研究生信息安全課程的教學(xué)模式探討

王艷

1 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)和智能設(shè)備的廣泛使用，信息安全成為國家、集體和個(gè)人安全的重要組成部分。近年來，高校信息管理、計(jì)算機(jī)科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)工程、軟件工程等本科相關(guān)專業(yè)均開設(shè)了信息安全課程，也有很多高校為研究生相關(guān)專業(yè)開設(shè)此課程。我院將信息安全作為系統(tǒng)科學(xué)專業(yè)研究生的專業(yè)選修課，其目的是使學(xué)生熟悉信息安全和密碼學(xué)的相關(guān)概念，了解安全防御的最新實(shí)用技術(shù)，著重理解和掌握常用密碼算法的加密、解密原理，并能根據(jù)所學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)、編程實(shí)現(xiàn)與之相關(guān)的實(shí)踐課題。

信息安全是一門綜合性交叉課程，其內(nèi)容不僅涉及到高等數(shù)學(xué)、數(shù)論、線性代數(shù)、近世代數(shù)等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程知識(shí)， 而且也涵蓋了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、信息論、編碼學(xué)、密碼學(xué)等計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)。除此之外，信息安全領(lǐng)域中也有很多新的概念、技術(shù)和方法不斷涌現(xiàn)出來。因此，該課程的教學(xué)不僅要重視理論上的引導(dǎo)，還必須注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的指導(dǎo)。與本科生的課程相比，研究生的課程又有許多自身的特點(diǎn)和實(shí)際要求。本文以我院系統(tǒng)科學(xué)專業(yè)研究生教學(xué)實(shí)踐為基礎(chǔ)，探討研究生信息安全課程的教學(xué)方法和改革建議。

2 研究生課堂的特點(diǎn)

（1）授課對(duì)象知識(shí)水平和實(shí)踐能力差異較大。碩士研究生大都來自不同的學(xué)校，有的是本院本科生直接考入，有的是從三本院?？既?，也有的是報(bào)考985、211院校未錄取調(diào)劑而來。除了數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)，其他一些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課，如數(shù)論、近世代數(shù)等，每個(gè)學(xué)校的開設(shè)情況和重視程度不一樣，從而使得同一專業(yè)同一課堂上的碩士研究生具備不同水平的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)。另一方面，我院研究生大都來自數(shù)學(xué)專業(yè)，計(jì)算機(jī)知識(shí)和編程能力較低，甚或根本沒有編寫過程序。對(duì)于算法的架構(gòu)和程序設(shè)計(jì)的思維方式?jīng)]有建立起來，難以把理論表達(dá)的算法用計(jì)算機(jī)程序語言順暢表達(dá)出來。

（2）研究生專業(yè)選修課的課堂一般以本專業(yè)學(xué)生為主，人數(shù)一般較少，我院專業(yè)選修課課堂大概十人左右，若人數(shù)少于5人，也可將兩個(gè)年級(jí)合班上課。雖是同一個(gè)專業(yè)，但導(dǎo)師往往不同，這也就意味著學(xué)生之間的研究方向可能千差萬別。如何讓每一位學(xué)生都能在課堂上有所收獲，這是值得授課教師思考的首要問題。此外，研究生課程通常設(shè)置為四節(jié)小課連上，學(xué)生很難做到整個(gè)半天都可以集中聽講。這種情況下，傳統(tǒng)課堂中以講授為主、教師“唱獨(dú)角戲”的教學(xué)方式以及期末考試標(biāo)準(zhǔn)的試卷化考核方式顯然不再合適。

（3）研究生課程設(shè)置的目的不同于本科生，有其獨(dú)特性?！督逃筷P(guān)于改進(jìn)和加強(qiáng)研究生課程建設(shè)的意見》（教研 [2014] 5號(hào)）明確提出，研究生課程體系應(yīng)“以能力培養(yǎng)為核心、以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為重點(diǎn)，拓寬知識(shí)基礎(chǔ)，培育人文素養(yǎng)，加強(qiáng)不同培養(yǎng)階段課程體系的整合、銜接，避免單純因人設(shè)課”。研究生的課程學(xué)習(xí)不僅要使學(xué)生學(xué)到相關(guān)課程的知識(shí)基礎(chǔ)，還應(yīng)該注重培養(yǎng)研究生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。如果采用一些基礎(chǔ)理論課程的授課模式，課堂上單純地進(jìn)行概念描述、理論講解和推導(dǎo)根本無法實(shí)現(xiàn)對(duì)研究生的培養(yǎng)目的。

3 研究生信息安全課程教學(xué)模式建議

針對(duì)上一小節(jié)所提到的研究生課程的特點(diǎn)，本節(jié)著重探討研究生信息安全課程的教學(xué)模式，并結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐，給出關(guān)于該課程在教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、考核方式等方面的教學(xué)建議。

3.1 小班化教學(xué)模式

從研究生課程的班級(jí)規(guī)模來看，是一個(gè)典型的小班課堂。同時(shí)考慮到課堂的生源特點(diǎn)以及研究生的培養(yǎng)目標(biāo)要求，我們可以在研究生課程中采用小班化教學(xué)模式。小班化教學(xué)的最大特點(diǎn)是因材施教。教師根據(jù)不同學(xué)生的知識(shí)水平和能力等級(jí)，針對(duì)不同研究方向的學(xué)生設(shè)置和安排有針對(duì)性的教學(xué)活動(dòng)。隨著課程教學(xué)的進(jìn)行，逐漸了解和把握學(xué)生的能力和特點(diǎn)，從而進(jìn)一步調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)。

對(duì)于基本算法，除了算法講解，還可以根據(jù)學(xué)生研究方向，設(shè)置利用不同原理進(jìn)行加密、解密的算法實(shí)現(xiàn)專題訓(xùn)練。學(xué)生可以自己單獨(dú)完成，也可以兩個(gè)人一組合作完成。實(shí)驗(yàn)課題完成后，每個(gè)組上臺(tái)展示課題的設(shè)計(jì)、算法流程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并把實(shí)現(xiàn)過程中遇到的問題提出了大家一起討論解決。通過算法實(shí)現(xiàn)專題的訓(xùn)練能夠使學(xué)生更加了解課程中所學(xué)知識(shí)和技能的作用，促進(jìn)他們選擇自己感興趣的技術(shù)方向并更為主動(dòng)的學(xué)習(xí)。

3.2 案例式實(shí)踐

信息安全課程屬于研討類和實(shí)踐類的課程，單純地講授理論和基本算法的實(shí)踐不能很好地培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題的能力。案例式實(shí)踐要求教師以具有典型代表性的案例為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生通過對(duì)案例進(jìn)行思考，在具體情境中掌握理論知識(shí)并總結(jié)規(guī)律，創(chuàng)造性地將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，找到更多的實(shí)際應(yīng)用范例或提出解決實(shí)際問題的思路與方法。

密碼學(xué)是信息安全課程的重要組成部分，其涉及到的基本原理和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是該課程中非常難的一部分內(nèi)容。在這部分知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生往往感到枯燥、難懂。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)密碼學(xué)相關(guān)知識(shí)的興趣，可以利用多媒體播放紀(jì)錄片《阿蘭?圖靈—破譯納粹密碼的人》小片段，讓學(xué)生在感受密碼學(xué)這一美好藝術(shù)的過程中產(chǎn)生對(duì)密碼學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)習(xí)的信心。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)理論性與應(yīng)用性的有機(jī)結(jié)合，有意識(shí)地突出案例分析和實(shí)踐研究。

3.3 參與式教學(xué)

“研究生課程學(xué)習(xí)在研究生成長過程中具有全面、綜合和基礎(chǔ)性作用”。傳統(tǒng)的教學(xué)方法以教師為主導(dǎo)，難以達(dá)到《意見》提出的這一要求。針對(duì)此，我們提倡參與式教學(xué)方式。

參與式教學(xué)是一種將教師與學(xué)生置于教育教學(xué)的同等地位，師生之間在教與學(xué)中通過相互交流、相互激勵(lì)，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與、創(chuàng)造性學(xué)習(xí)與發(fā)展的教育模式。這種教學(xué)方式改變了傳統(tǒng)教學(xué)中以“教師、課堂、教材為中心”的“三中心”模式，教師在課堂中扮演的是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和輔助者，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下建構(gòu)知識(shí)框架，并積極主動(dòng)地參與教學(xué)過程，扮演“小講師”的角色。理論教學(xué)課堂的參與中，訓(xùn)練學(xué)生查閱文獻(xiàn)、整理信息的能力，提高構(gòu)建知識(shí)框架的能力，語言組織和邏輯表達(dá)能力。實(shí)踐課題過程中，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與，勤于動(dòng)手，分組匯報(bào)。

3.4評(píng)價(jià)方式

研究生開設(shè)信息安全課程，除了理論知識(shí)的傳授，還應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。對(duì)該門課程的考核評(píng)價(jià)，應(yīng)注重多樣化和差異化，不能采取一張卷子評(píng)天下的方式。理論考試成績和實(shí)踐成績各占50%。理論考試著重考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論和算法的掌握和理解情況，采用試卷的形式考查。實(shí)踐評(píng)價(jià)過程中，注重過程性評(píng)價(jià)?？紤]到研究生生源和研究方向的差異性，既要關(guān)注學(xué)生最終學(xué)習(xí)的結(jié)果，也要關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的發(fā)展和成長。考核方式可采取現(xiàn)場展示、程序開發(fā)、課題答辯等多種形式。根據(jù)此過程中學(xué)生表現(xiàn)出來的知識(shí)掌握情況、動(dòng)手操作能力、創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題的能力給出綜合評(píng)價(jià)。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)了研究生課程的普遍特點(diǎn)，同時(shí)針對(duì)研究生信息安全課程的教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、考核方式等方面進(jìn)行了探討并給出了一些建議。研究生課程教學(xué)改革是一個(gè)長期的過程，需要眾多一線教師一起為此進(jìn)行更深入的探索和努力。

（作者單位：重慶師范大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院）