基于“以學生發展為中心”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，教師與學生協同動態構建課堂，提高課堂教學成效。

關鍵詞：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》是信息安全專業一門重要的專業核心課程，學生對其知識的掌握是學習后續安全技術的基礎[1]。另外，國家也提出了高校課堂教學和卓越拔尖人才培養創新性變革的需求[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??現狀分析

傳統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，本質就是沒有貫徹“以學生發展為中心”的教學理念。

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

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課堂的教學方式，師生協同構建課堂、重在設計教學過程，借助信息化技術跟蹤學生課下、課上學習過程，注重過程性考核和生生互評相結合的評價方法，最終真正實現“以學為中心的”教育教學理念的轉變，提升人才培養質量。

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教學文本，也是課堂教學設計的引領性綱要。本節首先說明設計依據，然后介紹教案設計的內容，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

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

（1）課程內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自學更多的知識和內容。

（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、協同合作，提升課程教學質量。

（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容、教學方法、所提問題等相關信息，編寫了《應用密碼學》教案。教案的編寫以章為單元，具體包括以下內容：教學目的、教學內容、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、課上和課后三個環節，每一個環節都需要斟酌設計。

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容。

（2）在規定時間內，完成“線上課堂知識點測試”，做摸底測試。

然后，根據學生“線上MOOC視頻”觀看時長以及?“知識點測試”結果，教師動態構建課堂教學內容，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信息以及教師掌握了學生本堂課的知識點學習狀態之后，針對每一個知識點的教學內容（即教案中的教學內容），課堂教學設計的一般過程構建如下，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，每一組學生協作講解知識點中的設計思想及設計實現過程;

（5）其他學生對講解內容的學生團隊打分評價，實現學生互評;

（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，實現過程性評價;

（8）教師總結。

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，特別是密碼學設計相關的實踐性作業，督促學生復習鞏固。另外，教師根據每一知識點學生課前、課上及課后的綜合表現，隨時把握學生學習狀態，記錄評價，做到心中有數。

2.4??創新之處

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

（1）師生協同共構教學內容。教師根據學生學習狀態，靈活建教學內容，做到目標明確、有張有弛。

（2）師生協同共筑課堂過程。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，其設計和實現更加關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，強化學生的動手能力，并鞏固課堂所學內容。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構進行梳理，使得學生關注學習的側重點。

（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，實現課堂鞏固。

以上的教學過程體現了“教”與“學”的統一，強調師生共建“課堂”，協同重構教學內容、共同實現教學過程、融合評價教學成果，重點培養學生的設計思維和創新思維，新穎之處如下：

（1）教的特色：重在重構、設計和評價

設定教學內容→實施教學過程→進行教學評價→修訂教學內容（閉環）。

（2）學的特色：重在參與、主動和實踐

確立學習目標→實現主動學習→形成學習自評→提升學習目標（閉環）。

（3）“教”與“學”之間的關聯：師生之間從始至終的協同共建課程

教師教學目標和學生學習目標的統一，教師教學設計和學生主動學習的融合。

4??結語

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

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和翻轉課堂的現代密碼學課程改革總結與分析[J].網絡與信息安全學報，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：網絡與信息安全。