“密码学〞教学改革的探索与实践.docx

“密码学教学改革的探索与实践 “密码学教学改革的探索与实践【摘要】针对当前相关信息专业下设置的的密码学课程教学,从学生的实际情况出发,提出了探究式课堂教学方法;并针对实践教学,给出了具体的实践项目,总结提出了怎样对学生进行因材施教,以便更好的促进教与学相长。【关键词】教学方法;教学改革;密码学随着计算机与网络进一步渗入人们的日常生活,信息安全问题日渐凸现,而人才的培养愈发显得重要?1?。由于密码技术是信息安全中的关键和核心,密码学课程也就成为了相关专业方向的基础主干课程,但由于课程开设的时间较短、积累的经历较少,而各大高校的招生生源、课程设置、实验室建设情况又参差不齐,也就导致了教学效果的重大差异。而教材中的多数算法使用了数学中的有限域和数论理论,笔者从事了多年的密码学教学工作中,学生普遍反映密码学太高深,太难学,由于课下时间少,算法编程时间不充分,不能较好的去稳固和理解密码算法。在有限的授课课时内,怎样选择本门课程的主要内容,采用哪些有效教学方法,使学生接受和把握这些内容,确实是一件值得我们深化研究的问题。本文从学生的兴趣点(喜欢编程、项目开发管理等)出发,在课堂教学和实践教学环节中,提出了一些教学改革的建议和具体施行方法,从算法的角度提出一些便于学生愈加容易理解和把握的建议,以便促进教与学的互相提高。1密码学课程特点密码学是信息类、信息安全类等相关专业方向中的主干课程,国内高校设置的信息安全专业方向中,大体分为从数学编码角度和从计算机系统安全的角度去学习研究密码学理论,课程安排上都应先修信息安全数学基础课程。在学生方面,据不完全统计,除了热爱数学的学生外,其他都对学习数论和抽象代数感到头痛。因而在一般情况下,密码学的讲授是在学生的数学基础较薄弱的情况下进行的。这样对于讲授密码学的老师来讲,在50学时左右的课时内,将密码学的基本内容灌输给学生,使他们容易接受,且能学到一些知识,确实存在一定难度,需要对教学内容和教学方法进行精心安排和设计。而从内容的联络上讲,密码学能够讲是多个学科的一个交汇点,这些学科包括:应用数学、通信、计算机应用、信息处理和电子电路技术等。内容涉及到较多的数学知识,从应用数学的角度看,密码学是计算数论、抽象代数等理论的一种应用;从通信的角度看,密码学是保密通信和通信网络安全的研究内容;从计算机应用的角度看,密码学是数据安全、计算机安全和网络安全的研究内容;从信息处理的角度看,密码是信息处理的一种形式。密码学的研究内容决定了它的穿插性和广泛性,各个分支试图从不同的方面、不同的角度,借助多种方法、多个领域的知识和技术来解决密码学问题,进而使密码学得以不断发展。2课堂教学方法研究密码学是一门实践性和理论性很强的课程,除了要把握密码学理论,还要高度重视对密码学的实验教学环节,通过实验课和课程设计培养学生的动手能力,让学生通太多个密码算法的程序设计实现,更好地把握密码算法设计的机理和方法,并能够把握密码学系统设计的基本方法和步骤环节,了解密码学在信息安全系统领域中的地位和作用。多数学生会以为密码系统就是构造比拟复杂的密码算法,实际上密码系统还有重要的组成部分:密钥管理和密码使用,所以课程的重点应该集中在基于密码算法之上的信息安全系统的理解,强调密码管理和应用方面的理解和技术实现。在目前的密码学教学经过中,大多数采用传递式教学方法,即以老师为中心,教学内容缺乏创新,学生只能机械的根据老师的讲解去理解编码理论,并在老师指导下对算法进行编程,但经常出现学生对算法编程不知道怎样入手,或出现编程问题时,不能及时讨论解决。因此导致学生缺乏学习兴趣,应用能力低,教学效果难以到达预期目的。近几年的密码学教学中,笔者以为,为了能够使学生更好的学习密码学课程,使学生构成主动探索分析问题和寻求解决问题方法的良好学习风气,就必须改革现有的教学方法,积极推进探究式课堂教学方法?2?的应用。所谓探究式课堂教学,就是指教学经过在老师的启发诱导下,以学生独立自主学习和合作讨论为前提,以现行教材为基本研究内容,以学生独立自主学习和合作讨论为前提,以现行教材为基本研究内容,以学生周围世界和生活实际为参照对象,为学生提供充分自由表达、质疑、研究、讨论问题的时机,让学生通过个人、小组、集体等多种解难释疑活动,将本人所学知识应用于解决问题的一种教学形式。详细应用到密码学教学中,一般应包括下面几个步骤:首先,教学中,创设探究的条件,提出探究的问题。在学生原有的基础上,创造学生感兴趣的条件,让学生有能力去探索问题,理解密码算法的基本要求以及不同算法互相之间的关系。如讨论RC4密码算法为什么要求使用不可重复的随机密钥。在盲签名学习时,能够让学生自行根据大整数难分解的困难性、解离散对数的困难性、基于椭圆曲线离散对数的困难性等问题,设计不同的签名方案,并验证可行性。其次,指出探究的目的。指导老师要引导学生探究目的,这个经过是学生综合运用知识,发挥创造能力和自己表现的经过,老师正确指导学生发展的方向,是探究式课堂教学的重要阶段,能让学生体会本身的研究能力,从中获得成就感。最后,总结研究课题的方法和规律。除了要求学生获取正确的结论外,还要引导学生回首探索的经过,找出经过中的思维规律,概括基本的思想方法。获取新知识重要,获取知识的思想方法更重要。3实践环节的教学研究在实践环节中,一般包括密码学课程实验和课程设计?3?,从笔者参加全国信息安全专业实验室建设研讨会来看,由于学科专业发展的不同,密码学课程的设置分量(必修或选修)、学校的投入(实验室建设方面)和师职培训等方面造成了该课程的教学产生较大的差异。密码学课程实验有别于其他课程的教学实验,它的主要特点是利用熟悉的程序开发语言实现密码算法,让学生在实验经过中,学会灵敏应用熟悉的程序开发语言,可以以使学生更好的理解和应用密码算法。通过实验提高学生分析问题、解决问题的能力,到达培养学生综合素质的目的。考核中,实验报告必须包括算法流程图、程序和运算数据。同时必须将完成的实验质量情况以及实验中发现的问题及体会记录在报告中。实验成绩按学生的独立动手能力和实验报告综合评定。学生能够根据其兴趣和能力选择适宜的课题进行研究,能够选择老师的题目,可以以自选题目,但需要经过教师的审核和确认,引导学生学习关键的密码系统的设计思想,研究和查阅国内外的文献和进展,详细评分能够使用:信息系统的安全需求(报告)1分、密码算法(编程)2分、算法性能比拟(测试数据)3分、密码算法在系统中的安全应用3分、与课题相关的进展学习(报告)1分。4结束语在密码学教学中,本文针对课堂,在怎样提高学生的积极性方面提出了探究式教学方法;针对实验教学,给出了具体的实验项目和开设要求,力求使学生建立信息系统安全的整体概念,了解安全需求,分析安全隐患,以密码协议和密码应用为核心,让学生介入老师的研究课题,使教学和科研协同发展,全面提高学生的综合应用能力。同时信息安全新技术也在不断更新,因而,怎样更好的合理安排教学方法,知足社会需求,还需要大家进一步探索和总结。参考文献1刘全利,黄贤英,杨武.计算机专业应用型人才培养的新思路J.重庆工学院学报,2005(6);144.2成卫,张小川.“信息系统案例分析课程教学改革与实践J,重庆工学院学报,2006(11),155-157.3李树栋,吴晓波.密码学课程教学设计与实验研究J,甘肃科技,2020(1),153-155.收稿日期:2020-01-26