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計算科信息安全課程教學(xué)調研論文
1.引言
人類(lèi)進(jìn)入21世紀，Internet為人類(lèi)交換信息、促進(jìn)科學(xué)、技術(shù)、文化、教育、生產(chǎn)、發(fā)展，提高現代人的生活質(zhì)量提供了極大的便利。由于網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)放性、無(wú)縫連接性、共享性和動(dòng)態(tài)性的發(fā)展使得人人都可以自由進(jìn)入Internet，當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(dòng)，這些行為對個(gè)人、單位和國家的信息安全構成極大的威脅。當今密碼學(xué)和信息安全技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應用，包括加密、認證、安全協(xié)議、訪(fǎng)問(wèn)控制、防火墻、抗病毒、數字的貨幣等方面的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品的基礎理論和基礎知識都與《密碼與信息安全》課程相關(guān)。
2.課程教學(xué)現狀及存在的問(wèn)題
2.1教學(xué)現狀
《密碼與信息安全》是我校信息與計算科學(xué)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課，具有寬廣深厚的理論基礎，涉及廣泛的數學(xué)知識。在課程內容設置上主要包含密碼學(xué)基礎、古典密碼學(xué)、密碼學(xué)數學(xué)基礎、對稱(chēng)密碼學(xué)、公鑰密碼學(xué)、數字簽名、身份認證、密鑰管理、密碼學(xué)應用、網(wǎng)絡(luò )安全協(xié)議等。知識跨度大、應用背景多、實(shí)踐性強的特點(diǎn)確定了該課程具有較高的教學(xué)和學(xué)習難度。然而我校的《密碼與信息安全》課程開(kāi)設的時(shí)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(wèn)題有待研究、實(shí)踐并加以解決，并且該課程只有理論課時(shí)，沒(méi)有實(shí)踐課時(shí)，大多數學(xué)生認為該課程缺乏實(shí)踐動(dòng)手能力，或不知道如何利用該課程理論知識解決實(shí)際問(wèn)題。
2.2教學(xué)內容方面
密碼學(xué)中有三個(gè)部分：經(jīng)典密碼體制、對稱(chēng)密碼體制和公鑰密碼體制，均涉及到大量數論、群論、有限域理論、計算復雜性理論等數學(xué)知識。包括向量、矩陣、模運算，大整數分解，離散對數、橢圓曲線(xiàn)等。對數學(xué)基礎知識理解不夠深的學(xué)生學(xué)起來(lái)比較吃力；而教師授課時(shí)，在課程的課時(shí)分配不充裕的情況下，只能忽視對數學(xué)知識的講解，導致學(xué)生產(chǎn)生一些畏難情緒，失去學(xué)習興趣。
2.3教學(xué)方法方面
如何培養學(xué)生發(fā)現問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)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(zhuān)業(yè)課程改革面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。而該課程教學(xué)主要還是以傳統的課堂教學(xué)為主，在教學(xué)過(guò)程中老師與學(xué)生之間缺乏互動(dòng)性，不能烘托起整個(gè)課堂氣氛。且該課程的很多知識需要學(xué)生在實(shí)際應用中才能真正理解、掌握，這種傳統的教學(xué)手段很難讓學(xué)生完全領(lǐng)會(huì )所學(xué)的知識以及將所學(xué)知識應用于實(shí)際。學(xué)生在學(xué)習中不知道學(xué)為何用，因而無(wú)法激起學(xué)生的學(xué)習興趣。
2.4教學(xué)模式方面
在教學(xué)過(guò)程中主要還是圍繞理論學(xué)習，忽略了實(shí)驗教學(xué)。而該課程是一門(mén)實(shí)踐性很強的課程，在教學(xué)中應使學(xué)生通過(guò)實(shí)踐來(lái)深化理論知識的理解，培養學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。比如，在講解DES、AES、RSA、ECC、MD5等算法時(shí)，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(shí)際應用，而應用的掌握必須在實(shí)踐中完成。因此，理論與實(shí)踐相結合的教學(xué)方法在教學(xué)中至關(guān)重要。由于該課程實(shí)踐性強，需要不同學(xué)歷層次、不同知識結構、不同實(shí)踐經(jīng)驗的人才隊伍共同打造師資團隊。
3.課程教學(xué)改革方案
3.1教學(xué)內容改革
教師在授課時(shí)，應合理安排課時(shí)，補上相應的數學(xué)知識，完善密碼學(xué)的知識面。利用多媒體課件，制作相應數學(xué)知識實(shí)例，加快學(xué)生的理解過(guò)程。在具體教學(xué)過(guò)程中，開(kāi)發(fā)新穎、實(shí)用、趣味的教學(xué)軟件，使教學(xué)直觀(guān)、形象，也會(huì )大大提高學(xué)生的學(xué)習興趣。尤其在講解具體算法時(shí)，可以通過(guò)flash動(dòng)畫(huà)來(lái)演示算法的，學(xué)生可以根據動(dòng)畫(huà)的演示清晰地理解算法的執行過(guò)程，從而使教學(xué)過(guò)程變得更加生動(dòng)形象。在設計該課程理論教學(xué)內容時(shí)，應結合我校人才培養定位的特色，在講解密碼算法和密碼協(xié)議的同時(shí)，應講解該算法或協(xié)議實(shí)際應用的例子，在課堂多媒體教學(xué)環(huán)境中演示給學(xué)生看，同時(shí)要求學(xué)生通過(guò)編程實(shí)踐等手段實(shí)現相應的密碼算法。這樣，既符合該課程實(shí)踐性很強的特點(diǎn)，也符合人才培養定位的特色，對學(xué)生未來(lái)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
應該建立信息安全專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室用于相關(guān)課程的實(shí)踐。如現有條件尚無(wú)法建立專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗室，可利用現有網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗室，采用虛擬機軟件和自主編程結合的方式來(lái)完成課程實(shí)踐。另外教師應指導學(xué)生利用C、Java等高級程序設計語(yǔ)言來(lái)實(shí)現一些典型的密碼算法，培養學(xué)生學(xué)習興趣，增強動(dòng)手能力。編寫(xiě)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用。并且要加強師資隊伍建設，選派骨干教師到其他學(xué)校交流，造就拔尖人才；根據實(shí)際需要，聘請本地知名公司、企業(yè)的資深專(zhuān)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，補充教師的知識結構。
3.3教學(xué)模式改革
增加實(shí)踐課程，只有通過(guò)實(shí)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(guò)程，并有效地解決實(shí)際問(wèn)題。實(shí)驗內容包括驗證實(shí)驗、算法設計實(shí)驗和綜合設計實(shí)驗。以任務(wù)驅動(dòng)式教學(xué)為實(shí)踐教學(xué)主要方法，在學(xué)習過(guò)程中，學(xué)生在教師的幫助下，緊緊圍繞一個(gè)共同的任務(wù)活動(dòng)中心，在強烈的問(wèn)題動(dòng)機的驅動(dòng)下，通過(guò)對學(xué)習資源的積極主動(dòng)應用，進(jìn)行自主探索和互動(dòng)協(xié)作的學(xué)習，并在完成既定任務(wù)的同時(shí)，引導學(xué)生產(chǎn)生一種學(xué)習實(shí)踐活動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生還會(huì )不斷地獲得成就感，可以更大地激發(fā)他們的求知欲望，從而培養出獨立探索、勇于開(kāi)拓進(jìn)取的自學(xué)能力。其次采用案例教學(xué)方法，先通過(guò)生動(dòng)的案例吸引學(xué)生的學(xué)習興趣，再將所涉及的知識點(diǎn)貫穿于制作案例的過(guò)程中，讓學(xué)生在解決問(wèn)題的同時(shí)完成對所學(xué)新知識的吸收。
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