐任務(wù)作為任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式的兩個方向。

實驗任務(wù)根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)的層次設(shè)置不同的任務(wù)，根據(jù)任務(wù)找出需要掌握的知識點，采用cisco7.2仿真軟件搭建網(wǎng)絡(luò)，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行配置，從而掌握網(wǎng)絡(luò)層次的區(qū)別和聯(lián)系，指導(dǎo)學(xué)生對不同場景、不同需求的網(wǎng)絡(luò)進行規(guī)劃設(shè)計。

實踐任務(wù)分三類：第一類以網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)為目標，通過課程設(shè)計環(huán)節(jié)布置任務(wù)，以學(xué)校或者以家庭為單位構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，采用cisco7.2進行系統(tǒng)仿真及測試；第二類以網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)編程方法和技術(shù)為目標，參與學(xué)生各類比賽中的網(wǎng)絡(luò)編程相關(guān)技術(shù)研發(fā)，以學(xué)生課外實踐中的任務(wù)驅(qū)動學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)；第三類則以移動通信技術(shù)及短距離無線通信技術(shù)的組網(wǎng)和傳輸技術(shù)為目標，通過對網(wǎng)絡(luò)拓撲及網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的學(xué)習(xí)，掌握長距離、短距離無線組網(wǎng)的方法，并研究無線網(wǎng)絡(luò)中傳輸、交換及處理所采用的技術(shù)和算法，為通信領(lǐng)域就業(yè)打好基礎(chǔ)。

2.全方位跟蹤式教學(xué)

數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)是一門理論性強、知識點多的課程，僅依靠課堂講解學(xué)生無法理解，因此需要建立一套全方位跟蹤的教學(xué)方法，形成線下、線上的完美閉環(huán)，形成良好的學(xué)習(xí)循環(huán)系統(tǒng)。通過在智慧樹平臺建立翻轉(zhuǎn)課堂，不僅可以實現(xiàn)線下教學(xué)中課堂互動環(huán)節(jié)，通過課堂打卡、課堂互動、頭腦風(fēng)暴及小組教學(xué)等改善課堂氣氛，并且可以實現(xiàn)線上線下混合教學(xué)模式，如通過布置視頻觀看任務(wù)，讓學(xué)生分線下提前觀看，課堂上則采用分小組討論，探討不同網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建時所需要的知識和設(shè)備，轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，以學(xué)生為主進行的練習(xí)，調(diào)動學(xué)生主動歸納、總結(jié)和思考的習(xí)慣，重新構(gòu)建思維導(dǎo)圖并優(yōu)化學(xué)習(xí)重點，擺脫傳統(tǒng)的單向輸出教學(xué)模式，真正實現(xiàn)學(xué)生為主式教學(xué)。可通過線上布置學(xué)習(xí)任務(wù)、知識問答及作業(yè)題庫訓(xùn)練，監(jiān)督學(xué)生課后的學(xué)習(xí)情況，實現(xiàn)全方位的跟蹤教學(xué)。

3.定制式教學(xué)

數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)課程后續(xù)的三個重要方向是專業(yè)能力、考研和考證，通過創(chuàng)建微信公眾號為學(xué)生提供最新技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程師考證及考研知識的分享，為有余力的同學(xué)提供全方位地指導(dǎo)。進行不同學(xué)習(xí)目標的定制式教學(xué)。將相關(guān)知識點和題目形成學(xué)習(xí)任務(wù)，帶動學(xué)生課外學(xué)習(xí)。

三、課程改革效果及意義

（一）改革效果

通過對近五年的教學(xué)效果反饋進行調(diào)研總結(jié)，前三年按照傳統(tǒng)的教學(xué)方法進行，學(xué)生的教學(xué)評價最高只有9.63分，平均分最高80.1,采用思維導(dǎo)圖方式教學(xué)后，學(xué)生的評價從9.63升到9.98分，考試平均分也穩(wěn)定在82.8左右，充分證明學(xué)生對課程改革的認可，教學(xué)方法受到學(xué)生的歡迎，不僅提升了考試的平均分，而且學(xué)生評價接近滿分，成效明顯，具體數(shù)據(jù)如表1所示

表1 近五年課程改革學(xué)生評價列表

（二）改革意義

對于《數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)》的教學(xué)改革，實驗環(huán)節(jié)受到教學(xué)體系的影響和實驗室的限制，改善不明顯，根據(jù)實際需求，仍需持續(xù)改進。理論教學(xué)環(huán)節(jié)得到了一定的改善，不僅將課程與未來的5G進行了關(guān)聯(lián)，開拓了學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)，形成完整的知識體系，而且將每一個章節(jié)的內(nèi)容都從文字編程思維導(dǎo)圖，實現(xiàn)了連點成圖的學(xué)習(xí)，為后續(xù)網(wǎng)絡(luò)編程提供了理論基礎(chǔ)，改善了知識點多且課程枯燥的缺點，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和思考的能力。

四、結(jié)語

在信息化飛速發(fā)展的時代，大數(shù)據(jù)時代的到來，各種知識呈爆炸式增長，單純依靠視頻的學(xué)習(xí)有一定的弊端，使學(xué)生形成依賴和不思考的習(xí)慣，不足以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。而根據(jù)心理學(xué)研究中思維導(dǎo)圖在教學(xué)中的重要性，引入課程教學(xué)中，促進了學(xué)生的主動思維方式，得到了學(xué)生的認可和良好的教學(xué)效果，真正實現(xiàn)教育的目標—“授之以魚不如授之以漁”。