針對計算機類專業本科學生的密碼學課程教學探索

來齊齊 段紅娟

摘 ?要：針對密碼學課程在計算機類學生教學過程中所暴露出的問題，通過深入分析密碼學的本質特征，并全方面結合學生的學習狀況，提出了更加系統化的實踐教學模式。陜西師范大學密碼學課程教學中所取得的效果和經驗，對于其他院校的密碼學課程的建設也具備一定的借鑒和參考意義。

關鍵詞：密碼學 ?計算機類本科生學習 ?課程教學 ?教學實踐

中圖分類號：G642.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2019）06（a）-0155-02

Abstract： According to the cryptography course for undergraduate students with computer major in School of Computer Science， Shaanxi Normal University， we present a series of practical teaching plans based on the students' existing knowledge background. It could be applied for the cryptography-like courses at other Universities in the future.

Key Words： Cryptography course; Study of undergraduate students with computer majors; Course practice; Teaching and learning study

5G移動互聯網的時代到來，為國民經濟的快速發展提供了新的快速增長點。與此同時，網絡數據量已經出現爆炸式增長的態勢。這其中隱藏著眾多的信息安全問題，例如個人隱私信息的不經意交叉泄露、部分移動應用程序對用戶信息的過度采集等。在移動互聯網技術已經深入到國民經濟的各個角落的當今時代，網絡空間信息安全也已經上升為我們國家的核心安全戰略之一。如何在大學本科階段有效地推廣普及網絡空間信息安全教育是當下所面臨的一個亟待解決的問題。眾所周知，密碼學技術是信息安全技術的核心。因此，推廣網絡空間安全戰略的關鍵在于對本科生密碼學相關課程教育的關注和探索。

陜西師范大學計算機科學學院已經為計算機類本科學生開設了現代密碼學相關的專業選修課。雖然密碼學與計算機學科有很大的關聯性，但是密碼學本質上是一個綜合學科，涉及到通信、數學等多個學科的深層次內容。因此，如何針對計算機類專業本科學生群體知識結構的特殊性，進行密碼學課程教學已經成為密碼學相關學科教師亟待解決的問題。

1 ?密碼學課程教學現狀分析

1.1 密碼學的課程特點

設立現代密碼學課程的目的，不僅是讓學生了解網絡空間信息安全相關的核心概念，還要培養學生的保障網絡空間信息安全的專項技能，并且盡可能地帶動學生從事復雜、抽象問題分析的能力[1，2]。而密碼學是一個相對新興且發展節奏較快的學科，其知識點較為豐富、理論化很強。與傳統計算機類課程強調以軟硬件應用設計為主的思路相差較大。通過該課程的學習，不僅能夠加強計算機類專業本科生的邏輯思維和理論分析的能力，而且能夠鍛煉學生將理論和應用相結合的科研工作能力，為學生在研究生階段的學習奠定扎實的基礎，提高學生的競爭能力。

1.2 計算機類本科學生的特點

計算機類學生的特點是：動手能力相對較強，但理論性基礎稍微薄弱。具體而言，經過本科階段的基礎知識學習和編程能力訓練，計算機類專業本科生已經能夠勝任小規模應用型的項目開發工作要求。此類學生在畢業后大部分都能找到專業相關的工作機會。所以，學生容易失去對更深層次理論課程學習的興趣和動力。

通過傳統的課堂教學手段，例如教師的個人講述和理論推導，已無法滿足密碼學課程理論化、系統化的教學目標要求。因此，如何有效調動學生的學習積極性，引導學生從實際應用問題出發，逐步發掘問題表象背后的深層次理論原因，并最終利用理論工具反饋到應用問題的解決上，是密碼學相關課程教師所直接面臨的挑戰。

1.3 計算機類本科學生的興趣

大部分計算機類專業本科生的興趣集中在多種不同類型編程語言的學習和應用上。在密碼學課程教學過程中，需要發揮學生的善于編程的學習自主性，讓學生嘗試用不同的編程語言實現同一個密碼系統。并進一步對比不同實現方式之間的效率差異。從實際應用的角度出發，感受對密碼學課程學習的價值和意義，并逐步提高學生的學習興趣。具體而言，讓學生深入分析密碼系統的構造特點和所用編程語言的特色，幫助學生從模型融合構建的角度理解密碼系統運作的基本原理。進一步，引導學生從基礎理論上學習密碼系統中所進行基本運算的數學特性，進而嘗試使用更加有效的數據結構實現整個密碼系統。在該實現分析的過程中，逐步提高學生的理論知識積累和分析的能力。

整體而言，可以通過某一具體科研項目的為切入點，幫助學生將基礎理論和前沿問題相結合，認識到所研究問題的重要性，并深入學習所必須用到的理論知識，最終將其應用于解決相應的現實問題。以此，既加深了學生對密碼學理論的理解，又增強了學生的學習積極性，從而改善教學的效果[3，4]。

1.4 密碼學理論與實踐結合