《现代密码学》课程任务驱动式教学内容的设计

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【摘 要】针对我国大学生在网络环境下自主探究学习中存在的问题，阐明基于任务驱动式的教学模式的意重要义。以现代密码学课程为例，从教学内容的安排、教学方法的应用、实践任务的强化等方面进行探讨，完成任务驱动式教学内容的设计，培养学生的自主学习能力、知识应用能力及创新能力。

【关键词】任务驱动；自主探究；现代密码学；教学改革

Teaching Content Designing of Task-Driven Model in Modern Cryptography Course

YAN Xi-xi YE Qing TANG Yong-li

（College of Computer Science and Technology，Henan Polytechnic University，Jiaozuo Henan 454003，China）

【Abstract】In order to solve the problems existing in the self-inquiry learning of college students in the network environment，the importance of the task-driven teaching model is illuminated.Takeing the modern cryptography course as an example，it carries on the discussion to task-driven teaching model from arrangement of teaching content，application of teaching methods and stengthening of practical tasks.It fosters students’ability of independent learning，problem solving and innovation，and achieves good teaching effect in the course of practics.

【Key words】Task-driven；Self-learning；Modern cryptography；Teaching reform

0 引言

信息技g的飞速发展和世界全球化的趋势下，创造能力和创新意识是知识经济时代和社会发展的需要。高校是传承文化和培养人才的重要阵地，担负着为建设创新型国家培养德才兼备、国际一流、适应社会经济发展需要的创新人才的重任，如何使大学生的创新意识和创新能力得到良好的培养和训练，从而适应社会经济发展的需要，成为创新型人才，成为世界范围内高等教育研究的重要课题。近年来，我校采用Sakai（赛课）网络教学平台作为主要的互动平台，给学生提供网络资源，包括课件、视频、作业、试题库、讨论区等功能，为学生自主探究学习提供了一个很好的平台。所以，借助Sakai（赛课）网络教学平台，以《现代密码学》课程为例，探讨任务驱动式的教学内容设计。

1 任务驱动式教学方式的意义

培养学生的创造能力和创新意识，首先要强调的就是如何进行探究和发现。在我国传统的教学过程中，学生自始至终处于被灌输的地位，缺乏主动探索、主动发现的学习环境与空间。而现代信息技术、网络技术和多媒体技术应用日益普遍，所具有的超文本特性和网络特性，有利于实现探究性和发现式学习，为学生发散性思维、创造性思维的发展和创新能力的培养提供了广阔的空间和便利的条件。网络教学环境下学生自主探究学习能力的培养与评价研究具有重要的理论价值和实践意义。

1）改变传统以思想、规范等的单纯传授、灌输为主要方式的教学模式，实现以学生为主体自主探究学习的教学模式。

落后的教学理念以及缺乏创新的教学方式，使得我国大学生习惯于跟随性学习，形成了依赖的心理，思维方式往往是单一的和直线式的，缺乏灵活性和全面性。另外，许多学生只为应付考试，拿到文凭，对学习方法和策略的改进没有足够的重视，思维方法得不到有效训练。学生自我学习能力不理想，多数大学生受到思维定势的影响，面对Sakai（赛课）网络教学平台中的资源缺乏目的性，容易受外界干扰，学习效率低。

2）提高学生获取信息的能力，培养学生独立思考的创新意识。

以前，不少学生登录Sakai（赛课）网络教学平台仅仅学习课件，忽略了教学平台的其它网络资源；个别学生只是为了完成Sakai（赛课）网络教学平台所规定的作业，登录教学平台之后随便输入几个字了事； 有些学生则把Sakai（赛课）网络教学平台中的讨论区变成聊天室，真正主动发起课程讨论的人很少。学生们更青睐于面授辅导或有“暗示试题倾向的”期末复习资料。教师要做好引导工作，培养学生根据自己的学习目标有效、快速地搜集、选择有利用价值的信息，并能够在理解的基础上进行研究和推敲，根据事物间的相互关系、因果关系等对信息进行加工，得出新的信息，形成自己的知识。

3）激发学生学习的兴趣，调动学生学习的主动性，提高教学质量。

由于学生课程的繁重，理论学时多，能够应用于自主学习的时间不多。以本校为例，现代密码学理论课时40个学时，实践课程却仅仅8个学时。学生得不到实践的机会，实验、实习、设计等实践性教学环节基本上属于已知领域的知识验证和重复，缺乏实验技术、实验设计、实验方法和独立从事实验工作能力的培养和训练，严重影响了学生动手能力的提高，发现问题、解决问题的能力得不到锻炼。任务驱动式教学模式，学生通过对网络资源的利用，激发出对学习的兴趣，不仅充分调动了学生学习的主动性，还有助于学习动机的形成，这让学生在学习过程中的效率倍增。学生学习的效率提高了，学校教学质量也自然有了明显的提高。

2 任务驱动式教学内容的设计

任务驱动式教学模式，即引导学生在特定的任务驱动下进行自主地探究，建构起属于自己的知识与能力，能充分体现教师主导作用，学生主体作用的教学理念。任务驱动式教学模式整体上以理论教学为引导，以任务和实践为主，将需要学生掌握的知识设计在一个或几个任务之中。通过问题情景的提出、模拟项目的引出、任务网络并启发学生思考、任务驱动下的网络自主学习、团队自由组建下的网上讨论和解决方案的提出、课堂汇报、共性问题及成果汇总、学习成果的回顾等过程的实施，在教师的启发、引导、点拨、帮助下，带着一种积极要求了解问题、解决问题的强烈愿望与心情，采用探索研究的方法， 自主参与学习，从而达到解决疑问、掌握相应的知识与能力的目的。

现代密码学包括古典密码、序列密码、分组密码、公钥密码、杂凑函数、数字签名及密钥管理等基础内容，涉及内容较多。因此，教学内容设计时要依据课程的性质、授课对象、教学目标的不同，有选择有针对性的进行任务的设计，不能过于简单，无法满足教学目标的要求，也不能设计过难，使学生无法完成，打击学生的积极性。以本校网络信息安全学生的教学目标为例，现代密码学课程安排48学时的教学，其中理论教学40学时，实践教学8学时。依据教学目标，从以下四个部分进行分层次式教学，理论学时结合教学学时，通过任务驱动式提高教学质量。

第一部分，现代密码学引言，安排6个学时。主要包括密码学与信息安全的重要性及之间的关联，现代密码学的安全机制、古典密码体制等教学内容。这是学生第一次接密码学课程，必须要通过一些生动的实例来抓住学生的注意力，引发学生对课程的学习兴趣。比如通过双11的网购安全作为切入点，分析密码学对信息安全的重要性；通过电视剧《潜伏》中余则成通过收音机的广播传递机密信息，使学生了解密码体制的构成；通过接头暗号、藏头诗等一些经典桥段，使学生充分理解古代的密码术。教师在这一部分内容讲授时需要多借助Flash、视频、PPT等多媒体资料对学生进行分析，突出密码学的重要性和必要性。任务一设计时，可以要求学生利用代换密码和置换密码组合加密内容及其破解，使学生充分理解代换密码和置换密码的主要思想，并通过数据加密者和数据破解者角色的扮演，营造一种自主学习与积极竞争的学习氛围。

第二部分，对称密码体制，包含分组密码、序列密码等密码体制，安排12个学时。分组密码是对称密码技术的主要内容和重点，尤其像DES、AES算法是目标使用广泛的对称密码算法，需要学生掌握算法的设计原理。但是这部分内容又涉及数学基础较多，如果单纯的依靠课本讲解，学生听起来就会枯燥乏味，无法掌握学习重点。因此，此环节可以通过分组讨论学习的形式进行，教师提供相关的参考资料，并给每组学生都分配不同的学习内容，由学生来进行重点知识的讲解，充分调动学生的主观能动性。同时，通过任务二设计基于分组密码的文件锁，要求利用DES、AES等算法对数据文件进行加密，并通过在资源管理器上单击鼠标右键进行加锁和解锁。学生通过任务的实践，加深对算法的理解，并了解算法在实际生活中的应用，能极大的引起学生的学习热情。

第三部分，公钥密码体制。这部分内容是现代密码学课程的核心所在，安排18个学时，重要介绍公钥密码算法、数字签名、密钥管理及消息认证的理论知识。公钥密码算法中涉及到较多的数论知识，而网络专业的学生对于这部分内容可能掌握比较少，需要教师在讲解具体的算法时穿插性的对数论知识进行介绍，如RSA算法需要介绍欧拉定理、ELGamal算法需要离散对数相关知识、ECC算法中椭圆曲线相关知识等。数字签名章节教师除了介绍基本的签名算法相关原理之外，可以通过电子商务一些实际应用例子引出盲签名、群签名、签名等应用协议，让学生充分了解密码学与实际应用紧密联系。任务三设计一个简单的电子商务系统，通过签名算法实现对订单信息的签名，结合消息认证算法实现消息的完整性保护，最终通过公钥密码算法实现信息的传输。通过此任务，可以帮助学生理清整个知识结构，搞清楚各个知识点的内在联系。

第四部分，应用协议，安排4个学时，学习现代密码学在实际网络和系统中的应用协议。教师在此部分内容讲解时，需要选取几个代表性的协议进行介绍，如Kerberos认证协议、安全支付SET协议等等。任务四可以设计个具有挑战性的任务，不再仅仅局限于教材中的内容，结合热点话题设计一个安全的云存储系统，通过数据加密、身份认证、访问控制等功能的实现使学生对密码学课程整体把握，并培养学生的独立分析问题能力，挖掘学生的创新潜力。

3 结束语

针对本科院校大学生的学习特点，结合本校信息安全专业教学的实际，探讨了基于任务驱动的现代密码学课程教学内容的设计，并在实践教学中的应用效果显著，大部分学生的自主探究学习能力、解决问题能力、创新能力以及团队协作能力都有较大的提升，达到了课程改革的目标。

【参考文献】

[1]罗铭，卢晓勇.基于行动导向的现代密码学理论与实践课程教学改革[J].计算机教育，2014（13）：39-43.

[2]苏曼玲，夏金华，张凯，等.基于网络资源的自主探究学习模式的构建与实践[J].电子测试，2016（3）：132-133.

[3]林群.研究性W习在《现代密码学》课程中的实践[J].2013（27）：6155-6156.

[4]杨月华，马慧.探究式教学在计算机实践教学中的实施方法和策略研究[J].2015（7）：60-62.