基于翻轉(zhuǎn)課堂的“信息安全數(shù)學(xué)基礎(chǔ)”教學(xué)模式探索

馬依拉木·木斯得克，于凱，王思秀

（新疆財(cái)經(jīng)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830012）

近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的不斷完善與發(fā)展，信息化技術(shù)逐漸應(yīng)用在教學(xué)教育領(lǐng)域?；诨ヂ?lián)網(wǎng)及云計(jì)算的大數(shù)據(jù)技術(shù)正在引發(fā)教育領(lǐng)域革新，并受到世界各國(guó)教育研究者越來(lái)越多的關(guān)注，也成為教育領(lǐng)域的熱點(diǎn)。我國(guó)教育部發(fā)布的《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2011—2020）》[1]和《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020）》[2]明確指出了信息技術(shù)在教育模式創(chuàng)新領(lǐng)域的重要性。在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，傳統(tǒng)模式正在逐漸退出舞臺(tái)，翻轉(zhuǎn)課堂、MOOC、雨課堂、網(wǎng)絡(luò)課堂等新穎方式紛紛出現(xiàn)，使互聯(lián)網(wǎng)上的學(xué)習(xí)資源越來(lái)越豐富，學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)課堂，比如愛(ài)課堂、在線平臺(tái)公開(kāi)課等[3]網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上獲取學(xué)習(xí)資源，而教師可以應(yīng)用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的教育服務(wù)。

目前，信息安全的作用在社會(huì)生活中越來(lái)越重要，它涉及的學(xué)科知識(shí)范圍很廣，比如密碼學(xué)、通信、計(jì)算機(jī)、物理、數(shù)學(xué)、管理、法律等。而數(shù)學(xué)為信息安全知識(shí)的學(xué)習(xí)提供了必要的基礎(chǔ)，因而對(duì)信息安全的學(xué)習(xí)具有極其重要的作用[4]?！靶畔踩珨?shù)學(xué)基礎(chǔ)”是高校信息安全專業(yè)的必修專業(yè)課程之一，該課程知識(shí)點(diǎn)多，內(nèi)容復(fù)雜，理論性強(qiáng)，使得學(xué)生對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)望而生畏。同時(shí)，教師教好這門課也有極大的困難。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，研究大數(shù)據(jù)平臺(tái)下“信息安全數(shù)學(xué)基礎(chǔ)”課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。

1 實(shí)際教學(xué)中存在的問(wèn)題

1.1 授課方式陳舊，激發(fā)不了學(xué)生的興趣

大部分學(xué)生不清楚“信息安全數(shù)學(xué)基礎(chǔ)”課程的重要性，對(duì)為什么學(xué)這門課程的了解不夠。而該課程中包含大量的數(shù)學(xué)知識(shí)，章節(jié)里定理、定義多，看起來(lái)很相似，學(xué)生容易混淆，較難區(qū)分，因此學(xué)習(xí)過(guò)程中顯得枯燥。

目前，教學(xué)過(guò)程中采用老師講，學(xué)生聽(tīng)的陳舊教學(xué)方法，老師講課時(shí)，因章節(jié)內(nèi)容多，把重點(diǎn)放在講授內(nèi)容上，忽視了結(jié)合實(shí)際的例子來(lái)激發(fā)學(xué)生的思考能力。這導(dǎo)致學(xué)生在上課時(shí)有打瞌睡、玩手機(jī)現(xiàn)象出現(xiàn)，處于一種被動(dòng)狀態(tài)，這種授課方式不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，也使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)理解不透徹，這將導(dǎo)致學(xué)生大大降低學(xué)習(xí)興趣。另外，學(xué)生們通常認(rèn)為這門課程對(duì)自己以后的工作和就業(yè)沒(méi)有什么幫助，以此來(lái)判斷這門課的重要性。雖然學(xué)生只為了應(yīng)付考試，通過(guò)硬背可以理解一些知識(shí)點(diǎn)，但這不是我們?cè)O(shè)置這門課的目的。

1.2 作業(yè)形式單調(diào)，考試形式單一

作業(yè)布置形式單調(diào)，包括課前和課后作業(yè)所有學(xué)生選擇教科書(shū)上已有的同樣的思考題或練習(xí)題，缺乏靈活性和可選性。在教學(xué)過(guò)程中，老師把布置作業(yè)當(dāng)作完成一個(gè)簡(jiǎn)單教學(xué)任務(wù)，對(duì)作業(yè)的內(nèi)容和形式的重要性不重視，沒(méi)有把作業(yè)內(nèi)容融于教學(xué)的每一個(gè)步驟中?？荚囆问絾我?，沒(méi)有創(chuàng)新點(diǎn)。目前，高校的考試評(píng)定主要按照考勤和作業(yè)成績(jī)?yōu)槠綍r(shí)成績(jī)加上期末考試成績(jī)的形式來(lái)考核學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。通過(guò)這種評(píng)定方式很難考核學(xué)生在學(xué)習(xí)方法、合作精神、習(xí)慣素養(yǎng)等方面的綜合素質(zhì)。

現(xiàn)在有一些課程的考試形式向多樣化的形式轉(zhuǎn)變，如討論、大作業(yè)、論文等，但這些只是針對(duì)某一門課程的單一變化，因此具有片面性，不能客觀準(zhǔn)確地考察出學(xué)生的真實(shí)能力和素質(zhì)。

2 課程教學(xué)方法

2.1 “翻轉(zhuǎn)課堂”模式

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式又稱為顛倒課堂，是對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的顛覆[5]。該教學(xué)方式以課堂教學(xué)時(shí)間和教學(xué)內(nèi)容的重組，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革和創(chuàng)新。將上課時(shí)以老師講授為主和下課時(shí)以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主的學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行互換，要求學(xué)生上課前后通過(guò)視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)，上課時(shí)學(xué)生將積極主動(dòng)地探討與交流，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，轉(zhuǎn)變學(xué)生的角色，由被動(dòng)式轉(zhuǎn)為主動(dòng)式學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的深度和廣度；教師的角色則由知識(shí)的傳播者轉(zhuǎn)變?yōu)橹笇?dǎo)者，不局限于課堂中的照本宣科。學(xué)習(xí)不能光靠教師講解和指出知識(shí)點(diǎn)，而是由學(xué)生通過(guò)在課前的預(yù)習(xí)、上課時(shí)的理解結(jié)合課后的主動(dòng)復(fù)習(xí)和靈活應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這樣才能培養(yǎng)出學(xué)生的自學(xué)能力、自控能力，激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣。

Lage和Platt[6]2000年提出的翻轉(zhuǎn)課堂概念受到了教育學(xué)者的廣泛關(guān)注。楊春梅等[7]研究了翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)高等教育的影響因素和應(yīng)用情況。周丹[8]依據(jù)大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，構(gòu)建翻轉(zhuǎn)課堂創(chuàng)新教學(xué)模式以實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化教育。劉景艷等[9]把翻轉(zhuǎn)課堂模式引入到電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中, 提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，取得了較好的教學(xué)效果。任華[10]以“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程”為例分析了基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。

2.2 教學(xué)模式研究

“信息安全數(shù)學(xué)基礎(chǔ)”課程理論較多，知識(shí)較碎片化，假若全部課程視頻教課，學(xué)生會(huì)感到枯燥無(wú)味，不能改善教學(xué)質(zhì)量。因此，教師根據(jù)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備和學(xué)習(xí)計(jì)劃，首先針對(duì)教學(xué)的各個(gè)章節(jié)進(jìn)行剖析，制定相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容計(jì)劃。教師根據(jù)課程中的內(nèi)容不同設(shè)定不同的授課方式：適合制作視頻的則制成視頻授課；適合直接授課的則直接授課；適合與同學(xué)們討論研究的則討論研究等；妥善處理視頻授課和直接授課的教學(xué)方式。對(duì)于這種模式的教學(xué)效果，可以實(shí)時(shí)地或者在期末與學(xué)生交流，征求學(xué)生的意見(jiàn)和建議，從而進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，使得之后的教學(xué)效果得到有效的提升。

2.2.1 課前教學(xué)共享資料籌備

在上課前，學(xué)生通過(guò)在線平臺(tái)提前了解課程知識(shí)。所以在線平臺(tái)上共享的教學(xué)資料的質(zhì)量直接影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，此時(shí)就需要教師提前準(zhǔn)備精彩的教學(xué)共享資料。首先教師需要對(duì)課程章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行整理，在整理的過(guò)程中，盡力把每個(gè)問(wèn)題分解成詳細(xì)、明確的小知識(shí)點(diǎn)，以便在短時(shí)間內(nèi)充分講解明白，然后有針對(duì)性地掛在平臺(tái)上。其次，根據(jù)整理好的章節(jié)內(nèi)容，按照問(wèn)題植入、問(wèn)題剖析、實(shí)際舉例的邏輯進(jìn)行視頻的構(gòu)思、錄制視頻與后期剪輯，一段視頻的時(shí)長(zhǎng)控制在3～10 min內(nèi)。在每一段視頻教學(xué)之后配套相應(yīng)的習(xí)題，以此來(lái)幫助學(xué)生理解這一模塊的知識(shí)點(diǎn)。并且在一周的學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)束后配有與本周教學(xué)內(nèi)容相匹配的一周測(cè)試，以此掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，并將成績(jī)予以記錄。最后關(guān)于題庫(kù)的建立。為了檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，需要對(duì)題庫(kù)進(jìn)行更加深入的建設(shè)，通過(guò)在線測(cè)試系統(tǒng)對(duì)學(xué)生近期的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行檢測(cè)，并予以記錄。

2.2.2 在線學(xué)習(xí)平臺(tái)

在線學(xué)習(xí)是翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中至關(guān)重要的一部分。在這一部分中，教師將提前準(zhǔn)備好的教學(xué)共享資料發(fā)布到在線學(xué)習(xí)平臺(tái)上，由學(xué)生自己制定學(xué)習(xí)方向，并結(jié)合自身基礎(chǔ)合理制定學(xué)習(xí)計(jì)劃。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生完全掌握教學(xué)進(jìn)度，明確學(xué)習(xí)方向，不能理解的部分可隨時(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)，也可以通過(guò)暫停進(jìn)行思考，不用擔(dān)心跟不上老師的教學(xué)進(jìn)度，可以通過(guò)在線交流解決疑惑，甚至還可以通過(guò)在線平臺(tái)上的測(cè)試系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)階段學(xué)習(xí)情況進(jìn)行檢測(cè)。這種學(xué)習(xí)環(huán)境使得學(xué)習(xí)由枯燥乏味變得輕松自由。

2.2.3 課中教學(xué)設(shè)計(jì)

面對(duì)面教學(xué)環(huán)節(jié)主要是發(fā)現(xiàn)學(xué)生在課前學(xué)習(xí)中遇到的疑惑，針對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行剖析和解釋，從而改善教學(xué)質(zhì)量。在這一階段，教師充當(dāng)引導(dǎo)者的角色，首先進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的講解，使學(xué)生更好地了解課程主要內(nèi)容。其次，在仔細(xì)分析提前收集到的關(guān)于學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況去安排教學(xué)內(nèi)容和計(jì)劃，重點(diǎn)針對(duì)大多數(shù)同學(xué)都難以掌握或者感到疑惑的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的講解，并根據(jù)獲得的學(xué)生學(xué)習(xí)行為分析結(jié)果，給出適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)策略。最后，教師對(duì)學(xué)生自己在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行統(tǒng)一分析，并與同學(xué)一起協(xié)作完成課題，提出問(wèn)題的解決方案并實(shí)踐，最終使學(xué)生掌握課程的重點(diǎn)內(nèi)容。

2.2.4 課后教學(xué)評(píng)價(jià)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)

若采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，則必須建立與之匹配的評(píng)價(jià)體系對(duì)其教學(xué)效果進(jìn)行度量。根據(jù)評(píng)價(jià)機(jī)制，在教師實(shí)施翻轉(zhuǎn)教學(xué)之后，學(xué)生應(yīng)當(dāng)有時(shí)間進(jìn)行反思與總結(jié)，讓學(xué)生可以提出學(xué)習(xí)期間遇到的問(wèn)題與困難。之后學(xué)生分小組進(jìn)行討論，充分發(fā)揮自己的思維，運(yùn)用所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)，共同解決實(shí)際問(wèn)題。教師可以改變傳統(tǒng)單一的考試成績(jī)作為標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)方式，將自主學(xué)習(xí)成績(jī)、小組討論表現(xiàn)、課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況以及在學(xué)習(xí)中分析和處理問(wèn)題的能力，協(xié)作解決、共同進(jìn)步精神等評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)滲透在學(xué)習(xí)過(guò)程中。

教師需要在課后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，依據(jù)教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋進(jìn)行自我思考，進(jìn)一步改善教學(xué)資源、可以進(jìn)行教學(xué)計(jì)劃的調(diào)整和教學(xué)進(jìn)度的設(shè)計(jì)，為翻轉(zhuǎn)課堂的下一次教學(xué)做好準(zhǔn)備。這樣一來(lái)，整個(gè)教學(xué)過(guò)程是“課前準(zhǔn)備—在線交流—課堂講授—課后評(píng)價(jià)—改進(jìn)教學(xué)行為—培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)”，從而達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)的目的。通過(guò)合理的評(píng)價(jià)方式，一方面學(xué)生可以發(fā)掘到自己的學(xué)習(xí)潛能、改善學(xué)習(xí)方法、提高學(xué)習(xí)效果，而老師則通過(guò)了解學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度與水平，可以找出更有效的教學(xué)形式。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，借助于翻轉(zhuǎn)課堂，將“信息安全數(shù)學(xué)基礎(chǔ)”的教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)化，不僅方便老師和學(xué)生，也可以讓更多的學(xué)生、學(xué)校相互共享教學(xué)資源，增加教師和學(xué)生之間的面對(duì)面交流，使學(xué)生自主學(xué)習(xí)的選擇機(jī)會(huì)多，可以最大程度上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，既能提高協(xié)作能力也能提升創(chuàng)新能力?；谌找嫱晟频姆D(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，有助于提高教學(xué)質(zhì)量與學(xué)習(xí)效率。在接下來(lái)的研究中，將繼續(xù)改善教學(xué)模式，力求獲得更好的教學(xué)效果。