移动学习在应用密码学教学中的应用研究

叶 青 陈晴晴 闫玺玺 雒 芬

（河南理工大学计算机科学与技术学院，河南 焦作 454000）

0 引言

《中国互联网络发展状况统计报告》中指出，截至2020年3月，我国互联网的普及率已经达到64.5%。近两年，全国各大中小学因疫情延迟开学，在校课程转为线上教学，“云班课”“雨课堂”“课堂派”等线上教育平台，应用率暴增[1]。随着移动互联技术的不断发展，“互联网”思想对高等教育的内容、手段、方式等诸多方面进行了全方位渗透。其中，以手机为代表的移动设备因其特有的移动性、便携性、泛在性等特点，促使学生利用移动设备进行自动学习、自主学习、互助学习，为移动学习的开展奠定了良好的基础。

移动学习是指学习者不受时间、空间的限制，通过手机、笔记本电脑等终端设备利用多种多样的线上学习资源进行学习，由于其具有便携性、灵活性，目前已经成为高校大学生自主学习的新常态。如何利用移动网络平台辅助课堂教学，提升教学质量，引导学生学会管理碎片化时间，提升学生学习效果和教学效率是高校教师的一个重要课题。目前，移动学习、翻转课堂等概念已经逐渐在课堂教学中被应用，但如何利用好移动学习和翻转课堂开展教学活动仍需教师根据课程教学具体情况进行研究。

应用密码学[2，3]是信息安全专业的核心课程，学生对应用密码学课程的掌握能够为后续信息安全相关课程的学习奠定良好的基础。应用密码学是我校网络工程专业本科生的必修课程，一般在大三上学期开设，该课程涉及的知识点主要包括：密码学基本概念、序列密码、分组密码、公钥密码、单向散列函数和消息认证、数字签名、身份认证与访问控制等。在2018年、2021年网络工程专业学生的培养方案中，该课程都被安排为32学时，其中实验课8学时。应用密码学这门课程的特点是内容枯燥、难度较大、理论性较强，在授课过程中需要教师反复讲解或指导。目前，河南理工大学计算机科学与技术学院的学生在这门课的学习过程中遇到的问题是难点太多，如不及时解决，容易导致学生自信心不足，产生挫败感，进而导致学生对这门课丧失兴趣，上课时间注意力涣散。本文基于“课堂派”软件，着力探究移动学习在应用密码学教学过程中发挥的作用。

1 移动学习概念

1.1 移动学习定义

移动学习是指学习者能够基于移动设备和无线通信网络获取多种多样的网络学习资源，实现在任何时间、地点都能够进行自主学习的学习新方式[4]。随着学习方式的网络化，各在线教育软件层出不穷，功能也越发多面化，学习者能够通过手机等移动设备利用无线网络获取各种学习资源，自由选择学习的时间和空间，学习积极性明显提升，学习效果显著提高。

1.2 移动学习的特点

1.2.1 便携性

随着信息科技的不断进步，手机、平板等移动设备设计得越来越轻巧，相比于传统的PC客户端设备更加便于携带，用户可随时随地在线学习。

1.2.2 灵活性

由于移动设备不断升级改进，操作越发简单灵活，在线教育软件设计也更加人性化，用户移动学习体验越来越好。

1.2.3 个性化

不同学科的大学生对知识领域的需求不同，普通的课堂学习难以满足不同用户的需求，在移动学习模式中，学生可以依据自己的学习需要定制学习内容，满足不同用户的个性化需求。

1.2.4 及时性

在移动学习中，知识信息更新及时，用户可第一时间获取最新资料，掌握最新知识，与时俱进。

1.3 移动学习的影响

1.3.1 移动学习强化了目的导向型学习方式

移动学习实现了即学即用。在如今充斥着海量知识的信息时代，很多人可能没有足够的时间和精力去系统地学习所需要的知识，总是在需要的时候才想起来学习。移动学习可以满足这种现学现用的学习需求。

1.3.2 移动学习允许碎片化学习形式

碎片时间是指生活中我们会存在的很多闲暇时间，如地铁上、排队中等。在互联网兴起以前，由于各种限制，这些时间会被浪费掉。现在人们拿出手机或平板，在一个短暂的时间内，对知识碎片进行学习，一个个的知识碎片之间存在各种相关关系，最终能够组成一个完整的知识体系结构，这就是碎片化学习。

1.3.3 移动学习有利于突出学生在教学中的主体地位

移动学习提升课堂教学魅力，带来了新的教学方式。与传统教学方法相比，移动学习具有更强的交互性、实时性，加强了教学的情境化，更能体现学生的中心地位。在传统的课堂教学模式中，教师基本上是以教材为中心向学生单向传授知识，虽然偶尔会有课堂互动，但本质上学生处于被动学习地位。移动学习方式可以使学生可以依据自己的需求获取相应的学习资料，提高学生学习的主动性，突出学生在教学中的中心地位，使学习更具有目标性和交互性，符合教学改革的发展方向。

2 移动学习在应用密码学课程教学中的应用

2.1 翻转课堂教学模式的应用

翻转课堂[5]，是指抛弃课前预习—课堂讲授—课后复习的教学模式，采用学生课前自主学习—课堂讨论—课后自主复习的教学模式。在课前，学生可以利用一切网络资源自主学习，而课堂的作用则是让师生进行互动交流，将学到的知识进一步加工、深化，进而让学生更好地掌握；在课后，学生可以根据个人需求自主规划学习内容，复习薄弱的知识点，预习新知识。

2.2 移动学习下应用密码学课课程设计

本文以河南理工大学计算机学院所开设的应用密码学课程为例，对移动学习环境下的教学模式进行研究。应用密码学是一门综合性学科，课程中的密码协议、算法设计以数学知识原理为基础，学生数学理论基础掌握程度参差不齐，导致传统课堂教学模式下学生的学习质量不佳。移动环境下进行应用密码学授课，让学生在移动设备上提前安装好“课堂派”软件，根据应用密码学课程内容进行移动学习课程设计。课程设计主要包括三个部分：课前预习、课堂教学、课后巩固。将移动学习融入翻转课堂教学模式中[6，7]，可提高教学质量。

2.2.1 课前预习

教师提前将下节课知识点和预习的内容发布在“课堂派”软件上。发布的内容包括重难点知识点的文字介绍及视频讲解、部分PPT等，在“课堂派”上布置相对应的预习作业。学生利用“课堂派”进行预习，在预习过程中遇到问题，可以及时上网搜索，也可以在“课堂派”上向教师请教，学习效果更佳。

2.2.2 课堂教学

学生上课前已经通过“课堂派”进行预习，对课程的知识点有了一定的掌握。“翻转课堂”教学的实施，可以充分发挥学生的主观能动性，并加强教师对学生具体知识点的掌握程度的了解。首先，在学生人数较多的时候，教师可以要求学生使用“课堂派”的二维码、数字口令等形式进行签到，优点是签到速度快，授课与签到可以同时进行，有效利用课堂时间。课堂上，老师应针对学生在预习过程中发现的重难点问题进行讲解，此过程中，应鼓励学生分组讨论解决，并根据课堂表现对各小组进行适当加分，同时将分值记录到课堂派中。与理论课堂不同，实验课堂上，教师对预习中的重难点问题进行讲解后，应留出大片时间让学生进行实验演练。

2.2.3 课后巩固

课后巩固是课程设计的必要环节，学生可以在教师指导下利用“课堂派”上的学习资源进行课后复习。课后复习有两种形式：教师指导与自主复习。教师在“课堂派”上发布课后作业，学生完成作业的同时进行知识点的回顾。一般情况下，一段时间后部分知识点会被遗忘，这时学生可以通过“课堂派”的资源进行复习，有效提高复习效率。学生也可查看自己的学习数据，对于疑点可随时随地联系老师和同学，获取指导和帮助，使学生真正地理解某一知识，并能熟练运用。

3 移动学习在应用密码学课程教学中的应用效果

为了检验移动学习在应用密码学课程中的应用效果，以河南理工大学网络工程专业2019级本科生的1901班（采用传统教学方式）、1902班（采用移动学习方式）为研究对象，对应用密码学的学习效果进行试卷测试。1901班、1902班各30个学生，两个班均由同一名教师代课，使用同一本教材，学时相等，教学进度相同。考试试卷由同一老师出题，试卷内容完全相同，总分设置为满分100分。图1分别展示了传统模式教学方式（1901班）和基于“课堂派”移动学习的教学方式（1902班）下，本门课程学生成绩分布情况。由图1可知，利用移动学习与翻转课堂相结合的教学方式，大部分学生能取得优异的成绩。经过计算，该门课程1901班的平均成绩为75分，1902班的平均成绩为82.5分，移动学习与翻转课堂模式下本课程的平均成绩相较于传统教学模式提高约10%。这更加有力论证了“移动学习”对提升应用密码学学习效果是有效的。但值得注意的是，仍有少部分学生自控力不强，未能按老师要求做好课前预习与课后复习，进而导致学习效果不理想，这需要老师进一步的关注与指导。

图1 两种教学模式下学生成绩对比

4 结语

互联网时代下，应用信息技术进行教学方式的改革已经成为必然趋势。手机、平板等移动设备的便携性与普遍性为开展移动学习下的新教学模式奠定了良好的基础。本文以信息安全专业核心课程——应用密码学为例，研究如何利用移动学习更新教学过程，并探究移动学习是否有利于提升教学质量。本文对应用密码学教学过程的课前、课中和课后阶段分别进行了重新设计，并将设计结果应用于教学实践中。实践证明，移动学习与翻转课堂相结合有助于应用密码学教学效果的提升。