以学生为中心的“密码应用与分析”课堂教学设计

［摘 要］ 针对“密码应用与分析”课程教学实践中发现的实际问题，提出将BOPPPS模型用于该课程课堂教学设计，以提升学生主观能动性与课堂参与度，彰显以学生为中心的教育理念。分析现有课程教学中的问题，探索基于BOPPPS教学模型的解决方案，系统介绍了BOPPPS教学模型，分析了BOPPPS模型在教学实践中的优势与问题。在课程教学实施过程中以BOPPPS模型为基准重新设计了教学方案，给出“哈希函数”课堂教学设计方案，教学实践说明基于BOPPPS模型的教学方法能够取得更优的教学效果。

［关键词］ 密码学；以学生为中心；课堂教学设计；BOPPPS模型

［基金项目］ 2020年度国防科技大学教育教学研究课题“以学科竞赛为导向的《密码应用与分析》课程教学改革研究与实践”（U2020029）；2021年度安徽省质量工程教育教学研究课题“面向网络空间安全新工科的密码学课程教学改革研究”（2021jyxm1150）

［作者简介］ 束妮娜（1977—），女，安徽六安人，硕士，国防科技大学电子对抗学院副教授，主要从事网络空间安全研究；王 晨（1983—），男，山西阳泉人，博士，国防科技大学电子对抗学院副教授，主要从事网络空间安全研究；王怀习（1984—），男，河南濮阳人，博士，国防科技大学电子对抗学院副教授，主要从事网络空间安全研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）34-0001-04 ［收稿日期］ 2023-04-28

引言

军队院校教育不仅具备高等教育的一般特征，还具有军事教育的特定属性。相应地，军队院校教育既要重视基础理论的学习，又要注重以实践为主的岗位履职能力培养。根据这一培养目标和特点，军队院校开设的专业课程不仅要包括系统的基础理论，还要注重实验训练或装备运用，以此来提高学生的动手操作与实践创新能力，进而提升岗位履职能力。目前，学生在专业课程学习中需要理解的基本概念与知识点比较散，实践性要求高，这给新时代军队院校教育提出了新的问题与挑战。传统的以“教”为中心的教学范式强调知识传授与思想传承，教师在教学过程中起主导地位，有助于实现教育普及与素质提升。但在实际教学中发现，该教学模式存在一些不足，学生的积极主动性较差，教学效果不理想。建构主义学习理论强调以学生为中心，要求教师最大限度地激发学生的主观能动性和探索精神，加强学习过程的指导与帮助，其教学思想从“重教”向“重学”转变，从重视教法向重视学法转变［1-2］。如何将新的教学思想融入课堂，组织各个教学环节来突出学生的中心地位，激发学生活力，使教学效果更上一层楼，成为任课教师亟待解决的问题。

BOPPPS教学模型为解决该问题提供了新的路径，它是以建构主义为理论基础，辅之以交际法理论，推出的以学生为中心的导学互动模式。本文结合“密码应用与分析”课程一线实践，谈谈如何在课堂教学设计中应用BOPPPS模型，并探讨在BOPPPS模型应用中的问题。

一、BOPPPS模型介绍

BOPPPS教学模型在传统教学理论的基础上，提出将教学过程分为课程导入、明确目标、课程前测、参与式学习、课程后测和课程总结六个步骤。该教学模型是一种以教学目标为导向，以参与式学习为核心，以教学目标与学生参与统领课堂教学各环节的教学范式。

BOPPPS模型与5W1H（Why、Who、What、Where、When和How）方法中的环节存在较好的对应关系［3］，见表1。BOPPPS模型相对于传统理论授课式教学在目标导向、效果评估、能力养成等方面具有更明显的优势，特别是在教育部“金课”建设的引领下，这一教学模型在课程教学设计和课堂教学活动中得到了广泛应用。

二、“密码应用与分析”课程历史沿革及特点

国防科技大学电子对抗学院（原解放军电子工程学院）是获得首批网络空间安全一级学科博士学位授权点29所院校之一，在学科建设和人才培养方面持续推进改革，凝聚特色，取得了显著成效。在原有的人才培养方案中，开设了本科生层次的“密码学基础”和研究生层次的“密码学”等骨干课程。但是，此类课程涉及的理论知识较多，不少学生反映学起来较吃力，易产生畏难情绪，学生参与度低，课堂氛围不活跃；另外，实践课时较少，制约了学生动手实践能力的提升。为此，在新版人才培养方案制订过程中，充分考虑专业特色以及学生的知识基础，将本科生层次的“密码学基础”课程名称修订为“密码应用与分析”，精练了理论内容，增加了实验课时。针对这一改变，不仅需要研究如何加强学生实践能力和创新能力的培养［4-5］，还需要研究如何利用有限的讲授课时夯实学生的理论基础，激发学生的学习兴趣。

“密码应用与分析”课程具有以下几个方面的特点：（1）理论与实践并重。既包含系统的密码学理论，又包含丰富的网络应用，对学生的综合素质要求较高。（2）多学科交叉融合。课程涉及数学、计算机、通信等多学科知识，学科融合特色明显。（3）数学门槛高。密码学的基础是初等数论、代数数论、线性代数和概率统计等数学知识，学生学通弄懂有一定的门槛。（4）对编程有较高要求。课程需要编程实现一些密码算法和分析程序，因此学生需要熟练掌握一门编程语言。

三、BOPPPS模型下的课程教学设计

“密码应用与分析”课程理论教学内容的核心问题在于如何让学生理解密码学的基本概念、核心算法及典型方法，如何应用密码学知识解决网络空间安全中的密码学问题。课程教学遇到的主要困难是对学生的数学知识要求较高，对于网络空间安全专业的学生来说，由于先修数学课时不足，因此必须在课中适度补充必要的数学知识。庆幸的是，本专业的学生先修了大量计算机相关课程，并且对密码学的重要实践工具掌握较好。因此，在设计课堂教学内容时，涉及必备的数学知识直接融入具体密码算法讲解中，而不是机械地照搬教材体例。在讲解具体算法的同时，引入现成的或教师编写的算法及应用实例，在课堂多媒体教学环境中演示给学生看，使课程内容生动形象。如此一来，既符合课程实践性要求，又很好地贴合了学科特色。

为了践行以学生为中心的教学理念，可以遵循BOPPPS教学模型进行课堂教学设计。以“哈希函数”教学内容为例，采用BOPPPS模型的课堂教学设计方案见表2。

较之于传统教学方法，基于BOPPPS模型设计和实施的课堂教学时时处处以学生为中心，学生积极性与参与度得到了大幅提升，学习效果也明显提升。

四、基于BOPPPS模型教学运用的体会

BOPPPS模型的六大要素充分体现了该模型的内涵［6］。在教学理念上，教师关注的重点应该是学生“学会了什么”，而不是自己“教授了什么”；在教学目标上，充分把握认知规律，设定简洁清晰和具有可操作、易检测的教学目标，便于学生评估自己掌握知识的程度；在教学方法上，强调参与式教学，注重主动式学习与小组研讨交流，力求学生能在课堂上充分发挥主观能动性，独立思考、创新思维。运用BOPPPS教学模型实践以学生为中心的“教”与“学”，应该注意以下几个方面的问题。

1.BOPPPS教学模型的开放性决定了对教师素质有更高的要求。如导入环节就非常考验教师的功力。尽管导入的方法很多，有悬念导入法、名词解释法、音像导入法、抒情导入法、实例导入法、类比导入法、目标导入法和提问式导入法等。但是，成功的导入需要创设恰当的问题情境，力求使导入合理自然，符合学生知识水平与心理特征，使教师的“教”与学生的“学”处于无缝对接的状态。要想达到这一状态，就要求教师要具有深厚的理论功底、广博的知识面、优良的专业素养、丰富的实践经验、强大的感染力以及高尚的道德情操。

2.BOPPPS教学模式的六个要素是整体框架，在实际应用中并不要求面面俱到，不是一成不变的。根据教学经验，实际教学过程有许多不可控的因素，教师要根据教学实况动态组织教学活动，具有一定的灵活性与创造空间。例如，在研讨交流环节，教学活动易于被学生提问打断，影响原有的教学计划，从而使得后续教学环节产生延时。另外，后测环节也并非能在课堂上全部完成，如“密码应用与分析”课程中就有很多内容（如算法编程）需要学生利用课外时间和实践课时来完成，课堂上的后测仅能完成较为简单的测试。

3.教学手段形式多样、不拘一格。采用何种教学手段只是根据既定教学目标实现教学过程的一种方式，BOPPPS教学模式不要求、不强调教师必须采用什么教学手段，以更好地发挥每名任课教师的特点。不同教学手段都有其自身特点与适用范围，教师选取教学手段的评价标准在于是否能够提高学生学习效果，激发学生的探究兴趣，产生良性化学反应。

4.BOPPPS教学模型的适用性需要辩证的认识。从理论上讲，BOPPPS教学模型可以运用到理论教学、实践教学与案例教学等各种不同的教学活动中，但其难度不尽相同，所能取得的教学效果也千差万别。另外，BOPPPS教学模型也受到学生人数的制约，相对而言，小型课堂教学更适用于采用该教学模型，而上百人的大型讲座类课堂难以实现大规模全程参与式学习。教师在课程教学时，可以把它作为一种基本的指导原则，但要根据课程特点，在实施过程中不断加以改进和完善。

结语

BOPPPS教学模型以学生为中心，体现了“以学生为主体、以教师为主导”的理念，是一种注重教学互动与教学反思的教学模式。本文以“密码应用与分析”课程为例，研究将BOPPPS模型用于课堂教学设计，以提高学生学习兴趣，改善教学效果。BOPPPS模型思路清晰，对提高学生学习质量具有很好的指导意义，但在实际教学中，应从教学理念、教学目标和教学方式上准确把握BOPPPS教学模型的内涵，把握其“神”，不拘泥于“形”。教师要想真正把BOPPPS模型的精髓很好地落实到每一堂课中，还须要加强自身素养，并在实践中不断修正和完善。

参考文献

［1］门葆红，龚有亮，阎晓东.翻转课堂用于军校教学的实践和探讨［J］.高等教育研究学报，2015，38（4）：53-56.

［2］周仁来，任建存，娄树理.BOPPPS模型在军校专业技术课程教学中的理论与实践研究［J］.高等教育研究学报，2016，39（4）：93-97.

［3］孙志丹，王海涛，王小龙，等.BOPPPS模型和5W1H方法在教学中的应用［J］.教育教学论坛，2019（48）：220-222.

［4］刘杨，王佰玲.面向网络空间安全新工科的密码学教学研究［J］.高教学刊，2018（12）：13-15.

［5］孙菁，傅德胜.《密码学》课程教学方法的探索与实践［J］.信息网络安全，2009（7）：65-67.

［6］魏曙寰，耿俊豹，刘晓威.BOPPPS教学模型的内涵及运用方法探析［J］.教育教学论坛，2019（1）：198-199.

The Student-Centered Classroom Teaching Design of Cryptography Application and Analysis

SHU Ni-na， WANG Chen， WANG Huai-xi， LIU Jun

（College of Electronic Engineering， National University of Defense Technology， Hefei，

Anhui 230031， China）

Abstract： In view of the practical problems in the teaching practice of “Cryptography Application and Analysis”， we propose to use the BOPPPS model in the classroom teaching design of this course， so as to improve students’ subjective initiative and classroom participation， and highlight the student-centered education concept. We analyze the problems in the existing course teaching， investigate the solutions based on the BOPPPS teaching model， systematically introduce the BOPPPS teaching model， and describe the merits and drawbacks of the BOPPPS model in the teaching practice. In the process of course teaching， we redesign the teaching scheme according to the BOPPPS model， present the teaching scheme of “hash function” as an example. The teaching practice shows that the teaching method based on BOPPPS model can achieve more excellent teaching effect.

Key words： cryptography; student-centered; classroom teaching design; BOPPPS model