芻議在中職程序設(shè)計(jì)課程中插入加密算法的探索

茅海瓊

（廣西欽州農(nóng)業(yè)學(xué)校 廣西欽州 535099）

芻議在中職程序設(shè)計(jì)課程中插入加密算法的探索

茅海瓊

（廣西欽州農(nóng)業(yè)學(xué)校 廣西欽州 535099）

中職程序設(shè)計(jì)課程的理論性和實(shí)踐性都比較強(qiáng)，本文分析了在程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)中存在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)等問題，如何解決上述問題，從而使學(xué)生對(duì)這門課程產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣。文章提出了在程序設(shè)計(jì)課程中加入加密算法的意義和方法。

程序設(shè)計(jì) 加密算法 教學(xué) 意義 方法

程序設(shè)計(jì)課程的理論性和實(shí)踐性都比較強(qiáng)，是計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)必修課程，如果這門課掌握不好，將會(huì)影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。然而初學(xué)者對(duì)程序設(shè)計(jì)還很陌生，也沒有能建立正確的編程思維。因此，如果不能較好地開展該課程的教學(xué)內(nèi)容，很容易使學(xué)生產(chǎn)生厭倦甚至害怕的心理。

一、中職計(jì)算機(jī)專業(yè)程序設(shè)計(jì)教學(xué)中存在的問題

（一）課堂教學(xué)中存在的問題

1.學(xué)生的因素。長(zhǎng)期以來，學(xué)生對(duì)理論課程存在兩種心理：畏難心理和無用論心理。計(jì)算機(jī)理論課程所涵蓋的內(nèi)容非常抽象，難以理解。而中職學(xué)生的基礎(chǔ)相對(duì)較差，對(duì)計(jì)算機(jī)方面的術(shù)語理解較差。

2.教師的因素。一是在講授程序設(shè)計(jì)課程中的一些理論知識(shí)時(shí)，語法、語句講的太多、太細(xì)，程序設(shè)計(jì)課程本身就枯燥、嚴(yán)謹(jǐn)、難理解；二是最常用的教學(xué)方法就是演示法，教師邊講邊演示，學(xué)生邊聽邊看邊做。采用這種“填鴨式”方法進(jìn)行教學(xué)，忽視了學(xué)生的主體地位，忽視了啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維；三是教學(xué)目標(biāo)存在問題，經(jīng)常出現(xiàn)“教師講完了、學(xué)生記完了、下課也忘完了”的怪現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)“瞌睡蟲”倒下一大片的情景，都是置學(xué)生的感受于不顧。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

為了能讓學(xué)生掌握前面所講的理論知識(shí)，檢驗(yàn)和提升理論教學(xué)效果，教師會(huì)采用相應(yīng)的案例給學(xué)生進(jìn)行講解及編程，然而這一環(huán)節(jié)中卻存在比較多的問題：

1.在講解程序案例時(shí)，教師沒有更多地從學(xué)生角度去思考問題，而是一拿到例子，就從頭到尾地進(jìn)行講解，而忽視了案例中基本問題的求解過程。

2.學(xué)生進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)沒有與一些電腦公司或者相關(guān)企業(yè)合作過，缺乏實(shí)際工作的能力。

3.部分教師仍然是重視理論知識(shí)教學(xué)，忽視實(shí)踐教學(xué)，講授理論知識(shí)后，隨便指定幾道實(shí)習(xí)題，讓學(xué)生自行上機(jī)實(shí)習(xí)。另外，部分學(xué)生對(duì)上機(jī)實(shí)習(xí)欠缺積極性、主動(dòng)性，隨便應(yīng)付，遲到、早退、缺席等現(xiàn)象屢見不鮮。

正因?yàn)檫@些問題的存在，不但使學(xué)生產(chǎn)生厭倦，甚至產(chǎn)生抵觸的心理。如何解決上述問題，從而使學(xué)生對(duì)這門課程產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣。我們分別從在該課程中加入加密算法的意義和方法等方面來講述。

二、在程序設(shè)計(jì)課程中加入加密算法的意義

1.加密算法的定義與過程

1994年，劍橋計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的David Wheeler、Roger Neelham設(shè)計(jì)了一個(gè)微型加密算法，即加密（Tiny Encryption Algorithm）算法。加密算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，加密解密速度快，是一種簡(jiǎn)單高效的加密算法。以下兩種算法分別為加密算法的加密和解密過程。

加密算法每一次可以操作8個(gè)字節(jié)，密鑰采用16個(gè)字節(jié)，采用迭代的形式實(shí)現(xiàn).。加密算法由于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，加密速度快，常被一些保密性要求不高的系統(tǒng)采用，比如QQ等聊天軟件的登錄加密就是采用了這種加密算法來實(shí)現(xiàn)的。

2.程序設(shè)計(jì)課程中加入加密算法的意義

加密算法是編程算法中一個(gè)比較簡(jiǎn)單，并且容易理解的算法，學(xué)生比較容易掌握。筆者在教學(xué)過程中，采取新奇且有“刺激”的教學(xué)手段，抓住學(xué)生的“成就感”和“自豪感”的心理：將一個(gè)加密解密程序加密算法編排穿插在教學(xué)內(nèi)容中，學(xué)生很感興趣，大大提高了學(xué)習(xí)該課程的興趣，并取得了良好的教學(xué)效果。

加密過程如圖1：

解密過程如圖2：

三、中職計(jì)算機(jī)專業(yè)程序設(shè)計(jì)課程中加入加密算法的方法

1.教學(xué)模塊的劃分

中職計(jì)算機(jī)專業(yè)程序設(shè)計(jì)課程內(nèi)容主要由以下幾個(gè)模塊組成：（1）程序設(shè)計(jì)的概念及思想；（2）結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)；（3）圖形用戶界面；（4）文件與IO流；（5）應(yīng)用小程序、數(shù)據(jù)庫。為了鼓勵(lì)全體學(xué)生都能參與課程的教學(xué)與學(xué)習(xí)活動(dòng)中，調(diào)動(dòng)每一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與能動(dòng)性，使每個(gè)學(xué)生都有事做、想做、會(huì)做、喜歡做。因此，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)教學(xué)思路，如圖3：

2.激發(fā)興趣，重建信心

教育學(xué)家烏申斯基說：“沒有興趣的強(qiáng)制性學(xué)習(xí)，將會(huì)扼殺學(xué)生探索真理的欲望?！睕]有興趣就沒有求知欲，只有有了學(xué)習(xí)興趣才能在枯燥的學(xué)習(xí)過程中體會(huì)到樂趣。并且使每個(gè)學(xué)生多了一點(diǎn)成就感，少了一點(diǎn)挫敗感，這樣才會(huì)在一次次的贊美聲中重建信心。為了激發(fā)學(xué)生興趣，重拾學(xué)生信心，筆者采取了如下方法：

在如前所述的這幾個(gè)部分中都以一個(gè)簡(jiǎn)單的加密解密算法加密穿插在這些教學(xué)活動(dòng)中，如上圖，一開始學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的概念和思想時(shí)，學(xué)生對(duì)這些程序設(shè)計(jì)的概念不是很理解，筆者要求學(xué)生編寫一個(gè)加密類，該類有加密、解密等成員方法，讓學(xué)生將前面的結(jié)構(gòu)化加密算法改成Visual Basic6.0的方法。通過自己動(dòng)手編寫程序，學(xué)生逐漸豎立了類、對(duì)象、構(gòu)造方法、繼承、重載等概念，也逐漸豎立了程序設(shè)計(jì)的編程思維。

進(jìn)入第二部分，即結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)過程的學(xué)習(xí)中，首先介紹程序設(shè)計(jì)的基本概念，比如基本數(shù)據(jù)類型，順序結(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié)構(gòu)，數(shù)組等，將這些基本概念介紹完之后，再描述加密算法的基本流程，然后讓學(xué)生將該算法用VB語言來實(shí)現(xiàn)。

由于已經(jīng)將算法詳細(xì)地介紹給了學(xué)生，因此學(xué)生只是將該算法用VB語言來表現(xiàn)并上機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證，當(dāng)同學(xué)們的程序運(yùn)行通過，并發(fā)現(xiàn)可以將輸入的一些字符加密成功，輸出結(jié)果是與原來輸入結(jié)果完全不同的字符時(shí)，他們獲得了成就感，并感覺到自己也可以加密信息了，從而對(duì)這門課程產(chǎn)生了濃厚的興趣，并盼望進(jìn)一步的深入學(xué)習(xí)。

第三部分圖形用戶界面是學(xué)生最感興趣的，因?yàn)橹熬帉懙某绦蚱溥\(yùn)行結(jié)果都是千篇一律，看不出什么效果，只知道程序運(yùn)行成功了，加密解密完成了，而圖形用戶界面以圖形的方式顯示出運(yùn)行效果，從視覺方面引發(fā)了學(xué)生的成就感。在這一階段的教學(xué)中，要求學(xué)生將之前編寫的加密解密程序改成圖形用戶界面，需要運(yùn)用各類組件和布局組織自己的程序運(yùn)行界面，還需要編寫菜單和各類觸發(fā)事件。當(dāng)需要對(duì)一個(gè)文件進(jìn)行加密時(shí)，需要運(yùn)用打開文件的對(duì)話框選擇待加密的源文件，以及存放加密完成后的目標(biāo)文件。

第四部分開始講述文件與IO流，此時(shí)，要求學(xué)生不是對(duì)某個(gè)數(shù)據(jù)加密解密，而是將整個(gè)文件加密解密，編程難度加大了，學(xué)生的興趣也隨之加大加深了。在編寫程序過程中，學(xué)生對(duì)前面章節(jié)學(xué)過的如循環(huán)、字符串、數(shù)組等概念又得到了復(fù)習(xí)。當(dāng)學(xué)生第一次將一個(gè)文件加密成功后，他們的欣喜是由衷的。

講述小應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫的時(shí)候，也是要學(xué)生繼續(xù)完善加密加解密文件，比如用網(wǎng)頁方式顯示加密解密過程和效果，在加解密過程中添加進(jìn)度條等。

當(dāng)該課程的內(nèi)容學(xué)習(xí)完成后，學(xué)生也有了自己的第一個(gè)加密系統(tǒng)。學(xué)生在編寫自己的加密系統(tǒng)的過程中，幾乎運(yùn)用了課程全部的內(nèi)容，不僅幫助學(xué)生理解程序設(shè)計(jì)的基本概念并加以應(yīng)用，而且激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)后續(xù)課程的興趣。

通過對(duì)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中加入加密算法，對(duì)學(xué)生理解程序設(shè)計(jì)的基本原理、概念、和算法等起到了很大的作用。在平時(shí)授課時(shí)，同學(xué)們不但對(duì)這個(gè)加密算法非常熟悉，更重要的是同學(xué)們對(duì)程序設(shè)計(jì)這門課程非常喜歡。期末技能考核時(shí)，同學(xué)們都能開發(fā)出實(shí)用的小應(yīng)用軟件，并能用加密算法來對(duì)一些數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保密，達(dá)到了老師所要求的教學(xué)效果。

［1］胡正國，吳健，鄧正宏.程序設(shè)計(jì)方法學(xué)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2003.

［2］盧開澄.計(jì)算機(jī)密碼學(xué)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1998.

［3］張立涓.中職面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)（Java）課的教學(xué)探索與實(shí)踐［J］，職業(yè)教育研究，2010，8.

［4］符蘊(yùn)芳，趙英豪.面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.中國成人教育，2010，11.