信息隱藏技術(shù)課程線上線下混合式教學(xué)實(shí)踐探究

謝中華 姚曉敏 劉玲君

摘要：信息隱藏技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)的核心課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生掌握內(nèi)容安全相關(guān)知識(shí)和技能起到關(guān)鍵作用。針對(duì)該課程在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)和動(dòng)手主動(dòng)性的問(wèn)題，通過(guò)超星學(xué)習(xí)通和藍(lán)盾云實(shí)訓(xùn)平臺(tái)將線上線下混合式教學(xué)引入課程，創(chuàng)新課程教學(xué)的基本思路和實(shí)施方案，充分發(fā)揮混合式課程教學(xué)的優(yōu)勢(shì)和作用，最大化提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和實(shí)踐能力。根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和成效分析，混合式教學(xué)模式的實(shí)施提升了課堂參與度和教師的課堂組織能力，使學(xué)生的綜合能力得到全面提升。

關(guān)鍵詞：線上線下混合式教學(xué)；信息隱藏技術(shù)；超星學(xué)習(xí)通；藍(lán)盾云實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）09-0168-03

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

0 引言

信息隱藏是一種信息保密技術(shù)，用戶將秘密信息隱藏在另一非機(jī)密的載體信息中，通過(guò)公共信道進(jìn)行傳遞，使攻擊者無(wú)法判斷載體信息中是否隱藏了秘密信息。信息隱藏技術(shù)是信息安全類專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一，研究?jī)?nèi)容包括信息隱藏算法、數(shù)字水印、隱通道技術(shù)和匿名通信技術(shù)等，是信息安全領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)課程，同時(shí)，該課程內(nèi)容具有很強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性和前沿性[1]。基于信息隱藏技術(shù)課程，進(jìn)行了線上線下混合式教學(xué)探索與實(shí)踐，以學(xué)生為中心，使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及現(xiàn)代化教學(xué)工具，將現(xiàn)代信息化背景下的在線課堂教學(xué)和傳統(tǒng)的線下面授教學(xué)有機(jī)整合在一起，形成線上、線下為一體的混合課堂。課程目標(biāo)[2]如下：（1） 使學(xué)生了解信息隱藏技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史，掌握信息隱藏技術(shù)的基本原理。（2） 使學(xué)生對(duì)信息隱藏技術(shù)的基本問(wèn)題和基本觀點(diǎn)有比較全面的認(rèn)識(shí)，并對(duì)信息隱藏技術(shù)進(jìn)行分類、歸納和總結(jié)。（3） 使學(xué)生能夠利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，并培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐中分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。（4） 使學(xué)生具有較好的職業(yè)素質(zhì)和專業(yè)精神，能夠?qū)I(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問(wèn)題的能力，并培養(yǎng)學(xué)生強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

1 課堂現(xiàn)狀

信息隱藏技術(shù)是惠州學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)的一門(mén)專業(yè)課，課程主要介紹信息隱藏的基本原理、方法和應(yīng)用，信息隱藏技術(shù)在軍事、保密通信、網(wǎng)絡(luò)安全、金融、醫(yī)療、工業(yè)控制等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用[3-4]。該課程注重理論知識(shí)的深度與廣度，注重知識(shí)的實(shí)用性和實(shí)踐性，既要求學(xué)生掌握一定的理論基礎(chǔ)，又要求學(xué)生具備一定的應(yīng)用能力和實(shí)踐能力[5]。在應(yīng)試教育的背景下，大部分學(xué)生都有著理論知識(shí)有余、實(shí)踐能力不足以及學(xué)習(xí)主動(dòng)性差等情況，因此教師需要在教學(xué)過(guò)程中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力，高質(zhì)量地完成教學(xué)任務(wù)[6]。在以往的課堂教學(xué)中，通常是教師使用電腦、投影儀等多媒體設(shè)備講授課程內(nèi)容，學(xué)生在座位上聽(tīng)課，師生之間很少交流和互動(dòng)，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力，傳統(tǒng)教學(xué)方式往往沒(méi)有辦法達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)成效[7]。隨著信息化程度越來(lái)越高，在人工智能快速發(fā)展的新時(shí)代，為了更好地完成教學(xué)目標(biāo)，高校課堂改革是教育體制更新的必然選擇[8]。課程使用超星學(xué)習(xí)通和藍(lán)盾云實(shí)訓(xùn)平臺(tái)為主要教學(xué)軟件，為開(kāi)展基于超星學(xué)習(xí)通和藍(lán)盾云平臺(tái)的線上線下混合式教學(xué)改革的探索與實(shí)踐提供了便利的條件。

2 線上線下混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

課程教學(xué)內(nèi)容包括兩個(gè)方面：第一，從基礎(chǔ)知識(shí)入手，結(jié)合經(jīng)典的信息隱藏技術(shù)，介紹信息隱藏的基本概念和基本原理；第二，從理論分析入手，根據(jù)發(fā)展趨勢(shì)結(jié)合最新的信息隱藏技術(shù)，介紹信息隱藏技術(shù)在數(shù)字多媒體、通信領(lǐng)域、軍事安全等方面的應(yīng)用。課前，將教學(xué)內(nèi)容和相關(guān)知識(shí)點(diǎn)推送至學(xué)習(xí)通平臺(tái)。在課中，采用“先學(xué)后教”“以學(xué)定教”“以學(xué)論教”的方式進(jìn)行課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。在混合式教學(xué)中，教師不僅是知識(shí)的傳授者，還是學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者。教學(xué)方法的設(shè)計(jì)與實(shí)施直接影響著混合式教學(xué)效果，也決定著課程的學(xué)習(xí)成效。信息隱藏技術(shù)課程采用混合式教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源的優(yōu)化組合，即教師將所有資源整合在一起，構(gòu)建課程學(xué)習(xí)資源庫(kù)。該課程以超星學(xué)習(xí)通、藍(lán)盾云為平臺(tái)，將各類資源有機(jī)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)建一個(gè)由網(wǎng)絡(luò)課程資源、課堂討論、在線測(cè)試、線下討論、實(shí)驗(yàn)及作業(yè)組成的學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，教師可以通過(guò)該系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)過(guò)程管理和課程考核。實(shí)施過(guò)程包括課前預(yù)習(xí)、混合課堂學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)三部分。其中課前預(yù)習(xí)、混合課堂學(xué)習(xí)主要平臺(tái)為超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為藍(lán)盾云實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。

2.1 課程網(wǎng)站建設(shè)

課前，教師在超星學(xué)習(xí)通上傳課程相關(guān)的課程視頻和學(xué)習(xí)資料，按照合理的課堂進(jìn)度安排課前小測(cè)試。教師在課前給學(xué)生發(fā)送小任務(wù)，布置預(yù)習(xí)內(nèi)容，在討論區(qū)留下問(wèn)題讓學(xué)生提前思考，并帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)微課，根據(jù)課堂知識(shí)的積累在討論區(qū)討論問(wèn)題，最后完成課前小測(cè)試，如圖1（a）所示。通過(guò)安排任務(wù)點(diǎn)的預(yù)習(xí)，安排學(xué)生提前了解本周需要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生可以通過(guò)學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行預(yù)習(xí)，將線上學(xué)習(xí)中遇到的難點(diǎn)和重點(diǎn)記錄下來(lái)，并在課堂上重點(diǎn)學(xué)習(xí)。該方式可以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)的活躍度。

2.2 混合課堂學(xué)習(xí)

采用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)開(kāi)展線下教學(xué)時(shí)，教師主要利用平臺(tái)提供的豐富的教學(xué)資源開(kāi)展課程建設(shè)，并通過(guò)平臺(tái)開(kāi)展在線答疑、討論等活動(dòng)，提高學(xué)生的參與度和課堂互動(dòng)率。在課堂教學(xué)中，教師在電腦端登錄超星學(xué)習(xí)通，將電腦端的PPT投屏到多媒體教室的幕布上供學(xué)生學(xué)習(xí)。同時(shí)，超星學(xué)習(xí)通手機(jī)客戶端App也可以讓學(xué)生很清晰地看到PPT，實(shí)現(xiàn)了多媒體設(shè)備與手機(jī)的同步，方便了學(xué)生的學(xué)習(xí)選擇。在學(xué)習(xí)通的“活動(dòng)”模塊，可以發(fā)起投票、問(wèn)卷、搶答、通知等多種功能，教師根據(jù)學(xué)生在預(yù)習(xí)階段安排多種多樣的任務(wù)。比如“討論區(qū)”板塊，讓學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)閱讀問(wèn)題，根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容和個(gè)人見(jiàn)解回答自己的想法?！皳尨稹被顒?dòng)中，教師設(shè)置一些小問(wèn)題，通過(guò)學(xué)生搶答題目來(lái)活躍課堂氣氛，了解學(xué)生的所想所為等。教師根據(jù)學(xué)生的不同情況，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，包括采用翻轉(zhuǎn)課堂、案例教學(xué)、課堂討論等形式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)思考。教師在課堂上通過(guò)案例講解、視頻講授等方式來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的傳授。為了更好地體現(xiàn)混合式教學(xué)模式，需要在課程內(nèi)容中融入典型的案例或?qū)嶒?yàn)，并安排相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，以確保混合式課程教學(xué)的有效性。此外，教師還可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和特點(diǎn)進(jìn)行分組教學(xué)和討論，促進(jìn)學(xué)生之間的交流。在課堂的后部分，教師安排當(dāng)天學(xué)習(xí)內(nèi)容的小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生充分利用課上時(shí)間熟悉課程內(nèi)容，同時(shí)不牢固的知識(shí)還可以當(dāng)場(chǎng)詢問(wèn)老師，老師就能夠當(dāng)場(chǎng)指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)步驟，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。

2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

教師在超星學(xué)習(xí)通上布置課后練習(xí)題，如填空題、小實(shí)驗(yàn)等。填空題布置課程主要的知識(shí)點(diǎn)，鞏固記憶。如圖1（b）所示，小實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生使用Matlab工具進(jìn)行編程，完成計(jì)算題和繪圖題等。使用Matlab編程能夠讓學(xué)生掌握信息隱藏算法如最低有效位方法和擴(kuò)頻隱藏算法等的具體實(shí)現(xiàn)，對(duì)每一個(gè)步驟的輸入輸出可以形象地通過(guò)畫(huà)圖等可視化手段進(jìn)行了解，對(duì)背后的理論知識(shí)有更深入的理解。此外，要求學(xué)生在藍(lán)盾云平臺(tái)的信息隱藏技術(shù)模塊里完成實(shí)驗(yàn)，編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。藍(lán)盾云安全實(shí)訓(xùn)平臺(tái)提供多樣化的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，滿足開(kāi)展課程實(shí)驗(yàn)、技能競(jìng)賽、教學(xué)科研等需求。課程利用該平臺(tái)布置實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根據(jù)步驟逐一完成所有的實(shí)驗(yàn)步驟。實(shí)驗(yàn)完成后學(xué)生上交實(shí)驗(yàn)過(guò)程和代碼內(nèi)容，方便教師查看學(xué)生課程掌握程度和不足，及時(shí)給學(xué)生提供反饋信息，并有效跟進(jìn)學(xué)生進(jìn)度，督促學(xué)生完成課程要求。

2.4 課程思政

將思政教育融入信息隱藏技術(shù)課程的探討與實(shí)踐，可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握信息隱藏技術(shù)，同時(shí)提高其思想覺(jué)悟和道德水平。以下是具體的實(shí)施策略：（1） 將思政教育貫穿于整個(gè)課程中，引導(dǎo)學(xué)生遵守網(wǎng)絡(luò)道德、強(qiáng)化法律意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到尊重他人隱私和保護(hù)重要信息安全的必要性。（2） 通過(guò)介紹中國(guó)在信息隱藏領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀和前沿趨勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷和民族自豪感。（3） 結(jié)合具體案例或應(yīng)用場(chǎng)景，使學(xué)生了解信息隱藏技術(shù)在信息安全方面的應(yīng)用和重要性，從而引出正確的價(jià)值觀和社會(huì)責(zé)任感。（4） 針對(duì)信息隱藏技術(shù)涉及的倫理、道德、法律等問(wèn)題，開(kāi)展專門(mén)的課堂討論或講座，引導(dǎo)學(xué)生深入思考相關(guān)問(wèn)題。將思政教育融入課程，不僅可以幫助學(xué)生更好地掌握專業(yè)知識(shí)，還可以提高其思想覺(jué)悟和道德水平，培養(yǎng)其愛(ài)國(guó)主義精神和民族自豪感。

3 教學(xué)效果分析

該課程主要以傳統(tǒng)的課堂教學(xué)為主，線上教學(xué)為輔。線上教學(xué)可充分利用網(wǎng)絡(luò)資源和平臺(tái)功能，對(duì)課程中的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解、測(cè)試和反饋，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行作業(yè)提交、線上答疑、討論等。線下教學(xué)則是在教師指導(dǎo)下，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作，以增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力。通過(guò)課堂觀察、問(wèn)卷調(diào)查、教學(xué)效果分析等方法，發(fā)現(xiàn)該教學(xué)模式取得了良好的教學(xué)效果，具體表現(xiàn)為：（1） 學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性增強(qiáng)。學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中，由被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng)，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。（2） 學(xué)生參與課堂互動(dòng)的積極性增強(qiáng)。通過(guò)課程的教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)學(xué)生參與課堂互動(dòng)的積極性明顯提高，通過(guò)分享學(xué)習(xí)成果、討論等方式，進(jìn)一步加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。（3） 教師教學(xué)能力得到了有效提升。在混合式課程教學(xué)過(guò)程中，教師通過(guò)在線授課、在線答疑、在線討論等方式，充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和教學(xué)水平。（4） 混合式課程建設(shè)取得初步成效。通過(guò)將課程進(jìn)行混合式教學(xué)改革實(shí)踐，課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容更加明確，教學(xué)方式更加靈活多樣，教學(xué)資源更加豐富多元，學(xué)生的綜合能力得到了全面提升。如圖2所示，在幾次課堂討論中，選擇在超星學(xué)習(xí)通上討論問(wèn)題的人數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在傳統(tǒng)線下課堂討論問(wèn)題的人數(shù)，由此可見(jiàn)，活動(dòng)的開(kāi)展增加了師生之間的互動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，學(xué)生愿意主動(dòng)參與到課堂教學(xué)的交流與反饋活動(dòng)中，解決了傳統(tǒng)的“老師講學(xué)生聽(tīng)”的單調(diào)模式，可以有效解決學(xué)生課堂上的消極、被動(dòng)的情況。

4 結(jié)束語(yǔ)

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代對(duì)人才培養(yǎng)提出了新的要求，要充分利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)優(yōu)勢(shì)，積極推動(dòng)教育信息化發(fā)展。在高校教育信息化建設(shè)中，教師要積極轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)觀念，促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合。線上線下混合式課堂教學(xué)作為一種新型教學(xué)趨勢(shì)，在各大高效迅速發(fā)展起來(lái)?；诔菍W(xué)習(xí)通和藍(lán)盾云實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開(kāi)展信息隱藏技術(shù)課程線上線下混合式教學(xué)實(shí)踐順應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求，不僅解決了傳統(tǒng)線下課堂時(shí)間和空間限制的問(wèn)題，而且利用線上資源提高了課堂效率，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。教學(xué)效果得到了學(xué)生的普遍認(rèn)可和高度評(píng)價(jià)，不僅提升了學(xué)生對(duì)信息隱藏技術(shù)的認(rèn)知，而且培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和實(shí)踐動(dòng)手能力。該課程的教學(xué)模式也為高校教師開(kāi)展線上線下混合式教學(xué)提供參考。

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【通聯(lián)編輯：王 力】