信息安全類課程創新式多層次教學的研究與實踐

謝新平

（安徽建筑大學數理學院，安徽 合肥 230004）

在網絡信息技術高速發展的今天,全球網絡化的發展,改變了信息交換與傳遞的時間和空間,信息安全已變得至關重要。以計算機技術、微電子技術以及通信技術為基礎的信息技術在各個領域的廣泛應用，積極推動了社會的進步和經濟的高速發展，呈現出空前繁榮的景象；另一方面，危害信息安全的事件不斷發生，形式是嚴峻的[1-2]。2013年，“棱鏡門”事件的曝光，信息安全問題再次成為人們關注的焦點。為此，人們加大了對信息的表示、存儲、處理等相關方面的研究力度，并進一步促進了相關專業的發展和應用。我國十分重視信息安全問題,在國家技術研究發展計(863計劃)中,信息安全是信息領域的四大主題之一。我國高等院校也紛紛開設與信息安全相關課程。特別是與信息技術相關的學科專業，如通信工程專業、信息工程專業、信息與計算科學專業等，信息安全類課程已經成為重要的專業基礎課程。因而如何有效、合理地進行信息安全課程的教學成為各高校信息類教師所面臨的現實問題[3-4]。

信息安全類課程中運用了大量的數學知識，覆蓋了理工科學生所學的大部分數學知識，主要包括高等數學、線性代數、離散數學、概率論與數理統計、隨機過程以及數值分析等。這些知識本身就比較復雜、抽象，同時還涉及到通信方面一些基礎專業知識，而學生一般在這些方面恰恰是薄弱環節，因此在學習的過程中顯得非常抽象、枯燥，接受起來比較困難。容易使學生形成畏難情緒，導致學生失去學習興趣[5-6]。

鑒于以上的現狀，信息安全類課程教學過程的改革迫在眉睫，我們期望創立一種多層次創新式教學模式，能夠激起學生自主學習興趣使得學生能夠在歡樂輕松地課堂、實驗氛圍中進行理論知識與方法的學習，這樣的教學勢必收到事半功倍的教學效果。

多層次創新式教學的研究內容：

（1）多層次創新式研究性教學需要更新教學內容。教學內容的組織與安排上，不片面追求知識的系統性和完整性，而以信息網絡安全真實的工作任務及其工作過程為依據，以“實踐能力培養”為主線來整合、序化教學內容，合理設計實驗教學環節，融合理論與實踐于一體，突出學生實踐技能的培養。

（2）尋求適合多層次創新式研究性教學的教學、實踐策略。通過研究任務和課題的設計，教會學生獲取知識的方法，引導學生培養創新思維和創造成果的思維習慣和方法。學生借助學校已有的“暑期社會實踐”、“大學生實踐創新訓練項目”、“大學生學科競賽”等實踐性訓練平臺，將實踐教學中課程設計、課程學習后產生的研究想法以及創新型實驗項目等應用到社會實踐中，力增強學生的社會適應性。

（3）多層次創新式研究性教學應該在教學成果、考核方式有所表現。改革考核方式使得學生在自主學習的過程中，既要能夠獨立完成相應的學習任務，又要能夠學會小組合作學習。在自主學習過程中，學生學會對資料的收集、整理、分析、歸納，獨立制作書面研究報告。小組合作學習過程中，能夠流暢地書面和口頭表達，小組成員養成相互交流、相互幫助、共同提高的意識和行為習慣。有效地彌補在選課教學中出現的相互監督力度的的缺失。

（4）多層次研究性教學體現在教學手段的多樣化，建立起了傳統課堂教學、多媒體教學、網絡教學并重的立體化教學模式。充分使用網絡和現代教育技術，通過PPT、MOOCs、微課等手段，引導學生利用課余時間參與課程的學習和探究，提高自主學習能力；適時在線與學生互動，引導學生的自主學習；積極利用網絡及時回答學生留下的疑問和難題，了解學生的學習建議等等。

多層次創新式教學的主要特色及其具體實施方案：

課堂教學模塊創新：對參加研究性教學課題的老師將創新式教育模式融入到日常的課程教授中，多層次創新式教學不是簡單的向學生“灌注”的過程，它需要經過一系列的課堂教學環節的活動才能完成。

在課堂教學模塊中，我們主要采取這樣的方案進行：在教學中，采用 “三結合、四訓練，五注重”的教學模式和雙主線的教學設計。

三結合是指“教學內容與上機實驗相結合”“課堂教學中理論與實例相結合”“課程設計與創新能力培養相結合”，例如，在信息理論對于通信工程的指導意義中，引入了先進通信技術（如：擴頻技術，OFDM技術等），一方面用于說明理論對于實踐的指導，另一方面拓寬了學員的知識面，有利于加深其對信息理論的理解，提高了學員學習熱情。

四訓練是指基礎訓練、技能訓練、綜合訓練和開發訓練。信息類課程部分抽象概念較多，一般來說這些概念都是由數學模型引入，進而分析數學表達式，數學性質等，難于理解和記憶。而這些抽象概念的理解是要經過基礎知識訓練和綜合訓練才能夠熟練掌握，課程講述時必須注重開發訓練過程，即抽象概念物理意義的分析，讓學生從具體的物理現象理解抽象概念，加強學生對概念的拓展和應用。

五注重是指在教學中，注重通過情景創設激發學生的求知欲，注重通過問題質疑培養學生發現問題的能力，注重通過探索導引培養學生問題的能力，注重通過項目合作培養學生的合作意識，注重通過問題擴展培養學生的創新意識和自學能力。譬如，制作了完整的、與教學內容配套的高質量的PowerPoint教學課件。課件中通過圖片、動畫和相關文字說明，配合課堂教學，較好地體現了教學內容。

雙主線的教學設計是指，第一條主線就是教學過程中貫穿從簡單到復雜的認識過程，第二條主線是教學過程中貫穿解決實際問題能力的培養。

實驗教學模塊創新：在實驗教學環節的改革是我們項目的重要部分，不再沉浸在以往的實驗教學的套路，應有意向的引導基礎課程實驗逐步并入多層次創新式課程實驗的軌道上。通過實驗學習，在培養學生基本知識技能和實踐創新能力的同時，選拔出一批興趣高、能力強的學生，分別參加到學科競賽、科研機構以及企業中去實習。挖掘出學生的潛力也擴大了學生就業面。

在實驗課題的設計中，實行逐層遞進的模式：從基礎型實驗，到提高型實驗，再到創新型實驗。具體實驗項目：

1）基礎型實驗：DCT變換實驗、Huffman碼編譯碼實驗、Hamming碼編譯碼實驗、中文熵統計實驗、JPEG壓縮系統演示分析；

2）提高型實驗：靜態圖像壓縮編碼實驗、文本壓縮傳輸實驗；

3）創新型實驗：CCSDS中的前向糾錯系統設計、DVB中的前向糾錯系統設計、短漢字壓縮系統設計。

信息安全類課程實施教學改革后，學生獲得的信息安全知識將得到優化，在有限的學時內學到較多的知識，降低了學生接受信息安全知識的難度，提高培養的效率；以“實踐能力培養”為主線來整合、序化教學內容，合理設計實驗教學環節，融合理論與實踐于一體，突出學生實踐技能的培養。滿足學生個性發展的需要，能使不同專業、不同層次學生的工程意識、創新精神和實踐能力得到更好的培養；學習過程中培養了高效率的教學團隊，增強師生互動，把大學課堂學習的主動權還給學生，把學習和思考的空間留給學生，最大限度地提高課堂教學的效率。

結束語：

運用多層次創新式研究性教學理念更新課程老師的教育觀念，提高老師的整體素質；促進教學質量的提高，改變傳統的專業課教學模式，教學過程中開發出的整套教學課件、教學設計、網絡互動課堂等資源庫等網絡資源。大大增加了學生和老師互動交流的機會，增強學生的學習積極性并且對學生學習起到很好的監督。

［1］安桂清.研究性學習活動的實踐反思[J].教育發展研究,2001(1)：25-28.

［2］周洪春,黃雄，等.大學生基于問題解決的研究性學習模式的研究與實踐.2005(6)：40-42.

［3］郭文莉.創新人才培養研究與實踐[M].2版.北京：高等教育出版社,2004：17-16.

［4］巨瑛梅,劉旭東,編.當代國外教學理論[M].北京：教育科學出版社,2004：56-67.

［5］教育部.教育部關于以就業為導向深化高等職業教育改革的若干意見[Z].2004：19-21.

［6］曲洪山,韓冰.探索高職教材開發建設新思路[J].職業技術教育,2003：89-90.