思维导图在网络安全基础课程教学中的应用

安 晓 瑞

(陇南师范高等专科学校 数信学院，甘肃 陇南 742500)

思维导图(The Mind Map)是表达发散性思维的有效图形思维工具，它简单、有效，是一种实用性的思维工具.思维导图用图文并重的方式，把各级主题的关系用相互隶属与相关的层级图表现出来，把主题、关键词与图像、颜色等建立记忆链接.思维导图被称为“瑞士军刀”般的思维工具[1]，可用于生活的各个方面.思维导图作为一种支持学习和工作的高效工具，其重点不在“图”，而在“思维”，或者说是“图导思维”，其核心价值是激发思维和整理思维，核心特征是非线性和可视化[2].思维导图在教学中的运用体现在四个方面：一是通过提取关键词将碎片化的知识联系起来，形成内部逻辑结构，并以图解的形式呈现知识体系的结构，使知识体系化、层次化；二是帮助学生理顺思维和拓展思路，形成系统的思考能力，改变被动接受和机械记忆知识的状况；三是有助于培养学生提炼、归纳、评价知识的高级思维能力；四是促进教师进行系统教学，注重知识间的纵横联系[3].

网络安全基础是网络或信息安全相关专业开设的专业课程，具有很强的专业性，内容涉及计算机科学、网络技术、网络安全技术、信息论、密码技术、操作系统、数据库等方面，是一门多学科交叉的基础课程.该课程内容多，涉及面广，理论性和实践性都很强，对学生的科学素质和实践能力的培养具有重要作用.学生学习时，由于概念抽象和难以理解而存在一定的难度，而思维导图的绘制过程就是对大脑中的知识和想法进行“碎片整理”并“不断优化”的过程[4]，因此，本文试将思维导图运用在网络安全基础课程教学中，通过梳理相关知识之间的关系，帮助学生建立系统化的知识体系，对教学效果和教学中存在的问题进行深入研究.

1 研究对象与方法

研究对象为陇南师范高等专科学校三年制计算机应用技术专业2018级二个班(人数分别为46和48)和信息安全与管理专业2018级一个班(人数为51)的学生，选取计算机应用技术专业2018级1班为实验班、2班为对照班，信息安全与管理专业的班为实验班.实验班运用思维导图教学，对照班采用传统方式教学.教材均选用清华大学出版社出版的《计算机网络安全基础》(杜文才编写).采用相同的教学大纲、教学内容、任课教师和考评方式.

采用实验法、文献资料法和数理统计法进行研究.通过对比同类研究成果，为改进教学提供参考.利用Excel和SPSS软件对成绩数据进行归类统计.

2 思维导图在课程教学过程中的应用

在网络安全基础课程教学过程中，一是讲授思维导图软件(Mind Manager)的操作方法，让学生掌握软件的基本使用方法；二是建立课程章与章之间的思维导图，见图1，并区分重点、难点章节，让学生对课程的知识框架产生清晰的认识;三是让学生根据讲授过程，尝试使用思维导图软件建立课程章与章之间的关系图.

图1 计算机网络安全基础课程章与章之间的关系图

2.1 课前

教师运用思维导图备课时，要理清思路，突出重点、难点.基于思维导图的教学设计需要从四方面入手.第一，确定本章与本书所有内容的逻辑关系.第二，仔细研读本章教学内容，把握本章所需讲授的内容，确定教学的重点、难点和其中的内在联系，并构建本章的重点、难点、教学目标、教学方法、教学过程的思维导图.第三，透彻分析本章节的各个知识点，从授课内容中找到本章节的逻辑框架，让学生能够建立起知识间的联系.第四，形成本章节知识结构的思维导图，思考在课堂教学中如何引导学生建立思维导图[5].

学生完善上节课的思维导图，复习相关内容，预习新课，完成作业.

2.2 课堂教学过程

教师可选取学生建立的优秀的思维导图或自行建立的思维导图对上节课学习的内容进行回顾，帮助学生对认知结构中原有的观念或之前所学的内容进行复习，并与本节课将要学习的知识产生关联.教师告知学生本节课的重点、难点及教授的内容，展示自己建立的本节课的思维导图，并根据思维导图进行本节课内容的讲解.每讲解一个知识点，需要学生建立不同知识点的关键词图.当本节课讲解完成后，建立各知识点之间的联系，即建立一个层次分明、逻辑性强的思维导图，以利于提高学生的学习效率.

对于比较容易理解的章节，教师可安排学生自主学习，学生掌握知识后先独立建立思维导图.教师再根据学生建立思维导图的情况对内容进行梳理,也可设计问题列表，让学生回答问题，理解知识，进行建图.对于比较难理解的章节，教师要引导学生搞明白相关的知识内容，让学生自行建图.教师利用自己建立的思维导图为学生进行补充讲解，让学生更加轻松地掌握知识.

2.3 课堂总结

本节课讲授结束后，教师可以选取学生建立的优秀和较差的思维导图进行对比，帮助学生掌握思维导图建立的方法，激发学生思考，对所学知识进行梳理和总结.教师也可以让部分学生对照自己建立的思维导图对每一部分的知识进行回顾，最终制作一张有助于促进学生有条理地记忆重难点知识，理解知识内在结构，展示清晰思路的思维导图.

2.4 课后

收集学生建立的思维导图，评判学生本节课对知识的掌握情况，发现教学过程中哪些内容没有讲清楚，学生对思维导图软件的运用情况怎样，确定下节课需要对哪些内容进行补充讲解.学生可以应用思维导图进行课程复习，搞清章节之间、各部分知识之间的逻辑关系.

2.5 课程考核

教师可根据学生制作的思维导图，从知识的系统性、合理性和图的清晰度、精美度等方面对学生的平时学习效果进行判定，分析学生对课程知识的掌握情况，发现存在的问题.

3 思维导图的应用效果分析

课程结束后，通过考试来分析思维导图的应用效果.考试内容紧扣课程教学大纲要求，重视对基础知识和基本技能的考查，密切联系教材，关注学生的实际情况，题量和题目的难易程度适中，覆盖面广，能较好地体现课程的教学目标.

3.1 对课程成绩的影响分析

将实验班和对照班的期末考试成绩进行对比分析，具体情况见表1-2.

表1 期末考试成绩分段分布情况

由表1可知，考试成绩在80分以上的人数实验班高于对照班，50分以下的人数实验班低于对照班.这说明采用思维导图有助于学生综合素质的培养，可以帮助学生掌握相关知识.

由表2可知，优秀率、及格率、低分率、平均分实验班均高于对照班.这也表明思维导图对学生成绩的提高有帮助且效果明显.

表2 期末成绩统计情况

3.2 对不同题型成绩的统计对比

整个卷面分值为100分，单选题、填空题重点考察学生对基础知识的掌握情况，属于客观题型.多选题、简答题、论述题主要考察学生对基础理论的理解能力、分析推理能力，属于主观题型，整个考试内容以创设问题情境、兼顾基础知识、重视能力培养为目的.各题型得分情况见表3.

表3 各题型得分情况对比

由表3可知，实验班各题型的得分均高于对照班.无论是客观题还是主观题，思维导图都能帮助学生构建课程知识体系，加深对知识的理解和应用，通过学习内化知识，形成自己的认知模型.

4 总结与反思

运用“先见林、再来看树”的方式，让学生在渐进式、多元化的教学中，看到知识点与课程的逻辑关系，从而激发学生持续学习的兴趣，培养学生的发散思维能力.让学生先见森林后见树，帮助学生建立稳定的知识结构体系，把碎片化的知识系统化.通过思维导图，可建立网络安全基础课程的知识体系，使知识系统化，减少学生对理论知识的认知障碍.实验表明，应用思维导图有助于提高教学效果.

4.1 思维导图对教学的作用

(1)提高师生的发散思维能力

思维能力的培养比单纯学习知识更重要.基于思维导图教学，一方面在课程知识传授过程中，让学生活学活用；另一方面引导学生进行发散思维训练，建立完整的课程知识体系与逻辑结构.通过思维导图，可对课程内容进行概括、推理、归纳、分析等，教师和学生的发散思维能力均可得到提高.

(2)提高课堂教学效果

在每节课中，教师会确定教学主题，建立本节课的关键词和知识点的思维导图，形成清晰的知识脉络.这样，教师对授课内容的理解会更加深入和透彻，更能准确地控制教学进度；使学生理解并把握知识内容，通过提取关键词形成知识点之间的逻辑关系.因此，有利于提高课堂教学效果.

(3)有利于形成完整的知识体系结构

运用思维导图来组织网络安全基础课程教学活动，可将碎片化和复杂化的知识点简化成层次清晰、逻辑性强、简单明了的知识图谱，帮助学生建立知识点间的关联，形成完整的知识体系结构[6].

4.2 在课堂教学中的注意事项

(1)注意学生绘图差异

有些学生绘制的图缺乏科学性，不能准确地反映出知识的逻辑结构；有些学生可能对本节内容理解得不透彻，在脑海中没有形成相关知识脉络，绘图比较粗糙，不熟悉或者不愿使用思维导图软件；有的学生关键词提取不准确，绘制的图不能准确地反映教学内容.这就需要引导学生了解思维导图的优势及作用，帮助学生梳理知识间的逻辑关系，掌握相关内容，并提炼出要点.

(2)注意课堂时间利用

通过教学发现，有些学生对课程不预习，课前不进行思维导图的绘制；有些学生能跟上教师的进度，完成章节的思维导图制作.原因在于学生自主学习的习惯没有养成，不愿意或没时间安排预习.课堂上要对学生的预习情况进行检查，预习与否要通过平时成绩体现出来，并在讲授新课时展示预习时学生制作的思维导图.让学生组成学习小组，选出组长，分配任务，协同完成思维导图制作.这样在课堂上就不会用大量的时间绘图，而是完善图.

(3)注意区别笔记和思维导图

建立思维导图是一种可以事半功倍的方法[1].通常，笔记以列表或线性方式呈现知识，运用符号或数字表示逻辑关系，内容多为原文或叙述形式，关键词模糊且不易记忆，缺乏知识关联和思维过程.思维导图则是通过思考后提取关键词，以多维度(图形、树形或网状)、多色彩方式展现内容，将零散的、碎片的知识关联起来形成层次分明、逻辑性强、条理清楚的图形，有助于快速回顾和有效记忆.要引导学生注意二者的区别，合理使用.

(4)注意加强知识储备

计算机理论课在教学内容上，应更加关注新技术.教师要不断更新自身知识，不断提高自身理论水平，不断丰富专业知识，不断进行科学研究，只有这样才能跟上技术的发展步伐，教授给学生的知识才能不脱离技术的发展.

(5)注意使用多样化的课程教学方法和资源

在使用思维导图进行课堂教学的过程中，一是应考虑教学方法的多样化，比如，采用项目教学法、情景教学法和翻转课堂等来丰富课堂教学过程；二是准备和应用多样化的学习资源，给学生不同的感官体验，提高学生的学习兴趣.

(6)注重理论联系实际

教师要了解和掌握工作岗位对专业的能力需求，优化教学内容，将理论知识与实际问题相结合，设置项目或场景开展教学，让学生在学习过程中感受到工作岗位中理论知识的重要性.