计算科信息安全课程教学论文

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1.引言

人类进入21世纪，Internet为人类交换信息、促进科学、技术、文化、教育、生产、发展，提高现代人的生活质量提供了极大的便利。由于网络的开放性、无缝连接性、共享性和动态性的发展使得人人都可以自由进入Internet，当然其中有善者也有恶者。恶者采取各种攻击手段，窃取重要情报，散播破坏性信息，倾泻垃圾消息，进行网络欺诈、释放病毒等行动，这些行为对个人、单位和国家的信息安全构成极大的威胁。当今密码学和信息安全技术已经得到广泛的应用，包括加密、认证、安全协议、访问控制、防火墙、抗病毒、数字货币等方面的产品。这些产品的基础理论和基础知识都与《密码与信息安全》课程相关。

2.课程教学现状及存在的问题

2.1教学现状

《密码与信息安全》是我校信息与计算科学专业的一门专业必修课，具有宽广深厚的理论基础，涉及广泛的数学知识。在课程内容设置上主要包含密码学基础、古典密码学、密码学数学基础、对称密码学、公钥密码学、数字签名、身份认证、密钥管理、密码学应用、网络安全协议等。知识跨度大、应用背景多、实践性强的特点确定了该课程具有较高的教学和学习难度。然而我校的《密码与信息安全》课程开设的时间短，积累的经验少，与其他课程比较，还有许多教学上的问题有待研究、实践并加以解决，并且该课程只有理论课时，没有实践课时，大多数学生认为该课程缺乏实践动手能力，或不知道如何利用该课程理论知识解决实际问题。

2.2教学内容方面

密码学中有三个部分：经典密码体制、对称密码体制和公钥密码体制，均涉及到大量数论、群论、有限域理论、计算复杂性理论等数学知识。包括向量、矩阵、模运算，大整数分解，离散对数、椭圆曲线等。对数学基础知识理解不够深的学生学起来比较吃力；而教师授课时，在课程的课时分配不充裕的情况下，只能忽视对数学知识的讲解，导致学生产生一些畏难情绪，失去学习兴趣。

2.3教学方法方面

如何培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，激发学生的创造性、积极性，是高校信息与计算科学专业课程改革面临的一个重要问题。而该课程教学主要还是以传统的课堂教学为主，在教学过程中老师与学生之间缺乏互动性，不能烘托起整个课堂气氛。且该课程的很多知识需要学生在实际应用中才能真正理解、掌握，这种传统的教学手段很难让学生完全领会所学的知识以及将所学知识应用于实际。学生在学习中不知道学为何用，因而无法激起学生的学习兴趣。

2.4教学模式方面

在教学过程中主要还是围绕理论学习，忽略了实验教学。而该课程是一门实践性很强的课程，在教学中应使学生通过实践来深化理论知识的理解，培养学生解决实际问题的能力。比如，在讲解DES、AES、RSA、ECC、MD5等算法时，不仅只讲解它们的工作原理，更重要的是使学生掌握各种算法的实际应用，而应用的掌握必须在实践中完成。因此，理论与实践相结合的教学方法在教学中至关重要。由于该课程实践性强，需要不同学历层次、不同知识结构、不同实践经验的人才队伍共同打造师资团队。

3.课程教学改革方案

3.1教学内容改革

教师在授课时，应合理安排课时，补上相应的数学知识，完善密码学的知识面。利用多媒体课件，制作相应数学知识实例，加快学生的理解过程。在具体教学过程中，开发新颖、实用、趣味的教学软件，使教学直观、形象，也会大大提高学生的学习兴趣。尤其在讲解具体算法时，可以通过flash动画来演示算法的，学生可以根据动画的演示清晰地理解算法的执行过程，从而使教学过程变得更加生动形象。在设计该课程理论教学内容时，应结合我校人才培养定位的特色，在讲解密码算法和密码协议的同时，应讲解该算法或协议实际应用的例子，在课堂多媒体教学环境中演示给学生看，同时要求学生通过编程实践等手段实现相应的密码算法。这样，既符合该课程实践性很强的特点，也符合人才培养定位的特色，对学生未来从事信息安全领域的工作起到了承前启后的作用。

3.2教学方法改革

应该建立信息安全专业实验室用于相关课程的实践。如现有条件尚无法建立专门的实验室，可利用现有网络实验室，采用虚拟机软件和自主编程结合的方式来完成课程实践。另外教师应指导学生利用C、Java等高级程序设计语言来实现一些典型的密码算法，培养学生学习兴趣，增强动手能力。编写程序可以促进学生对算法的理解，有助于知识的掌握和应用。并且要加强师资队伍建设，选派骨干教师到其他学校交流，造就拔尖人才；根据实际需要，聘请本地知名公司、企业的资深专家和其他高校教学经验丰富学术成就较高的教师为兼职教师，补充教师的知识结构。

3.3教学模式改革

增加实践课程，只有通过实践教学，才能使学生真正明白“密码”是什么，理解各种算法的加解密过程，并有效地解决实际问题。实验内容包括验证实验、算法设计实验和综合设计实验。以任务驱动式教学为实践教学主要方法，在学习过程中，学生在教师的帮助下，紧紧围绕一个共同的任务活动中心，在强烈的问题动机的驱动下，通过对学习资源的积极主动应用，进行自主探索和互动协作的学习，并在完成既定任务的同时，引导学生产生一种学习实践活动。在这个过程中，学生还会不断地获得成就感，可以更大地激发他们的求知欲望，从而培养出独立探索、勇于开拓进取的自学能力。其次采用案例教学方法，先通过生动的案例吸引学生的学习兴趣，再将所涉及的知识点贯穿于制作案例的过程中，让学生在解决问题的同时完成对所学新知识的吸收。

本文作者:刘云工作单位:贵阳学院数学与信息科学学院