基于案例教學的信息隱藏技術課程教學探討

張正偉+王偉敏+吳禮發

摘 要 案例教學是將理論知識和應用實踐相結合，通過理論指導具體實踐的過程，有利于提高缺乏開發經驗的學生理解和掌握信息隱藏理論的能力。針對該門課程特點，首先指出現階段信息隱藏課程教學存在的相關問題，然后對該課程應用案例教學法的可行性與必要性進行系統分析，并對信息隱藏教學中引入案例教學所采用的方式、步驟及注意事項進行探討。

關鍵詞 信息隱藏；信息隱藏技術課程；案例教學

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）22-0100-03

Research on Course Teaching of Information Hiding Technology based on Case Teaching//ZHANG Zhengwei， WANG Weimin， WU

Lifa

Abstract Case teaching is the combination of theoretical knowledge and practical application. It is a process which is guided by theory to

practice， which is beneficial to improve students ability to under-stand and grasp the information hiding theory. According to the cha-

racteristics of this course， this paper firstly points out that the modern

information hiding problems existed in the course teaching， then carries on the system analysis the feasibility and necessity of the course， application of case teaching method， and the information hiding teaching into the teaching case of the methods， steps and matters needing attention are discussed.

Key words information hiding； course of information hiding techno-

logy； case teaching

1 引言

信息隱藏是隱蔽通信和知識產權保護等的主要手段。信息隱藏技術課程是一門實踐性和理論性都較強的計算機信息專業課程，可作為高等院校具有一定計算機基礎的信息安全專業、通信工程專業、密碼學專業及計算機專業的研究生或高年級本科生教程，其基本知識涉及數學、密碼學、人工智能、圖像處理和機器學習等多個學科。在實際教學中，由于課時數有限，不能將課本知識面面俱到，為了保證課堂教學質量，通常教師會采用“教師課堂授課—教師課堂案例演示—學生課下模擬”這一傳統的教學方式，以教師講授為主，以學生學習和模仿為輔。采用案例教學法進行課堂教學[1]，有利于激發學生學習動力，增強學生思維效力，改善學生理論聯系實踐的融會貫通能力。

案例教學法旨在增強學生分析問題、解決問題的能力，注重于實際應用。案例教學法是由哈佛大學在20世紀20年代提出來的，其主要采用一種新穎案例方式來完成課堂教學[2]。通過這種模式教學，有利于培養學生發現問題、積極思考探索、主動參與集體討論并取得很好的效果。

普通本科院校鑒于其教育及管理定位，易造成學生基本理論知識不夠完善、應用實踐能力較弱，如何提高學生的綜合素質能力，以更好滿足社會對高素質人才要求的需求，是當前普通高等教育亟待探究的關鍵所在[3]。在信息隱藏技術課程教學中采用案例法教學，有助于培養學生的思維能力和實踐應用能力。將項目案例運用到課堂教學[4]，能使學生更加體會到成功的快樂，激發學習興趣，有助于增強學習動力。

2 信息隱藏技術課程教學中存在的問題

信息隱藏技術作為計算機信息類專業的一門核心課程，有著較強的理論性和應用實踐性。

理論性偏強，數學知識掌握要求高 信息隱藏技術這門課程雖然內容繁雜，但可以通過分析處理數字信號的方式和過程進行授課。信號可以看作一個二維有界向量，可以在空域或頻域對其進行分析處理，因此，有關信號處理理論和方式都能應用到信息隱藏上來。信息隱藏技術具有較強的理論基礎，需要學生掌握較好的基礎知識，這對普通高校學生來說存在較大壓力。同時，許多原理、公式演算和模型構建貫穿整個課程，其內容學習起來枯燥無味，容易使學生產生厭學情緒，影響學習效果。

實踐技能偏弱，應用能力不強 信息隱藏技術是一門理論與實踐相輔相成、緊密結合的專業性課程，這要求學生不僅要了解和掌握信息隱藏基本概念和原理，而且應具備較強的編程應用能力，能夠通過編程實現各種信息隱藏處理。經歷這些年的教學研究，筆者深感學生的編程實踐技能有待提高，即便完成本科階段學習，也很難實現一個簡單算法，更談不上用所學知識去完成一個綜合的、系統的開發任務。

相關基礎知識不扎實 信息隱藏主要是利用相關計算機技術將信息隱藏到某一載體中。該門課程主要采用工程實踐的原理、算法及相關技術來完成信息的嵌入與提取。因此，該門課程涉及的知識點較多，如矩陣論、密碼學、機器學習、信號分析與處理等。學生在學習該門課程時，由于并沒有對這些知識進行系統的學習，因此較難理解和掌握這門課程。

3 案例教學法的含義

案例教學法是一種以案例設計與分析為基礎，結合課堂講授的教學方法。教師在教學中充當啟蒙者和激勵者的角色，誘導學生積極思考問題和解決問題。區別于傳統教學法，案例教學法要求教師根據實際教學需要，設計并選擇適當案例，指導學生對案例進行分析和探討，并進行實踐操作的教學過程。在這一過程中，學生是主體，教師是整個教學活動的指路人。選擇什么樣的案例，決定了該教學法能否取得成功。課堂授課是對案例決策、案例分析與選擇的關鍵，可以激發學生思維，提高動手能力。課后案例分析報告則是經由案例教學達成教學目的的保證。案例教學與傳統教學的區別如表1所示。

信息隱藏技術作為一門專業課程，其內容相對比較抽象和枯燥。傳統授課通常采用“課堂講授，課堂演示”的教學模式，無法調動學生學習積極性，導致理論記憶不深。該課程偏重工程應用研究，而目前使用的教材其內容側重基礎理論且算法較為陳舊，學生在學習該門課程后無法應用于實踐，學習熱情不高。近幾年，學校雖已逐漸重視對學生實踐環節能力的培養，但也僅僅是機械地對理論知識進行編程操作，屬于被動的對學生能力的培養。跟課程相關的實驗環節也多以驗證性實驗為主，對學生的創新性要求不高，學生實際操作還有待加強。

4 案例設計

案例教學法是一種以案例設計與分析為主、理論知識講解為輔的教學模式。授課中要求以案例為中心，激發教師和學生的積極性和能動性，突出學生的主動性。

設計原則 案例教學法強調以學生主動學習為主，注重培養學生思維創新能力，能夠較好地解決一些實際問題。項目設計要體現“以學生主動學習為主，教師課堂講授為輔”的教學理念，擺脫過去那種“以教師講授為主，學生學習和模仿為輔”的傳統教學思想。任課教師要盡可能設計出一些帶有誘發性、啟導性和思維性的項目，以激發學生的學習熱情和學習興趣。

1）目的性。信息隱藏技術課程是一門工程應用性較強的學科，對學生的動手操作能力要求較高，需要注重培養學生的工程實踐性技能，通過工程實踐教學來提高學生的理論知識掌握能力。為了更好地提高學生的應用技能，案例的選擇與設計必須遵循教學目的和教學大綱。

2）真實性。以能滿足實際應用為探討目標，理論聯系實踐，將社會實際應用問題引入課堂中，有利于增強學生的實踐操作能力。這將為學生未來從事相關開發與研究打下堅實基礎。

3）代表性。考慮到信息隱藏技術課程教學學時有限，不能面面俱到講解課程所有知識點，因此，所選取或設計的教學案例應具有專一性、實時性、代表性和可操作性，這樣有助于培養學生解決實際問題和思維創新能力。

4）實用性。信息隱藏技術課程主要講解的是信息嵌入、信息提取和篡改定位等相關內容，這要求所選取案例一定要結合實際，滿足社會實際應用的要求。

5）生動性。信息隱藏技術課程其理論原理相對較為枯燥，很難調動學生學習積極性。將客觀枯燥的原理通過生動的案例進行形象描述，這將有助于培養學生學習該課程的興趣。

案例設計的基本方法 信息隱藏技術案例教學主要圍繞案例準備、案例實施、案例評價等幾個步驟展開。

1）案例準備。教師需要根據實際應用設計出一個能充分激發學生興趣、提高動手能力的案例。教師和學生對此案例進行溝通理解，劃分小組，指定組長，明確各組員任務。通過組內成員共同撰寫目標，明確各自不同的興趣，確定任務和預期效果。

2）案例實施。首先，教師要組織學生對案例進行分析理解，通過各組的討論、分析并提出實施思路。其次，教師根據學生的實施思路進行針對性講解后，要求學生對實施思路進行討論修改，并提出修改方案。最后，由學生各組共同協作完成案例制作。在制作過程中，教師要不斷激勵學生要勇于創新、突破自我，充分發揮想象力。

3）效果評價。案例效果評價主要用來檢驗學生的學習狀況。不能用單一的評價指標來評價案例教學法的優劣，需要倡導學生的主體地位，鼓勵團隊協作，分層進行評價。同時需要展開團隊互評及個人自評等形式。案例教學法以學生學習為主體，存在多個實踐環節，需要教師對相關環節進行記錄，了解和掌握學生的實際操作情況，并予以指導。

5 案例教學法在信息隱藏技術教學中的應用

案例教學法既能有效提高學生的動手能力，又能加深學生對理論知識的理解，貫穿于信息隱藏技術課程教學的全過程。首先，通過案例來講解信息隱藏的基本原理，將一個典型的、易于理解的和具有實際應用意義的案例引入教學中，將復雜的概念用形象生動的案例來進行闡述。其次，不同學生的學習能力有所差異，需對不同學生設置相對應要求。通過對案例教學法的初步引入，教師對學生的編程、分析問題能力有了初步了解。通過對不同層次的學生設置不同的教學規程，運用案例教學法才有可能真正提高不同層次學生的綜合學習能力。

前期 就信息隱藏技術而言，案例教學法因該課程涉及內容廣、深，相應算法復雜，而使教學過程變得煩瑣。如果在案例教學法的初始階段就要求學生完全獨立編程，實現某一算法，容易打擊學生學習的積極性和降低學習興趣，產生畏難心理，這將很難取得較好的教學效果。因此，該階段教師可以多提供易懂代碼給學生，讓學生在模擬編程中感受課程學習的樂趣。在經過一段練習實踐后，學生的編程能力會有所增強，此時可適當減少所供代碼比例。

中期 該階段是培養學生實踐編程能力的重要時期，其案例內容的設計與選擇需因不同類型學生的差異而有所改變。

1）對于有一定編程能力的學生，教師可以提供一些參考資料，讓學生自主編寫一些基礎程序。

2）具有一定分析能力但編程能力一般的學生，可以通過對算法原理分析來對教師提供的部分代碼做適當改進，以驗證改進算法的優越性。

3）信息隱藏實驗在信息嵌入時，有時為了提高算法性能，需要調整嵌入參數，這時就可以讓編程能力相對較弱的學生完成數據驗證與分析的任務。

后期 案例教學法的案例內容必須具備完整性、實用性和系統性，這將很好地激發學生學習積極性。案例教學法可以讓學生積極參與其中，營造團隊合作的良好氛圍[5]。隨著學生綜合能力的提高，可在后期安排課程實習、課程設計等相關任務讓學生來完成，如水印嵌入、水印提取等。課后可以通過相關通信媒介來加強學生之間的討論以及師生間的交流，這樣做可以減少課堂討論時的不可控因素，節約課時，以提高學生動手操作能力。

6 總結

案例教學法可以將理論和實踐更好地結合起來，不僅可以很好地調動學生學習的積極性，而且改善了傳統課程授課的教學質量，培養學生想學、愛學、學而不厭的態度。學生通過對案例進行分析、設計，可以更好地加深對課程理論知識的理解。案例教學法可以使學生參與實際應用，解決社會現實問題，達到學以致用的目的。案例教學法是對傳統教學方法的有益擴充，信息隱藏技術的基本原理必須通過教師課堂講授，學生才能牢固掌握，才能更好地去指導實踐。

淮陰工學院將案例教學法運用到信息隱藏技術課程教學中并已取得顯著效果。教學實踐表明，案例教學法改變了傳統教學中以教師課堂講授為主的教學方式，以學生為中心，誘導學生主動學習，提高學習興趣。案例教學法有效地改善了教學體系，提高了教學質量，使學生更全面地掌握信息隱藏算法所涉及的相關認識。傳統教學法在理論教學、保持系統完整性方面有著案例教學法無法替代的功效。因此，將兩種教學模式有機結合、相輔相成，才能在教學上獲得更好的效果。■

參考文獻

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[2]王燦輝，張舒，林郎碟.案例教學法在軟件工程教學中的應用[J].計算機教育，2012（1）：20-23.

[3]張忠林.基于項目驅動模式下的“軟件工程”教學改革[J].計算機教育，2009（2）：53-55.

[4]許進杰.實踐案例教學與應用型人才培養模式探析[J].大學教育，2013（6）：60-61.

[5]馬衛紅，倪晉平，田會.“數字圖像處理”課程教學內容優化的探索和實踐[J].中國電力教育，2011（31）：99-100.