以目标为导向的应用密码学混合式教学设计

潘林，徐伟光，曹铁勇，王金双，杨兰娟，申海霞，李勇

（中国人民解放军陆军工程大学，江苏南京 210007)

随着飞速发展的信息技术与现代教育的深度融合，在线教学开始在全球范围内盛行。但人们很快发现纯粹的线上教学并不能完全与线下教学实效等质，于是大家又转而开始尝试使用“混合式教学”来实现教学模式的回归[1]。

混合式教学是线上教学和线下教学的深度融合，包含教学实践、空间、方式、评价在内的多方面的混合[2]。混合式教学比纯线上教学和纯面对面的线下教学更加有效[3]，它被认为是未来教育的新常态[4]。

1 当代教育模式对混合式教学的需求

1.1 开展混合式教学的必要性

在传统教学模式下，教学活动大部分仍然停留在浅层次的学习活动中，即学生对知识的记忆、复述或是简单描述；而高阶思维活动，如综合应用知识和创造性解决问题的“分析、评价和创造”等高阶层次的教学活动，没有在当前课堂教学中得到足够的重视。

美国新媒体联盟(NMC) 的《地平线报告》系列丛书，十多年来致力于预测和描述未来五年全球范围内会对教育产生重大影响的新兴技术。2012 年至2019年的报告均认为混合式教学设计是未来高等教育发展的重要趋势[5]。2017年的中国区域报告指出[6]，在教学中应用混合式教学设计是推动中国高等教育技术应用的短期首要趋势，将很快在全国范围内得以普及。

1.2 开展混合式教学的可行性

混合式教学模式由线上教学活动和线下面对面教学活动两部分组成。相对于传统线下面对面教学，线上的教与学是异步方式开展的。教师提供必要的线上学习资源后，学生可以在灵活的时间、空间中自主开展线上学习。线上教学存在督导与监管相对不足的问题，容易导致教学效果偏离期望值，无法有效达成教学目标。

为了更好地发挥混合式教学效果，教学设计需要依据线上和线下各自优势来拆解教学目标，重新设计教学活动。从认知规律和时间分配考虑，可以将能够由单人独立完成的、简单的、用碎片时间就能完成的教学活动迁移至线上教学，线下面对面教学保留合作性或交互性强的教学活动。充足的课外学习时间和适当的教学辅助手段，是成功实施混合式教学的重要条件。

2 目标导向对线上线下的融合作用

美国教育学家布鲁姆于1956 年提出了教育目标分类法[7]，安德森等人于2001 年对该分类法进行了修订[8]。布鲁姆认知分类理论将教学目标分为知识和认知过程两个维度。知识维度旨在协助教师区分教什么，把知识点分为事实性知识(Factual Knowledge)、概念性知识(Conceptual Knowledge)、过程性知识(Procedural Knowledge) 和元认知知识(Metacognitive Knowledge)四个层次。认知过程旨在促进学生保留和迁移所学习的知识，分为记忆(Remember) 、理解(Understand)、应用(Apply)、分析(Analyze)、评价(Evaluate)和创造(Create)六个层次。

混合式教学紧贴人才培养目标，以高于传统线下面对面教学的教学目标为导向来设计和实施教学活动，教学活动向传统课堂以外延伸、校内外教学资源优化整合、知识获取途径多样化、学习全过程实现即时互动、教师从知识的传递者转变为学生知识能力素质的培养者，线上线下教学活动相互衔接、相互融合。

3 混合式教学设计的思路与方法

教学活动按照其对应教学目标所处的知识层次和认知过程层次进行区分，先将低阶认知目标的教学活动置于线上教学，由学生自主学习完成，达到记忆理解事实性和概念性知识、应用过程性知识的能力目标；再把相对高阶认知目标的教学活动置于线下面对面教学，设置深层次问题、现实问题，在教师指导下由生生合作生或师生合作完成，引导学生在教学活动中开展深度思考和创新思维活动，发挥团队协作精神和锻炼观点表达能力，从而达到高阶认知能力以及情感、态度和价值观的培养。

混合式教学设计可以沿着教学目标定位、线上教学设计、线下面对面教学设计和考核方案设计四个环节展开（见图1)。

图1 混合式教学设计步骤

传统教学模式存在“重知识传授，轻能力培养”的问题。混合式教学作为一种解决这类问题的新模式，须以高于传统课堂的教学目标为根本导向来开展线上和线下面对面的教学活动。因此，从人才培养目标和课程教学目标出发，准确定位和清晰描述教学目标，是开展混合式教学设计的前提。

课堂教学目标服务于课程教学目标，课程教学目标则服务于专业人才培养目标，专业人才培养目标又必须服务于岗位任职能力需求。按照OBE教育理念，教学设计应当从岗位任职能力需求反向倒推课堂教学目标，才能明确区分线上线下教学内容和有针对性地设计线上线下教学活动。

为了检验教学目标的达成情况，还需要对学生的学习效果进行考核。由于混合式教学遵循布鲁姆认知分类层级，教学设计可以按照该认知分类层级来设计更加灵活的个性化考核方案。

3.1 用布鲁姆教学目标分类法分类教学目标

应用密码学课程是信息安全专业的一门专业背景课，一方面该课程的学习可以为后续任职课程打下专业知识的基础；另一方面学生在信息保障、安全防护和网络对抗岗位的专业能力是其未来职业发展的重要因素，因此这些能力在专业人才培养目标、教学目标中应当得到强化和细化。

以一堂课DH 密钥交换为例，对这堂课的所有教学目标进行分类描述。

在知识维度的分类（见表1)。

表1 教学目标的知识维度分类法

在认知过程维度的分类（见表2)。

表2 教学目标的认知过程维度分类法

上述DH密钥交换教学目标中的动词和名词分别按照知识维度和认知过程维度进行分类后，都可以定位到二维表格中（见表3)。

表3 修订后的布鲁姆教学目标分类表

将教学目标放入分类表后，教师可以快速整理出教学目标所对应的教学内容，并根据认知过程类别设计恰当的教学活动和教学评价工作，有助于清晰完整地呈现教学和评价的设计构思。

3.2 线上教学设计

依据掌握学习理论，达成教学目标有三个先决条件[5]，一是师生双方对掌握学习都要抱有信心，二是确定所教学科的目标、内容和测量手段，三是掌握制订教学计划。在混合式教学模式中，线上教学活动的主要教学目标是通过学生自主学习达成低阶认知过程中的教学目标。

由于线上教学主要是由学生依托教师推送的教学资源开展自主学习，所以线上教学设计的关键在于教学资源设计。线上教学资源的主要表现形式是教学视频、教学课件/课程讲义和作业习题。

教学视频，主要是对知识点进行讲解的视频，用于学生在预习阶段记忆概念性知识、理解事实性知识和对知识进行具体应用。

与教学视频相配套的教学课件、课程讲义等静态学习资源，相对于教学视频能够更为详细地记录课程内容，便于学生在观看教学视频的同时准确把握其中的细节和重点难点。

作业习题，是所有教学设计中阶段性检测的重要手段之一，可以根据作业习题的完成速度和质量来检验教学活动是否达到预期教学目标，教师也可以依此及时调整后续教学策略。因此，作业习题的设计仍然要与教学目标建立紧密的映射关系。在DH密钥交换的线上课堂中，按照分类后的教学目标重新设计作业习题（见表4)。

3.3 线下教学设计

线下课堂的开始阶段，是引入部分。针对学生在预习过程中存在的共性问题，教师可以采用集中讲授或组织讨论的方式进行答疑解惑，甚至有针对性地开展个别化指导。

线下课堂的中间阶段，是主体部分。教师扮演组织者、引导者、协助者，学生通过分组协作、探究研讨、汇报交流等方式对分析、评价和创造等高阶教学目标开展深度学习。

线下课堂的最后阶段，是展示总结部分。学生展示研究性学习成果，分享学习心得和体会；教师则起牵引、向导的作用，引导学生反思和总结。在这个阶段，学生可以修改、完善、提炼自己的学习成果和反思总结，并将成果和总结提交至学习平台，可以形成在更大范围的交流和传播。一方面教师可以将其作为过程性学习评价依据的重要组成部分，另一方面也可以将其转化为可重用、可再生的学习资源和教学改革资源，以促使教学活动进入一个螺旋式上升的“超循环”和自组织系统。

表4 线上预习作业习题设计示例

4 总结

混合式教学模式作为近年来信息化教学的重要趋势，已经在国内外高校得到普及。教学过程中，广大教师们不可避免地会遇到教学内容如何切分、教学活动如何开展、教学效果如何评估等问题。以目标为导向的混合式教学设计，以密码学课程中的一堂课“DH 密钥交换”为例，根据线上线下教学各自的特点和优势，从教学目标分类、线上线下教学活动设计方法、线上线下教学效果评估方法等三方面进行了探讨。在现实教学过程中，还会有更多详细具体的问题需要进一步解决，以目标为导向的混合式教学设计方法为后续反馈教学效果和迭代优化教学设计提供了依据和支撑。