思維可視化在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用

思維可視化在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用內(nèi)容摘要：文章針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的內(nèi)容抽象、知識(shí)量大、知識(shí)更新快的特點(diǎn)，提出將思維可視化應(yīng)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，通過(guò)思維導(dǎo)圖等可視化工具將教學(xué)內(nèi)容可視化，將隱性思維顯性化，顯性思維高階化。通過(guò)真實(shí)交換設(shè)備配置、虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和各種工具軟件將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的信息可視化。理論證明將思維可視化應(yīng)用到教學(xué)中，教學(xué)效果良好，使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率與學(xué)習(xí)能力得到提升，使學(xué)習(xí)成就顯著提升，可將該形式推廣到其他學(xué)科教學(xué)。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：思維可視化；可視化工具；學(xué)習(xí)能力；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1002-4107〔2021〕04-0067-02一、研究背景當(dāng)下教學(xué)普遍借助于優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，對(duì)于基本知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生在課前通過(guò)學(xué)習(xí)視頻實(shí)現(xiàn)[1]。但是，在線教學(xué)視頻采取碎片化知識(shí)講解，優(yōu)點(diǎn)是視頻時(shí)間短，學(xué)生學(xué)習(xí)目的明確，針對(duì)性強(qiáng)，缺點(diǎn)是知識(shí)分散。學(xué)生對(duì)知識(shí)之間的聯(lián)絡(luò)不夠清楚明晰，對(duì)知識(shí)總體構(gòu)造把握欠好，學(xué)生記不居處學(xué)習(xí)的內(nèi)容。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)點(diǎn)許多，知識(shí)之間的聯(lián)絡(luò)也較復(fù)雜，內(nèi)容抽象，學(xué)生不容易理解，根據(jù)慣例的教學(xué)方法，經(jīng)常聽(tīng)到后面的，忘記前面的，報(bào)怨知識(shí)過(guò)多記不住，聽(tīng)不懂，進(jìn)而失去學(xué)習(xí)興趣。本文將思維可視化工具引入課堂教學(xué)，可到達(dá)使學(xué)生想學(xué)、會(huì)學(xué)，最終學(xué)會(huì)的目的。二、思維可視化概述〔一〕思維可視化的內(nèi)涵思維可視化〔Thinkingvisualization〕是指利用流程圖、概念圖、思維導(dǎo)圖等圖示技術(shù)把本來(lái)不可見(jiàn)的思維〔包含考慮方式方法和考慮問(wèn)題的角度、路徑〕呈現(xiàn)出來(lái)，使思維經(jīng)過(guò)清楚明晰可視，也就是隱性思維顯性化[2]。思維可視化應(yīng)用在科研、商業(yè)和教育等領(lǐng)域。其應(yīng)用于教育領(lǐng)域，講授者能夠把要講授內(nèi)容以圖示呈現(xiàn)，能夠?qū)⒊橄蟮膬?nèi)容形象化、直觀化而且詳細(xì)化，能夠更好展示實(shí)物之間的區(qū)別與聯(lián)絡(luò)，能夠減輕學(xué)習(xí)者負(fù)擔(dān)，可使所教授的理論更容易被理解和記憶，進(jìn)而使學(xué)習(xí)者把更多精神投入到內(nèi)容的深條理學(xué)習(xí)中[3]。〔二〕思維可視化工具促進(jìn)學(xué)習(xí)原理一個(gè)人學(xué)習(xí)新知識(shí)的效果與下面幾個(gè)方面有關(guān)系：一是與要學(xué)習(xí)知識(shí)自己的復(fù)雜水平有關(guān)，復(fù)雜的知識(shí)學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō)肯定有難度，相對(duì)于簡(jiǎn)單的知識(shí)的學(xué)習(xí)效果要略微差一些；二是與學(xué)習(xí)者的本身現(xiàn)有知識(shí)水平與認(rèn)知能力有關(guān)；三是與學(xué)習(xí)方法有關(guān)；四是與施教者的教學(xué)方法有關(guān)，與施教者呈現(xiàn)知識(shí)的形式與采取的教學(xué)活動(dòng)有關(guān)。對(duì)于知識(shí)自己復(fù)雜水平與學(xué)習(xí)者現(xiàn)有認(rèn)知能力不可改變，但是施教者能夠把抽象的內(nèi)容以圖示等技術(shù)可視化，降低學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)難度，通過(guò)思維可視化啟迪學(xué)習(xí)者的思維[4]。三、思維可視化應(yīng)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)〔一〕利用思維可視化工具實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容可視化當(dāng)下網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源豐富，基本知識(shí)都是通過(guò)在線視頻學(xué)習(xí)，課堂完成學(xué)生學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)對(duì)基本學(xué)習(xí)內(nèi)容的擴(kuò)展延伸，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。線上視頻基本都是根據(jù)知識(shí)點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)，把一節(jié)課內(nèi)容拆分成許多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)用一個(gè)視頻來(lái)呈現(xiàn)[5]。這種形式的教學(xué)視頻的優(yōu)點(diǎn)是時(shí)間短，有針對(duì)性講解，缺點(diǎn)是知識(shí)間聯(lián)絡(luò)不明顯，有只見(jiàn)樹(shù)木不見(jiàn)森林之感?；逇庥趯W(xué)生對(duì)整體的把握。所以老師在課堂教學(xué)課件設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵不僅呈現(xiàn)視頻的內(nèi)容，而且還要能呈現(xiàn)內(nèi)容之間的邏輯聯(lián)絡(luò)；對(duì)知識(shí)點(diǎn)多、復(fù)雜且分散的內(nèi)容用思維導(dǎo)圖呈現(xiàn)；對(duì)于比照強(qiáng)烈的知識(shí)以概念圖呈現(xiàn)。對(duì)一次課的內(nèi)容能夠找出一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)放到中心位置，通過(guò)放射性思維，把與其相關(guān)的知識(shí)的本文關(guān)鍵詞語(yǔ)語(yǔ)展示在分枝上，離中心點(diǎn)越近的本文關(guān)鍵詞語(yǔ)語(yǔ)越主要，逐步擴(kuò)散，直到最后的分枝為止。思維導(dǎo)圖可具體表現(xiàn)出知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)絡(luò)，便于學(xué)生知識(shí)體系構(gòu)建、理解與記憶，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果。思維導(dǎo)圖是老師在教學(xué)經(jīng)過(guò)通過(guò)啟發(fā)發(fā)問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生畫出的。本來(lái)10多頁(yè)的PPT，能夠通過(guò)一幅思維導(dǎo)圖全部描繪敘述出來(lái)，最關(guān)鍵的是思維導(dǎo)圖能夠展現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)絡(luò)，既強(qiáng)化了學(xué)生的記憶，又培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的提煉和概括能力，到達(dá)布魯姆認(rèn)知的低階目的——記憶、理解?！捕吃O(shè)置情境，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，利用思維導(dǎo)圖培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，知識(shí)的獲取途徑增加，老師的重要教學(xué)目的不再是教授知識(shí)，而是啟迪思維，引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生能積極自動(dòng)進(jìn)行自立學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)有更深條理認(rèn)知。老師在授課經(jīng)過(guò)中，通過(guò)設(shè)置情境，先從學(xué)生已經(jīng)知道的知識(shí)和生活常識(shí)下手，提出問(wèn)題。例如：TCP協(xié)議是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中比較復(fù)雜的問(wèn)題。教學(xué)經(jīng)過(guò)中提出怎樣保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?？建立連接的報(bào)文與傳輸數(shù)據(jù)的報(bào)文有什么區(qū)別？發(fā)送方怎樣知道接收方?jīng)]有收到數(shù)據(jù)？報(bào)文超時(shí)重傳的時(shí)間是怎樣確定的？流量控制是由發(fā)送方控制還是接收方控制？等等一系問(wèn)題。采取問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法和啟發(fā)引導(dǎo)教學(xué)法，整個(gè)課堂學(xué)生是中心，老師是引領(lǐng)者，針對(duì)學(xué)生課前學(xué)習(xí)的內(nèi)容提出問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，帶動(dòng)課堂節(jié)拍。激發(fā)學(xué)生考慮，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的深切進(jìn)入探究，培養(yǎng)學(xué)生高階思維，以及分析、綜合、批判、創(chuàng)造能力。例如對(duì)于TCP協(xié)議的理解，不是簡(jiǎn)單理解協(xié)議格式，而是發(fā)掘出協(xié)議字段實(shí)際應(yīng)用和最初設(shè)計(jì)的思想。學(xué)生假如能夠回答這些問(wèn)題，就能夠懂得協(xié)議為什么設(shè)計(jì)成如今的格式，還有哪些要改良的地方，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力?！踩忱盟季S可視化工具，培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力有研究表示清楚一個(gè)人一生所學(xué)習(xí)的知識(shí)只要10%是從學(xué)校獲得的，其余90%都是在實(shí)際應(yīng)用中不斷自學(xué)的。因而，大學(xué)教育重要目的在教授專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，更主要的授之以漁——教授學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生會(huì)學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生想學(xué)，最終到達(dá)學(xué)會(huì)的目的。雙一流背景下人才培養(yǎng)目的為價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)教授三位一體。學(xué)生不能僅學(xué)專業(yè)課程，還要學(xué)習(xí)通識(shí)課程，需要學(xué)習(xí)的課程門數(shù)增加，每門課要求并沒(méi)有下降，學(xué)生總埋怨東西過(guò)多，記不住，學(xué)完就忘。在學(xué)習(xí)時(shí)間有限的情況下，怎樣提升學(xué)習(xí)效率和效果是大學(xué)教育的一個(gè)難題。根據(jù)大腦的工作原理，要想記憶知識(shí)，知識(shí)間必需有一定的聯(lián)絡(luò)，才容易記憶。在課堂教學(xué)中教學(xué)生怎樣畫思維導(dǎo)圖，怎樣從大量知識(shí)中提煉出關(guān)鍵點(diǎn)，怎樣把分散的知識(shí)聯(lián)絡(luò)起來(lái)，即對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行整理。使學(xué)生把握學(xué)習(xí)新知識(shí)、復(fù)習(xí)舊知識(shí)策略，使學(xué)生會(huì)學(xué)習(xí)?！菜摹忱盟季S可視化工具，進(jìn)行小組討論學(xué)習(xí)課前學(xué)生利用在線教學(xué)視頻進(jìn)行自立學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)任務(wù)是對(duì)學(xué)生課下的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)考核。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)采取分組教學(xué)，以小組為單位進(jìn)行考核評(píng)價(jià)，以小組為單位進(jìn)行匯報(bào)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。匯報(bào)的學(xué)生通過(guò)抽簽決定，要求每個(gè)小構(gòu)成員都要能完成相應(yīng)的任務(wù)，小構(gòu)成員之間要互相學(xué)習(xí)與溝通，能夠通過(guò)思維導(dǎo)圖、概念圖、流程圖等可視化工具進(jìn)行，使學(xué)生復(fù)雜的思維經(jīng)過(guò)變得簡(jiǎn)潔、直觀。發(fā)言的學(xué)生借助于可視化工具代表小組發(fā)言更容易讓其他同學(xué)理解，培養(yǎng)了學(xué)生的表達(dá)能力和溝通能力。〔五〕基于思維可視化進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容抽象，實(shí)際應(yīng)用廣泛，為了將抽象知識(shí)可視化、形象化，要將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論學(xué)習(xí)與理論相結(jié)合。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)效勞器的架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析等多種實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)。首先學(xué)生可在自己的計(jì)算機(jī)上安裝虛擬機(jī)軟件VMware，在虛擬機(jī)中克隆多臺(tái)機(jī)器，實(shí)如今一臺(tái)計(jì)算機(jī)上架設(shè)FTP、DNS、DHCP、HTTP等多種效勞器搭建實(shí)驗(yàn)、VPN實(shí)驗(yàn)、NAT實(shí)驗(yàn)等關(guān)于網(wǎng)絡(luò)管理的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可隨時(shí)在自己的機(jī)器上做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)效果直觀，能夠直接看到實(shí)現(xiàn)的結(jié)果和存在的問(wèn)題。為了更好地理解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，利用學(xué)校購(gòu)置的協(xié)議仿真系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)議仿真實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠看到協(xié)議通信的實(shí)現(xiàn)經(jīng)過(guò)，能夠有效地幫助學(xué)生理解抽象網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的理論知識(shí)。同時(shí)也讓學(xué)生在自己電腦上安裝嗅探器進(jìn)行抓包分析。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置實(shí)驗(yàn)，可通過(guò)學(xué)校購(gòu)置的華為網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交換機(jī)、路由器的配置，同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)模仿器軟件引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)模仿器軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞脑O(shè)計(jì)，進(jìn)行交換機(jī)、路由器等設(shè)備的配置與測(cè)試，直觀看到配置的效果。四、結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)兩個(gè)輪次的教學(xué)理論證明，將思維可視化應(yīng)用到計(jì)