思维导图在计算机网络课程中的应用

法代东

（广州大学计算机科学与网络工程学院 广东·广州 510006）

计算机网络课程是大学计算机类专业的学位必修课程，也是非计算机专业人员了解网络数据传输的重要科目。计算机网络课程知识点零散，理论性强，如何进行教学设计，开展思路清晰、易于理解、有吸引力的授课是值得思考的难题。随着可视化理论的深入发展，可视化技术受到了教育领域的重视，思维导图作为一种思维工具成为了知识可视化的重要手段，如何在计算机网络课程中发挥作用是值得探索的问题。

1 计算机网络课程的现状与特点

（1）理论性强，实践性差。计算机网络课程作为基础类课程，涵盖了网络基本工作原理、概念等知识点，以网络的OSI层次模型为主线进行网络基础知识的讲解，OSI模型作为重要的网络层次模型，其本身并没有在实际中应用，因此围绕OSI 模型讲解的知识点缺乏验证性的实验，以理论知识为主。计算机网络基础课实验以应用层实验为主，导致学生付出大量时间进行理论知识学习，却得不到太多的实践机会。

（2）知识点多，概念间逻辑性不强。计算机网络课程一般通过网络概述、局域网、广域网、网络互联协议、网络应用和安全等章节顺序进行讲解，这种章节顺序理论上没有错误，但并不符合人们认知上的计算机网络连接过程。人们认知的网络连接是从浏览器输入网址开始，按照网络数据传输顺序，通过电信号的传输、网线到网络设备等过程完成网络的数据连接。作为理论性较强的课程，知识点逻辑性的欠缺使得课程知识点零散，不易理解与记忆。

（3）学生基础参差不齐。计算机网络课程作为基础类课程，面向计算机类专业和非计算机类专业学生开设。网络知识包含了大量的抽象概念和原理，需要计算机基础知识作为铺垫学习。计算机网络课程作为基础课程一般会在大一开设，学生的计算机基础知识参差不齐，一方面增加了学生对网络知识的理解难度，另一方面增加了教师的教学负担。

（4）教材知识点落后，与实际脱节。在现代科学技术与现代通信技术的共同作用下，网络时代已经到来，“互联网+”成为了时代的标志，网络技术更新换代速度迅速。然而，计算机网络课程教材却跟不上技术更新的脚步，部分教材停留在介绍2G、3G 网络，对当前正在使用的网络连接技术涉及较少，学习者学到的网络知识与当前正在应用的技术脱节严重。

2 思维导图的内涵和优势

思维导图又叫心智导图，是表达发散性思维的有效图形思维工具，它运用图文并重的技巧，把各级主题的关系用层级图表现出来，把主题关键词与图像、颜色等建立记忆链接。思维导图作为发散思维工具，在教学中优势明显。

（1）将知识层次化。思维导图按照图示间的逻辑关系，将概念原理按照层次关系分别呈现出来。对教师来说，按照思维导图的引导，更易于将复杂的概念关系理顺，形成层次分明的、逻辑通畅的讲解思路。对于学生来说，思维导图的层次化将知识从简单到复杂逐渐展示出来，体现了从易到难，从简单到复杂的学习原则，更易于学生对知识的理解。

（2）将知识整体化。思维导图将知识点用一张图示展示出来，完整体现了知识点间的脉络关系，根据思维导图，教师在讲授过程中可以随时把握自己的讲授进度，按照导图中体现的重点难点，可以有意识的放缓或加速授课节奏，对授课进度进行整体把握。对学生来讲，思维导图一方面可以迅速的对知识形成整体感知，将知识点联系起来。另一方面可以通过快速浏览思维导图，复习所需知识，查缺补漏，及时要求教师讲解。

图1

（3）将知识发散化。思维导图作为思维发散工具，从一个中心主题开始，不断利用线条扩展分支主题，中心主题与分支主题间联系紧密，关系分明。教师在进行教学设计时，利用思维导图可以完成头脑风暴式的教学设计模式，寻找知识点之间的联系，完成更加利于学生理解的教学内容设计。思维导图是思维的自然表达过程，利用线条、文字、图形等形式将思维呈现出来，学生可以利用思维导图做计划、做笔记等一切需要将思维可视化的事情，利用思维导图将自己的思考过程呈现出来，训练自己的发散思维。

3 思维导图在网络课程中的作用

（1）将零散知识串联起来。计算机网络课程涉及的知识点较多，通过思维导图，教师可以把每个章节的知识点通过关键词、隶属关系、层级关系有效串联起来，在授课过程中，用思维导图作为线索，帮助学生学习、串联、回忆知识点，将会取到事半功倍的效果。

（2）将抽象知识具体化。网络基础课程的知识点大多比较抽象，例如计算机网络互联协议是框架型的知识点，授课过程中可以用思维导图的层级表现办法，将网络协议每个层次的内容直观的展现出来，学生在通过思维导图学习时，可以联想到网络协议的层次性，对学生理解知识点有很大帮助。

（3）将课程整体化。在网教师可以将每个章节的关键词提取出来，利用思维导图进行展示，并通过连线展示每一章节的关键词之间的联系，从而形成整体性的课程展示，特别是在授课伊始或课程复习时，利用每个章节的关键词展示，可以帮助学生形成整体化的网络知识体系。

4 基于思维导图的计算机网络课程教学设计

4.1 基于整体内容的思维导图教学应用

思维导图通过视觉符号进行知识表征，可以将大规模的知识点通过一副思维导图来总结，教师需要在了解教材全部内容的基础上，针对教材内容进行知识梳理和概念原理间的脉络整理，建立立体的知识体系，将教材重点知识以框架模式罗列出来，利用简洁的文字、线条、图形等符号，形成重点明确、层次分明的课程知识导图。

本文的思维导图均使用XMind 软件制作，并使用了其提供的部分符号，利用旗帜、星号代表知识的重要程度，没有旗帜、星号为普通知识点，有一个旗帜的知识点比较重要，星号加旗帜的知识点为核心知识点。利用表情表征知识点难易程度，其中笑脸表示容易理解，愤怒表示理解比较困难，哭泣表示理解困难。利用虚线表示知识点之间的关系，由于版面原因，图1 仅设置一条虚线代表两个知识点之间的关系。图1 所示思维导图，涵盖了整个网络基础课的重要知识点，可进行如下教学应用：

课前：将图1 发给学生，使学生对计算机网络课程有总体的印象，并通过旗帜、笑脸等视觉符号使学生了解本门课程的重点章节、难易程度，了解课程知识点之间的关系，要求学生通过阅读章节目录、章节介绍了解教材内容，并根据自己理解对图1 进行补充修改形成新的思维导图。

课中：教师根据学生修改的思维导图情况，要求完成情况较好的同学对思维导图做简要介绍，教师做出总结评价。并根据图1 流程对课程章节内容做简要介绍，根据重要性符号和难易符号向学生介绍课程的难点和重点。

课后：图1 作为整个课程的思维导图，教师可利用其作为课程的总体规划，学生可利用其作为课程的认知框架或复习框架。

4.2 基于章节的思维导图教学应用。

对于章节内容，思维导图可以阐述章节的详细内容，将零散的知识点通过各种连线、符号连接起来，形成层次性的完整知识点。图2 将计算机网络课程的网络概述章节以思维导图的形式表现出来，继续使用图1 中出现过的旗帜、星型符号，增加铅笔、心形、音符标识课程要求，其中铅笔符号表示记忆，心形符号表示理解，音符标识了解。以概念和功能这一小节为例，它被标记了笑脸、旗帜、星形、铅笔，说明这一小节的知识点理解容易，是核心知识点，且需要记忆。围绕基于章节的思维导图，可以进行如下教学应用：

图2

图3

课前：教师进行思维导图设计并发给学生，学生利用思维导图进行预习，通过层次化的知识逐步翻看教材，利用重难点符号预习重点内容，利用虚线连接思考知识点之间的关系。

课中：教师根据思维导图内容结合课程PPT 进行授课，使用思维导图作为授课引导，使用PPT 讲授详细内容。课程结尾，通过思维导图回顾所学知识，做到授课过程的深入浅出，做到将书本变“薄”。

课后：学生通过思维导图复习所需知识，并利用思维导图对知识的掌握程度进行检测，边查看思维导图边回顾课本知识，将所学知识按照思维导图的路线在脑海中“走一遍”。

4.3 基于知识点的思维导图发散思维教学应用

思维导图是训练发散思维的工具，它利用中央的关键词，以多条辐射线连接多个概念、想法的相关词语，辐射线可以根据思维活动不断添加，最大幅度的开放思维。图3 是知识点网络拓扑结构的思维导图，拓扑结构分为总线型、网状、树状、星型、环形等结构，图3 中每种结构都有表示其结构的图形标识，并将其优点缺点在图形清晰呈现，根据图3 可以进行如下基于发散思维的教学设计。

课前：将图3 发给学生，提出任务，要求学生分析每种拓扑结构的优缺点，并在图3 基础上补充内容，使每种拓扑结构的内容更加完善，并提出哪种结构为最优结构。

课中：在教师的组织下，学生通过展示各自的思维导图，讨论每种拓扑结构的优缺点，提出自己的见解，最后由教师进行总结，针对学生讨论进行评价，并根据网络技术发展情况，说明每种网络拓扑结构的适用环境。

课后：学生通过课前思考和课中讨论，最终通过教师的总结深入理解拓扑结构的分类和作用，将知识内化于心。