信息安全类课程创新式多层次教学的研究与实践

谢新平

（安徽建筑大学数理学院，安徽 合肥 230004）

【摘要】信息安全学，是研究信息安全防护问题的一门新兴的应用学科。课程学习中涉及到大量的数学、计算机和通信方面一些专业知识，使得学生在学习的过程中感觉非常抽象、枯燥，接受起来比较困难，因此课程教学过程的改革迫在眉睫。我们期望创立一种创新的多层次教学模式。在教学中，采用 “三结合、四训练，五注重”的教学模式和双主线的教学设计。实验教学实行逐层递进实验设置：从基础型实验，到提高型实验，再到创新型实验。此模式下的学习，能够激起学生自主学习兴趣，使得学生能够在轻松的课堂、实验氛围中进行理论知识与方法的学习。

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关键词 信息安全类课程；创新式教学；教学改革

在网络信息技术高速发展的今天,全球网络化的发展, 改变了信息交换与传递的时间和空间,信息安全已变得至关重要。以计算机技术、微电子技术以及通信技术为基础的信息技术在各个领域的广泛应用，积极推动了社会的进步和经济的高速发展，呈现出空前繁荣的景象；另一方面，危害信息安全的事件不断发生，形式是严峻的[1-2]。2013年，“棱镜门”事件的曝光，信息安全问题再次成为人们关注的焦点。为此，人们加大了对信息的表示、存储、处理等相关方面的研究力度，并进一步促进了相关专业的发展和应用。我国十分重视信息安全问题,在国家技术研究发展计(863计划)中,信息安全是信息领域的四大主题之一。我国高等院校也纷纷开设与信息安全相关课程。特别是与信息技术相关的学科专业，如通信工程专业、信息工程专业、信息与计算科学专业等，信息安全类课程已经成为重要的专业基础课程。因而如何有效、合理地进行信息安全课程的教学成为各高校信息类教师所面临的现实问题[3-4]。

信息安全类课程中运用了大量的数学知识，覆盖了理工科学生所学的大部分数学知识，主要包括高等数学、线性代数、离散数学、概率论与数理统计、随机过程以及数值分析等。这些知识本身就比较复杂、抽象，同时还涉及到通信方面一些基础专业知识，而学生一般在这些方面恰恰是薄弱环节，因此在学习的过程中显得非常抽象、枯燥，接受起来比较困难。容易使学生形成畏难情绪，导致学生失去学习兴趣[5-6]。

鉴于以上的现状，信息安全类课程教学过程的改革迫在眉睫，我们期望创立一种多层次创新式教学模式，能够激起学生自主学习兴趣使得学生能够在欢乐轻松地课堂、实验氛围中进行理论知识与方法的学习，这样的教学势必收到事半功倍的教学效果。

多层次创新式教学的研究内容：

（1）多层次创新式研究性教学需要更新教学内容。教学内容的组织与安排上，不片面追求知识的系统性和完整性，而以信息网络安全真实的工作任务及其工作过程为依据，以“实践能力培养”为主线来整合、序化教学内容，合理设计实验教学环节，融合理论与实践于一体，突出学生实践技能的培养。

（２）寻求适合多层次创新式研究性教学的教学、实践策略。通过研究任务和课题的设计，教会学生获取知识的方法，引导学生培养创新思维和创造成果的思维习惯和方法。学生借助学校已有的“暑期社会实践”、“大学生实践创新训练项目”、“大学生学科竞赛”等实践性训练平台，将实践教学中课程设计、课程学习后产生的研究想法以及创新型实验项目等应用到社会实践中，力增强学生的社会适应性。

（３）多层次创新式研究性教学应该在教学成果、考核方式有所表现。改革考核方式使得学生在自主学习的过程中，既要能够独立完成相应的学习任务，又要能够学会小组合作学习。在自主学习过程中，学生学会对资料的收集、整理、分析、归纳，独立制作书面研究报告。小组合作学习过程中，能够流畅地书面和口头表达，小组成员养成相互交流、相互帮助、共同提高的意识和行为习惯。有效地弥补在选课教学中出现的相互监督力度的的缺失。

（４）多层次研究性教学体现在教学手段的多样化，建立起了传统课堂教学、多媒体教学、网络教学并重的立体化教学模式。充分使用网络和现代教育技术，通过ＰＰＴ、MOOCs、微课等手段，引导学生利用课余时间参与课程的学习和探究，提高自主学习能力；适时在线与学生互动，引导学生的自主学习；积极利用网络及时回答学生留下的疑问和难题，了解学生的学习建议等等。

多层次创新式教学的主要特色及其具体实施方案：

课堂教学模块创新：对参加研究性教学课题的老师将创新式教育模式融入到日常的课程教授中，多层次创新式教学不是简单的向学生“灌注”的过程，它需要经过一系列的课堂教学环节的活动才能完成。

在课堂教学模块中，我们主要采取这样的方案进行：在教学中，采用 “三结合、四训练，五注重”的教学模式和双主线的教学设计。

三结合是指“教学内容与上机实验相结合”“课堂教学中理论与实例相结合”“课程设计与创新能力培养相结合”，例如，在信息理论对于通信工程的指导意义中，引入了先进通信技术（如：扩频技术，OFDM技术等），一方面用于说明理论对于实践的指导，另一方面拓宽了学员的知识面，有利于加深其对信息理论的理解，提高了学员学习热情。

四训练是指基础训练、技能训练、综合训练和开发训练。信息类课程部分抽象概念较多，一般来说这些概念都是由数学模型引入，进而分析数学表达式，数学性质等，难于理解和记忆。而这些抽象概念的理解是要经过基础知识训练和综合训练才能够熟练掌握，课程讲述时必须注重开发训练过程，即抽象概念物理意义的分析，让学生从具体的物理现象理解抽象概念，加强学生对概念的拓展和应用。

五注重是指在教学中，注重通过情景创设激发学生的求知欲，注重通过问题质疑培养学生发现问题的能力，注重通过探索导引培养学生问题的能力，注重通过项目合作培养学生的合作意识，注重通过问题扩展培养学生的创新意识和自学能力。譬如，制作了完整的、与教学内容配套的高质量的Powerpoint教学课件。课件中通过图片、动画和相关文字说明，配合课堂教学，较好地体现了教学内容。

双主线的教学设计是指，第一条主线就是教学过程中贯穿从简单到复杂的认识过程，第二条主线是教学过程中贯穿解决实际问题能力的培养。

实验教学模块创新：在实验教学环节的改革是我们项目的重要部分，不再沉浸在以往的实验教学的套路，应有意向的引导基础课程实验逐步并入多层次创新式课程实验的轨道上。通过实验学习，在培养学生基本知识技能和实践创新能力的同时，选拔出一批兴趣高、能力强的学生，分别参加到学科竞赛、科研机构以及企业中去实习。挖掘出学生的潜力也扩大了学生就业面。

在实验课题的设计中，实行逐层递进的模式：从基础型实验，到提高型实验，再到创新型实验。具体实验项目：

1）基础型实验：DCT变换实验、Huffman码编译码实验、Hamming码编译码实验、中文熵统计实验、JPEG压缩系统演示分析；

2）提高型实验：静态图像压缩编码实验、文本压缩传输实验；

3）创新型实验：CCSDS中的前向纠错系统设计、DVB中的前向纠错系统设计、短汉字压缩系统设计。

信息安全类课程实施教学改革后，学生获得的信息安全知识将得到优化，在有限的学时内学到较多的知识，降低了学生接受信息安全知识的难度，提高培养的效率；以“实践能力培养”为主线来整合、序化教学内容，合理设计实验教学环节，融合理论与实践于一体，突出学生实践技能的培养。满足学生个性发展的需要，能使不同专业、不同层次学生的工程意识、创新精神和实践能力得到更好的培养；学习过程中培养了高效率的教学团队，增强师生互动，把大学课堂学习的主动权还给学生，把学习和思考的空间留给学生，最大限度地（下转第55页）（上接第28页）提高课堂教学的效率。

结束语：

运用多层次创新式研究性教学理念更新课程老师的教育观念，提高老师的整体素质；促进教学质量的提高，改变传统的专业课教学模式，教学过程中开发出的整套教学课件、教学设计、网络互动课堂等资源库等网络资源。大大增加了学生和老师互动交流的机会，增强学生的学习积极性并且对学生学习起到很好的监督。

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参考文献

［１］安桂清. 研究性学习活动的实践反思[J].教育发展研究,2001(1):25-28.

［２］周洪春,黄雄，等.大学生基于问题解决的研究性学习模式的研究与实践.2005(6):40-42.

［３］郭文莉.创新人才培养研究与实践[M].2版.北京:高等教育出版社,2004:17-16.

［４］巨瑛梅,刘旭东,编.当代国外教学理论[M].北京:教育科学出版社,2004:56-67.

［５］教育部.教育部关于以就业为导向深化高等职业教育改革的若干意见[Z].2004:19-21.

［6］曲洪山,韩冰. 探索高职教材开发建设新思路[J]. 职业技术教育,2003:89-90.

［责任编辑：曹明明］