計算科信息安全課程教學調研論文
1.引言
人類進入21世紀，Internet為人類交換信息、促進科學、技術、文化、教育、生產、發展，提高現代人的生活質量提供了極大的便利。由于網絡的開放性、無縫連接性、共享性和動態性的發展使得人人都可以自由進入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，進行網絡欺詐、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成極大的威脅。當今密碼學和信息安全技術已經得到廣泛的應用，包括加密、認證、安全協議、訪問控制、防火墻、抗病毒、數字的貨幣等方面的產品。這些產品的基礎理論和基礎知識都與《密碼與信息安全》課程相關。
2.課程教學現狀及存在的問題
2.1教學現狀
《密碼與信息安全》是我校信息與計算科學專業的一門專業必修課，具有寬廣深厚的理論基礎，涉及廣泛的數學知識。在課程內容設置上主要包含密碼學基礎、古典密碼學、密碼學數學基礎、對稱密碼學、公鑰密碼學、數字簽名、身份認證、密鑰管理、密碼學應用、網絡安全協議等。知識跨度大、應用背景多、實踐性強的特點確定了該課程具有較高的教學和學習難度。然而我校的《密碼與信息安全》課程開設的時間短，積累的經驗少，與其他課程比較，還有許多教學上的問題有待研究、實踐并加以解決，并且該課程只有理論課時，沒有實踐課時，大多數學生認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教學內容方面
密碼學中有三個部分：經典密碼體制、對稱密碼體制和公鑰密碼體制，均涉及到大量數論、群論、有限域理論、計算復雜性理論等數學知識。包括向量、矩陣、模運算，大整數分解，離散對數、橢圓曲線等。對數學基礎知識理解不夠深的學生學起來比較吃力；而教師授課時，在課程的課時分配不充裕的情況下，只能忽視對數學知識的講解，導致學生產生一些畏難情緒，失去學習興趣。
2.3教學方法方面
如何培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，激發學生的創造性、積極性，是高校信息與計算科學專業課程改革面臨的一個重要問題。而該課程教學主要還是以傳統的課堂教學為主，在教學過程中老師與學生之間缺乏互動性，不能烘托起整個課堂氣氛。且該課程的很多知識需要學生在實際應用中才能真正理解、掌握，這種傳統的教學手段很難讓學生完全領會所學的知識以及將所學知識應用于實際。學生在學習中不知道學為何用，因而無法激起學生的學習興趣。
2.4教學模式方面
在教學過程中主要還是圍繞理論學習，忽略了實驗教學。而該課程是一門實踐性很強的課程，在教學中應使學生通過實踐來深化理論知識的理解，培養學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，更重要的是使學生掌握各種算法的實際應用，而應用的掌握必須在實踐中完成。因此，理論與實踐相結合的教學方法在教學中至關重要。由于該課程實踐性強，需要不同學歷層次、不同知識結構、不同實踐經驗的人才隊伍共同打造師資團隊。
3.課程教學改革方案
3.1教學內容改革
教師在授課時，應合理安排課時，補上相應的數學知識，完善密碼學的知識面。利用多媒體課件，制作相應數學知識實例，加快學生的理解過程。在具體教學過程中，開發新穎、實用、趣味的教學軟件，使教學直觀、形象，也會大大提高學生的學習興趣。尤其在講解具體算法時，可以通過flash動畫來演示算法的，學生可以根據動畫的演示清晰地理解算法的執行過程，從而使教學過程變得更加生動形象。在設計該課程理論教學內容時，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議的同時，應講解該算法或協議實際應用的例子，在課堂多媒體教學環境中演示給學生看，同時要求學生通過編程實踐等手段實現相應的密碼算法。這樣，既符合該課程實踐性很強的特點，也符合人才培養定位的特色，對學生未來從事信息安全領域的工作起到了承前啟后的作用。
3.2教學方法改革
應該建立信息安全專業實驗室用于相關課程的實踐。如現有條件尚無法建立專門的實驗室，可利用現有網絡實驗室，采用虛擬機軟件和自主編程結合的方式來完成課程實踐。另外教師應指導學生利用C、Java等高級程序設計語言來實現一些典型的密碼算法，培養學生學習興趣，增強動手能力。編寫程序可以促進學生對算法的理解，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校交流，造就拔尖人才；根據實際需要，聘請本地知名公司、企業的資深專家和其他高校教學經驗豐富學術成就較高的教師為兼職教師，補充教師的知識結構。
3.3教學模式改革
增加實踐課程，只有通過實踐教學，才能使學生真正明白“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。實驗內容包括驗證實驗、算法設計實驗和綜合設計實驗。以任務驅動式教學為實踐教學主要方法，在學習過程中，學生在教師的幫助下，緊緊圍繞一個共同的任務活動中心，在強烈的問題動機的驅動下，通過對學習資源的積極主動應用，進行自主探索和互動協作的學習，并在完成既定任務的同時，引導學生產生一種學習實踐活動。在這個過程中，學生還會不斷地獲得成就感，可以更大地激發他們的求知欲望，從而培養出獨立探索、勇于開拓進取的自學能力。其次采用案例教學方法，先通過生動的案例吸引學生的學習興趣，再將所涉及的知識點貫穿于制作案例的過程中，讓學生在解決問題的同時完成對所學新知識的吸收。
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