以目標(biāo)為導(dǎo)向的應(yīng)用密碼學(xué)混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

潘林，徐偉光，曹鐵勇，王金雙，楊蘭娟，申海霞，李勇

（中國人民解放軍陸軍工程大學(xué)，江蘇南京 210007)

隨著飛速發(fā)展的信息技術(shù)與現(xiàn)代教育的深度融合，在線教學(xué)開始在全球范圍內(nèi)盛行。但人們很快發(fā)現(xiàn)純粹的線上教學(xué)并不能完全與線下教學(xué)實(shí)效等質(zhì)，于是大家又轉(zhuǎn)而開始嘗試使用“混合式教學(xué)”來實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式的回歸[1]。

混合式教學(xué)是線上教學(xué)和線下教學(xué)的深度融合，包含教學(xué)實(shí)踐、空間、方式、評價(jià)在內(nèi)的多方面的混合[2]?；旌鲜浇虒W(xué)比純線上教學(xué)和純面對面的線下教學(xué)更加有效[3]，它被認(rèn)為是未來教育的新常態(tài)[4]。

1 當(dāng)代教育模式對混合式教學(xué)的需求

1.1 開展混合式教學(xué)的必要性

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教學(xué)活動大部分仍然停留在淺層次的學(xué)習(xí)活動中，即學(xué)生對知識的記憶、復(fù)述或是簡單描述；而高階思維活動，如綜合應(yīng)用知識和創(chuàng)造性解決問題的“分析、評價(jià)和創(chuàng)造”等高階層次的教學(xué)活動，沒有在當(dāng)前課堂教學(xué)中得到足夠的重視。

美國新媒體聯(lián)盟(NMC) 的《地平線報(bào)告》系列叢書，十多年來致力于預(yù)測和描述未來五年全球范圍內(nèi)會對教育產(chǎn)生重大影響的新興技術(shù)。2012 年至2019年的報(bào)告均認(rèn)為混合式教學(xué)設(shè)計(jì)是未來高等教育發(fā)展的重要趨勢[5]。2017年的中國區(qū)域報(bào)告指出[6]，在教學(xué)中應(yīng)用混合式教學(xué)設(shè)計(jì)是推動中國高等教育技術(shù)應(yīng)用的短期首要趨勢，將很快在全國范圍內(nèi)得以普及。

1.2 開展混合式教學(xué)的可行性

混合式教學(xué)模式由線上教學(xué)活動和線下面對面教學(xué)活動兩部分組成。相對于傳統(tǒng)線下面對面教學(xué)，線上的教與學(xué)是異步方式開展的。教師提供必要的線上學(xué)習(xí)資源后，學(xué)生可以在靈活的時(shí)間、空間中自主開展線上學(xué)習(xí)。線上教學(xué)存在督導(dǎo)與監(jiān)管相對不足的問題，容易導(dǎo)致教學(xué)效果偏離期望值，無法有效達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

為了更好地發(fā)揮混合式教學(xué)效果，教學(xué)設(shè)計(jì)需要依據(jù)線上和線下各自優(yōu)勢來拆解教學(xué)目標(biāo)，重新設(shè)計(jì)教學(xué)活動。從認(rèn)知規(guī)律和時(shí)間分配考慮，可以將能夠由單人獨(dú)立完成的、簡單的、用碎片時(shí)間就能完成的教學(xué)活動遷移至線上教學(xué)，線下面對面教學(xué)保留合作性或交互性強(qiáng)的教學(xué)活動。充足的課外學(xué)習(xí)時(shí)間和適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)輔助手段，是成功實(shí)施混合式教學(xué)的重要條件。

2 目標(biāo)導(dǎo)向?qū)€上線下的融合作用

美國教育學(xué)家布魯姆于1956 年提出了教育目標(biāo)分類法[7]，安德森等人于2001 年對該分類法進(jìn)行了修訂[8]。布魯姆認(rèn)知分類理論將教學(xué)目標(biāo)分為知識和認(rèn)知過程兩個(gè)維度。知識維度旨在協(xié)助教師區(qū)分教什么，把知識點(diǎn)分為事實(shí)性知識(Factual Knowledge)、概念性知識(Conceptual Knowledge)、過程性知識(Procedural Knowledge) 和元認(rèn)知知識(Metacognitive Knowledge)四個(gè)層次。認(rèn)知過程旨在促進(jìn)學(xué)生保留和遷移所學(xué)習(xí)的知識，分為記憶(Remember) 、理解(Understand)、應(yīng)用(Apply)、分析(Analyze)、評價(jià)(Evaluate)和創(chuàng)造(Create)六個(gè)層次。

混合式教學(xué)緊貼人才培養(yǎng)目標(biāo)，以高于傳統(tǒng)線下面對面教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向來設(shè)計(jì)和實(shí)施教學(xué)活動，教學(xué)活動向傳統(tǒng)課堂以外延伸、校內(nèi)外教學(xué)資源優(yōu)化整合、知識獲取途徑多樣化、學(xué)習(xí)全過程實(shí)現(xiàn)即時(shí)互動、教師從知識的傳遞者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生知識能力素質(zhì)的培養(yǎng)者，線上線下教學(xué)活動相互銜接、相互融合。

3 混合式教學(xué)設(shè)計(jì)的思路與方法

教學(xué)活動按照其對應(yīng)教學(xué)目標(biāo)所處的知識層次和認(rèn)知過程層次進(jìn)行區(qū)分，先將低階認(rèn)知目標(biāo)的教學(xué)活動置于線上教學(xué)，由學(xué)生自主學(xué)習(xí)完成，達(dá)到記憶理解事實(shí)性和概念性知識、應(yīng)用過程性知識的能力目標(biāo)；再把相對高階認(rèn)知目標(biāo)的教學(xué)活動置于線下面對面教學(xué)，設(shè)置深層次問題、現(xiàn)實(shí)問題，在教師指導(dǎo)下由生生合作生或師生合作完成，引導(dǎo)學(xué)生在教學(xué)活動中開展深度思考和創(chuàng)新思維活動，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和鍛煉觀點(diǎn)表達(dá)能力，從而達(dá)到高階認(rèn)知能力以及情感、態(tài)度和價(jià)值觀的培養(yǎng)。

混合式教學(xué)設(shè)計(jì)可以沿著教學(xué)目標(biāo)定位、線上教學(xué)設(shè)計(jì)、線下面對面教學(xué)設(shè)計(jì)和考核方案設(shè)計(jì)四個(gè)環(huán)節(jié)展開（見圖1)。

圖1 混合式教學(xué)設(shè)計(jì)步驟

傳統(tǒng)教學(xué)模式存在“重知識傳授，輕能力培養(yǎng)”的問題?；旌鲜浇虒W(xué)作為一種解決這類問題的新模式，須以高于傳統(tǒng)課堂的教學(xué)目標(biāo)為根本導(dǎo)向來開展線上和線下面對面的教學(xué)活動。因此，從人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，準(zhǔn)確定位和清晰描述教學(xué)目標(biāo)，是開展混合式教學(xué)設(shè)計(jì)的前提。

課堂教學(xué)目標(biāo)服務(wù)于課程教學(xué)目標(biāo)，課程教學(xué)目標(biāo)則服務(wù)于專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)又必須服務(wù)于崗位任職能力需求。按照OBE教育理念，教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)從崗位任職能力需求反向倒推課堂教學(xué)目標(biāo)，才能明確區(qū)分線上線下教學(xué)內(nèi)容和有針對性地設(shè)計(jì)線上線下教學(xué)活動。

為了檢驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況，還需要對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行考核。由于混合式教學(xué)遵循布魯姆認(rèn)知分類層級，教學(xué)設(shè)計(jì)可以按照該認(rèn)知分類層級來設(shè)計(jì)更加靈活的個(gè)性化考核方案。

3.1 用布魯姆教學(xué)目標(biāo)分類法分類教學(xué)目標(biāo)

應(yīng)用密碼學(xué)課程是信息安全專業(yè)的一門專業(yè)背景課，一方面該課程的學(xué)習(xí)可以為后續(xù)任職課程打下專業(yè)知識的基礎(chǔ)；另一方面學(xué)生在信息保障、安全防護(hù)和網(wǎng)絡(luò)對抗崗位的專業(yè)能力是其未來職業(yè)發(fā)展的重要因素，因此這些能力在專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)目標(biāo)中應(yīng)當(dāng)?shù)玫綇?qiáng)化和細(xì)化。

以一堂課DH 密鑰交換為例，對這堂課的所有教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行分類描述。

在知識維度的分類（見表1)。

表1 教學(xué)目標(biāo)的知識維度分類法

在認(rèn)知過程維度的分類（見表2)。

表2 教學(xué)目標(biāo)的認(rèn)知過程維度分類法

上述DH密鑰交換教學(xué)目標(biāo)中的動詞和名詞分別按照知識維度和認(rèn)知過程維度進(jìn)行分類后，都可以定位到二維表格中（見表3)。

表3 修訂后的布魯姆教學(xué)目標(biāo)分類表

將教學(xué)目標(biāo)放入分類表后，教師可以快速整理出教學(xué)目標(biāo)所對應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，并根據(jù)認(rèn)知過程類別設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)活動和教學(xué)評價(jià)工作，有助于清晰完整地呈現(xiàn)教學(xué)和評價(jià)的設(shè)計(jì)構(gòu)思。

3.2 線上教學(xué)設(shè)計(jì)

依據(jù)掌握學(xué)習(xí)理論，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)有三個(gè)先決條件[5]，一是師生雙方對掌握學(xué)習(xí)都要抱有信心，二是確定所教學(xué)科的目標(biāo)、內(nèi)容和測量手段，三是掌握制訂教學(xué)計(jì)劃。在混合式教學(xué)模式中，線上教學(xué)活動的主要教學(xué)目標(biāo)是通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)達(dá)成低階認(rèn)知過程中的教學(xué)目標(biāo)。

由于線上教學(xué)主要是由學(xué)生依托教師推送的教學(xué)資源開展自主學(xué)習(xí)，所以線上教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于教學(xué)資源設(shè)計(jì)。線上教學(xué)資源的主要表現(xiàn)形式是教學(xué)視頻、教學(xué)課件/課程講義和作業(yè)習(xí)題。

教學(xué)視頻，主要是對知識點(diǎn)進(jìn)行講解的視頻，用于學(xué)生在預(yù)習(xí)階段記憶概念性知識、理解事實(shí)性知識和對知識進(jìn)行具體應(yīng)用。

與教學(xué)視頻相配套的教學(xué)課件、課程講義等靜態(tài)學(xué)習(xí)資源，相對于教學(xué)視頻能夠更為詳細(xì)地記錄課程內(nèi)容，便于學(xué)生在觀看教學(xué)視頻的同時(shí)準(zhǔn)確把握其中的細(xì)節(jié)和重點(diǎn)難點(diǎn)。

作業(yè)習(xí)題，是所有教學(xué)設(shè)計(jì)中階段性檢測的重要手段之一，可以根據(jù)作業(yè)習(xí)題的完成速度和質(zhì)量來檢驗(yàn)教學(xué)活動是否達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)，教師也可以依此及時(shí)調(diào)整后續(xù)教學(xué)策略。因此，作業(yè)習(xí)題的設(shè)計(jì)仍然要與教學(xué)目標(biāo)建立緊密的映射關(guān)系。在DH密鑰交換的線上課堂中，按照分類后的教學(xué)目標(biāo)重新設(shè)計(jì)作業(yè)習(xí)題（見表4)。

3.3 線下教學(xué)設(shè)計(jì)

線下課堂的開始階段，是引入部分。針對學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中存在的共性問題，教師可以采用集中講授或組織討論的方式進(jìn)行答疑解惑，甚至有針對性地開展個(gè)別化指導(dǎo)。

線下課堂的中間階段，是主體部分。教師扮演組織者、引導(dǎo)者、協(xié)助者，學(xué)生通過分組協(xié)作、探究研討、匯報(bào)交流等方式對分析、評價(jià)和創(chuàng)造等高階教學(xué)目標(biāo)開展深度學(xué)習(xí)。

線下課堂的最后階段，是展示總結(jié)部分。學(xué)生展示研究性學(xué)習(xí)成果，分享學(xué)習(xí)心得和體會；教師則起牽引、向?qū)У淖饔?，引?dǎo)學(xué)生反思和總結(jié)。在這個(gè)階段，學(xué)生可以修改、完善、提煉自己的學(xué)習(xí)成果和反思總結(jié)，并將成果和總結(jié)提交至學(xué)習(xí)平臺，可以形成在更大范圍的交流和傳播。一方面教師可以將其作為過程性學(xué)習(xí)評價(jià)依據(jù)的重要組成部分，另一方面也可以將其轉(zhuǎn)化為可重用、可再生的學(xué)習(xí)資源和教學(xué)改革資源，以促使教學(xué)活動進(jìn)入一個(gè)螺旋式上升的“超循環(huán)”和自組織系統(tǒng)。

表4 線上預(yù)習(xí)作業(yè)習(xí)題設(shè)計(jì)示例

4 總結(jié)

混合式教學(xué)模式作為近年來信息化教學(xué)的重要趨勢，已經(jīng)在國內(nèi)外高校得到普及。教學(xué)過程中，廣大教師們不可避免地會遇到教學(xué)內(nèi)容如何切分、教學(xué)活動如何開展、教學(xué)效果如何評估等問題。以目標(biāo)為導(dǎo)向的混合式教學(xué)設(shè)計(jì)，以密碼學(xué)課程中的一堂課“DH 密鑰交換”為例，根據(jù)線上線下教學(xué)各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢，從教學(xué)目標(biāo)分類、線上線下教學(xué)活動設(shè)計(jì)方法、線上線下教學(xué)效果評估方法等三方面進(jìn)行了探討。在現(xiàn)實(shí)教學(xué)過程中，還會有更多詳細(xì)具體的問題需要進(jìn)一步解決，以目標(biāo)為導(dǎo)向的混合式教學(xué)設(shè)計(jì)方法為后續(xù)反饋教學(xué)效果和迭代優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)和支撐。