劉志猛，趙燕麗

（1.山東省高校智能信息處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，煙臺(tái) 264005；2.山東工商學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，煙臺(tái) 264005）

針對(duì)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全》課程中密碼技術(shù)涉及數(shù)學(xué)知識(shí)多、晦澀難懂、在講授中基礎(chǔ)知識(shí)與密碼應(yīng)用分開(kāi)教學(xué)的教學(xué)實(shí)際，根據(jù)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的相對(duì)關(guān)系和連貫性，提出一種基于模塊化、講練結(jié)合的教學(xué)模式。實(shí)踐證明，這種以先原理后應(yīng)用、理論基礎(chǔ)與具體應(yīng)用相結(jié)合的講授方式提高課程的教學(xué)效果。

應(yīng)用型本科；模塊化；講練結(jié)合

0 引言

應(yīng)用本科教育是以培養(yǎng)某一專(zhuān)門(mén)技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)門(mén)技術(shù)人才為主，以應(yīng)用為目的的專(zhuān)業(yè)性通才教育[1]。它既關(guān)注學(xué)生對(duì)系統(tǒng)、扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與儲(chǔ)備，同時(shí)更是一種以能力為本的教育。在萬(wàn)物互連的今天，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸或存儲(chǔ)的信息是否安全直接關(guān)系到國(guó)家安全、企業(yè)經(jīng)營(yíng)和人們?nèi)粘Ｉ?。信息安全產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對(duì)信息安全人才的需求不斷增加，為滿足社會(huì)對(duì)信息安全人才的需求，與其他應(yīng)用型本科院校類(lèi)似，山東工商學(xué)院在網(wǎng)絡(luò)工程等計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)中開(kāi)設(shè)了信息安全相關(guān)課程，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)信息安全領(lǐng)域的知識(shí)儲(chǔ)備。

針對(duì)高等教育大眾化而社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才素質(zhì)要求不斷增強(qiáng)的新形勢(shì)，山東工商學(xué)院從自身實(shí)際出發(fā)，學(xué)習(xí)借鑒國(guó)際同類(lèi)院校先進(jìn)的教育理念和教育方法，積極鼓勵(lì)課程教師開(kāi)展應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的理論研究與實(shí)踐探索，根據(jù)自己的教學(xué)實(shí)際不斷地嘗試和推行新的教學(xué)改革，完善教學(xué)方式和提高教學(xué)質(zhì)量，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力培養(yǎng)，保證教學(xué)質(zhì)量、提高畢業(yè)生的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。則以此為契機(jī)，課程組在對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程專(zhuān)業(yè)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全》課程多年教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，嘗試一種基于模塊化的講練相結(jié)合的教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)改革，將課程內(nèi)容自頂向下，從大到小、由繁至簡(jiǎn)地對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行劃分和分解，并采用先講解理論基礎(chǔ)后具體密碼應(yīng)用、知識(shí)點(diǎn)從單一到綜合的講授方式，完成課程內(nèi)容點(diǎn)到線，線到面的教學(xué)過(guò)程，實(shí)踐證明這種教學(xué)方式有助于提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握，取得較好的教學(xué)效果。

1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全的知識(shí)結(jié)構(gòu)

1.1 課程在網(wǎng)絡(luò)工程專(zhuān)業(yè)課程群中的定位

針對(duì)學(xué)生和師資的實(shí)際條件，網(wǎng)絡(luò)工程專(zhuān)業(yè)以《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》、《離散數(shù)學(xué)》及《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》三門(mén)課程為前期課程，在培養(yǎng)大綱中增設(shè)48 學(xué)時(shí)的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全》。在課程前幾年教學(xué)中，課程組先后采用《信息安全與密碼學(xué)》、《密碼編碼學(xué)與網(wǎng)絡(luò)安全》、《網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)-應(yīng)用與標(biāo)準(zhǔn)》、《網(wǎng)絡(luò)安全-技術(shù)與實(shí)踐》等作為教材。經(jīng)多年教學(xué)效果對(duì)比，《網(wǎng)絡(luò)安全-技術(shù)與實(shí)踐》內(nèi)容涵蓋密碼學(xué)和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、基本概念清晰且表述深入淺出，學(xué)生能盡快掌握課程中的密碼相關(guān)計(jì)算，被課程組作為教材并沿用至今。然而，傳統(tǒng)貫通式教學(xué)中，課程內(nèi)容是按照教材的章節(jié)依次完成教學(xué)過(guò)程，缺點(diǎn)是知識(shí)點(diǎn)分布相對(duì)分散、前后關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，又由于課程所需數(shù)學(xué)知識(shí)范圍廣、晦澀難懂，容易造成學(xué)生學(xué)習(xí)困難，對(duì)知識(shí)掌握不扎實(shí)。為進(jìn)一步提高教學(xué)效果，課程組以網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)課堂派為基礎(chǔ)探索《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全》課程模塊化講練結(jié)合的教學(xué)改革。

1.2 課程模塊化教學(xué)的可行性

模塊化教學(xué)是指按照課程各知識(shí)點(diǎn)的獨(dú)立性及關(guān)聯(lián)性對(duì)課堂講授內(nèi)容進(jìn)行劃分，形成相對(duì)獨(dú)立的較小的知識(shí)點(diǎn)，便于學(xué)生的學(xué)習(xí)和掌握，達(dá)到學(xué)生愿意學(xué)并能學(xué)得會(huì)的目的，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[2-3]。

課程的密碼技術(shù)主要涉及傳統(tǒng)密碼、現(xiàn)代對(duì)稱密碼、非對(duì)稱密碼及密碼技術(shù)應(yīng)用四個(gè)部分[4-5]，各部分中的具體密碼技術(shù)所需的密碼基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)獨(dú)立，非常適合將知識(shí)點(diǎn)拆分開(kāi)展模塊化教學(xué)。課程組采用自頂向下方式將課程內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)模塊劃分，如表1 所示。

表1 密碼技術(shù)知識(shí)模塊分布

傳統(tǒng)密碼技術(shù)可分成代換密碼和置換密碼，而代換密碼根據(jù)明文與密文之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系又可分成單表代換和多表代換兩類(lèi)。如維吉尼亞密碼就是多表代換密碼的典型技術(shù)，密碼基礎(chǔ)主要包括模運(yùn)算和同余方程的求解。AES 算法和非對(duì)稱密碼中的密碼基礎(chǔ)主要涉及同余性、群、環(huán)、域的相關(guān)知識(shí)，如表2 所示。通過(guò)知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性由點(diǎn)成線組將相關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)融合成更大的知識(shí)塊。在課堂教學(xué)中，將這些既存在聯(lián)系又相互獨(dú)立的小模塊組合到一起，形成一個(gè)完整的課堂教學(xué)體系。

表2 部分密碼模塊知識(shí)點(diǎn)劃分

1.3 課程內(nèi)容講練結(jié)合的可行性

課堂派是一種高效的在線課堂管理平臺(tái)，主要為用戶提供在線批改、師生互動(dòng)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、課堂和資源管理、互動(dòng)社區(qū)等服務(wù)。即使是非VIP 用戶，也能提供便捷的知識(shí)點(diǎn)編輯、測(cè)試、討論、講解，實(shí)現(xiàn)學(xué)聽(tīng)課與參與互動(dòng)兩種狀態(tài)無(wú)縫融合。此外，課堂派平臺(tái)支持網(wǎng)頁(yè)端和移動(dòng)端操作，便于在課后實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。因此，依據(jù)難度系數(shù)大小，利用課堂派可輕松地將課程內(nèi)容基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的測(cè)試題或隨堂作業(yè)，繼而形成試題庫(kù)，為教學(xué)過(guò)程中知識(shí)單元測(cè)試、課后作業(yè)或者形成試卷提供便利，也為課程知識(shí)點(diǎn)的講練結(jié)合提供支撐。

2 課程改革初探

在課程改革的實(shí)施中，課程組利用《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全》兩次教學(xué)過(guò)程完成了密碼技術(shù)的知識(shí)點(diǎn)分解工作，并使用課堂派免費(fèi)提供的線上備課、在線作業(yè)（編輯、發(fā)布和講解）、在線測(cè)試（編輯、發(fā)布和講解）功能實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)向測(cè)試題的轉(zhuǎn)化并不斷充實(shí)，如圖1 所示。

圖1 知識(shí)點(diǎn)在課堂派上的轉(zhuǎn)化結(jié)果示例圖

目前，課程改革已連續(xù)在網(wǎng)絡(luò)工程專(zhuān)業(yè)14 級(jí)和15級(jí)課程教學(xué)過(guò)程中實(shí)施。在每個(gè)知識(shí)點(diǎn)或這模塊內(nèi)容講解結(jié)束時(shí)，都可以通過(guò)在線測(cè)試考察學(xué)生對(duì)該知識(shí)的掌握程度，然后通過(guò)試題講解理清測(cè)試題所涉及的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，強(qiáng)化對(duì)知識(shí)地掌握。

圖2 講練結(jié)合的在線測(cè)試統(tǒng)計(jì)示例圖

3 結(jié)語(yǔ)

為進(jìn)一步提高《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全》的教學(xué)效果，課程組以網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)課堂派為基礎(chǔ)，采用自頂向下方式，將課程內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)模塊劃分，再將知識(shí)模塊劃分成基本知識(shí)點(diǎn)，完成課程教學(xué)設(shè)計(jì)。課程教學(xué)過(guò)程中以知識(shí)模塊為基礎(chǔ)，采用自下向上的方式，由相關(guān)聯(lián)基本知識(shí)點(diǎn)融合成知識(shí)模塊，完成課程內(nèi)容的教學(xué)過(guò)程，采用邊講邊練的模式加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)和知識(shí)模塊的掌握。由于課程改革還在探索中，尚不完善，仍需進(jìn)一步改進(jìn)。