密碼應(yīng)用技術(shù)課程5+X 教學(xué)模式設(shè)計(jì)*

張艷碩 常萬里 劉 冰

北京電子科技學(xué)院，北京市 100070

1 引言

《中華人民共和國密碼法》于2020 年1 月1日起正式施行，旨在規(guī)范密碼應(yīng)用和管理，促進(jìn)密碼事業(yè)發(fā)展，保障網(wǎng)絡(luò)與信息安全，維護(hù)國家安全和社會(huì)公共利益，保護(hù)公民、法人和其他組織的合法權(quán)益。 習(xí)近平總書記指出[1]：“沒有網(wǎng)絡(luò)安全，就沒有國家安全。 沒有信息化，就沒有現(xiàn)代化”。 我們必須確保我國的網(wǎng)絡(luò)空間安全。《中華人民共和國密碼法》從法律角度明確了密碼行業(yè)的發(fā)展規(guī)范，對密碼應(yīng)用提出明確要求，由國家積極規(guī)范并促進(jìn)密碼應(yīng)用。

密碼學(xué)是信息安全理論研究和應(yīng)用研究的核心，信息安全人才培養(yǎng)是建設(shè)信息安全保障體系和社會(huì)信息化健康發(fā)展的重要保證。 隨著計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)以及通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，來自各方面的挑戰(zhàn)、創(chuàng)新以及威脅也在不斷增多，數(shù)據(jù)信息的安全使用越來越受到人們的廣泛關(guān)注，人們往往需要多種不同的信息安全機(jī)制和密碼技術(shù)來保護(hù)自己信息的安全性。 而在這些不同種類的安全技術(shù)當(dāng)中，密碼應(yīng)用技術(shù)則是信息安全技術(shù)中最為關(guān)鍵的技術(shù)之一，很多的安全服務(wù)都可以采用相應(yīng)的密碼應(yīng)用技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。 密碼應(yīng)用技術(shù)不但可以用于對網(wǎng)上所傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密[2]，而且也可以用于認(rèn)證，進(jìn)行數(shù)字簽名，以及關(guān)于完整性、安全套接層(SSL)、安全電子交易(SET)的安全通信標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議安全性標(biāo)準(zhǔn)。

密碼應(yīng)用技術(shù)課程是一門注重密碼理論應(yīng)用與實(shí)踐技能相結(jié)合的課程，在教學(xué)過程中需要培養(yǎng)掌握扎實(shí)的理論知識，具備應(yīng)用創(chuàng)新和較強(qiáng)實(shí)踐能力的綜合性人才[3]。 為滿足相關(guān)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，對教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)勢在必行。 本文旨在通過對于密碼應(yīng)用技術(shù)課程進(jìn)行5+X 教學(xué)模式設(shè)計(jì)，對密碼應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)提出新的目標(biāo)和要求，在授課課時(shí)不變的情況下，使學(xué)生掌握更多的密碼應(yīng)用新技術(shù)，更好地培養(yǎng)學(xué)生的密碼應(yīng)用能力，適應(yīng)密碼應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展的需求。

2 密碼應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)模式

2.1 課程教學(xué)情況

密碼應(yīng)用技術(shù)課程是信息安全專業(yè)和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門選修課程。 作為一門相對較新興的課程，密碼應(yīng)用技術(shù)課程涉及到的內(nèi)容非常廣泛，內(nèi)容比較抽象，不易理解。 在以往的密碼應(yīng)用技術(shù)的課程教學(xué)中[4]，我們突出密碼應(yīng)用技術(shù)內(nèi)容的完善，使學(xué)生在學(xué)習(xí)密碼應(yīng)用技術(shù)的過程中，掌握更多的新技術(shù)，在2017 年在講授課程時(shí)增加了區(qū)塊鏈理論知識，2018 年添加了全同態(tài)和區(qū)塊鏈應(yīng)用技術(shù)，2019 年補(bǔ)充了擲硬幣協(xié)議，2020 年則充實(shí)了區(qū)塊鏈應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。 現(xiàn)在的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)達(dá)到十三章，在每一章的教學(xué)中，學(xué)生都能提出很多新問題和新方法，比如安全多方計(jì)算里的平均工資問題和不經(jīng)意傳輸協(xié)議里的概率問題以及隱私集合交集問題等等。 學(xué)生對于密碼應(yīng)用技術(shù)的新知識和新技術(shù)充滿好奇和學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生對很多問題也有著新的想法。

通過密碼應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)，學(xué)生的綜合能力得到了提高。 一是學(xué)生在密碼應(yīng)用能力上有所提升，強(qiáng)化學(xué)生密碼應(yīng)用理論與密碼應(yīng)用實(shí)踐相結(jié)合，對某些具體方案給出新的方法和具體應(yīng)用。 二是學(xué)生在密碼應(yīng)用素養(yǎng)上有所提升。 密碼應(yīng)用技術(shù)課程的新知識和新實(shí)踐結(jié)合當(dāng)前密碼應(yīng)用研究的前沿，能夠使學(xué)生密碼應(yīng)用素養(yǎng)得以不斷提升。 三是學(xué)生在密碼知識積累上更加深厚，不斷發(fā)展的密碼應(yīng)用技術(shù)的理論與應(yīng)用，使得密碼應(yīng)用技術(shù)課程的內(nèi)容更加系統(tǒng)化和條理化，進(jìn)一步豐富和充實(shí)了學(xué)生密碼知識。

2.2 實(shí)踐教學(xué)情況

實(shí)踐教學(xué)部分作為整個(gè)課程的重要組成部分，是密碼應(yīng)用技術(shù)課程理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要紐帶。 密碼應(yīng)用技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)的根本目的是使學(xué)生在掌握密碼應(yīng)用技術(shù)理論知識的前提下，通過課程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)理解知識點(diǎn)，通過綜合實(shí)驗(yàn)整合知識點(diǎn)，并通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)運(yùn)用所學(xué)知識點(diǎn)。

對密碼應(yīng)用技術(shù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分為：基本驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、密碼算法綜合實(shí)驗(yàn)、研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次，實(shí)驗(yàn)難度依次增大，從而逐步提高學(xué)生的實(shí)踐能力。 關(guān)于密碼應(yīng)用技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分，我們主要開設(shè)了如下三個(gè)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)：一是動(dòng)態(tài)口令認(rèn)證系統(tǒng)。 為加強(qiáng)學(xué)生對動(dòng)態(tài)認(rèn)證技術(shù)的理解與掌握，并掌握常用的動(dòng)態(tài)認(rèn)證技術(shù)，我們設(shè)計(jì)并開展了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)口令認(rèn)證系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)。 二是基于零知識證明的認(rèn)證系統(tǒng)。 為加強(qiáng)學(xué)生對零知識證明、認(rèn)證系統(tǒng)等概念的理解、掌握與運(yùn)用，我們設(shè)計(jì)并開展了基于零知識證明的認(rèn)證系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)[5]。 三是密鑰協(xié)商協(xié)議。 為加強(qiáng)學(xué)生對密鑰協(xié)商的概念掌握和對基于對稱密碼的密碼協(xié)商技術(shù)與基于公鑰的密鑰協(xié)商技術(shù)的理解，我們設(shè)計(jì)并開展了基于密鑰協(xié)商協(xié)議的實(shí)踐教學(xué)[6]。

2.3 課外教學(xué)情況

密碼應(yīng)用技術(shù)課程課外教學(xué)主要圍繞全國密碼技術(shù)競賽和全國大學(xué)生信息安全大賽作品賽這兩個(gè)學(xué)科競賽來開展。 學(xué)科競賽對于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神、提高學(xué)生密碼應(yīng)用的綜合素質(zhì)、營造密碼應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育氛圍以及推進(jìn)密碼應(yīng)用技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣具有相當(dāng)重要的作用。

全國密碼技術(shù)競賽主要是為提高高校學(xué)生的信息安全意識，普及密碼知識，實(shí)踐密碼技術(shù)，鼓勵(lì)創(chuàng)新思維，增進(jìn)團(tuán)隊(duì)合作。 為進(jìn)一步推動(dòng)我國密碼技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，經(jīng)國家密碼管理局同意，中國密碼學(xué)會(huì)從2015 年開始面向國內(nèi)高校創(chuàng)辦“全國密碼技術(shù)競賽”。 該競賽注重國家密碼標(biāo)準(zhǔn)和SM 系列密碼算法的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，主要考查參賽學(xué)生對密碼技術(shù)的綜合運(yùn)用與設(shè)計(jì)能力。 參賽作品一般要求體現(xiàn)一定的創(chuàng)新性和實(shí)用性，其內(nèi)容涉及密碼芯片、密碼協(xié)議、密碼應(yīng)用、密碼分析等信息安全相關(guān)知識，這不僅要求學(xué)生具有一定的理論水平，還應(yīng)該具備相當(dāng)高的實(shí)踐能力。[7]

全國大學(xué)生信息安全競賽主要是為選拔、推薦優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)人才，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與團(tuán)隊(duì)合作精神，提高學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)水平、創(chuàng)新實(shí)踐與綜合設(shè)計(jì)能力，提高大學(xué)生的信息安全技術(shù)水平和綜合設(shè)計(jì)能力，促進(jìn)高等學(xué)校信息安全專業(yè)課程體系、教學(xué)內(nèi)容和方法的改革，教育部高等學(xué)校信息安全類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)決定開展全國大學(xué)生信息安全競賽。 全國大學(xué)生信息安全競賽努力與課程體系和課程內(nèi)容改革密切結(jié)合，與培養(yǎng)學(xué)生全面素質(zhì)緊密結(jié)合，與理論聯(lián)系實(shí)際學(xué)風(fēng)建設(shè)緊密結(jié)合。 競賽側(cè)重考查參賽學(xué)生的創(chuàng)新能力，內(nèi)容應(yīng)既有理論性，也有工程實(shí)用性，從而可以全面檢驗(yàn)和促進(jìn)學(xué)生的信息安全理論素養(yǎng)和實(shí)際動(dòng)手能力。[8]

在這兩個(gè)競賽中，圍繞密碼應(yīng)用技術(shù)課程，在密碼應(yīng)用技術(shù)教學(xué)素材中選取典型問題，進(jìn)行深入研究和實(shí)踐。 教師在指導(dǎo)學(xué)生參加學(xué)生課外競賽中，經(jīng)過長期的實(shí)踐，我們獲得了全國獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1 項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2 項(xiàng)，三等獎(jiǎng)11 項(xiàng)的好成績。 學(xué)生通過競賽對密碼應(yīng)用技術(shù)課程的內(nèi)容了解更加深入。 教師在教學(xué)過程中就可充分利用各類教學(xué)資源，不僅能擴(kuò)充學(xué)生的理論知識儲(chǔ)備，增強(qiáng)其實(shí)踐動(dòng)手能力，還能在多樣化的實(shí)踐過程中提升密碼應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)質(zhì)量。 這兩個(gè)學(xué)科競賽為學(xué)生掌握密碼應(yīng)用技術(shù)提供了實(shí)踐平臺。

3 密碼應(yīng)用技術(shù)課程5+X 教學(xué)模式

隨著密碼法的頒布，密碼應(yīng)用將得到長足的發(fā)展，密碼應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展與革新，使得密碼應(yīng)用技術(shù)課程的內(nèi)容更加實(shí)用，密碼應(yīng)用技術(shù)課程的知識更加豐富，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，如何將密碼應(yīng)用技術(shù)課程講授好，即能體現(xiàn)課程理論應(yīng)用的特色，又能抓住課程實(shí)用的特點(diǎn)，是本文研究重點(diǎn)。 通過教學(xué)模式的不斷改革與完善，將解決授課學(xué)時(shí)和課程內(nèi)容不斷更新發(fā)展的矛盾[9]。

我院密碼應(yīng)用技術(shù)課程已經(jīng)開設(shè)了將近十年，但隨著密碼技術(shù)的不斷發(fā)展和密碼應(yīng)用的持續(xù)拓展，密碼新技術(shù)和新應(yīng)用不斷更新替換，對密碼應(yīng)用技術(shù)課程的具體教育教學(xué)提出新的目標(biāo)和要求。

3.1 教學(xué)改革目標(biāo)

隨著新技術(shù)的發(fā)展和不斷應(yīng)用，課程內(nèi)容還在不斷豐富，若增加理論授課學(xué)時(shí)，勢必會(huì)造成培養(yǎng)計(jì)劃中學(xué)時(shí)的壓力，因此密碼應(yīng)用技術(shù)課程考慮在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，對課程的教學(xué)模式進(jìn)行改革，設(shè)計(jì)新的教學(xué)模式，即5+X 的教學(xué)模式，以滿足學(xué)生學(xué)習(xí)密碼應(yīng)用技術(shù)課程的積極性，使其適應(yīng)密碼應(yīng)用技術(shù)課程的不斷豐富和發(fā)展。

密碼應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)改革目標(biāo)就是對密碼應(yīng)用技術(shù)課程進(jìn)行教學(xué)模式改革，適應(yīng)密碼應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展的需要、適合人才培養(yǎng)特色的需求，滿足專業(yè)課程的性質(zhì)要求，形成密碼理論和密碼應(yīng)用課程教學(xué)的新模式，革新密碼應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)的“被動(dòng)現(xiàn)象”，打造學(xué)生學(xué)習(xí)密碼應(yīng)用技術(shù)課程的新方式，開展密碼應(yīng)用技術(shù)課程考核的新方法，不斷提升學(xué)生在密碼應(yīng)用技術(shù)課程的理論學(xué)習(xí)方面、應(yīng)用實(shí)踐方面和學(xué)科競賽方面的能力和水平，為做好密碼科研并進(jìn)一步深造做好準(zhǔn)備。

3.2 教學(xué)改革內(nèi)容

密碼應(yīng)用技術(shù)課程5+X 教學(xué)改革就是想對密碼應(yīng)用技術(shù)課程進(jìn)行教學(xué)模式改革，設(shè)計(jì)適應(yīng)密碼應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展的需要的教學(xué)模式，解決密碼應(yīng)用技術(shù)課程授課學(xué)時(shí)和密碼應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的矛盾，滿足人才培養(yǎng)特色的需求，適合學(xué)院人才培養(yǎng)的體制機(jī)制[10]。

密碼應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)有身份識別與認(rèn)證、密鑰管理、密鑰管理技術(shù)、基于身份的密碼、基于屬性加密、代理重加密、函數(shù)加密、可搜索加密、無證書密碼、分布式密碼、組播密碼、同態(tài)密碼、區(qū)塊鏈技術(shù)、人工智能與密碼學(xué)、不經(jīng)意傳輸和擲硬幣協(xié)議、零知識證明等章節(jié)內(nèi)容。 這些學(xué)習(xí)內(nèi)容彼此獨(dú)立、互不影響，學(xué)習(xí)順序可以根據(jù)學(xué)生具體學(xué)習(xí)情況進(jìn)行自行調(diào)節(jié)。 課程的5+X模式就是要保證基本內(nèi)容必須學(xué)會(huì)，選修內(nèi)容必須掌握的原則，即在現(xiàn)有的16 章內(nèi)容中，有5 章為必修內(nèi)容，其余11 章是選講內(nèi)容，其中選上的“X”章試行“邊講邊討論”，未選上的試行“課下學(xué)習(xí)，課上匯報(bào)”。 我們在實(shí)際教育教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，將以下五章內(nèi)容作為必修內(nèi)容可以得到較好的學(xué)習(xí)效果，可以更好的激發(fā)學(xué)生對于課程的興趣與理解。 這五章內(nèi)容分別是身份識別與認(rèn)證、密鑰管理、不經(jīng)意傳輸和擲硬幣協(xié)議、區(qū)塊鏈技術(shù)、基于屬性加密。 這樣形成重點(diǎn)突出，適應(yīng)發(fā)展、結(jié)合實(shí)際、深入淺出的教學(xué)新模式。 隨著密碼應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有的11 章內(nèi)容可能再擴(kuò)大，課程選擇講解的范圍和內(nèi)容進(jìn)一步加大，可以更充分考慮當(dāng)下的密碼技術(shù)實(shí)際應(yīng)用。

3.3 教學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容

密碼應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)考慮的具體內(nèi)容有：

(1)密碼應(yīng)用技術(shù)課程內(nèi)容和知識點(diǎn)的梳理。 不斷發(fā)展的密碼應(yīng)用技術(shù)，促使課程內(nèi)容不斷調(diào)整，并做積累。 對內(nèi)容和知識點(diǎn)的系統(tǒng)化梳理，不僅可以為后續(xù)的教材建設(shè)做準(zhǔn)備，也可以為章節(jié)安排做好鋪墊。 同時(shí)，在對新的內(nèi)容和知識進(jìn)行研究和學(xué)習(xí)的過程中，還能進(jìn)行科學(xué)研究和探索未知領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)，研究密碼應(yīng)用技術(shù)的新領(lǐng)域新方向。

(2)密碼應(yīng)用技術(shù)課程5+X 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。在對內(nèi)容和知識點(diǎn)梳理的基礎(chǔ)上，研究那些屬于必講內(nèi)容，即“5”，研究那些屬于選擇講授內(nèi)容，即“X”，結(jié)合在一起，即所謂的“5+X”模式。 新的知識和技術(shù)應(yīng)該列入哪個(gè)章節(jié)的哪個(gè)部分，值得深入思考和研究，這也為教學(xué)模式設(shè)計(jì)和實(shí)踐做好充分準(zhǔn)備。

(3)密碼應(yīng)用技術(shù)課程5+X 教學(xué)模式設(shè)計(jì)。在教學(xué)內(nèi)容研究的基礎(chǔ)上，我們將開展教學(xué)模式的深入研究，對必講內(nèi)容怎樣進(jìn)行講授，對課程選講內(nèi)容怎樣進(jìn)行講授，是教學(xué)模式設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。 采取不同的教學(xué)方法可以更好貼合實(shí)際，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)興趣。 將其綜合在一起，形成富有特色的密碼應(yīng)用技術(shù)課程5+X教學(xué)新模式。

(4)密碼應(yīng)用技術(shù)課程互動(dòng)型教學(xué)模式設(shè)計(jì)。 對于密碼應(yīng)用技術(shù)課程的選講內(nèi)容進(jìn)行講授時(shí)，必然會(huì)用到互動(dòng)型教學(xué)模式。 對于互動(dòng)型教學(xué)模式的研究，將促進(jìn)課程內(nèi)容講授更實(shí)用，實(shí)踐性更強(qiáng)。 對于選講內(nèi)容，如果不在選講的范圍內(nèi)，將采用課下學(xué)習(xí)，課上匯報(bào)的方式，充分利用好互動(dòng)型教學(xué)模式，將會(huì)充分激發(fā)學(xué)生自學(xué)能力、文字整理能力和理論匯報(bào)能力等多方面學(xué)習(xí)能力。

3.4 教學(xué)方法和手段

在密碼應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)方法設(shè)計(jì)上，借鑒并拓展了理工科常見并采用的實(shí)際教學(xué)方法[8]，對于密碼應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)方法，主要有以下幾點(diǎn)：

(1)多媒體直接講授教學(xué)法。 通過多媒體對內(nèi)容的直接講授，讓學(xué)生系統(tǒng)完整地理解和學(xué)習(xí)密碼應(yīng)用技術(shù)的理論與應(yīng)用的基本原理。 在學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈技術(shù)一章時(shí)，我們吸收借鑒了中國科學(xué)院院士，清華大學(xué)王小云院士的“密碼技術(shù)與區(qū)塊鏈”講座，在多媒體中運(yùn)用豐富的數(shù)學(xué)模型和物理模型進(jìn)行講解，更加直觀具體的表現(xiàn)出區(qū)塊鏈技術(shù)的特性以及其在密碼應(yīng)用技術(shù)中的應(yīng)用。

(2)應(yīng)用技術(shù)研究性教學(xué)法。 介紹密碼應(yīng)用技術(shù)的最新研究成果。 創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題，然后組織學(xué)生對密碼應(yīng)用技術(shù)的案例展開討論和探究，以培養(yǎng)學(xué)生的研究能力。 在學(xué)習(xí)零知識證明一章時(shí)，通過創(chuàng)設(shè)具體的證明問題，激勵(lì)學(xué)生積極思考，進(jìn)行以基于“零知識協(xié)議”為中心的學(xué)習(xí)，進(jìn)行以“個(gè)別帶動(dòng)、小組互動(dòng)、全體聯(lián)動(dòng)”的形式開展班級內(nèi)小組探究活動(dòng)。

(3)典型應(yīng)用啟發(fā)式教學(xué)法。 向?qū)W生布置密碼應(yīng)用技術(shù)的典型應(yīng)用知識的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并進(jìn)行啟發(fā)，而后指導(dǎo)學(xué)生在此基礎(chǔ)上討論交流，最后由教師總結(jié)自學(xué)成果。 在學(xué)習(xí)密鑰管理一章時(shí)，為學(xué)生設(shè)置不同的前置性問題，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)出多樣性的密鑰管理方案，再由教師進(jìn)行指導(dǎo)，對密鑰管理方案進(jìn)行不斷改進(jìn)，以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力。

(4)典型技術(shù)的對比分析法。 將所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行對比分析研究，同時(shí)促使學(xué)生能把密碼應(yīng)用技術(shù)課程所學(xué)的理論轉(zhuǎn)化為應(yīng)用和實(shí)踐。 將知識點(diǎn)通過演示案例串聯(lián)起來，并進(jìn)行對比，讓學(xué)生直觀地了解密碼應(yīng)用技術(shù)的原理和不同，能夠在實(shí)際環(huán)境中的進(jìn)行應(yīng)用和實(shí)踐。 在學(xué)習(xí)不經(jīng)意傳輸和擲硬幣協(xié)議一章時(shí)，通過運(yùn)用不同協(xié)議在實(shí)際密碼傳輸時(shí)的安全性對比，提升學(xué)生對于密碼理論與實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合，增加學(xué)生對問題的思考與理解。

在密碼應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)手段方法設(shè)計(jì)上，吸收并擴(kuò)展了應(yīng)用密碼學(xué)的實(shí)踐教學(xué)研究手段[9]，對于密碼應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)手段方法，在實(shí)際教育教學(xué)之中。 我們以強(qiáng)化理論教學(xué)為主，實(shí)踐教學(xué)為輔。 從實(shí)踐教學(xué)的教授方式上，突破之前以課堂實(shí)驗(yàn)為主的方式，通過案例演示，項(xiàng)目、競賽驅(qū)動(dòng)等教學(xué)方式，從而讓學(xué)生在理解密碼應(yīng)用技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用于實(shí)踐中，學(xué)以致用。 使學(xué)生可以在課堂之外，憑借學(xué)習(xí)興趣，補(bǔ)充完成大部分知識，打破由于課時(shí)有限所帶來密碼應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)的局限性。

4 密碼應(yīng)用技術(shù)課程5+X 教學(xué)模式實(shí)踐

4.1 教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐

密碼應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)改革就是想通過對密碼應(yīng)用技術(shù)課程進(jìn)行教學(xué)模式改革，使得密碼應(yīng)用技術(shù)課程滿足人才培養(yǎng)特色的需求，適合學(xué)院人才培養(yǎng)的體制機(jī)制，適應(yīng)密碼應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展的需要，解決授課學(xué)時(shí)和技術(shù)發(fā)展的矛盾[11]。 在教學(xué)模式研究與改革的過程中，密碼應(yīng)用技術(shù)課程5+X 教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐主要有以下幾個(gè)方面：

(1)在課程內(nèi)容和知識點(diǎn)的梳理方面。 對已有課程內(nèi)容和知識點(diǎn)的系統(tǒng)化梳理，對新的內(nèi)容和知識進(jìn)行研究和學(xué)習(xí)，研究密碼應(yīng)用技術(shù)的新方向，編寫密碼應(yīng)用技術(shù)課程相關(guān)書籍與講義，對教材中的問題進(jìn)行討論和分析并加以深化，在實(shí)際教育教學(xué)中進(jìn)一步提升教材特色。

(2)在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)方面。 我們研究那些屬于必講內(nèi)容，即“5”的內(nèi)涵，研究那些屬于選擇講授內(nèi)容，即“X”，探討新的知識應(yīng)該列入具體章節(jié)、具體部分，深度布局謀篇，規(guī)范教案等教學(xué)材料，對教學(xué)內(nèi)容深部整理歸納。

(3)在教學(xué)模式方面。 積極開展教學(xué)模式的深入研究，對必講內(nèi)容和選講的內(nèi)容進(jìn)行多樣化講授，注重思維遷移能力培養(yǎng)，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的案例化設(shè)計(jì)、情景設(shè)計(jì)和章節(jié)邏輯聯(lián)系構(gòu)建等方面。

(4)在互動(dòng)型教學(xué)模式方面。 如何利用好“課下學(xué)習(xí)，課上匯報(bào)”的方式，發(fā)揮好互動(dòng)型教學(xué)模式，通過線上線下統(tǒng)一教學(xué)，做到教學(xué)資源整合，加強(qiáng)對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣引導(dǎo)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生自學(xué)能力、文字整理能力和理論匯報(bào)能力等。

4.2 教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐的意義

密碼應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐的根本目的是使學(xué)生在掌握課本基礎(chǔ)知識的前提下，通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)理解知識點(diǎn)，通過綜合實(shí)驗(yàn)整合知識點(diǎn)，并通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)運(yùn)用所學(xué)知識點(diǎn)[12]。密碼應(yīng)用技術(shù)5+X 教學(xué)模式設(shè)計(jì)實(shí)踐意義豐富，可解決學(xué)時(shí)和技術(shù)發(fā)展之間的矛盾，開拓學(xué)生課程視野，革新教學(xué)內(nèi)容、編寫特色教材、總結(jié)理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提高學(xué)生的學(xué)科競賽水平。 密碼應(yīng)用技術(shù)課程5+X 教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐的意義有：

(1)目標(biāo)導(dǎo)向明確。 應(yīng)對密碼應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展的趨勢，解決學(xué)時(shí)矛盾進(jìn)行教學(xué)模式改革，理論與實(shí)踐相結(jié)合；

(2)思路清晰明確。 將密碼應(yīng)用技術(shù)課程內(nèi)容進(jìn)行劃分，必講內(nèi)容和選講內(nèi)容進(jìn)行劃分，同時(shí)不斷擴(kuò)充新知識和技術(shù)實(shí)踐；

(3)增強(qiáng)教學(xué)互動(dòng)。 選講內(nèi)容采取互動(dòng)型教學(xué)模式，部分采取邊講邊討論，部分采取“課下學(xué)習(xí)，課上匯報(bào)”，這將激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)新意識。

(4)強(qiáng)化實(shí)踐能力。 密碼應(yīng)用技術(shù)課程是隨著密碼學(xué)不斷發(fā)展的過程中衍生出來的，也是密碼學(xué)實(shí)踐的重要理論支撐，能夠強(qiáng)化學(xué)生的密碼學(xué)實(shí)踐能力。

(5)助力學(xué)科競賽。 在已有學(xué)科競賽的基礎(chǔ)上，經(jīng)過互動(dòng)型學(xué)習(xí)和討論式教學(xué)，一定能助力密碼和信息安全類的學(xué)科競賽，增強(qiáng)學(xué)生的密碼實(shí)踐能力。

4.3 課外教學(xué)改革實(shí)踐

學(xué)科競賽是培養(yǎng)德才兼?zhèn)浼夹g(shù)型人才、進(jìn)行專業(yè)高級思維能力訓(xùn)練，以及進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練、誠信培養(yǎng)、合作教育等的重要手段和支撐平臺，能夠提高學(xué)生的邏輯思維能力和獨(dú)立解決問題能力。

在多次帶隊(duì)全國密碼技術(shù)競賽、參加全國大學(xué)生信息安全大賽作品賽等學(xué)科競賽的備賽過程中，發(fā)現(xiàn)參賽學(xué)生的實(shí)踐能力和學(xué)習(xí)能力有了很強(qiáng)的提升。 總結(jié)數(shù)次參賽的經(jīng)驗(yàn)，以2018 年帶隊(duì)在第四屆全國密碼技術(shù)競賽獲一等獎(jiǎng)為例，面向競賽的密碼應(yīng)用技術(shù)案例化教學(xué)應(yīng)該注重教學(xué)方式的改革與創(chuàng)新，結(jié)合密碼應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的最新需要和問題導(dǎo)向，因此必須對密碼應(yīng)用技術(shù)課程進(jìn)行改革，選取最新的研究熱點(diǎn)問題，以及密碼應(yīng)用技術(shù)研究的新技術(shù)和新應(yīng)用。

學(xué)科競賽對參賽作品具有較高要求，一般需要符合科技發(fā)展方向，同時(shí)具有一定的創(chuàng)新點(diǎn)。參加學(xué)術(shù)會(huì)議、與其他高校交流學(xué)習(xí)等能夠拓寬本校學(xué)生的視野，為競賽作品的設(shè)計(jì)提供更多的靈感。[13]密碼應(yīng)用技術(shù)的學(xué)習(xí)和研討也為課外教學(xué)實(shí)踐帶來了創(chuàng)新點(diǎn)，引發(fā)大家的思考和深入分析。 結(jié)合課堂的教學(xué)理論，討論密碼應(yīng)用技術(shù)的新問題，可以給密碼應(yīng)用技術(shù)課程的實(shí)踐學(xué)習(xí)帶來新的思路。

4.4 教學(xué)收獲

課程內(nèi)容在不斷豐富的過程中，學(xué)生視野更加開闊，在全國密碼技術(shù)競賽中獲得10 余項(xiàng)全國獎(jiǎng)，尤其是通過區(qū)塊鏈技術(shù)的講授，學(xué)生的參賽作品“基于區(qū)塊鏈技術(shù)的新型網(wǎng)絡(luò)消費(fèi)系統(tǒng)”獲得了2018 年全國密碼技術(shù)競賽一等獎(jiǎng)。 依據(jù)課程內(nèi)容建設(shè)，師生共同撰寫的教研論文“面向競賽的密碼應(yīng)用技術(shù)課程案例化教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐”獲得2019 年第十一屆全國密碼學(xué)與信息安全教學(xué)研討會(huì)特等獎(jiǎng)。 2016 級劉天野同學(xué)通過區(qū)塊鏈應(yīng)用技術(shù)的學(xué)習(xí)，高效完成了專業(yè)課程設(shè)計(jì)，師生共同撰寫的論文“基于區(qū)塊鏈技術(shù)的密鑰生命周期演示設(shè)計(jì)”[14]已經(jīng)刊登在《密碼學(xué)報(bào)》的2020 年第3 期上，2016 級趙瀚森同學(xué)在學(xué)習(xí)了不經(jīng)意傳輸協(xié)議后，對不經(jīng)意傳輸協(xié)議進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和討論，師生合作撰寫了“概率型2 選1 不經(jīng)意傳輸協(xié)議的設(shè)計(jì)”[15]，已經(jīng)被《密碼學(xué)報(bào)》錄用。

通過進(jìn)行密碼應(yīng)用技術(shù)課程5+X 教學(xué)模式實(shí)踐，開拓了學(xué)生密碼應(yīng)用技術(shù)的課程視野，對教師的教學(xué)內(nèi)容有著極大革新。 經(jīng)過總結(jié)密碼應(yīng)用技術(shù)的理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提高了學(xué)生的學(xué)科競賽水平和學(xué)習(xí)積極性，極大的提升了學(xué)生的密碼素養(yǎng)和密碼創(chuàng)新能力。 在實(shí)際教育教學(xué)中，可以成功解決了授課學(xué)時(shí)與課程內(nèi)容不斷更新發(fā)展的矛盾。

5 總結(jié)

密碼應(yīng)用技術(shù)課程是信息安全等專業(yè)的專業(yè)選修課程，提高學(xué)生的密碼應(yīng)用技術(shù)課程的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)是當(dāng)下密碼類專業(yè)選修課程在教學(xué)中的一項(xiàng)重要任務(wù)[13]。 通過對密碼應(yīng)用技術(shù)課程進(jìn)行5+X 教學(xué)和實(shí)踐模式改革，可以使得密碼應(yīng)用技術(shù)課程滿足人才培養(yǎng)特色的需求，適合學(xué)院人才培養(yǎng)的體制機(jī)制，適應(yīng)密碼應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展的需要，解決授課學(xué)時(shí)和技術(shù)發(fā)展的矛盾。

大學(xué)教育絕不單是知識的簡單傳授，教學(xué)模式改革的目的和初心就是通過教學(xué)，幫助學(xué)生理解密碼應(yīng)用技術(shù)課程的思想所在。 我們將繼續(xù)進(jìn)行這方面的教學(xué)模式改革實(shí)踐探索， 不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)， 最大限度地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，為培養(yǎng)信息安全專業(yè)研究型和創(chuàng)新型人才而努力。