应用密码学教学设计研究

摘要:针对传统课程教学中存在的问题，提出了基于“以学生为中心”教学理念的教学设计方案。利用丰富的线上资源作为课前学习资料，教师与学生协同动态构建课堂，提高课堂教学成效。

关键词:以学生为中心;师生共建;混合式教学

《应用密码学》是信息安全专业一门重要的专业核心课程，学生对其知识的掌握是学习后续安全技术的基础［1］。另外，国家也提出了高校课堂教学和卓越拔尖人才培养创新性变革的需求［2］。因此，必须要研究高校课程教学改革方法，对《应用密码学》线上线下混合式课程建设进行探索与实践。

1现状分析

传统课程教学存在着一些典型问题，比如教学任务不明确、教学内容不时新、教学方法不灵活、教学过程不重视及教学评价不多样等，这些导致了教师教学效果不明显、学生学习效果不理想，“教”与“学”相脱离。究其原因，本质就是没有贯彻“以学生发展为中心”的教学理念。当前，我国正进入教育信息化2．0时代，教育资源逐渐呈现信息化、智能化、智慧化形态［3］。而且，国家正在大力推动MOOC、SPOC和微课等新型课程形态建设［4］。线上线下混合式课程是以“学生发展为中心”的学习和教学方式的革命，利用翻转课堂等方式可以实现人才质量培养质的飞跃。因此，《应用密码学》课程教学依托“线上MOOC视频”和“课程录制视频”的平台和资源，更新教学内容并在知识点中融入思政元素，采用重难点知识剖析和讲授、学生合作讨论等教学方法以及翻转课堂的教学方式，师生协同构建课堂、重在设计教学过程，借助信息化技术跟踪学生课下、课上学习过程，注重过程性考核和生生互评相结合的评价方法，最终真正实现“以学为中心的”教育教学理念的转变，提升人才培养质量。

2课程教学设计

《应用密码学》课程教学设计包括教案设计和课堂教学设计。教案设计是课堂教学设计所依托的静态教学文本，也是课堂教学设计的引领性纲要。本节首先说明设计依据，然后介绍教案设计的内容，重点阐述课堂教学设计的过程，最后分析课程教学设计的新颖之处。

2．1设计依据

《应用密码学》是信息安全专业的核心基础课程，重在讲授解决问题方法的设计与实现。本课程采用“线上线下混合式教学”的设计依据如下:(1)课程内容繁多且设计思路复杂，采用混合式教学可以引导学生在有限的课程学时内自学更多的知识和内容。(2)课程设计采用多样化的教学方法，可以提高学生参与的积极性，鼓励学生自主学习、协同合作，提升课程教学质量。(3)课程设计贯穿“以学生为中心”的教学理念，可以提高学生的主动性、能动性，提高学生分析与创新思维能力。

2．2教案设计

在设计课堂教学时，为了帮助学生了解每一章、每一学时、每一个知识点的教学内容、教学方法、所提问题等相关信息，编写了《应用密码学》教案。教案的编写以章为单元，具体包括以下内容:教学目的、教学内容、教学重点与难点、教学方法、教学时间分配、教具准备、课前测验、课堂问题、课堂讨论、课后复习、参考资源等信息。

2．3课堂教学设计

课堂教学设计包括课前、课上和课后三个环节，每一个环节都需要斟酌设计。(1)课前准备。首先，在每一堂课上课之前，教师要求所有学生基于本堂课所授知识点必须完成以下两个任务:①观看“线上MOOC视频”，以及观看“课程录制视频”，掌握本堂课的教学内容。②在规定时间内，完成“线上课堂知识点测试”，做摸底测试。然后，根据学生“线上MOOC视频”观看时长以及“知识点测试”结果，教师动态构建课堂教学内容，做到有的放矢。(2)课堂教学设计。在学生了解了本堂课教学相关信息以及教师掌握了学生本堂课的知识点学习状态之后，针对每一个知识点的教学内容(即教案中的教学内容)，课堂教学设计的一般过程构建如下，如下图所示:①教师对“线上课堂知识点测试”中错误率较高的题目进行详细讲解;②教师对每一知识点的重难点部分做详细讲解;③学生讲解知识点中的基本概念;④基于课程特点及团队分组情况，每一组学生协作讲解知识点中的设计思想及设计实现过程;⑤其他学生对讲解内容的学生团队打分评价，实现学生互评;⑥学生对教师提出的针对知识点的开放性问题进行分组讨论，并以组为单位进行简单汇报;⑦对学生进行知识点的随机测试，实现过程性评价;⑧教师总结。(3)课后测试和评价。针对每一知识点，教师布置课后作业，特别是密码学设计相关的实践性作业，督促学生复习巩固。另外，教师根据每一知识点学生课前、课上及课后的综合表现，随时把握学生学习状态，记录评价，做到心中有数。

2．4创新之处

本课程教学设计“以教师为引导、以学生为主体”，强调师生协同构建课堂，教师重在课堂组织设计、学生重在主动参与评价，具体创新之处如下:(1)师生协同共构教学内容。教师根据学生学习状态，灵活建教学内容，做到目标明确、有张有弛。(2)师生协同共筑课堂过程。课程教学设计注重过程化教学，要求学生参与教学过程，做到身临其境，学而有获。(3)师生协同公设评价体系。课程考核采用过程化考核，所有学生参与的“教”与“学”的过程都量化成绩，实现课程评价的多样化和客观性。

3教学设计实践

分组密码是一种对称密码体制，是《应用密码学》课程的重要知识点，是理解和学习后续课程其他密码体制的根本，因此要求学生必须牢固掌握。但是，分组密码是学生第一次面对的密码体制类型，所以比较抽象、不易理解和掌握。而且，其设计和实现更加关注思路和方法的设计，对学生的抽象理解能力要求较高。因此，本章节的课堂教学设计采用“线上线下混合式”的教学模式可以让学生首先自学线上视频和课程视频资源，做到先入为主;然后以分组的方式主动参与课堂教学过程，实现自我学习、自我讲解、团队合作，加深对课程知识的理解;最后，教师布置实验作业，强化学生的动手能力，并巩固课堂所学内容。具体的课堂教学设计过程如下:(1)教师首先对重难点及知识结构进行梳理，使得学生关注学习的侧重点。(2)基本概念一般比较简单，由学生进行讲解。(3)设计与实现部分较为复杂，在学生讲解的基础之上，教师进行补充，查漏补缺，让学生印象更加深刻。(4)最后，教师布置习题，实现课堂巩固。以上的教学过程体现了“教”与“学”的统一，强调师生共建“课堂”，协同重构教学内容、共同实现教学过程、融合评价教学成果，重点培养学生的设计思维和创新思维，新颖之处如下:(1)教的特色:重在重构、设计和评价。设定教学内容→实施教学过程→进行教学评价→修订教学内容(闭环)。(2)学的特色:重在参与、主动和实践。确立学习目标→实现主动学习→形成学习自评→提升学习目标(闭环)。(3)“教”与“学”之间的关联:师生之间从始至终的协同共建课程。教师教学目标和学生学习目标的统一，教师教学设计和学生主动学习的融合。

4结语

本文探讨了如何实现“以学生为中心”的教学设计思路，以及在《应用密码学》课程具体章节上的实践。下一步，可以进一步探索利用信息技术特别是AI技术对教师的“教”的过程和学生的“学”的过程进行记录并实现行为分析，进一步提高教学效果，提升人才培养水平。

参考文献:

［1］刘光军．应用型本科高校应用密码学课程教学方法和教学内容改革探索［J］．当代教育实践与教学研究，2018(9):62-63．

［2］吴岩．建设中国“金课”［J］．中国大学教学，2018(12):4-9．

［3］张宁，谭示崇，傅晓彤，杜小刚，李晖．基于SPOC和翻转课堂的现代密码学课程改革总结与分析［J］．网络与信息安全学报，2019(6):89-95．

［4］魏悦川，韩益亮．计算机密码学课程的混合式、参与式教学研究与实践［J］．计算机教育，2019(3):27-29.

作者：王志华 贾洪勇 李妍 张晗 单位：郑州大学软件学院