基于建構(gòu)主義和翻轉(zhuǎn)課堂的信息安全課程教學論文

時間：2024-08-10 11:31:52 信息安全畢業(yè)論文我要投稿

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　　摘要：針對信息安全專業(yè)課程教學需求，探討建構(gòu)主義學習理論、翻轉(zhuǎn)課堂和對分課堂等以學生為主體的教學理論和模式，提出“講授—實踐—討論”三段式課堂教學設計。

基于建構(gòu)主義和翻轉(zhuǎn)課堂的信息安全課程教學論文

　　關(guān)鍵詞：三段式課堂；建構(gòu)主義；翻轉(zhuǎn)課堂；對分課堂；信息安全專業(yè)

　　0引言

　　大學教育的目標不只在于知識的傳授，更在于能力和素質(zhì)的培養(yǎng)[1]。信息安全專業(yè)相關(guān)課程，如通信原理、網(wǎng)絡安全技術(shù)等課，具有技術(shù)發(fā)展迅速、實踐性強等特點，其教學目標也著重于學生的學習能力、思維能力和實踐能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的以講授為主的教學模式難以滿足信息安全專業(yè)相關(guān)課程的教學需求。

　　1“以學生為主體”的教學方法和模式研究

　　現(xiàn)代高等教育以培養(yǎng)學生的自主研究、實踐意識為重點，倡導“以學生為中心”的教學思想�；谡J知學理論的建構(gòu)主義學習理論，改變了“以教師為主體”的教學模式，以培養(yǎng)能力和提高素養(yǎng)為目標的大學教育受到廣泛關(guān)注并逐漸流行[2]。建構(gòu)主義學習理論強調(diào)學生對知識的主動探索，對新信息進行自我編碼，從而建構(gòu)出新的知識體系。根據(jù)建構(gòu)主義學習理論，“情境”“協(xié)作”“會話”和“意義建構(gòu)”是學習環(huán)境中的四大要素，由此所開發(fā)出的教學方法，比較成熟的有支架式教學法和情境式教學法（亦稱為“拋錨式教學法”）[3]。支架式教學法主要是指從學生的當前發(fā)展水平開始，通過老師設計的概念框架不斷創(chuàng)造新的“最新發(fā)展區(qū)”，從而使學生不斷建構(gòu)對自己有意義的知識技能，并達到更高的發(fā)展水平；情景式教學法主要是指通過設定有感染力的真實事件或問題，讓學生自己去感受、體驗，從而使學生有效實現(xiàn)對知識的建構(gòu)。隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，翻轉(zhuǎn)課堂改變了師生角色，革新了傳統(tǒng)的“以教師為主體”的教學模式，在本科教學探索中取得了較好的教學效果[4]。這種新型教學模式是以教學視頻、教學網(wǎng)站等教育資源和技術(shù)為支撐，課下進行知識獲取，課上進行知識應用，知識內(nèi)化貫穿教學始終。翻轉(zhuǎn)課堂基于人本主義、掌握學習以及建構(gòu)主義學習等教育教學理論[5]，要達到好的教學效果，高質(zhì)量的教學視頻、高質(zhì)量的課下自主學習、及時的學習情況反饋、高質(zhì)量的課上討論缺一不可。然而，在當前我國大學教育的背景下，翻轉(zhuǎn)課堂在具體教學實施時，往往存在著以下兩個問題：一是課下自主學習質(zhì)量難以保障；二是課上討論質(zhì)量難以保障。復旦大學張學新教授提出了對分課堂新型教學模式，其核心是將課堂時間一分為二，一半教師講授，一半學生討論，講授與討論之間的課下時間用于知識內(nèi)化吸收[6]。目前，心理學研究方法與實驗設計、公共英語口語等文科課程進行對分課堂的教學實踐，取得良好的效果。信息安全專業(yè)相關(guān)課程如通信原理、網(wǎng)絡安全技術(shù)等，具有技術(shù)發(fā)展迅速、系統(tǒng)性強、抽象度高、實踐性強等特點，簡單地采用翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，學生課下自主學習難度大、效率低，課上討論效果差。為此，我們采用對分課堂的講授和討論并存的形式，吸取建構(gòu)主義和翻轉(zhuǎn)課堂的精髓，針對信息安全專業(yè)課程和學生特點進行教學設計和實踐，對大學工科課程的教學改革進行有益的探索。

　　2三段式課堂教學模式

　　由于技術(shù)發(fā)展迅速，信息安全專業(yè)課程的教學目標不僅是讓學生掌握現(xiàn)有的理論、技術(shù)和方法，更重要的是培養(yǎng)學生綜合運用知識以發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，以及對未來知識技術(shù)的學習能力。為此，我們圍繞以“學生為中心”，以培養(yǎng)學生的學習能力、思維能力和實踐能力為目標，綜合運用傳統(tǒng)課堂和翻轉(zhuǎn)課堂等教學形式，針對不同課堂、教學內(nèi)容和教學對象特點，運用建構(gòu)主義教學方法，進行信息安全專業(yè)課程的教學設計。

　　2.1基于講授、實踐和討論的三段式課堂

　　綜合翻轉(zhuǎn)課堂和對分課堂以及結(jié)合信息安全專業(yè)課程實踐性強的特點，我們提出三段式課堂。三段式課堂包括講授、實踐和討論3個順序環(huán)節(jié)，老師講授在前，學生實踐在中，師生討論在后。課程內(nèi)容按照專題劃分，每個專題所需時間由教學內(nèi)容確定，具體包括講授時間、實踐時間和討論時間3個部分，講授和討論環(huán)節(jié)占用課堂時間，具體時長由教學內(nèi)容和目標決定，實踐環(huán)節(jié)根據(jù)具體課時量的多少進行分配，既可以是課堂時間，也可以是課下時間。三段式課堂的核心在于教學中學生的主體地位，無論在講授、實踐還是討論環(huán)節(jié)，學生都是主體：講授環(huán)節(jié)是知識獲取的過程，老師的任務是激發(fā)興趣，搭建知識“支架”，幫助學生形成對知識的系統(tǒng)性認識；實踐環(huán)節(jié)是知識內(nèi)化的過程，老師的任務是及時了解學生的學習情況，幫助學生解決簡單的問題；討論環(huán)節(jié)是知識再獲取和進一步內(nèi)化的過程，老師的作用是促進交流分享，激發(fā)學生主動性，引導學生深入思考，從而構(gòu)建正確的認識。相比翻轉(zhuǎn)式課堂，三段式課堂增加了講授和實踐兩個環(huán)節(jié)，學生在老師協(xié)助下完成框架知識的構(gòu)建，減少了學生課下學習的時間，降低了自主學習的難度，增加了對學生學習過程的監(jiān)控，并為討論環(huán)節(jié)奠定了扎實的基礎。與對分課堂相比，三段式課堂的最大不同在于實踐環(huán)節(jié)的引入，盡管對分課堂在講授和討論之間有學生自主安排學習的環(huán)節(jié)，但是并未強調(diào)實踐，而實踐是檢驗真理的唯一標準，是知識內(nèi)化的必要條件，是工科專業(yè)課程不可或缺的部分。

　　2.2基于建構(gòu)主義的教學方法綜合運用

　　在建構(gòu)主義學習理論下，學生是學習的主體，老師主要承擔學習的組織、指導、幫助等職能。為確保學生的主體地位，針對三段式課堂的各環(huán)節(jié)特點，我們分別運用建構(gòu)主義學習理論進行教學方法設計。

　　2.2.1講授環(huán)節(jié)：支架式教學法和情景式教學法相融合

　　講授是三段式課堂的第一個環(huán)節(jié)，雖然采用傳統(tǒng)的講授形式，但是講授的內(nèi)容和方法迥然不同。在講授內(nèi)容上，講授課堂并不包含全部的知識要點，而是由必不可少的基本概念、理論和技術(shù)框架構(gòu)成，傳統(tǒng)講授內(nèi)容如果是一個有血有肉的人，那么三段式課堂的講授內(nèi)容則是這個人的骨骼。在該環(huán)節(jié)，重點要激發(fā)學生興趣，激發(fā)學生的學習主動性，協(xié)助學生建構(gòu)知識“骨骼”。為此，針對信息安全專業(yè)課程特點，可進行如下設計：（1）設置“每課一技”。在每次課堂的前5分鐘，由一名學生分享課程相關(guān)技術(shù)。信息安全專業(yè)課程抽象度較高，與日常生活聯(lián)系不夠緊密，“每課一技”環(huán)節(jié)的引入可以激發(fā)學生的興趣，擴展知識面，了解所學用在何處，而參與分享的學生在內(nèi)容組織、語言表達和臨場表現(xiàn)等方面也得到了鍛煉。為了確�！懊空n一技”的質(zhì)量，學生按照自己的興趣選擇分享的技術(shù)專題，在分享前兩周向老師提交多媒體課件，由老師對多媒體課件進行審核，審核不通過，學生根據(jù)老師意見進行修改，審核通過后方可進行。（2）支架式教學法和情境式教學法相融合。在課堂教學之前，針對每一教學專題的教學內(nèi)容進行梳理，剖析出“骨骼”，提取基本概念、理論、技術(shù)或方法框架作為支架，進一步針對技術(shù)要解決的問題，盡可能創(chuàng)設與學生日常生活相關(guān)的情境。在課堂教學時，可包括情境設立、支架搭建、問題分析、評價反思等步驟，其中支架搭建可以在問題分析、評價反思過程中。問題分析既可以是學生獨立探索，也可以是小組協(xié)作分析[7]。評價反思是老師對學生提出的解決方案進行評價，指出不足，以幫助學生修正認識，進一步提高[8]。

　　2.2.2實踐和討論環(huán)節(jié)：情境式教學法

　　實踐和討論環(huán)節(jié)的教學內(nèi)容是在講授所構(gòu)建“骨骼”的基礎上，由學生來完成“血肉”的豐滿。雖然實踐和討論環(huán)節(jié)在時間上分離，但是在內(nèi)容上具有延續(xù)性。實踐環(huán)節(jié)包括情境式教學法中的情境設立、獨立探索和評價等步驟。由教師根據(jù)教學內(nèi)容設定具體的實踐情境，學生在課堂或課下獨立完成。教師在實踐過程中提供簡單的幫助，了解學生的實踐情況和實踐結(jié)果，歸納實踐中的共性問題和難點問題。討論環(huán)節(jié)包括情境式教學法中的成果展示、協(xié)作分析、總結(jié)等步驟。教師根據(jù)實踐情況，指定具有代表性的實踐結(jié)果進行課堂展示，并將實踐中的共性問題、難點問題、延伸性問題拋出，學生按小組進行協(xié)作討論，匯報討論結(jié)果，接受老師和全班同學質(zhì)疑。最后，教師總結(jié)評價。在討論過程中，可以一事一議，也可以多事一議。

　　3三段式課堂教學實踐

　　自2013年，我們對解放軍信息工程大學信息安全專業(yè)通信原理必修課程進行教學內(nèi)容改革和基于建構(gòu)主義的教學方法探索，取得了較好的教學效果[9]。在此基礎上，2014年、2015年，我們對該課程進行了三段式課堂探索。同時，2015年，我們對同專業(yè)網(wǎng)絡安全技術(shù)必修課程也進行了三段式課堂的嘗試。

　　3.1通信原理課程三段式課堂教學實踐

　　2014年和2015年，信息安全專業(yè)通信原理課程學生分別為32和31人，每周2次課，一次2學時，共上課10周；講授和討論環(huán)節(jié)占用課堂時間，實踐環(huán)節(jié)占用課下時間。由于通信原理課程理論性強，抽象度高，知識具有較強的系統(tǒng)性，我們將課程內(nèi)容分成了9個專題，討論環(huán)節(jié)所占課時比重較講授低，具體安排見表1。在具體教學實施時，每專題講授完畢后，進行課下實踐，除專題1和9外，每兩專題的討論在一次課程內(nèi)完成，共2學時。除第一堂課外，每堂課開始時均有5分鐘的“每課一技”分享，每年參與學生數(shù)均為19名，涉及可見光通信、近場通信、mp3編碼和圖像編碼等不同領(lǐng)域通信技術(shù)。由于2015年審核環(huán)節(jié)更加嚴格，分享順序由審核通過的先后順序決定。學生對技術(shù)的分享不只是功能與應用，開始嘗試運用課程所學知識進行技術(shù)分析和思考。參與“每課一技”分享的學生，要求實踐作業(yè)8采用與分享相同的選題，對分享的技術(shù)作進一步的技術(shù)分析。

　　3.2網(wǎng)絡安全技術(shù)課程三段式課堂教學實踐

　　2015年信息安全專業(yè)網(wǎng)絡安全技術(shù)課程學生為32人，每周一或兩次課，一次課為2學時，兩次課為一次2學時一次3學時，共上課10周，講授、討論和實踐環(huán)節(jié)均占用課堂時間，實踐環(huán)節(jié)每次3學時，共計50學時。網(wǎng)絡安全技術(shù)課程原本包含30學時講授和20學時實驗，因此，在進行三段式教學實踐時，重點是講授內(nèi)容的梳理和基于建構(gòu)主義的教學方法運用。與通信原理課程相同，我們將課程內(nèi)容劃分為9個專題，針對專題中的重點技術(shù)方法綜合運用支架式教學法和情景式教學法進行教學，圖1以假消息攻擊專題中的ARP欺騙為例，給出了講授部分的教學設計。實踐和討論環(huán)節(jié)的內(nèi)容與評價反思密切相關(guān)，如ARP欺騙對應的實踐內(nèi)容為局域網(wǎng)環(huán)境下ARP欺騙實施，討論內(nèi)容包括ARP欺騙實施的前提條件、ARP欺騙可否在廣域網(wǎng)下實施和如何防范ARP欺騙。

　　參考文獻：

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　　[7]李春亮,王國艷.淺談“支架式”教學模式在任職教育教學中的應用[J].后勤學院學報,2013(5):109-111.

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　　[9]邱菡,李玉峰,武東英,等.信息安全專業(yè)通信原理課程教學改革研究與實踐[J].計算機工程與科學,2014,36(A1):89-92.

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