5G時代下思維導圖在數據通信與網絡教學中的探索與實踐*

王曉品 鄧革 劉詠梅

（廣州軟件學院電子系）

隨著萬物智能互連和數據快車道的飛起，真正告別網絡擁塞，5G網絡發揮了不可替代的作用。作為5G技術的基礎課程，數據通信和網絡發揮著重要的作用，是網絡和通信技術知識的啟蒙課程，在后續的智能設備相關的網絡通信實踐中發揮重要的作用。數據通信與網絡課程涉及計算機網絡和數據通信技術兩個領域的知識，因此知識點繁多，學生在學習過程中產生厭煩心理。因此數據通信與網絡的課程體系、教學過程和教學方法都非常關鍵，引入教學思維導圖，將教學內容與新技術接軌，深入剖析課程的教學內容，構建線上、線下混合教學模式，全方位跟蹤學生學習狀況，達到課程資源的最大配置[1]。思維導圖具有思維可視化、思維激發、思維整理三個重要特征，在教學應用中引入思維導圖，可以將網絡和數據通信的思維過程整理再現，通過想象清理層級順序關系，將新舊知識建立聯系，促進學生的思維可視化、思維激發和思維整理，從而使學生獲得學習新知識的意義。[2]通過學生對5G通信的興趣激發對數據通信和計算機網絡的學習興趣，促進學生的意義學習，為后續學習和就業發揮重要的作用。

一、數據通信與網絡課程教學現狀與問題

課程體系欠缺，數據通信與網絡的教學體系僅僅是知識上與后續的課程實現的銜接，對于學生的開發或者實踐無法發揮其作用，導致學生對課程的重視程度不足，只是機械地死記硬背，并不理解所學的知識，無法構建一個體系，因此學生的積極性降低，失去了學習的意義。

教學內容繁多，課程涉及數據通信的關鍵技術和網絡的各個層次的協議等內容，知識點多而亂，比如計算機網絡的各個層次的協議、上下層之間的關系以及工作流程，都需要有一個形象的網絡架構，但是學生無法短時間內構建；而數據通信技術則基于網絡構建后的傳輸、交換等知識，有碎片化的特性，導致學生思路不清晰、思考停滯。

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

教學方法固定不變、教學方式單調，本課程是一門傳統的課程，教學過程基本以講解理論為主，教學方法難以創新，教學方式也難以突破傳統的課堂式理論教學。

二、思維導圖在數據通信與網絡課程教學的探索與實踐

思維導圖是一種可視化認知工具，它的建立是一個從了解到應用、從應用到收益的過程，最終實現思維導圖的自動化[4]。引入思維導圖方式學習，可以清理各影響因素之間的相互關系，將凌亂的碎片化知識進行歸類整理[3]，構建良好的知識結構框架，幫助學生形成完整的知識結構圖，發現學生在學習過程中知識的遺漏和誤解，從而激發學生的思維主動性，及時發現自我知識結構的盲點，查漏補缺，彌補課堂上的漏洞，也幫助教師探索針對性教學方法[2]。針對上述問題，從5G新興網絡和相關技術與本課程的關聯性角度展開，講述課程內容對后續的學習和工作的重要性，從而證明課程改革和創新的必要性。引導學生對課程的知識點從構建思維導圖開始，將一系列概念聯系起來，而不是孤立地學習，從一個不同的視角展示課程的講解，實現課程的整合及實踐。

（一）課程體系思維導圖

數據通信與網絡是電子系各專業的專業基礎課，先修課程是通信原理和面向對象程序設計，后續課程是移動通信技術、短距離無線通信技術、網絡操作系統、網絡管理技術等，建立一個完善的課程體系思維導圖，強調先修和后續課程的重要性，將新舊知識進行關聯，為學生學習建立課程體系提供思想指導。課程體系思維導圖如圖1所示。

圖1 數據通信與網絡課程體系思維導圖

（二）教學內容思維導圖

根據建立的課程體系，將思維導圖運用到數據通信與網絡的教學內容整合中，將教學內容進行整理重新構建，建立形象生動的思維導圖，調動學生的積極主動性，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。構建理論教學的思維導圖尤為重要。

引入5G新興技術中涉及的數據通信和網絡兩方面的技術，使學生建立一個5G網絡、5G技術、計算機網絡和數據通信技術的思維導圖，如圖2所示。將5G網絡與計算機網絡對比展開，進而將5G通信所采用的技術與數據通信技術接軌，真正理解課程對后續學習的作用，建立對網絡和數據通信所需知識的體系結構。

圖2 5G與數據通信與網絡課程關聯思維導圖

針對整個課程的教學內容的思維導圖設計如圖3所示。

圖3 數據通信與網絡教學內容思維導圖

通過圖3思維導圖，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，讓知識在學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。思維導圖將課程中復雜的知識點繪成圖，引導學生思考，提升學生的學習興趣，帶動學生輕松記憶，培養學生的創新思維能力。充分證明了教育心理學研究中思維導圖的重要性。

（三）教學方法思維導圖

教學方法是提高教學效果的重要手段，通過任務驅動式、全方位跟蹤式以及定制式方法，改善教學過程中教與學脫鉤的現象，以學生為主體設計和改進教學過程，為提高教學質量探索新的方式方法。教學方法思維導圖如圖4所示。

圖4 數據通信與網絡教學方法思維導圖

1.任務驅動式教學

采用任務驅動式教學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展開教學，將知識點穿插在教學任務中，潤物細無聲地完成知識的輸入，鍛煉了學生完成任務的綜合能力。但是過度依賴任務驅動式教學模式，不論什么教學內容，統統采用該種教學模式的現象，導致教學任務與實際教學產生了嚴重偏差，學生只是單純性地為了完成學習任務，對學生綜合素養的培養沒有任何實質性的幫助，以至于教學質量和效果均沒有達到理想的目標[5]。數據通信與網絡將實驗任務和實踐任務作為任務驅動教學模式的兩個方向。

實驗任務根據不同的網絡的層次設置不同的任務，根據任務找出需要掌握的知識點，采用cisco7.2仿真軟件搭建網絡，對網絡設備進行配置，從而掌握網絡層次的區別和聯系，指導學生對不同場景、不同需求的網絡進行規劃設計。

實踐任務分三類：第一類以網絡管理技術為目標，通過課程設計環節布置任務，以學?；蛘咭约彝閱挝粯嫿ňW絡，采用cisco7.2進行系統仿真及測試；第二類以網絡操作系統的網絡編程方法和技術為目標，參與學生各類比賽中的網絡編程相關技術研發，以學生課外實踐中的任務驅動學生對本課程的學習；第三類則以移動通信技術及短距離無線通信技術的組網和傳輸技術為目標，通過對網絡拓撲及網絡傳輸技術的學習，掌握長距離、短距離無線組網的方法，并研究無線網絡中傳輸、交換及處理所采用的技術和算法，為通信領域就業打好基礎。

2.全方位跟蹤式教學

數據通信與網絡是一門理論性強、知識點多的課程，僅依靠課堂講解學生無法理解，因此需要建立一套全方位跟蹤的教學方法，形成線下、線上的完美閉環，形成良好的學習循環系統。通過在智慧樹平臺建立翻轉課堂，不僅可以實現線下教學中課堂互動環節，通過課堂打卡、課堂互動、頭腦風暴及小組教學等改善課堂氣氛，并且可以實現線上線下混合教學模式，如通過布置視頻觀看任務，讓學生分線下提前觀看，課堂上則采用分小組討論，探討不同網絡構建時所需要的知識和設備，轉變教學模式，以學生為主進行的練習，調動學生主動歸納、總結和思考的習慣，重新構建思維導圖并優化學習重點，擺脫傳統的單向輸出教學模式，真正實現學生為主式教學?？赏ㄟ^線上布置學習任務、知識問答及作業題庫訓練，監督學生課后的學習情況，實現全方位的跟蹤教學。

3.定制式教學

數據通信與網絡課程后續的三個重要方向是專業能力、考研和考證，通過創建微信公眾號為學生提供最新技術、網絡工程師考證及考研知識的分享，為有余力的同學提供全方位地指導。進行不同學習目標的定制式教學。將相關知識點和題目形成學習任務，帶動學生課外學習。

三、課程改革效果及意義

（一）改革效果

通過對近五年的教學效果反饋進行調研總結，前三年按照傳統的教學方法進行，學生的教學評價最高只有9.63分，平均分最高80.1,采用思維導圖方式教學后，學生的評價從9.63升到9.98分，考試平均分也穩定在82.8左右，充分證明學生對課程改革的認可，教學方法受到學生的歡迎，不僅提升了考試的平均分，而且學生評價接近滿分，成效明顯，具體數據如表1所示

表1 近五年課程改革學生評價列表

（二）改革意義

對于《數據通信與網絡》的教學改革，實驗環節受到教學體系的影響和實驗室的限制，改善不明顯，根據實際需求，仍需持續改進。理論教學環節得到了一定的改善，不僅將課程與未來的5G進行了關聯，開拓了學生的認知結構，形成完整的知識體系，而且將每一個章節的內容都從文字編程思維導圖，實現了連點成圖的學習，為后續網絡編程提供了理論基礎，改善了知識點多且課程枯燥的缺點，培養學生自主學習和思考的能力。

四、結語

在信息化飛速發展的時代，大數據時代的到來，各種知識呈爆炸式增長，單純依靠視頻的學習有一定的弊端，使學生形成依賴和不思考的習慣，不足以培養學生的邏輯思維能力。而根據心理學研究中思維導圖在教學中的重要性，引入課程教學中，促進了學生的主動思維方式，得到了學生的認可和良好的教學效果，真正實現教育的目標—“授之以魚不如授之以漁”。