《密碼學(xué)與應(yīng)用》課程混合教學(xué)模式方法探討

齊萬華 劉銘

摘要：《密碼學(xué)與應(yīng)用》課程作為我校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生選修課，存在課時(shí)少、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高等問題，僅僅依賴傳統(tǒng)方式的課堂教學(xué)模式，很難達(dá)到課程要求，采用混合教學(xué)模式對(duì)《密碼學(xué)與應(yīng)用》課程進(jìn)行改革，教學(xué)模式由教師主導(dǎo)向?qū)W生主導(dǎo)轉(zhuǎn)變，提高學(xué)生的參與度，有效解決現(xiàn)存問題。

關(guān)鍵詞：密碼學(xué)；課時(shí)少；混合教學(xué)；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2019）04-0128-02

1 引言

混合教學(xué)模式（Blending Learning）是在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展的新的教學(xué)模式，結(jié)合傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式和在線教育模式，既需要教師的主導(dǎo)作用，也充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)過程中的角色，即轉(zhuǎn)變了教師的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的學(xué)習(xí)模式，由教師的“填充式教”向?qū)W生的“主動(dòng)學(xué)”轉(zhuǎn)變。學(xué)生的學(xué)習(xí)途徑不再局限于課堂及教材，可通過多渠道獲取知識(shí)，多方式交流與溝通。

《密碼學(xué)與應(yīng)用》課程作為網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生人才培養(yǎng)方案中的選修課程，圍繞對(duì)稱密碼體制與典型算法、非對(duì)稱密碼體制與典型算法等密碼學(xué)的理論和應(yīng)用展開。在現(xiàn)行的課程教學(xué)中存在課時(shí)少等問題，本文研究在混合教學(xué)模式下解決課程現(xiàn)存問題。

2 現(xiàn)行密碼學(xué)課程教學(xué)中存在的問題

《密碼學(xué)與應(yīng)用》課程作為網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的選修課，存在課程學(xué)時(shí)少、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高、學(xué)生參與度差等問題。

2.1 課程學(xué)時(shí)少

在人才培養(yǎng)方案中，《密碼學(xué)與應(yīng)用》課程安排的是每周2個(gè)學(xué)時(shí)，上課時(shí)間間隔長，課堂回顧知識(shí)時(shí)忘記內(nèi)容多。學(xué)時(shí)少，課堂上安排教學(xué)內(nèi)容多，留給學(xué)生思考和練習(xí)時(shí)間少，掌握效果不夠好。

2.2 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高

眾所周知，密碼學(xué)是基于數(shù)學(xué)的理論和證明發(fā)展的，對(duì)密碼技術(shù)的講解，必須先理解此密碼學(xué)所設(shè)計(jì)使用的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，而一些數(shù)學(xué)知識(shí)并不是學(xué)生在先序的課程內(nèi)學(xué)過的，須補(bǔ)充數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，也使得一部分學(xué)生在數(shù)學(xué)知識(shí)的理解和掌握上望而卻步。

2.3 學(xué)生參與度差

綜合《密碼學(xué)與應(yīng)用》課程學(xué)時(shí)少，又需要補(bǔ)充許多數(shù)學(xué)知識(shí)，現(xiàn)行教學(xué)模式中，課堂的教學(xué)以講授為主，重點(diǎn)將難以理解的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、密碼設(shè)計(jì)原理、密碼設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法等講解明白，課堂教學(xué)任務(wù)重，學(xué)生參與度差，存在個(gè)別課堂“滿堂灌”的情況，現(xiàn)行的課堂教學(xué)以教師教和講為中心，不是以學(xué)生學(xué)為中心。

2.4 實(shí)驗(yàn)環(huán)境限制

《密碼學(xué)與應(yīng)用》課程為選修課程，本身課時(shí)就少，理論內(nèi)容又需要大量的課堂教學(xué)，按照人才培養(yǎng)方案，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)只有6個(gè)。作為正在向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型的地方高校，更加注重應(yīng)用性，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)少，學(xué)生計(jì)算機(jī)操作能力有待提高。

同時(shí)，上課使用的實(shí)驗(yàn)環(huán)境是單機(jī)版，需要加密狗等硬件支持，必須在實(shí)驗(yàn)室才能完成，在學(xué)生初期接觸密碼學(xué)課程時(shí)，學(xué)生無法在上課時(shí)間完全掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生實(shí)驗(yàn)效果不理想。

3 混合式教學(xué)方法引入

基于上述現(xiàn)存問題，引入混合式教學(xué)法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和能動(dòng)性，拓寬課堂時(shí)間，拓展學(xué)習(xí)形式，形成課堂學(xué)習(xí)與課下學(xué)習(xí)相結(jié)合的方式，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)環(huán)境優(yōu)勢(shì)，做好課程內(nèi)容支撐，創(chuàng)建良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，改變課程現(xiàn)狀。

3.1 創(chuàng)建課程網(wǎng)站，學(xué)習(xí)資料分享

創(chuàng)建《密碼學(xué)與應(yīng)用》課程網(wǎng)站，將課程所需要的信息，資源放到課程網(wǎng)站上，學(xué)生通過網(wǎng)站的形式可以獲取資料，做到課前預(yù)習(xí)，對(duì)課程安排和課堂內(nèi)容熟稔于心。尤其是將所需的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)放到課程網(wǎng)站上，學(xué)生在上課前可以提前學(xué)習(xí)，減少課堂對(duì)數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)等內(nèi)容的講解，課堂上只需留出少部分的時(shí)間答疑，解決學(xué)生自學(xué)中存在的問題即可，不需要占用過多的時(shí)間講解數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，給課堂留有更多的時(shí)間安排密碼學(xué)方面內(nèi)容的講解。另外，將課程內(nèi)容中的重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)除了文本的方式介紹，可以錄制成視頻放到課程網(wǎng)站上，供學(xué)生學(xué)習(xí)和鞏固。創(chuàng)建課程網(wǎng)站，學(xué)生提前獲取課程知識(shí)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，改變課堂教學(xué)模式，增強(qiáng)學(xué)生的參與性，可有效解決2.1等問題。

3.2 線上學(xué)習(xí)平臺(tái)

我院已申請(qǐng)西普公司的西普數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室（一個(gè)包括網(wǎng)絡(luò)空間安全、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、等多個(gè)專業(yè)方向的教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、科研及競賽的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)）。在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，既配置好了實(shí)驗(yàn)環(huán)境，還有專業(yè)知識(shí)的介紹等內(nèi)容。學(xué)生在課下時(shí)間可充分利用西普數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中學(xué)習(xí)課程內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生就有實(shí)驗(yàn)環(huán)境在課下時(shí)間能夠完成課上完不成的實(shí)驗(yàn)，對(duì)課堂實(shí)驗(yàn)內(nèi)容補(bǔ)充，同時(shí)也可以完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)中無法完成的其他實(shí)驗(yàn)，可有效解決2.4問題。

3.3 畢博平臺(tái)作業(yè)交流

畢博（BlackBoard）是我校構(gòu)建的另一個(gè)教學(xué)平臺(tái)，教師可以通過畢博平臺(tái)在線管理教學(xué)內(nèi)容，提高工作效率，學(xué)生可以通過畢博平臺(tái)自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。畢博平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)課堂在時(shí)空上的延伸，師生之間可以通過畢博平臺(tái)進(jìn)行答疑解惑，學(xué)生之間可以通過畢博平臺(tái)進(jìn)行互動(dòng)交流，使教學(xué)過程在教師與學(xué)生共同控制之下。同時(shí)，教師之間也可通過平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)內(nèi)容的交流與討論，取長補(bǔ)短，提升教學(xué)水平。通過此方法，可有效解決2.1等問題。

3.4 課堂教學(xué)有教師主導(dǎo)向?qū)W生主導(dǎo)轉(zhuǎn)變

《密碼學(xué)與應(yīng)用》課程是理論與實(shí)踐相互關(guān)聯(lián)的課程，不僅要能夠理解密碼算法，更要能夠?qū)⑵鋵?shí)現(xiàn)，要求較高的動(dòng)手能力，學(xué)生必須在大量的上機(jī)編程訓(xùn)練中體會(huì)和掌握程序設(shè)計(jì)的思想和方法。在3.1、3.2、3.3教學(xué)環(huán)境的支持下，課堂教學(xué)模式將由教師主導(dǎo)向?qū)W生主導(dǎo)轉(zhuǎn)變，即采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。

學(xué)生通過課程網(wǎng)站和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的學(xué)習(xí)，充分利用課余時(shí)間完成了基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，教師的課堂教學(xué)就不再是講授這些基礎(chǔ)知識(shí)，而是來答疑，通過這個(gè)過程，學(xué)生鍛煉了自學(xué)能力和理解能力，提高解決問題的能力，在課堂中將問題點(diǎn)拋出，進(jìn)行問題的討論和研究，提高學(xué)生的參與度，課堂挪出更多的時(shí)間答疑。這樣不僅能夠提高學(xué)生的主動(dòng)性，學(xué)生掌握知識(shí)的牢靠性要比課堂教學(xué)更實(shí)在，相較傳統(tǒng)的教學(xué)，上完課之后，教學(xué)內(nèi)容又還給教師，而采用翻轉(zhuǎn)課堂模式，學(xué)生為主，解決的都是自己的問題，學(xué)生掌握的效果好，理解更深。

混合式教學(xué)模式解決的問題如表1所示。

4 課程考核方式

根據(jù)課程特點(diǎn)，課程最終考核有三部分組成，如表2所示。

（1）平時(shí)考核（20%）

平時(shí)考核由學(xué)生課堂參與度、作業(yè)、畢博平臺(tái)發(fā)言情況等內(nèi)容作為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，占20%。必要時(shí)可參考課堂考勤。

（2）實(shí)驗(yàn)考核（20%）

實(shí)驗(yàn)考核由實(shí)驗(yàn)報(bào)告、西普數(shù)據(jù)平臺(tái)使用情況等內(nèi)容作為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，占20%。必要可參考實(shí)驗(yàn)課課堂考勤。

（3）大作業(yè)考核（60%）

根據(jù)課程特點(diǎn)，對(duì)課程進(jìn)行考試改革，建立以應(yīng)用為導(dǎo)向的考核方式，增強(qiáng)動(dòng)手、自學(xué)等方面的能力，以加強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的引導(dǎo)和真實(shí)學(xué)習(xí)過程的考核。學(xué)生將理論應(yīng)用于實(shí)踐，更有利于理解課程內(nèi)容，增強(qiáng)興趣，發(fā)揮個(gè)人能動(dòng)性。

大作業(yè)要求獨(dú)自完成基于密碼學(xué)的應(yīng)用項(xiàng)目設(shè)計(jì)，題目采用教師擬題學(xué)生自由選擇，或?qū)W生申報(bào)經(jīng)課題組成員審核通過后也可使用，具體實(shí)現(xiàn)過程要以某密碼學(xué)的理論設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)完成，并要求學(xué)生進(jìn)行大作業(yè)答辯。通過大作業(yè)答辯，對(duì)任務(wù)量、難度系數(shù)、算法的理解程度等進(jìn)行評(píng)估，給出最后大作業(yè)分值，占60%。

通過對(duì)平時(shí)、實(shí)驗(yàn)、大作業(yè)等多方面考核來評(píng)定一個(gè)學(xué)生的綜合成績。

5 結(jié)束語

通過對(duì)《密碼學(xué)與應(yīng)用》課程的混合教學(xué)方式改革，整合各種可用資源，利用網(wǎng)絡(luò)等各種學(xué)習(xí)環(huán)境，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，充分鍛煉了學(xué)生的自學(xué)能力。同時(shí)，對(duì)教師也提出了更高的要求，要求教師對(duì)課堂要有更高的控制能力，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解更深刻和全面，讓教師必須不斷學(xué)習(xí)和提高自己的專業(yè)知識(shí)水平和業(yè)務(wù)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 卓進(jìn)，等. 混合教育趨勢(shì)下的未來教師[J].高教探索， 2015（4）：105-110.

[2] 周凱，等. “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下混合教學(xué)模式在高校計(jì)算機(jī)類課程的研究與實(shí)踐[J]. 微型電腦應(yīng)用， 2018， 34（11）：95-97.

[3] 陳怡. 基于混合學(xué)習(xí)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D].華中師范大學(xué)， 2014.

[4] 馮菲，等. 混合式教學(xué)成功手冊(cè)[M]. 北京：北京大學(xué)出版社， 2015.

【通聯(lián)編輯：光文玲】