以目標為導向的應用密碼學混合式教學設計

潘林，徐偉光，曹鐵勇，王金雙，楊蘭娟，申海霞，李勇

（中國人民解放軍陸軍工程大學，江蘇南京 210007)

隨著飛速發展的信息技術與現代教育的深度融合，在線教學開始在全球范圍內盛行。但人們很快發現純粹的線上教學并不能完全與線下教學實效等質，于是大家又轉而開始嘗試使用“混合式教學”來實現教學模式的回歸[1]。

混合式教學是線上教學和線下教學的深度融合，包含教學實踐、空間、方式、評價在內的多方面的混合[2]?；旌鲜浇虒W比純線上教學和純面對面的線下教學更加有效[3]，它被認為是未來教育的新常態[4]。

1 當代教育模式對混合式教學的需求

1.1 開展混合式教學的必要性

在傳統教學模式下，教學活動大部分仍然停留在淺層次的學習活動中，即學生對知識的記憶、復述或是簡單描述；而高階思維活動，如綜合應用知識和創造性解決問題的“分析、評價和創造”等高階層次的教學活動，沒有在當前課堂教學中得到足夠的重視。

美國新媒體聯盟(NMC) 的《地平線報告》系列叢書，十多年來致力于預測和描述未來五年全球范圍內會對教育產生重大影響的新興技術。2012 年至2019年的報告均認為混合式教學設計是未來高等教育發展的重要趨勢[5]。2017年的中國區域報告指出[6]，在教學中應用混合式教學設計是推動中國高等教育技術應用的短期首要趨勢，將很快在全國范圍內得以普及。

1.2 開展混合式教學的可行性

混合式教學模式由線上教學活動和線下面對面教學活動兩部分組成。相對于傳統線下面對面教學，線上的教與學是異步方式開展的。教師提供必要的線上學習資源后，學生可以在靈活的時間、空間中自主開展線上學習。線上教學存在督導與監管相對不足的問題，容易導致教學效果偏離期望值，無法有效達成教學目標。

為了更好地發揮混合式教學效果，教學設計需要依據線上和線下各自優勢來拆解教學目標，重新設計教學活動。從認知規律和時間分配考慮，可以將能夠由單人獨立完成的、簡單的、用碎片時間就能完成的教學活動遷移至線上教學，線下面對面教學保留合作性或交互性強的教學活動。充足的課外學習時間和適當的教學輔助手段，是成功實施混合式教學的重要條件。

2 目標導向對線上線下的融合作用

美國教育學家布魯姆于1956 年提出了教育目標分類法[7]，安德森等人于2001 年對該分類法進行了修訂[8]。布魯姆認知分類理論將教學目標分為知識和認知過程兩個維度。知識維度旨在協助教師區分教什么，把知識點分為事實性知識(Factual Knowledge)、概念性知識(Conceptual Knowledge)、過程性知識(Procedural Knowledge) 和元認知知識(Metacognitive Knowledge)四個層次。認知過程旨在促進學生保留和遷移所學習的知識，分為記憶(Remember) 、理解(Understand)、應用(Apply)、分析(Analyze)、評價(Evaluate)和創造(Create)六個層次。

混合式教學緊貼人才培養目標，以高于傳統線下面對面教學的教學目標為導向來設計和實施教學活動，教學活動向傳統課堂以外延伸、校內外教學資源優化整合、知識獲取途徑多樣化、學習全過程實現即時互動、教師從知識的傳遞者轉變為學生知識能力素質的培養者，線上線下教學活動相互銜接、相互融合。

3 混合式教學設計的思路與方法

教學活動按照其對應教學目標所處的知識層次和認知過程層次進行區分，先將低階認知目標的教學活動置于線上教學，由學生自主學習完成，達到記憶理解事實性和概念性知識、應用過程性知識的能力目標；再把相對高階認知目標的教學活動置于線下面對面教學，設置深層次問題、現實問題，在教師指導下由生生合作生或師生合作完成，引導學生在教學活動中開展深度思考和創新思維活動，發揮團隊協作精神和鍛煉觀點表達能力，從而達到高階認知能力以及情感、態度和價值觀的培養。

混合式教學設計可以沿著教學目標定位、線上教學設計、線下面對面教學設計和考核方案設計四個環節展開（見圖1)。

圖1 混合式教學設計步驟

傳統教學模式存在“重知識傳授，輕能力培養”的問題?；旌鲜浇虒W作為一種解決這類問題的新模式，須以高于傳統課堂的教學目標為根本導向來開展線上和線下面對面的教學活動。因此，從人才培養目標和課程教學目標出發，準確定位和清晰描述教學目標，是開展混合式教學設計的前提。

課堂教學目標服務于課程教學目標，課程教學目標則服務于專業人才培養目標，專業人才培養目標又必須服務于崗位任職能力需求。按照OBE教育理念，教學設計應當從崗位任職能力需求反向倒推課堂教學目標，才能明確區分線上線下教學內容和有針對性地設計線上線下教學活動。

為了檢驗教學目標的達成情況，還需要對學生的學習效果進行考核。由于混合式教學遵循布魯姆認知分類層級，教學設計可以按照該認知分類層級來設計更加靈活的個性化考核方案。

3.1 用布魯姆教學目標分類法分類教學目標

應用密碼學課程是信息安全專業的一門專業背景課，一方面該課程的學習可以為后續任職課程打下專業知識的基礎；另一方面學生在信息保障、安全防護和網絡對抗崗位的專業能力是其未來職業發展的重要因素，因此這些能力在專業人才培養目標、教學目標中應當得到強化和細化。

以一堂課DH 密鑰交換為例，對這堂課的所有教學目標進行分類描述。

在知識維度的分類（見表1)。

表1 教學目標的知識維度分類法

在認知過程維度的分類（見表2)。

表2 教學目標的認知過程維度分類法

上述DH密鑰交換教學目標中的動詞和名詞分別按照知識維度和認知過程維度進行分類后，都可以定位到二維表格中（見表3)。

表3 修訂后的布魯姆教學目標分類表

將教學目標放入分類表后，教師可以快速整理出教學目標所對應的教學內容，并根據認知過程類別設計恰當的教學活動和教學評價工作，有助于清晰完整地呈現教學和評價的設計構思。

3.2 線上教學設計

依據掌握學習理論，達成教學目標有三個先決條件[5]，一是師生雙方對掌握學習都要抱有信心，二是確定所教學科的目標、內容和測量手段，三是掌握制訂教學計劃。在混合式教學模式中，線上教學活動的主要教學目標是通過學生自主學習達成低階認知過程中的教學目標。

由于線上教學主要是由學生依托教師推送的教學資源開展自主學習，所以線上教學設計的關鍵在于教學資源設計。線上教學資源的主要表現形式是教學視頻、教學課件/課程講義和作業習題。

教學視頻，主要是對知識點進行講解的視頻，用于學生在預習階段記憶概念性知識、理解事實性知識和對知識進行具體應用。

與教學視頻相配套的教學課件、課程講義等靜態學習資源，相對于教學視頻能夠更為詳細地記錄課程內容，便于學生在觀看教學視頻的同時準確把握其中的細節和重點難點。

作業習題，是所有教學設計中階段性檢測的重要手段之一，可以根據作業習題的完成速度和質量來檢驗教學活動是否達到預期教學目標，教師也可以依此及時調整后續教學策略。因此，作業習題的設計仍然要與教學目標建立緊密的映射關系。在DH密鑰交換的線上課堂中，按照分類后的教學目標重新設計作業習題（見表4)。

3.3 線下教學設計

線下課堂的開始階段，是引入部分。針對學生在預習過程中存在的共性問題，教師可以采用集中講授或組織討論的方式進行答疑解惑，甚至有針對性地開展個別化指導。

線下課堂的中間階段，是主體部分。教師扮演組織者、引導者、協助者，學生通過分組協作、探究研討、匯報交流等方式對分析、評價和創造等高階教學目標開展深度學習。

線下課堂的最后階段，是展示總結部分。學生展示研究性學習成果，分享學習心得和體會；教師則起牽引、向導的作用，引導學生反思和總結。在這個階段，學生可以修改、完善、提煉自己的學習成果和反思總結，并將成果和總結提交至學習平臺，可以形成在更大范圍的交流和傳播。一方面教師可以將其作為過程性學習評價依據的重要組成部分，另一方面也可以將其轉化為可重用、可再生的學習資源和教學改革資源，以促使教學活動進入一個螺旋式上升的“超循環”和自組織系統。

表4 線上預習作業習題設計示例

4 總結

混合式教學模式作為近年來信息化教學的重要趨勢，已經在國內外高校得到普及。教學過程中，廣大教師們不可避免地會遇到教學內容如何切分、教學活動如何開展、教學效果如何評估等問題。以目標為導向的混合式教學設計，以密碼學課程中的一堂課“DH 密鑰交換”為例，根據線上線下教學各自的特點和優勢，從教學目標分類、線上線下教學活動設計方法、線上線下教學效果評估方法等三方面進行了探討。在現實教學過程中，還會有更多詳細具體的問題需要進一步解決，以目標為導向的混合式教學設計方法為后續反饋教學效果和迭代優化教學設計提供了依據和支撐。