基于翻转课堂的“信息安全数学基础”教学模式探索

马依拉木·木斯得克，于凯，王思秀

（新疆财经大学 计算机科学与工程学院，新疆 乌鲁木齐 830012）

近年来，随着信息技术的不断完善与发展，信息化技术逐渐应用在教学教育领域。基于互联网及云计算的大数据技术正在引发教育领域革新，并受到世界各国教育研究者越来越多的关注，也成为教育领域的热点。我国教育部发布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2011—2020）》[1]和《教育信息化十年发展规划（2011—2020）》[2]明确指出了信息技术在教育模式创新领域的重要性。在大数据环境下，传统模式正在逐渐退出舞台，翻转课堂、MOOC、雨课堂、网络课堂等新颖方式纷纷出现，使互联网上的学习资源越来越丰富，学生可以通过网络课堂，比如爱课堂、在线平台公开课等[3]网络平台上获取学习资源，而教师可以应用大数据挖掘技术对学生的学习进行分析，从而实现个性化的教育服务。

目前，信息安全的作用在社会生活中越来越重要，它涉及的学科知识范围很广，比如密码学、通信、计算机、物理、数学、管理、法律等。而数学为信息安全知识的学习提供了必要的基础，因而对信息安全的学习具有极其重要的作用[4]。“信息安全数学基础”是高校信息安全专业的必修专业课程之一，该课程知识点多，内容复杂，理论性强，使得学生对这门课程的学习望而生畏。同时，教师教好这门课也有极大的困难。本文结合教学实践，研究大数据平台下“信息安全数学基础”课程翻转课堂教学模式。

1 实际教学中存在的问题

1.1 授课方式陈旧，激发不了学生的兴趣

大部分学生不清楚“信息安全数学基础”课程的重要性，对为什么学这门课程的了解不够。而该课程中包含大量的数学知识，章节里定理、定义多，看起来很相似，学生容易混淆，较难区分，因此学习过程中显得枯燥。

目前，教学过程中采用老师讲，学生听的陈旧教学方法，老师讲课时，因章节内容多，把重点放在讲授内容上，忽视了结合实际的例子来激发学生的思考能力。这导致学生在上课时有打瞌睡、玩手机现象出现，处于一种被动状态，这种授课方式不利于调动学生的积极性，也使学生对所学知识点理解不透彻，这将导致学生大大降低学习兴趣。另外，学生们通常认为这门课程对自己以后的工作和就业没有什么帮助，以此来判断这门课的重要性。虽然学生只为了应付考试，通过硬背可以理解一些知识点，但这不是我们设置这门课的目的。

1.2 作业形式单调，考试形式单一

作业布置形式单调，包括课前和课后作业所有学生选择教科书上已有的同样的思考题或练习题，缺乏灵活性和可选性。在教学过程中，老师把布置作业当作完成一个简单教学任务，对作业的内容和形式的重要性不重视，没有把作业内容融于教学的每一个步骤中。考试形式单一，没有创新点。目前，高校的考试评定主要按照考勤和作业成绩为平时成绩加上期末考试成绩的形式来考核学生对专业知识点的掌握程度。通过这种评定方式很难考核学生在学习方法、合作精神、习惯素养等方面的综合素质。

现在有一些课程的考试形式向多样化的形式转变，如讨论、大作业、论文等，但这些只是针对某一门课程的单一变化，因此具有片面性，不能客观准确地考察出学生的真实能力和素质。

2 课程教学方法

2.1 “翻转课堂”模式

翻转课堂教学模式又称为颠倒课堂，是对传统课堂教学模式的颠覆[5]。该教学方式以课堂教学时间和教学内容的重组，实现传统教学模式的改革和创新。将上课时以老师讲授为主和下课时以学生自主学习为主的学习活动进行互换，要求学生上课前后通过视频进行学习，上课时学生将积极主动地探讨与交流，充分发挥学生学习的主观能动性，转变学生的角色，由被动式转为主动式学习，加强学生学习的深度和广度；教师的角色则由知识的传播者转变为指导者，不局限于课堂中的照本宣科。学习不能光靠教师讲解和指出知识点，而是由学生通过在课前的预习、上课时的理解结合课后的主动复习和灵活应用来实现的，这样才能培养出学生的自学能力、自控能力，激发学生对学习的兴趣。

Lage和Platt[6]2000年提出的翻转课堂概念受到了教育学者的广泛关注。杨春梅等[7]研究了翻转课堂对高等教育的影响因素和应用情况。周丹[8]依据大数据学习的特点，构建翻转课堂创新教学模式以实现学生的个性化教育。刘景艳等[9]把翻转课堂模式引入到电路实验教学中, 提高了学生学习的积极性和主动性，取得了较好的教学效果。任华[10]以“计算机网络课程”为例分析了基于微课的翻转课堂教学模式。

2.2 教学模式研究

“信息安全数学基础”课程理论较多，知识较碎片化，假若全部课程视频教课，学生会感到枯燥无味，不能改善教学质量。因此，教师根据学生的知识储备和学习计划，首先针对教学的各个章节进行剖析，制定相应的教学内容计划。教师根据课程中的内容不同设定不同的授课方式：适合制作视频的则制成视频授课；适合直接授课的则直接授课；适合与同学们讨论研究的则讨论研究等；妥善处理视频授课和直接授课的教学方式。对于这种模式的教学效果，可以实时地或者在期末与学生交流，征求学生的意见和建议，从而进行适当的改进，使得之后的教学效果得到有效的提升。

2.2.1 课前教学共享资料筹备

在上课前，学生通过在线平台提前了解课程知识。所以在线平台上共享的教学资料的质量直接影响着学生的学习情况，此时就需要教师提前准备精彩的教学共享资料。首先教师需要对课程章节内容进行整理，在整理的过程中，尽力把每个问题分解成详细、明确的小知识点，以便在短时间内充分讲解明白，然后有针对性地挂在平台上。其次，根据整理好的章节内容，按照问题植入、问题剖析、实际举例的逻辑进行视频的构思、录制视频与后期剪辑，一段视频的时长控制在3～10 min内。在每一段视频教学之后配套相应的习题，以此来帮助学生理解这一模块的知识点。并且在一周的学习内容结束后配有与本周教学内容相匹配的一周测试，以此掌握学生学习情况，并将成绩予以记录。最后关于题库的建立。为了检测学生的学习情况，需要对题库进行更加深入的建设，通过在线测试系统对学生近期的学习成果进行检测，并予以记录。

2.2.2 在线学习平台

在线学习是翻转课堂教学模式中至关重要的一部分。在这一部分中，教师将提前准备好的教学共享资料发布到在线学习平台上，由学生自己制定学习方向，并结合自身基础合理制定学习计划。在这种教学模式下，学生完全掌握教学进度，明确学习方向，不能理解的部分可随时进行复习，也可以通过暂停进行思考，不用担心跟不上老师的教学进度，可以通过在线交流解决疑惑，甚至还可以通过在线平台上的测试系统对现阶段学习情况进行检测。这种学习环境使得学习由枯燥乏味变得轻松自由。

2.2.3 课中教学设计

面对面教学环节主要是发现学生在课前学习中遇到的疑惑，针对具体问题进行剖析和解释，从而改善教学质量。在这一阶段，教师充当引导者的角色，首先进行相关知识的讲解，使学生更好地了解课程主要内容。其次，在仔细分析提前收集到的关于学生学习行为数据的基础上，根据学生的学习情况去安排教学内容和计划，重点针对大多数同学都难以掌握或者感到疑惑的学习内容进行系统的讲解，并根据获得的学生学习行为分析结果，给出适当的学习策略。最后，教师对学生自己在自主学习过程中遇到的问题进行统一分析，并与同学一起协作完成课题，提出问题的解决方案并实践，最终使学生掌握课程的重点内容。

2.2.4 课后教学评价，培养创新意识

若采用翻转课堂教学模式，则必须建立与之匹配的评价体系对其教学效果进行度量。根据评价机制，在教师实施翻转教学之后，学生应当有时间进行反思与总结，让学生可以提出学习期间遇到的问题与困难。之后学生分小组进行讨论，充分发挥自己的思维，运用所学到的专业知识，共同解决实际问题。教师可以改变传统单一的考试成绩作为标准的评价方式，将自主学习成绩、小组讨论表现、课堂表现、作业完成情况以及在学习中分析和处理问题的能力，协作解决、共同进步精神等评价标准渗透在学习过程中。

教师需要在课后进行数据分析，依据教学评价与反馈进行自我思考，进一步改善教学资源、可以进行教学计划的调整和教学进度的设计，为翻转课堂的下一次教学做好准备。这样一来，整个教学过程是“课前准备—在线交流—课堂讲授—课后评价—改进教学行为—培养创新意识”，从而达到培养创新意识的目的。通过合理的评价方式，一方面学生可以发掘到自己的学习潜能、改善学习方法、提高学习效果，而老师则通过了解学生学习进度与水平，可以找出更有效的教学形式。

3 结语

总之，借助于翻转课堂，将“信息安全数学基础”的教学资源网络化，不仅方便老师和学生，也可以让更多的学生、学校相互共享教学资源，增加教师和学生之间的面对面交流，使学生自主学习的选择机会多，可以最大程度上激发学生的学习兴趣，使学生主动学习，既能提高协作能力也能提升创新能力。基于日益完善的翻转课堂教学模式，有助于提高教学质量与学习效率。在接下来的研究中，将继续改善教学模式，力求获得更好的教学效果。