信息安全教學(xué)方法探索與體會(huì )論文
1.教學(xué)內容分析
信息安全數學(xué)基礎是信息安全專(zhuān)業(yè)的基礎課，對學(xué)生深入學(xué)習密碼學(xué)相關(guān)知識，尤其是公鑰密碼算法和數字簽名算法具有重要意義。因此，講授該課程時(shí)，需要重點(diǎn)講授基礎知識，概括介紹前沿知識，同時(shí)注重理論與實(shí)踐的相結合。根據陳恭亮教授編寫(xiě)的《信息安全數學(xué)基礎》［4］這本教材，該課程需要講授歐幾里得除法、模同余、歐拉定理、中國剩余定理、二次同余、原根、有限群、有限域、橢圓曲線(xiàn)等諸多內容。
2.教學(xué)方法的探索與體會(huì )
教師是課堂教學(xué)的策劃者，要上好信息安全數學(xué)基礎這門(mén)課，教師必須針對該課程的特點(diǎn)和內容，制訂好教學(xué)方案，激發(fā)學(xué)生的興趣，提高學(xué)生的積極性，為密碼學(xué)技術(shù)的學(xué)習打好基礎�，F將自己對該課程的教學(xué)體會(huì )總結如下：
�。�1）以基礎知識為核心，簡(jiǎn)化數學(xué)理論知識，提高學(xué)生的積極性。信息安全數學(xué)基礎課程內容多、分散且抽象，對于工科學(xué)生來(lái)說(shuō)，理解起來(lái)相對比較困難。初等數學(xué)相對比較簡(jiǎn)單，可以講得快一些，通過(guò)例子向同學(xué)們介紹其應用。如講授模運算中模逆元的概念時(shí)，我們可以將其與學(xué)生曾經(jīng)學(xué)習過(guò)的“倒數”進(jìn)行對比，通過(guò)對比幫助學(xué)生理解模逆元的概念，如倒數3*1/3=1，而模逆元3*5mod7=1。近世代數中群、環(huán)、域的概念比較抽象，教師可以將較難的數學(xué)問(wèn)題轉化為一些容易的小問(wèn)題，采用歸納法對三者之間的聯(lián)系和區別進(jìn)行概括（如圖2），幫助學(xué)生加深理解。橢圓曲線(xiàn)論需要把橢圓曲線(xiàn)的物理意義及其應用講清楚。同時(shí)，為了調動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，可以在課堂中引入數學(xué)史的講解及一些數學(xué)家的故事，比如講中國剩余定理時(shí)，可以講講韓信點(diǎn)兵的背景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習的興趣。
�。�2）以密碼學(xué)應用為出發(fā)點(diǎn)，采用啟發(fā)式教學(xué)的方式引導學(xué)生將理論與應用相結合。信息安全數學(xué)基礎課程的目的是引導學(xué)生將信息安全數學(xué)理論應用到實(shí)際的密碼學(xué)問(wèn)題當中，所以，老師應該改變傳統的“滿(mǎn)堂灌”的教學(xué)模式，運用啟發(fā)式的教學(xué)方式，介紹問(wèn)題的來(lái)源、研究的方法等，使得學(xué)生清楚“學(xué)習這些數學(xué)理論能干什么、在什么地方用、怎么用”等問(wèn)題。圍繞著(zhù)密碼學(xué)所涉及的技術(shù)和算法［5］，我們可以向學(xué)生講述信息安全數學(xué)理論和密碼學(xué)應用之間的聯(lián)系，如講授歐拉函數和歐拉定理時(shí)，可以介紹其在RSA公鑰密碼算法中的具體應用；講授中國剩余定理時(shí)，可以通過(guò)引出問(wèn)題：假設5個(gè)人中每個(gè)人都知道一個(gè)秘密的部分內容，想要恢復出秘密的全部信息，至少需要3個(gè)人聯(lián)合起來(lái)（密碼學(xué)中的門(mén)限方案），使得學(xué)生了解中國剩余定理的應用。信息安全數學(xué)理論與密碼學(xué)的服務(wù)關(guān)系如圖3所示，其中箭頭表示服務(wù)與被服務(wù)的關(guān)系。（a）數論部分與密碼學(xué)的服務(wù)關(guān)系（b）近世代數部分與密碼學(xué)的服務(wù)關(guān)系圖3信息安全數學(xué)基礎與密碼學(xué)的服務(wù)關(guān)系
�。�3）精心設計實(shí)踐教學(xué)環(huán)節，發(fā)揮工科學(xué)生特長(cháng)，提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。信息安全數學(xué)基礎是針對工科學(xué)生開(kāi)設的一門(mén)數學(xué)基礎課，僅講授課本上的知識很難使學(xué)生對課本吃透，因此，需要發(fā)揮工科學(xué)生的特長(cháng)，精心設計實(shí)踐教學(xué)環(huán)節。信息安全數學(xué)基礎中有很多相對復雜且抽象的算法，單靠課堂上的理論講解是很難讓學(xué)生掌握的，因此，可以適當地安排一些編程作業(yè)。如講授歐幾里得算法時(shí)，可以要求學(xué)生利用編程知識實(shí)現該算法，既鍛煉學(xué)生的編程能力，又加深學(xué)生對歐幾里得算法的深刻理解。另外，結合信息安全實(shí)際應用中出現的一些問(wèn)題，讓學(xué)生自己思考會(huì )用到哪些學(xué)到的數學(xué)知識，通過(guò)小組討論和匯總，使學(xué)生在充分理解理論知識的基礎上，通過(guò)獨立思考，靈活解決實(shí)際問(wèn)題。
�。�4）采取引導式教學(xué)，培養學(xué)生的創(chuàng )新能力，探索前沿性知識。近些年來(lái)，隨著(zhù)信息網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的日益普及和商業(yè)需求的提高，密碼學(xué)的研究和應用愈來(lái)愈熱。教科書(shū)上的知識已經(jīng)很難滿(mǎn)足信息安全技術(shù)的應用，以教科書(shū)為主的教學(xué)內容已經(jīng)很難達到高等教育的任務(wù)和目標。這就需要老師不能僅僅傳授課本上的基礎知識，而需要采取引導式教學(xué)，將信息安全領(lǐng)域的最新技術(shù)作為例子引入到課堂，和學(xué)生進(jìn)行開(kāi)放式探討，帶學(xué)生進(jìn)入學(xué)科前沿，激發(fā)學(xué)生的探索能力，使學(xué)生學(xué)會(huì )利用數學(xué)基礎知識分析和解決實(shí)際問(wèn)題。另外，在教學(xué)過(guò)程中要引導學(xué)生自主探索國內外信息安全領(lǐng)域的最新動(dòng)向，使學(xué)生明白任何技術(shù)或算法不是一成不變的，需要不斷地創(chuàng )新和發(fā)展以適應國家信息化進(jìn)程的需要，培養學(xué)生發(fā)現問(wèn)題的能力和創(chuàng )新意識。
3.結語(yǔ)
《信息安全數學(xué)基礎》在信息安全中占據舉足輕重的地位，是整個(gè)學(xué)科專(zhuān)業(yè)的理論基礎。筆者分析了信息安全數學(xué)基礎課程的特點(diǎn)與現狀，針對該課程的教學(xué)內容，從基礎知識的講授、理論與應用的結合、實(shí)踐環(huán)節的設計及學(xué)生創(chuàng )新意識的培養四個(gè)方面對教學(xué)方法進(jìn)行探討。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐表明，該教學(xué)方法取得良好的效果，學(xué)生對信息安全表現出濃厚興趣，考試成績(jì)基本符合正態(tài)分布，為現代密碼學(xué)技術(shù)打好堅實(shí)的基礎。由于信息安全數學(xué)基礎仍是一門(mén)新興的課程，很多問(wèn)題仍需要進(jìn)一步探討，在今后的教學(xué)中還需要不斷改進(jìn)教學(xué)模式，提高教學(xué)質(zhì)量，為培養滿(mǎn)足社會(huì )需要的優(yōu)秀人才而努力。
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