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計算科信息安全課程教學(xué)調(diào)研論文
1.引言
人類進(jìn)入21世紀(jì)，Internet為人類交換信息、促進(jìn)科學(xué)、技術(shù)、文化、教育、生產(chǎn)、發(fā)展，提高現(xiàn)代人的生活質(zhì)量提供了極大的便利。由于網(wǎng)絡(luò)的開放性、無縫連接性、共享性和動態(tài)性的發(fā)展使得人人都可以自由進(jìn)入Internet，當(dāng)然其中有善者也有惡者。惡者采取各種攻擊手段，竊取重要情報，散播破壞性信息，傾瀉垃圾消息，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)欺詐、釋放病毒等行動，這些行為對個人、單位和國家的信息安全構(gòu)成極大的威脅。當(dāng)今密碼學(xué)和信息安全技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，包括加密、認(rèn)證、安全協(xié)議、訪問控制、防火墻、抗病毒、數(shù)字的貨幣等方面的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品的基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)知識都與《密碼與信息安全》課程相關(guān)。
2.課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題
2.1教學(xué)現(xiàn)狀
《密碼與信息安全》是我校信息與計算科學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)必修課，具有寬廣深厚的理論基礎(chǔ)，涉及廣泛的數(shù)學(xué)知識。在課程內(nèi)容設(shè)置上主要包含密碼學(xué)基礎(chǔ)、古典密碼學(xué)、密碼學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、對稱密碼學(xué)、公鑰密碼學(xué)、數(shù)字簽名、身份認(rèn)證、密鑰管理、密碼學(xué)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議等。知識跨度大、應(yīng)用背景多、實踐性強(qiáng)的特點確定了該課程具有較高的教學(xué)和學(xué)習(xí)難度。然而我校的《密碼與信息安全》課程開設(shè)的時間短，積累的經(jīng)驗少，與其他課程比較，還有許多教學(xué)上的問題有待研究、實踐并加以解決，并且該課程只有理論課時，沒有實踐課時，大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為該課程缺乏實踐動手能力，或不知道如何利用該課程理論知識解決實際問題。
2.2教學(xué)內(nèi)容方面
密碼學(xué)中有三個部分：經(jīng)典密碼體制、對稱密碼體制和公鑰密碼體制，均涉及到大量數(shù)論、群論、有限域理論、計算復(fù)雜性理論等數(shù)學(xué)知識。包括向量、矩陣、模運(yùn)算，大整數(shù)分解，離散對數(shù)、橢圓曲線等。對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識理解不夠深的學(xué)生學(xué)起來比較吃力；而教師授課時，在課程的課時分配不充裕的情況下，只能忽視對數(shù)學(xué)知識的講解，導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生一些畏難情緒，失去學(xué)習(xí)興趣。
2.3教學(xué)方法方面
如何培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性、積極性，是高校信息與計算科學(xué)專業(yè)課程改革面臨的一個重要問題。而該課程教學(xué)主要還是以傳統(tǒng)的課堂教學(xué)為主，在教學(xué)過程中老師與學(xué)生之間缺乏互動性，不能烘托起整個課堂氣氛。且該課程的很多知識需要學(xué)生在實際應(yīng)用中才能真正理解、掌握，這種傳統(tǒng)的教學(xué)手段很難讓學(xué)生完全領(lǐng)會所學(xué)的知識以及將所學(xué)知識應(yīng)用于實際。學(xué)生在學(xué)習(xí)中不知道學(xué)為何用，因而無法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.4教學(xué)模式方面
在教學(xué)過程中主要還是圍繞理論學(xué)習(xí)，忽略了實驗教學(xué)。而該課程是一門實踐性很強(qiáng)的課程，在教學(xué)中應(yīng)使學(xué)生通過實踐來深化理論知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。比如，在講解DES、AES、RSA、ECC、MD5等算法時，不僅只講解它們的工作原理，更重要的是使學(xué)生掌握各種算法的實際應(yīng)用，而應(yīng)用的掌握必須在實踐中完成。因此，理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)方法在教學(xué)中至關(guān)重要。由于該課程實踐性強(qiáng)，需要不同學(xué)歷層次、不同知識結(jié)構(gòu)、不同實踐經(jīng)驗的人才隊伍共同打造師資團(tuán)隊。
3.課程教學(xué)改革方案
3.1教學(xué)內(nèi)容改革
教師在授課時，應(yīng)合理安排課時，補(bǔ)上相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識，完善密碼學(xué)的知識面。利用多媒體課件，制作相應(yīng)數(shù)學(xué)知識實例，加快學(xué)生的理解過程。在具體教學(xué)過程中，開發(fā)新穎、實用、趣味的教學(xué)軟件，使教學(xué)直觀、形象，也會大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。尤其在講解具體算法時，可以通過flash動畫來演示算法的，學(xué)生可以根據(jù)動畫的演示清晰地理解算法的執(zhí)行過程，從而使教學(xué)過程變得更加生動形象。在設(shè)計該課程理論教學(xué)內(nèi)容時，應(yīng)結(jié)合我校人才培養(yǎng)定位的特色，在講解密碼算法和密碼協(xié)議的同時，應(yīng)講解該算法或協(xié)議實際應(yīng)用的例子，在課堂多媒體教學(xué)環(huán)境中演示給學(xué)生看，同時要求學(xué)生通過編程實踐等手段實現(xiàn)相應(yīng)的密碼算法。這樣，既符合該課程實踐性很強(qiáng)的特點，也符合人才培養(yǎng)定位的特色，對學(xué)生未來從事信息安全領(lǐng)域的工作起到了承前啟后的作用。
3.2教學(xué)方法改革
應(yīng)該建立信息安全專業(yè)實驗室用于相關(guān)課程的實踐。如現(xiàn)有條件尚無法建立專門的實驗室，可利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)實驗室，采用虛擬機(jī)軟件和自主編程結(jié)合的方式來完成課程實踐。另外教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生利用C、Java等高級程序設(shè)計語言來實現(xiàn)一些典型的密碼算法，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)動手能力。編寫程序可以促進(jìn)學(xué)生對算法的理解，有助于知識的掌握和應(yīng)用。并且要加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)，選派骨干教師到其他學(xué)校交流，造就拔尖人才；根據(jù)實際需要，聘請本地知名公司、企業(yè)的資深專家和其他高校教學(xué)經(jīng)驗豐富學(xué)術(shù)成就較高的教師為兼職教師，補(bǔ)充教師的知識結(jié)構(gòu)。
3.3教學(xué)模式改革
增加實踐課程，只有通過實踐教學(xué)，才能使學(xué)生真正明白“密碼”是什么，理解各種算法的加解密過程，并有效地解決實際問題。實驗內(nèi)容包括驗證實驗、算法設(shè)計實驗和綜合設(shè)計實驗。以任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)為實踐教學(xué)主要方法，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生在教師的幫助下，緊緊圍繞一個共同的任務(wù)活動中心，在強(qiáng)烈的問題動機(jī)的驅(qū)動下，通過對學(xué)習(xí)資源的積極主動應(yīng)用，進(jìn)行自主探索和互動協(xié)作的學(xué)習(xí)，并在完成既定任務(wù)的同時，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生一種學(xué)習(xí)實踐活動。在這個過程中，學(xué)生還會不斷地獲得成就感，可以更大地激發(fā)他們的求知欲望，從而培養(yǎng)出獨立探索、勇于開拓進(jìn)取的自學(xué)能力。其次采用案例教學(xué)方法，先通過生動的案例吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，再將所涉及的知識點貫穿于制作案例的過程中，讓學(xué)生在解決問題的同時完成對所學(xué)新知識的吸收。
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