基于“以學生發(fā)展為中心”教學理念的《應用密碼學》教學設計

王志華 賈洪勇 李妍 張晗

摘?要：針對傳統(tǒng)課程教學中存在的問題，提出了基于“以學生為中心”教學理念的教學設計方案。利用豐富的線上資源作為課前學習資料，教師與學生協(xié)同動態(tài)構(gòu)建課堂，提高課堂教學成效。

關(guān)鍵詞：以學生為中心;師生共建;混合式教學

中圖分類號：G642??????文獻標識碼：A

Based?on?the?student-centered?teaching?design?of?Applied?Cryptography

Wang?Zhihua???Jia?Hongyong???Li?Yan???Zhang?Han

School?of?Software?Zhengzhou?University???HenanZhengzhou??450001

Abstract：?To?solve?the?problems?existing?in?traditional?course?teaching，?this?paper?proposes?a?teaching?design?scheme?based?on?the?teaching?concept?of?"student-centered".By?using?abundant?online?resources?as?pre-class?learning?materials，?teachers?and?students?can?cooperate?to?build?the?lesson?dynamically?and?improve?the?classroom?teaching?effect.

Keywords：?student-centered，?Teacher-Student?Co-construction，?Blending?Learning

《應用密碼學》是信息安全專業(yè)一門重要的專業(yè)核心課程，學生對其知識的掌握是學習后續(xù)安全技術(shù)的基礎[1]。另外，國家也提出了高校課堂教學和卓越拔尖人才培養(yǎng)創(chuàng)新性變革的需求[2]。因此，必須要研究高校課程教學改革方法，對《應用密碼學》線上線下混合式課程建設進行探索與實踐。

1??現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)課程教學存在著一些典型問題，比如教學任務不明確、教學內(nèi)容不時新、教學方法不靈活、教學過程不重視及教學評價不多樣等，這些導致了教師教學效果不明顯、學生學習效果不理想，“教”與“學”相脫離。究其原因，本質(zhì)就是沒有貫徹“以學生發(fā)展為中心”的教學理念。

當前，我國正進入教育信息化2.0時代，教育資源逐漸呈現(xiàn)信息化、智能化、智慧化形態(tài)[3]。而且，國家正在大力推動MOOC、SPOC和微課等新型課程形態(tài)建設[4]。線上線下混合式課程是以“學生發(fā)展為中心”的學習和教學方式的革命，利用翻轉(zhuǎn)課堂等方式可以實現(xiàn)人才質(zhì)量培養(yǎng)質(zhì)的飛躍。

因此，《應用密碼學》課程教學依托“線上MOOC視頻”和“課程錄制視頻”的平臺和資源，更新教學內(nèi)容并在知識點中融入思政元素，采用重難點知識剖析和講授、學生合作討論等教學方法以及翻轉(zhuǎn)課堂的教學方式，師生協(xié)同構(gòu)建課堂、重在設計教學過程，借助信息化技術(shù)跟蹤學生課下、課上學習過程，注重過程性考核和生生互評相結(jié)合的評價方法，最終真正實現(xiàn)“以學為中心的”教育教學理念的轉(zhuǎn)變，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2??課程教學設計

《應用密碼學》課程教學設計包括教案設計和課堂教學設計。教案設計是課堂教學設計所依托的靜態(tài)教學文本，也是課堂教學設計的引領性綱要。本節(jié)首先說明設計依據(jù)，然后介紹教案設計的內(nèi)容，重點闡述課堂教學設計的過程，最后分析課程教學設計的新穎之處。

2.1??設計依據(jù)

《應用密碼學》是信息安全專業(yè)的核心基礎課程，重在講授解決問題方法的設計與實現(xiàn)。本課程采用“線上線下混合式教學”的設計依據(jù)如下：

（1）課程內(nèi)容繁多且設計思路復雜，采用混合式教學可以引導學生在有限的課程學時內(nèi)自學更多的知識和內(nèi)容。

（2）課程設計采用多樣化的教學方法，可以提高學生參與的積極性，鼓勵學生自主學習、協(xié)同合作，提升課程教學質(zhì)量。

（3）課程設計貫穿“以學生為中心”的教學理念，可以提高學生的主動性、能動性，提高學生分析與創(chuàng)新思維能力。

2.2??教案設計

在設計課堂教學時，為了幫助學生了解每一章、每一學時、每一個知識點的教學內(nèi)容、教學方法、所提問題等相關(guān)信息，編寫了《應用密碼學》教案。教案的編寫以章為單元，具體包括以下內(nèi)容：教學目的、教學內(nèi)容、教學重點與難點、教學方法、教學時間分配、教具準備、課前測驗、課堂問題、課堂討論、課后復習、參考資源等信息。

2.3??課堂教學設計

課堂教學設計包括課前、課上和課后三個環(huán)節(jié)，每一個環(huán)節(jié)都需要斟酌設計。

2.3.1??課前準備

首先，在每一堂課上課之前，教師要求所有學生基于本堂課所授知識點必須完成以下兩個任務：

（1）觀看“線上MOOC視頻”，以及觀看“課程錄制視頻”，掌握本堂課的教學內(nèi)容。

（2）在規(guī)定時間內(nèi)，完成“線上課堂知識點測試”，做摸底測試。

然后，根據(jù)學生“線上MOOC視頻”觀看時長以及?“知識點測試”結(jié)果，教師動態(tài)構(gòu)建課堂教學內(nèi)容，做到有的放矢。

2.3.2??課堂教學設計

在學生了解了本堂課教學相關(guān)信息以及教師掌握了學生本堂課的知識點學習狀態(tài)之后，針對每一個知識點的教學內(nèi)容（即教案中的教學內(nèi)容），課堂教學設計的一般過程構(gòu)建如下，如下圖所示：

（1）教師對“線上課堂知識點測試”中錯誤率較高的題目進行詳細講解;

（2）教師對每一知識點的重難點部分做詳細講解;

（3）學生講解知識點中的基本概念;

（4）基于課程特點及團隊分組情況，每一組學生協(xié)作講解知識點中的設計思想及設計實現(xiàn)過程;

（5）其他學生對講解內(nèi)容的學生團隊打分評價，實現(xiàn)學生互評;

（6）學生對教師提出的針對知識點的開放性問題進行分組討論，并以組為單位進行簡單匯報;

（7）對學生進行知識點的隨機測試，實現(xiàn)過程性評價;

（8）教師總結(jié)。

課堂教學過程圖

2.3.3??課后測試和評價

針對每一知識點，教師布置課后作業(yè)，特別是密碼學設計相關(guān)的實踐性作業(yè)，督促學生復習鞏固。另外，教師根據(jù)每一知識點學生課前、課上及課后的綜合表現(xiàn)，隨時把握學生學習狀態(tài)，記錄評價，做到心中有數(shù)。

2.4??創(chuàng)新之處

本課程教學設計“以教師為引導、以學生為主體”，強調(diào)師生協(xié)同構(gòu)建課堂，教師重在課堂組織設計、學生重在主動參與評價，具體創(chuàng)新之處如下：

（1）師生協(xié)同共構(gòu)教學內(nèi)容。教師根據(jù)學生學習狀態(tài)，靈活建教學內(nèi)容，做到目標明確、有張有弛。

（2）師生協(xié)同共筑課堂過程。課程教學設計注重過程化教學，要求學生參與教學過程，做到身臨其境，學而有獲。

（3）師生協(xié)同公設評價體系。課程考核采用過程化考核，所有學生參與的“教”與“學”的過程都量化成績，實現(xiàn)課程評價的多樣化和客觀性。

3??教學設計實踐

分組密碼是一種對稱密碼體制，是《應用密碼學》課程的重要知識點，是理解和學習后續(xù)課程其他密碼體制的根本，因此要求學生必須牢固掌握。但是，分組密碼是學生第一次面對的密碼體制類型，所以比較抽象、不易理解和掌握。而且，其設計和實現(xiàn)更加關(guān)注思路和方法的設計，對學生的抽象理解能力要求較高。

因此，本章節(jié)的課堂教學設計采用“線上線下混合式”的教學模式可以讓學生首先自學線上視頻和課程視頻資源，做到先入為主;然后以分組的方式主動參與課堂教學過程，實現(xiàn)自我學習、自我講解、團隊合作，加深對課程知識的理解;最后，教師布置實驗作業(yè)，強化學生的動手能力，并鞏固課堂所學內(nèi)容。具體的課堂教學設計過程如下。

（1）教師首先對重難點及知識結(jié)構(gòu)進行梳理，使得學生關(guān)注學習的側(cè)重點。

（2）基本概念一般比較簡單，由學生進行講解。

（3）設計與實現(xiàn)部分較為復雜，在學生講解的基礎之上，教師進行補充，查漏補缺，讓學生印象更加深刻。

（4）最后，教師布置習題，實現(xiàn)課堂鞏固。

以上的教學過程體現(xiàn)了“教”與“學”的統(tǒng)一，強調(diào)師生共建“課堂”，協(xié)同重構(gòu)教學內(nèi)容、共同實現(xiàn)教學過程、融合評價教學成果，重點培養(yǎng)學生的設計思維和創(chuàng)新思維，新穎之處如下：

（1）教的特色：重在重構(gòu)、設計和評價

設定教學內(nèi)容→實施教學過程→進行教學評價→修訂教學內(nèi)容（閉環(huán)）。

（2）學的特色：重在參與、主動和實踐

確立學習目標→實現(xiàn)主動學習→形成學習自評→提升學習目標（閉環(huán)）。

（3）“教”與“學”之間的關(guān)聯(lián)：師生之間從始至終的協(xié)同共建課程

教師教學目標和學生學習目標的統(tǒng)一，教師教學設計和學生主動學習的融合。

4??結(jié)語

本文探討了如何實現(xiàn)“以學生為中心”的教學設計思路，以及在《應用密碼學》課程具體章節(jié)上的實踐。下一步，可以進一步探索利用信息技術(shù)特別是AI技術(shù)對教師的“教”的過程和學生的“學”的過程進行記錄并實現(xiàn)行為分析，進一步提高教學效果，提升人才培養(yǎng)水平。

參考文獻：

[1]劉光軍.應用型本科高校應用密碼學課程教學方法和教學內(nèi)容改革探索[J].當代教育實踐與教學研究，2018（9）：62-63.

[2]吳巖.建設中國“金課”[J].中國大學教學，2018（12）：4-9.

[3]張寧，譚示崇，傅曉彤，杜小剛，李暉.基于SPOC和翻轉(zhuǎn)課堂的現(xiàn)代密碼學課程改革總結(jié)與分析[J].網(wǎng)絡與信息安全學報，2019（6）：89-95.

[4]魏悅川，韓益亮.計算機密碼學課程的混合式、參與式教學研究與實踐[J].計算機教育，2019（3）：27-29.

基金項目：鄭州大學教育教學改革研究與實踐項目（2020zzuJXLX064）

作者簡介：王志華（1977—??），男，副教授，研究方向：網(wǎng)絡與信息安全。