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      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*

      2022-04-11 07:36:06王曉品鄧革劉詠梅
      智庫時代 2022年16期
      關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)通信導(dǎo)圖知識點

      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”。

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