5G时代下思维导图在数据通信与网络教学中的探索与实践*

王晓品 邓革 刘咏梅

（广州软件学院电子系）

随着万物智能互连和数据快车道的飞起，真正告别网络拥塞，5G网络发挥了不可替代的作用。作为5G技术的基础课程，数据通信和网络发挥着重要的作用，是网络和通信技术知识的启蒙课程，在后续的智能设备相关的网络通信实践中发挥重要的作用。数据通信与网络课程涉及计算机网络和数据通信技术两个领域的知识，因此知识点繁多，学生在学习过程中产生厌烦心理。因此数据通信与网络的课程体系、教学过程和教学方法都非常关键，引入教学思维导图，将教学内容与新技术接轨，深入剖析课程的教学内容，构建线上、线下混合教学模式，全方位跟踪学生学习状况，达到课程资源的最大配置[1]。思维导图具有思维可视化、思维激发、思维整理三个重要特征，在教学应用中引入思维导图，可以将网络和数据通信的思维过程整理再现，通过想象清理层级顺序关系，将新旧知识建立联系，促进学生的思维可视化、思维激发和思维整理，从而使学生获得学习新知识的意义。[2]通过学生对5G通信的兴趣激发对数据通信和计算机网络的学习兴趣，促进学生的意义学习，为后续学习和就业发挥重要的作用。

一、数据通信与网络课程教学现状与问题

课程体系欠缺，数据通信与网络的教学体系仅仅是知识上与后续的课程实现的衔接，对于学生的开发或者实践无法发挥其作用，导致学生对课程的重视程度不足，只是机械地死记硬背，并不理解所学的知识，无法构建一个体系，因此学生的积极性降低，失去了学习的意义。

教学内容繁多，课程涉及数据通信的关键技术和网络的各个层次的协议等内容，知识点多而乱，比如计算机网络的各个层次的协议、上下层之间的关系以及工作流程，都需要有一个形象的网络架构，但是学生无法短时间内构建；而数据通信技术则基于网络构建后的传输、交换等知识，有碎片化的特性，导致学生思路不清晰、思考停滞。

教学理念按照传统的教师为主、学生为辅的方式开展，学生基本依靠课堂讲解，即使课堂提问和互动，学生也是机械式地复述概念，很难用自己的理解阐述清晰，学生学习积极性呈断崖式下降。

教学方法固定不变、教学方式单调，本课程是一门传统的课程，教学过程基本以讲解理论为主，教学方法难以创新，教学方式也难以突破传统的课堂式理论教学。

二、思维导图在数据通信与网络课程教学的探索与实践

思维导图是一种可视化认知工具，它的建立是一个从了解到应用、从应用到收益的过程，最终实现思维导图的自动化[4]。引入思维导图方式学习，可以清理各影响因素之间的相互关系，将凌乱的碎片化知识进行归类整理[3]，构建良好的知识结构框架，帮助学生形成完整的知识结构图，发现学生在学习过程中知识的遗漏和误解，从而激发学生的思维主动性，及时发现自我知识结构的盲点，查漏补缺，弥补课堂上的漏洞，也帮助教师探索针对性教学方法[2]。针对上述问题，从5G新兴网络和相关技术与本课程的关联性角度展开，讲述课程内容对后续的学习和工作的重要性，从而证明课程改革和创新的必要性。引导学生对课程的知识点从构建思维导图开始，将一系列概念联系起来，而不是孤立地学习，从一个不同的视角展示课程的讲解，实现课程的整合及实践。

（一）课程体系思维导图

数据通信与网络是电子系各专业的专业基础课，先修课程是通信原理和面向对象程序设计，后续课程是移动通信技术、短距离无线通信技术、网络操作系统、网络管理技术等，建立一个完善的课程体系思维导图，强调先修和后续课程的重要性，将新旧知识进行关联，为学生学习建立课程体系提供思想指导。课程体系思维导图如图1所示。

图1 数据通信与网络课程体系思维导图

（二）教学内容思维导图

根据建立的课程体系，将思维导图运用到数据通信与网络的教学内容整合中，将教学内容进行整理重新构建，建立形象生动的思维导图，调动学生的积极主动性，主动地探索通信的知识，解决了课程枯燥且知识点多的弊端。构建理论教学的思维导图尤为重要。

引入5G新兴技术中涉及的数据通信和网络两方面的技术，使学生建立一个5G网络、5G技术、计算机网络和数据通信技术的思维导图，如图2所示。将5G网络与计算机网络对比展开，进而将5G通信所采用的技术与数据通信技术接轨，真正理解课程对后续学习的作用，建立对网络和数据通信所需知识的体系结构。

图2 5G与数据通信与网络课程关联思维导图

针对整个课程的教学内容的思维导图设计如图3所示。

图3 数据通信与网络教学内容思维导图

通过图3思维导图，将知识搬上了参天大树，而不是按部就班地按照顺序进行教学，让知识在学生的大脑中牢牢生根，解决了知识点繁杂、入门难以及记忆难的问题。思维导图将课程中复杂的知识点绘成图，引导学生思考，提升学生的学习兴趣，带动学生轻松记忆，培养学生的创新思维能力。充分证明了教育心理学研究中思维导图的重要性。

（三）教学方法思维导图

教学方法是提高教学效果的重要手段，通过任务驱动式、全方位跟踪式以及定制式方法，改善教学过程中教与学脱钩的现象，以学生为主体设计和改进教学过程，为提高教学质量探索新的方式方法。教学方法思维导图如图4所示。

图4 数据通信与网络教学方法思维导图

1.任务驱动式教学

采用任务驱动式教学模式在本课程中占有重要的地位，通过灵活多样的主题任务展开教学，将知识点穿插在教学任务中，润物细无声地完成知识的输入，锻炼了学生完成任务的综合能力。但是过度依赖任务驱动式教学模式，不论什么教学内容，统统采用该种教学模式的现象，导致教学任务与实际教学产生了严重偏差，学生只是单纯性地为了完成学习任务，对学生综合素养的培养没有任何实质性的帮助，以至于教学质量和效果均没有达到理想的目标[5]。数据通信与网络将实验任务和实践任务作为任务驱动教学模式的两个方向。

实验任务根据不同的网络的层次设置不同的任务，根据任务找出需要掌握的知识点，采用cisco7.2仿真软件搭建网络，对网络设备进行配置，从而掌握网络层次的区别和联系，指导学生对不同场景、不同需求的网络进行规划设计。

实践任务分三类：第一类以网络管理技术为目标，通过课程设计环节布置任务，以学校或者以家庭为单位构建网络，采用cisco7.2进行系统仿真及测试；第二类以网络操作系统的网络编程方法和技术为目标，参与学生各类比赛中的网络编程相关技术研发，以学生课外实践中的任务驱动学生对本课程的学习；第三类则以移动通信技术及短距离无线通信技术的组网和传输技术为目标，通过对网络拓扑及网络传输技术的学习，掌握长距离、短距离无线组网的方法，并研究无线网络中传输、交换及处理所采用的技术和算法，为通信领域就业打好基础。

2.全方位跟踪式教学

数据通信与网络是一门理论性强、知识点多的课程，仅依靠课堂讲解学生无法理解，因此需要建立一套全方位跟踪的教学方法，形成线下、线上的完美闭环，形成良好的学习循环系统。通过在智慧树平台建立翻转课堂，不仅可以实现线下教学中课堂互动环节，通过课堂打卡、课堂互动、头脑风暴及小组教学等改善课堂气氛，并且可以实现线上线下混合教学模式，如通过布置视频观看任务，让学生分线下提前观看，课堂上则采用分小组讨论，探讨不同网络构建时所需要的知识和设备，转变教学模式，以学生为主进行的练习，调动学生主动归纳、总结和思考的习惯，重新构建思维导图并优化学习重点，摆脱传统的单向输出教学模式，真正实现学生为主式教学。可通过线上布置学习任务、知识问答及作业题库训练，监督学生课后的学习情况，实现全方位的跟踪教学。

3.定制式教学

数据通信与网络课程后续的三个重要方向是专业能力、考研和考证，通过创建微信公众号为学生提供最新技术、网络工程师考证及考研知识的分享，为有余力的同学提供全方位地指导。进行不同学习目标的定制式教学。将相关知识点和题目形成学习任务，带动学生课外学习。

三、课程改革效果及意义

（一）改革效果

通过对近五年的教学效果反馈进行调研总结，前三年按照传统的教学方法进行，学生的教学评价最高只有9.63分，平均分最高80.1,采用思维导图方式教学后，学生的评价从9.63升到9.98分，考试平均分也稳定在82.8左右，充分证明学生对课程改革的认可，教学方法受到学生的欢迎，不仅提升了考试的平均分，而且学生评价接近满分，成效明显，具体数据如表1所示

表1 近五年课程改革学生评价列表

（二）改革意义

对于《数据通信与网络》的教学改革，实验环节受到教学体系的影响和实验室的限制，改善不明显，根据实际需求，仍需持续改进。理论教学环节得到了一定的改善，不仅将课程与未来的5G进行了关联，开拓了学生的认知结构，形成完整的知识体系，而且将每一个章节的内容都从文字编程思维导图，实现了连点成图的学习，为后续网络编程提供了理论基础，改善了知识点多且课程枯燥的缺点，培养学生自主学习和思考的能力。

四、结语

在信息化飞速发展的时代，大数据时代的到来，各种知识呈爆炸式增长，单纯依靠视频的学习有一定的弊端，使学生形成依赖和不思考的习惯，不足以培养学生的逻辑思维能力。而根据心理学研究中思维导图在教学中的重要性，引入课程教学中，促进了学生的主动思维方式，得到了学生的认可和良好的教学效果，真正实现教育的目标—“授之以鱼不如授之以渔”。