基于“以學(xué)生發(fā)展為中心”教學(xué)理念的《應(yīng)用密碼學(xué)》教學(xué)設(shè)計(jì)

王志華 賈洪勇 李妍 張晗

摘?要：針對(duì)傳統(tǒng)課程教學(xué)中存在的問題，提出了基于“以學(xué)生為中心”教學(xué)理念的教學(xué)設(shè)計(jì)方案。利用豐富的線上資源作為課前學(xué)習(xí)資料，教師與學(xué)生協(xié)同動(dòng)態(tài)構(gòu)建課堂，提高課堂教學(xué)成效。

關(guān)鍵詞：以學(xué)生為中心;師生共建;混合式教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(yīng)用密碼學(xué)》是信息安全專業(yè)一門重要的專業(yè)核心課程，學(xué)生對(duì)其知識(shí)的掌握是學(xué)習(xí)后續(xù)安全技術(shù)的基礎(chǔ)[1]。另外，國(guó)家也提出了高校課堂教學(xué)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(xué)改革方法，對(duì)《應(yīng)用密碼學(xué)》線上線下混合式課程建設(shè)進(jìn)行探索與實(shí)踐。

1??現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)課程教學(xué)存在著一些典型問題，比如教學(xué)任務(wù)不明確、教學(xué)內(nèi)容不時(shí)新、教學(xué)方法不靈活、教學(xué)過程不重視及教學(xué)評(píng)價(jià)不多樣等，這些導(dǎo)致了教師教學(xué)效果不明顯、學(xué)生學(xué)習(xí)效果不理想，“教”與“學(xué)”相脫離。究其原因，本質(zhì)就是沒有貫徹“以學(xué)生發(fā)展為中心”的教學(xué)理念。

當(dāng)前，我國(guó)正進(jìn)入教育信息化2.0時(shí)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(guó)家正在大力推動(dòng)MOOC、SPOC和微課等新型課程形態(tài)建設(shè)[4]。線上線下混合式課程是以“學(xué)生發(fā)展為中心”的學(xué)習(xí)和教學(xué)方式的革命，利用翻轉(zhuǎn)課堂等方式可以實(shí)現(xiàn)人才質(zhì)量培養(yǎng)質(zhì)的飛躍。

因此，《應(yīng)用密碼學(xué)》課程教學(xué)依托“線上MOOC視頻”和“課程錄制視頻”的平臺(tái)和資源，更新教學(xué)內(nèi)容并在知識(shí)點(diǎn)中融入思政元素，采用重難點(diǎn)知識(shí)剖析和講授、學(xué)生合作討論等教學(xué)方法以及翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式，師生協(xié)同構(gòu)建課堂、重在設(shè)計(jì)教學(xué)過程，借助信息化技術(shù)跟蹤學(xué)生課下、課上學(xué)習(xí)過程，注重過程性考核和生生互評(píng)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法，最終真正實(shí)現(xiàn)“以學(xué)為中心的”教育教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2??課程教學(xué)設(shè)計(jì)

《應(yīng)用密碼學(xué)》課程教學(xué)設(shè)計(jì)包括教案設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。教案設(shè)計(jì)是課堂教學(xué)設(shè)計(jì)所依托的靜態(tài)教學(xué)文本，也是課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的引領(lǐng)性綱要。本節(jié)首先說明設(shè)計(jì)依據(jù)，然后介紹教案設(shè)計(jì)的內(nèi)容，重點(diǎn)闡述課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的過程，最后分析課程教學(xué)設(shè)計(jì)的新穎之處。

2.1??設(shè)計(jì)依據(jù)

《應(yīng)用密碼學(xué)》是信息安全專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，重在講授解決問題方法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本課程采用“線上線下混合式教學(xué)”的設(shè)計(jì)依據(jù)如下：

（1）課程內(nèi)容繁多且設(shè)計(jì)思路復(fù)雜，采用混合式教學(xué)可以引導(dǎo)學(xué)生在有限的課程學(xué)時(shí)內(nèi)自學(xué)更多的知識(shí)和內(nèi)容。

（2）課程設(shè)計(jì)采用多樣化的教學(xué)方法，可以提高學(xué)生參與的積極性，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、協(xié)同合作，提升課程教學(xué)質(zhì)量。

（3）課程設(shè)計(jì)貫穿“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，可以提高學(xué)生的主動(dòng)性、能動(dòng)性，提高學(xué)生分析與創(chuàng)新思維能力。

2.2??教案設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)課堂教學(xué)時(shí)，為了幫助學(xué)生了解每一章、每一學(xué)時(shí)、每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、所提問題等相關(guān)信息，編寫了《應(yīng)用密碼學(xué)》教案。教案的編寫以章為單元，具體包括以下內(nèi)容：教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)、教學(xué)方法、教學(xué)時(shí)間分配、教具準(zhǔn)備、課前測(cè)驗(yàn)、課堂問題、課堂討論、課后復(fù)習(xí)、參考資源等信息。

2.3??課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

課堂教學(xué)設(shè)計(jì)包括課前、課上和課后三個(gè)環(huán)節(jié)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要斟酌設(shè)計(jì)。

2.3.1??課前準(zhǔn)備

首先，在每一堂課上課之前，教師要求所有學(xué)生基于本堂課所授知識(shí)點(diǎn)必須完成以下兩個(gè)任務(wù)：

（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(xué)內(nèi)容。

（2）在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成“線上課堂知識(shí)點(diǎn)測(cè)試”，做摸底測(cè)試。

然后，根據(jù)學(xué)生“線上MOOC視頻”觀看時(shí)長(zhǎng)以及?“知識(shí)點(diǎn)測(cè)試”結(jié)果，教師動(dòng)態(tài)構(gòu)建課堂教學(xué)內(nèi)容，做到有的放矢。

2.3.2??課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

在學(xué)生了解了本堂課教學(xué)相關(guān)信息以及教師掌握了學(xué)生本堂課的知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)狀態(tài)之后，針對(duì)每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)內(nèi)容（即教案中的教學(xué)內(nèi)容），課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的一般過程構(gòu)建如下，如下圖所示：

（1）教師對(duì)“線上課堂知識(shí)點(diǎn)測(cè)試”中錯(cuò)誤率較高的題目進(jìn)行詳細(xì)講解;

（2）教師對(duì)每一知識(shí)點(diǎn)的重難點(diǎn)部分做詳細(xì)講解;

（3）學(xué)生講解知識(shí)點(diǎn)中的基本概念;

（4）基于課程特點(diǎn)及團(tuán)隊(duì)分組情況，每一組學(xué)生協(xié)作講解知識(shí)點(diǎn)中的設(shè)計(jì)思想及設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程;

（5）其他學(xué)生對(duì)講解內(nèi)容的學(xué)生團(tuán)隊(duì)打分評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生互評(píng);

（6）學(xué)生對(duì)教師提出的針對(duì)知識(shí)點(diǎn)的開放性問題進(jìn)行分組討論，并以組為單位進(jìn)行簡(jiǎn)單匯報(bào);

（7）對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的隨機(jī)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)過程性評(píng)價(jià);

（8）教師總結(jié)。

課堂教學(xué)過程圖

2.3.3??課后測(cè)試和評(píng)價(jià)

針對(duì)每一知識(shí)點(diǎn)，教師布置課后作業(yè)，特別是密碼學(xué)設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)踐性作業(yè)，督促學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固。另外，教師根據(jù)每一知識(shí)點(diǎn)學(xué)生課前、課上及課后的綜合表現(xiàn)，隨時(shí)把握學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，記錄評(píng)價(jià)，做到心中有數(shù)。

2.4??創(chuàng)新之處

本課程教學(xué)設(shè)計(jì)“以教師為引導(dǎo)、以學(xué)生為主體”，強(qiáng)調(diào)師生協(xié)同構(gòu)建課堂，教師重在課堂組織設(shè)計(jì)、學(xué)生重在主動(dòng)參與評(píng)價(jià)，具體創(chuàng)新之處如下：

（1）師生協(xié)同共構(gòu)教學(xué)內(nèi)容。教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，靈活建教學(xué)內(nèi)容，做到目標(biāo)明確、有張有弛。

（2）師生協(xié)同共筑課堂過程。課程教學(xué)設(shè)計(jì)注重過程化教學(xué)，要求學(xué)生參與教學(xué)過程，做到身臨其境，學(xué)而有獲。

（3）師生協(xié)同公設(shè)評(píng)價(jià)體系。課程考核采用過程化考核，所有學(xué)生參與的“教”與“學(xué)”的過程都量化成績(jī)，實(shí)現(xiàn)課程評(píng)價(jià)的多樣化和客觀性。

3??教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐

分組密碼是一種對(duì)稱密碼體制，是《應(yīng)用密碼學(xué)》課程的重要知識(shí)點(diǎn)，是理解和學(xué)習(xí)后續(xù)課程其他密碼體制的根本，因此要求學(xué)生必須牢固掌握。但是，分組密碼是學(xué)生第一次面對(duì)的密碼體制類型，所以比較抽象、不易理解和掌握。而且，其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)更加關(guān)注思路和方法的設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)生的抽象理解能力要求較高。

因此，本章節(jié)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)采用“線上線下混合式”的教學(xué)模式可以讓學(xué)生首先自學(xué)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(dòng)參與課堂教學(xué)過程，實(shí)現(xiàn)自我學(xué)習(xí)、自我講解、團(tuán)隊(duì)合作，加深對(duì)課程知識(shí)的理解;最后，教師布置實(shí)驗(yàn)作業(yè)，強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力，并鞏固課堂所學(xué)內(nèi)容。具體的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)過程如下。

（1）教師首先對(duì)重難點(diǎn)及知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行梳理，使得學(xué)生關(guān)注學(xué)習(xí)的側(cè)重點(diǎn)。

（2）基本概念一般比較簡(jiǎn)單，由學(xué)生進(jìn)行講解。

（3）設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)部分較為復(fù)雜，在學(xué)生講解的基礎(chǔ)之上，教師進(jìn)行補(bǔ)充，查漏補(bǔ)缺，讓學(xué)生印象更加深刻。

（4）最后，教師布置習(xí)題，實(shí)現(xiàn)課堂鞏固。

以上的教學(xué)過程體現(xiàn)了“教”與“學(xué)”的統(tǒng)一，強(qiáng)調(diào)師生共建“課堂”，協(xié)同重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容、共同實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程、融合評(píng)價(jià)教學(xué)成果，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)

設(shè)定教學(xué)內(nèi)容→實(shí)施教學(xué)過程→進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)→修訂教學(xué)內(nèi)容（閉環(huán)）。

（2）學(xué)的特色：重在參與、主動(dòng)和實(shí)踐

確立學(xué)習(xí)目標(biāo)→實(shí)現(xiàn)主動(dòng)學(xué)習(xí)→形成學(xué)習(xí)自評(píng)→提升學(xué)習(xí)目標(biāo)（閉環(huán)）。

（3）“教”與“學(xué)”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(xué)目標(biāo)和學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的統(tǒng)一，教師教學(xué)設(shè)計(jì)和學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的融合。

4??結(jié)語

本文探討了如何實(shí)現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計(jì)思路，以及在《應(yīng)用密碼學(xué)》課程具體章節(jié)上的實(shí)踐。下一步，可以進(jìn)一步探索利用信息技術(shù)特別是AI技術(shù)對(duì)教師的“教”的過程和學(xué)生的“學(xué)”的過程進(jìn)行記錄并實(shí)現(xiàn)行為分析，進(jìn)一步提高教學(xué)效果，提升人才培養(yǎng)水平。

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基金項(xiàng)目：鄭州大學(xué)教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目（2020zzuJXLX064）

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