基于思維導圖的高職計算機理論課教學改革與效果研究
——以網絡安全技術課程為例

◎安曉瑞

（隴南師范高等專科學校數信學院，甘肅成縣742500）

課程是人才培養的核心要素，課程質量直接決定人才培養質量。課程改革必須堅持的基本原則是提升高階性、突出創新性、增加挑戰度[1]。計算機理論課是高職院校的必修課，主要包括計算機基礎知識、計算機系統、計算機網絡等類別的網絡安全技術、操作系統、計算機組成原理、數據結構和計算機網絡基礎等理論性課程。計算機理論課具有知識豐富、概念抽象、理論性較強、層次與邏輯關系復雜等特點。通過多年對高職學校的計算機專業教師和學生的訪談和觀察，當前計算機理論課教學較多為講授方式，學生上課接受比較難，教學效果不明顯。教師在教學中側重于知識的傳授，對學生的學習習慣和思維能力培養關注不夠，學生的大腦中沒有形成完整的知識體系結構，對理論知識掌握和理解不到位，造成學生的綜合能力和實踐能力得不到有效提升。筆者以建構主義學習理論為指導，以網絡安全技術課程為例，探索如何在計算機理論課中運用思維導圖并對教學效果進行深入分析，發現并探討所存在問題，為計算機理論課教學改革提供參考依據。

一、計算機理論課程教學現狀分析

（一）教師方面

根據對同類高職院校的調查和相關文獻分析，筆者發現教師普遍認為計算機理論知識不好講，不像應用軟件類課程可以動手操作，教師講的累，學生聽的累。計算機理論課的課堂教學主要以教師講授為基礎，緊緊圍繞教材，教學中多采用PPT，學生參與課堂教學也僅限于提問。計算機理論課教學效果不佳表現為教學過程比較枯燥，教學方法單一，學生沒有興趣，課堂教學沒有吸引力，學生學習能力難以提高。

（二）學生方面

根據筆者與高職院校學生的交談，學生普遍對計算機理論課不感興趣。學生認為理論知識很枯燥、難學，更喜歡操作技能類課程的學習。甚至有學生認為計算機理論課不重要，計算機理論課學習內容多、概念多、理解難，重在原理或實現機制，重在功能描述或作用表述，在實踐中很難用到。

（三）課堂教學條件方面

教學條件的制約因素也需要注意，當前計算機理論課的授課環境多為投影儀加幕布或觸摸一體機，僅能提供視頻、圖片和文字的展示，僅限于耳朵和眼睛的感官刺激，而理論知識的認知需要緊密聯系實際。鑒于此，學?？商峁┯嬎銠C實驗環境或者仿真實驗室讓學生身臨其境，動手動腦，多觀察多總結，以便更好地理解和掌握理論知識。

二、計算機理論課教學運用思維導圖的可行性

（一）思維導圖的作用

思維導圖是發散性思維的表達，也是人類思維的自然功能。這是一種非常有用的圖形技術，應用于生活的各個方面，根據它改進后的學習能力和清晰的思維方式會改善人的行為表現[2]。根據思維導圖的四個基本特征，思維導圖可以把各級主題的關系通過隸屬關系與相關層級使用圖表標示出來，主題作為分支從中央圖像向四周放射，分支由一個關鍵圖像或者印在相關線條上的關鍵詞構成，各分支形成一個相互連接的節點結構[3]。計算機理論課程概念多，理論與實踐結合緊密。教師和學生可通過提取教學內容的關鍵字，運用思維導圖構建自己的認知模型，理清章節之間、知識點之間的邏輯關系。思維導圖的運用有助于知識梳理，激發學生發散思維和創造思維能力的培養。

（二）建構主義學習理論

建構主義學習理論認為：學習是引導學生從原有經驗出發，生長（建構）起新的經驗[4]；學習是學習者認知、實踐和建構的過程，學習者通過自己的舊知識對事物進行認知，并進行實踐對舊知識進行深化，構建新的認知結構。通過新舊知識的互動，使之產生新的有意義的關聯、組合，而思維導圖恰好契合建構主義的特點，非常適合作為知識體系建構的工具[5]。

（三）相關研究文獻

通過“中國知網”進行“思維導圖”與課程關鍵詞的檢索，可知國內對于思維導圖在具體課程中的應用研究已經形成大量文獻。天津職業大學的張亞軍和王向華的論文《思維導圖在高職教學做一體課程教學設計中的應用——以基于Linux下C程序設計課程為例》、華中師范大學的陳靜的論文《概念圖/思維導圖在計算機軟件類課程教學中的行動研究》、天津師范大學的朱新會的論文《基于思維導圖和概念圖的理論型課程知識設計與應用》等都表明思維導圖在教學中是一種有效的教學工具與學習方法。思維導圖適合事實類和原理類知識學習，它能培養學生發散思維能力，引導學生理解和記憶學習內容，使得知識更為條理化和系統化。

（四）計算機理論課的特性

計算機理論課教學內容較多，涉及知識面廣，知識點繁雜，具有較強的理論性和實踐性。計算機理論課的教學需要教師將主要的知識框架形成樹形或圖形表現方式，把每個知識內容聯系起來形成科學的知識體系，把碎片的知識關聯起來梳理課程內容，把側重于傳輸知識的教學上升到思考與探究的層面上。思維導圖可很好地解決教學內容繁雜、層次與邏輯關系復雜的問題。

三、引入思維導圖的計算機理論課教學

計算機軟件繪制思維導圖常用的軟件有Inspiration、MindManager、MindMaster、iMindMap 等，這些軟件簡單易學，學生稍加練習就可掌握。在開展思維導圖的計算機理論課教學過程中，教師需要仔細研讀教材內容，對每章教學內容進行取舍，區分掌握內容和了解內容；透徹分析每章節的各個知識點，把握和確定每章教學的重難點、教學目標、教學方法；構建章與章之間的層次與邏輯關系圖，形成課程知識體系結構雛形。

課程第一課。對思維導圖及軟件的使用做簡單介紹。教師利用自己構建的課程知識體系結構圖使學生明確課程的知識體系結構、章與章的關系、重難點章節以及設置該章目的。通過教師引導講述，讓學生嘗試運用軟件構建課程章與章之間的思維導圖，形成對課程的清晰認識。

對于具體章節，以“四課”環節構建教學過程，圍繞課前、課中、課末、課后四個階段進行教學設計[6]。

課前設計。教師認真審閱本章節內容，哪些作為必講、哪些作為學生自學、還需要補充哪些教材沒有的內容；確定本章節的教學目標、重點難點、教學資源，抽取知識點關鍵字形成本章節知識體系的思維導圖。根據學生提交的思維導圖作業選擇優秀作品。學生完成上節課的導圖制作，根據自己時間安排課程預習，有時間的學生可自行構建本章節的思維導圖。

課中設計。根據課堂時間劃分為三個階段。首先，安排時間讓學生自行預習本章節內容，引導學生學會提取關鍵字，同時對新舊知識形成互補，指導學生構建本節課的知識導圖。其次，教師選取上節課學生制作的優秀思維導圖或自己的導圖對上節課內容進行回顧，一方面展示優秀導圖的特點，另一方面進行知識溫習，并引入新課，講述本節課哪些是教學目標、重難點。最后，在具體知識點的講解過程中，教師利用自己準備的教學資源讓學生對理論的知識點有具體的認知，不直接講述具體概念；也可以通過設置教學問題引導學生對知識點進行再認識；也可以讓學生來講述對知識點的認知；也可以設置知識主題進行討論，讓學生進行探究，相互切磋。通過對知識的建構，學生梳理本節課知識體系結構，完成本節課的思維導圖制作。

課末設計。課堂教學最后時間段，教師展示自己構建的思維導圖，讓學生對本節課形成完整的知識體系結構，并對重難點進行補充和輔導，總結本節課教學內容，歸納反思，引導學生歸納本節課的知識點和知識體系結構。

課后設計。教師收取本節課學生制作的思維導圖，將本節課學生不易掌握的內容組織成簡述題或論述題等。學生再次完善思維導圖，完成課后作業并提交教師。

四、思維導圖教學運用分析

基于思維導圖的網絡安全技術教學行動研究中發現，該課程有較多的概念描述，知識結構復雜，具有計算機理論課共有的特點，可作為代表進行研究。教學使用賈鐵軍和蔣建軍編寫的《網絡安全技術及應用實踐教程》作為教材。

（一）課程教學

在課程第一節課教學中引入的章與章之間的思維導圖（見圖1）。通過簡單的圖像和文字，將章與章的相互層級關系呈現出來，構建出網絡安全技術課程的知識框架體系。運用思維導圖，以簡單的語言、鮮明的形象梳理網絡安全技術課程知識的層次與邏輯結構。

以網絡安全技術第一章為例，其知識體系如圖2所示。運用提綱式的思維導圖來表示各知識要點之間的關系，以簡潔明了、重點突出、脈絡清晰的形式將復雜的課本內容知識直觀地呈現，能有效地幫助學生理順知識要點，把握知識之間關系，幫助學生進行記憶和理解，幫助學生對比知識要點之間的關系，將所學內容融會貫通。在課程每個章節教學中，引導學生預習和學習章節內容，構建本章思維導圖，充分調動了學生的主觀能動性，注重學生發散思維和綜合能力培養。

圖1 課程章間關系

圖2 第一章知識體系

（二）教學效果分析

筆者采取實證研究方法，利用成績數據進行對比和調查問卷數據結果，分析實施思維導圖前后的課堂教學效果和學生成績的變化。

1.成績對比分析

筆者以信息安全與管理專業2018級學生為對象運用思維導圖策略開展教學，2017級成績為對照，2016級的成績作為基準，成績對比見表1。

為了說明對照組的成績可比性，筆者引入2016級學生的成績作為對比基準，對2016級和2017級學生的成績對比發現，兩個年級的學生成績在平均分上相差1.15分，優秀率相差1.72%，及格率相差1.84%，低分率相差0.98%，成績相差不多，提示可以將2017級設為對照組，2017級和2018級學生成績具有一定實驗研究價值。對2017級和2018級學生的成績對比發現，兩個年級的學生成績在平均分上相差7.00分，優秀率相差7.16%，及格率相差19.86%，低分率相差11.13%，成績差異顯著，說明2018級的成績明顯高于2017級學生成績。成績對比結果表明思維導圖學習方法有助于提升學生成績，教學成效較為突出，對教學和學生的幫助效果是明顯的。

表1 成績對比

2.調查問卷結果分析

對2018級信息安全與管理專業學生，在學習完課程后，發放《網絡安全技術思維導圖教學現狀情況調查表》共46份，回收46份，其中關于思維導圖部分問題及數理統計見表2。

表2 問卷調查結果

從表2結果來看，81.13%的學生喜歡教師在教學中采用思維導圖，83.85%對開展思維導圖教學是感興趣的，88.29%的學生認為思維導圖有助于課程學習，90.44%的學生認為思維導圖可以幫助其理清教學的主要內容，84.53%的學生可通過思維導圖進行知識點的關聯。通過上述數據表明思維導圖對大多數學生是適應的，對課程學習是有幫助的，83.4%的學生認為將思維導圖引入課堂，有助于課堂教學效果的提升，更進一步表明思維導圖的積極作用效果。在多選題部分，超過70%的學生認為思維導圖有助于知識整理、提高復習效率、知識體系更清晰，學生對思維導圖及思維導圖融入課堂教學效果提升是顯著的。

五、總結與思考

筆者以網絡安全技術課程為例，引入思維導圖對計算機理論課課堂教學進行改革，開展思維導圖在課前、課中、課末、課后四個環節的教學行動研究。研究表明：在計算機理論課中運用思維導圖進行教學，能夠幫助教師和學生梳理課程知識要點，構建系統和完整的課程知識框架體系，課程脈絡簡明易懂；能夠幫助教師改變課堂教學過程，豐富教學方法，提升教學效果；同時學生通過提取課程知識的關鍵字，有助于加強對理論知識的理解和記憶。學生在繪制課程的思維導圖過程中，可提高學生的主動性，增強課程的吸引力，促進學生形成知識點的關聯，培養學生的興趣和思維能力。同時，在本次教學探索中也發現存在的一些問題。

（一）學生學習的差異性

思維教育是建立在思維導圖技能基礎上的多種理念的集合，包括記憶力、快速閱讀、創造力和多元智商的提升等。如果把這些元素結合起來，那么就能發現自身的天才潛能[1]。由于學生個體的差異，在教學中每個學生的繪制思維導圖是不同的，有些學生的圖簡單清晰，能準確構建課程各章節之間的層次關系以及章節內部知識點的關系；有的學生的思維導圖比較凌亂，主次不明顯。這就需要教師細心和耐心地對學生進行指導，幫助其構建科學合理的思維導圖，同時選取優秀作品進行展示。

（二）學生存在抵觸情緒

教學中發現，有些學生能跟上教師的進度，完成章節的思維導圖制作，有些學生表現出嫌麻煩、懶散、照抄、不愿動手等情況。分析其原因：一是學生對思維導圖的作用及精華沒有充分理解；二是學生不積極參與。這時教師可以引導學生和自己一起建圖，幫助學生提取關鍵字，展現圖的作用。也可以通過設置一堂制圖比賽，并作為一次平時考核，讓學生感受思維導圖的優勢與作用。還可以通過設置學習小組進行繪制，每個小組繪制一張，實現合作學習。

（三）明確筆記和思維導圖的區別

在學生的思維導圖中發現，有些學生把思維導圖當作是記筆記或者制作筆記，必須明確制作筆記和記筆記的辦法事倍功半，而思維導圖是一種可以事半功倍的方法[2]。通常筆記是以列表或線性呈現，運用符號或數字表示邏輯關系，筆記內容多為原文或敘述形式，筆記中關鍵詞模糊，且不易記憶，缺少知識關聯和思維過程。思維導圖則是通過大腦思考后提取關鍵字，以多個維度（圖形、樹形或網狀）多色方式展現內容，將零散的、碎片的知識關聯起來，形成層次清晰、邏輯通順、條理清楚的圖形，幫助學生快速回顧和有效記憶，形成知識聯系、思維的發散。