思維導圖在計算機網絡課程中的應用

法代東

（廣州大學計算機科學與網絡工程學院 廣東·廣州 510006）

計算機網絡課程是大學計算機類專業的學位必修課程，也是非計算機專業人員了解網絡數據傳輸的重要科目。計算機網絡課程知識點零散，理論性強，如何進行教學設計，開展思路清晰、易于理解、有吸引力的授課是值得思考的難題。隨著可視化理論的深入發展，可視化技術受到了教育領域的重視，思維導圖作為一種思維工具成為了知識可視化的重要手段，如何在計算機網絡課程中發揮作用是值得探索的問題。

1 計算機網絡課程的現狀與特點

（1）理論性強，實踐性差。計算機網絡課程作為基礎類課程，涵蓋了網絡基本工作原理、概念等知識點，以網絡的OSI層次模型為主線進行網絡基礎知識的講解，OSI模型作為重要的網絡層次模型，其本身并沒有在實際中應用，因此圍繞OSI 模型講解的知識點缺乏驗證性的實驗，以理論知識為主。計算機網絡基礎課實驗以應用層實驗為主，導致學生付出大量時間進行理論知識學習，卻得不到太多的實踐機會。

（2）知識點多，概念間邏輯性不強。計算機網絡課程一般通過網絡概述、局域網、廣域網、網絡互聯協議、網絡應用和安全等章節順序進行講解，這種章節順序理論上沒有錯誤，但并不符合人們認知上的計算機網絡連接過程。人們認知的網絡連接是從瀏覽器輸入網址開始，按照網絡數據傳輸順序，通過電信號的傳輸、網線到網絡設備等過程完成網絡的數據連接。作為理論性較強的課程，知識點邏輯性的欠缺使得課程知識點零散，不易理解與記憶。

（3）學生基礎參差不齊。計算機網絡課程作為基礎類課程，面向計算機類專業和非計算機類專業學生開設。網絡知識包含了大量的抽象概念和原理，需要計算機基礎知識作為鋪墊學習。計算機網絡課程作為基礎課程一般會在大一開設，學生的計算機基礎知識參差不齊，一方面增加了學生對網絡知識的理解難度，另一方面增加了教師的教學負擔。

（4）教材知識點落后，與實際脫節。在現代科學技術與現代通信技術的共同作用下，網絡時代已經到來，“互聯網+”成為了時代的標志，網絡技術更新換代速度迅速。然而，計算機網絡課程教材卻跟不上技術更新的腳步，部分教材停留在介紹2G、3G 網絡，對當前正在使用的網絡連接技術涉及較少，學習者學到的網絡知識與當前正在應用的技術脫節嚴重。

2 思維導圖的內涵和優勢

思維導圖又叫心智導圖，是表達發散性思維的有效圖形思維工具，它運用圖文并重的技巧，把各級主題的關系用層級圖表現出來，把主題關鍵詞與圖像、顏色等建立記憶鏈接。思維導圖作為發散思維工具，在教學中優勢明顯。

（1）將知識層次化。思維導圖按照圖示間的邏輯關系，將概念原理按照層次關系分別呈現出來。對教師來說，按照思維導圖的引導，更易于將復雜的概念關系理順，形成層次分明的、邏輯通暢的講解思路。對于學生來說，思維導圖的層次化將知識從簡單到復雜逐漸展示出來，體現了從易到難，從簡單到復雜的學習原則，更易于學生對知識的理解。

（2）將知識整體化。思維導圖將知識點用一張圖示展示出來，完整體現了知識點間的脈絡關系，根據思維導圖，教師在講授過程中可以隨時把握自己的講授進度，按照導圖中體現的重點難點，可以有意識的放緩或加速授課節奏，對授課進度進行整體把握。對學生來講，思維導圖一方面可以迅速的對知識形成整體感知，將知識點聯系起來。另一方面可以通過快速瀏覽思維導圖，復習所需知識，查缺補漏，及時要求教師講解。

圖1

（3）將知識發散化。思維導圖作為思維發散工具，從一個中心主題開始，不斷利用線條擴展分支主題，中心主題與分支主題間聯系緊密，關系分明。教師在進行教學設計時，利用思維導圖可以完成頭腦風暴式的教學設計模式，尋找知識點之間的聯系，完成更加利于學生理解的教學內容設計。思維導圖是思維的自然表達過程，利用線條、文字、圖形等形式將思維呈現出來，學生可以利用思維導圖做計劃、做筆記等一切需要將思維可視化的事情，利用思維導圖將自己的思考過程呈現出來，訓練自己的發散思維。

3 思維導圖在網絡課程中的作用

（1）將零散知識串聯起來。計算機網絡課程涉及的知識點較多，通過思維導圖，教師可以把每個章節的知識點通過關鍵詞、隸屬關系、層級關系有效串聯起來，在授課過程中，用思維導圖作為線索，幫助學生學習、串聯、回憶知識點，將會取到事半功倍的效果。

（2）將抽象知識具體化。網絡基礎課程的知識點大多比較抽象，例如計算機網絡互聯協議是框架型的知識點，授課過程中可以用思維導圖的層級表現辦法，將網絡協議每個層次的內容直觀的展現出來，學生在通過思維導圖學習時，可以聯想到網絡協議的層次性，對學生理解知識點有很大幫助。

（3）將課程整體化。在網教師可以將每個章節的關鍵詞提取出來，利用思維導圖進行展示，并通過連線展示每一章節的關鍵詞之間的聯系，從而形成整體性的課程展示，特別是在授課伊始或課程復習時，利用每個章節的關鍵詞展示，可以幫助學生形成整體化的網絡知識體系。

4 基于思維導圖的計算機網絡課程教學設計

4.1 基于整體內容的思維導圖教學應用

思維導圖通過視覺符號進行知識表征，可以將大規模的知識點通過一副思維導圖來總結，教師需要在了解教材全部內容的基礎上，針對教材內容進行知識梳理和概念原理間的脈絡整理，建立立體的知識體系，將教材重點知識以框架模式羅列出來，利用簡潔的文字、線條、圖形等符號，形成重點明確、層次分明的課程知識導圖。

本文的思維導圖均使用XMind 軟件制作，并使用了其提供的部分符號，利用旗幟、星號代表知識的重要程度，沒有旗幟、星號為普通知識點，有一個旗幟的知識點比較重要，星號加旗幟的知識點為核心知識點。利用表情表征知識點難易程度，其中笑臉表示容易理解，憤怒表示理解比較困難，哭泣表示理解困難。利用虛線表示知識點之間的關系，由于版面原因，圖1 僅設置一條虛線代表兩個知識點之間的關系。圖1 所示思維導圖，涵蓋了整個網絡基礎課的重要知識點，可進行如下教學應用：

課前：將圖1 發給學生，使學生對計算機網絡課程有總體的印象，并通過旗幟、笑臉等視覺符號使學生了解本門課程的重點章節、難易程度，了解課程知識點之間的關系，要求學生通過閱讀章節目錄、章節介紹了解教材內容，并根據自己理解對圖1 進行補充修改形成新的思維導圖。

課中：教師根據學生修改的思維導圖情況，要求完成情況較好的同學對思維導圖做簡要介紹，教師做出總結評價。并根據圖1 流程對課程章節內容做簡要介紹，根據重要性符號和難易符號向學生介紹課程的難點和重點。

課后：圖1 作為整個課程的思維導圖，教師可利用其作為課程的總體規劃，學生可利用其作為課程的認知框架或復習框架。

4.2 基于章節的思維導圖教學應用。

對于章節內容，思維導圖可以闡述章節的詳細內容，將零散的知識點通過各種連線、符號連接起來，形成層次性的完整知識點。圖2 將計算機網絡課程的網絡概述章節以思維導圖的形式表現出來，繼續使用圖1 中出現過的旗幟、星型符號，增加鉛筆、心形、音符標識課程要求，其中鉛筆符號表示記憶，心形符號表示理解，音符標識了解。以概念和功能這一小節為例，它被標記了笑臉、旗幟、星形、鉛筆，說明這一小節的知識點理解容易，是核心知識點，且需要記憶。圍繞基于章節的思維導圖，可以進行如下教學應用：

圖2

圖3

課前：教師進行思維導圖設計并發給學生，學生利用思維導圖進行預習，通過層次化的知識逐步翻看教材，利用重難點符號預習重點內容，利用虛線連接思考知識點之間的關系。

課中：教師根據思維導圖內容結合課程PPT 進行授課，使用思維導圖作為授課引導，使用PPT 講授詳細內容。課程結尾，通過思維導圖回顧所學知識，做到授課過程的深入淺出，做到將書本變“薄”。

課后：學生通過思維導圖復習所需知識，并利用思維導圖對知識的掌握程度進行檢測，邊查看思維導圖邊回顧課本知識，將所學知識按照思維導圖的路線在腦海中“走一遍”。

4.3 基于知識點的思維導圖發散思維教學應用

思維導圖是訓練發散思維的工具，它利用中央的關鍵詞，以多條輻射線連接多個概念、想法的相關詞語，輻射線可以根據思維活動不斷添加，最大幅度的開放思維。圖3 是知識點網絡拓撲結構的思維導圖，拓撲結構分為總線型、網狀、樹狀、星型、環形等結構，圖3 中每種結構都有表示其結構的圖形標識，并將其優點缺點在圖形清晰呈現，根據圖3 可以進行如下基于發散思維的教學設計。

課前：將圖3 發給學生，提出任務，要求學生分析每種拓撲結構的優缺點，并在圖3 基礎上補充內容，使每種拓撲結構的內容更加完善，并提出哪種結構為最優結構。

課中：在教師的組織下，學生通過展示各自的思維導圖，討論每種拓撲結構的優缺點，提出自己的見解，最后由教師進行總結，針對學生討論進行評價，并根據網絡技術發展情況，說明每種網絡拓撲結構的適用環境。

課后：學生通過課前思考和課中討論，最終通過教師的總結深入理解拓撲結構的分類和作用，將知識內化于心。