能源互聯網背景下的“安全技術與密碼協議”教學改革研究

王亮亮 雯博 周林 周方

摘要能源互聯網系統理論和部分范圍內的實現為社會發展提供了新的思路，然而全球能源存在的分布不均的問題，各地實際情況各有差異，長距離的電能傳輸需要信息通信技術的支撐，網絡信息安全就成了一大挑戰。網絡安全不僅會影響到技術的發展，同時還會影響到國家的安全。“安全技術與密碼協議”作為計算機技術專業的核心課程之一，從能源互聯網的角度出發，對該課程進行改革與創新，并且在課堂中融入思政教育的方式，不僅能提高學生的思想素質，同時還可以提高其改造世界的能力，為祖國發展培養具有優良品質的高水平人才。

關鍵詞 安全技術與密碼協議 能源互聯網 思政教育 教學改革

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.23.036 Research on Teaching Reform of Security Technology and Cryptographic Protocol under the Background of Energy Internet

WANG Liangliang[1]， WEN Bo[2]， ZHOU Lin[1]， ZHOU Fang[3]

（[1]College of Computer Science and Technology， Shanghai University of Electric Power， Shanghai 201306；

[2]Publicity Department of the Party committee of Shanghai Jiaotong University， Shanghai 200240；

[3]College of Artificial Intelligence， Hebei Oriental University， Langfang， Hebei 065000）

AbstractThetheoryofenergyInternetsystemand itsrealizationinsomeareasprovide newideas forsocialdevelopment. However，theproblemofunevendistributionofglobalenergyexists，andtheactualsituationvariesfromplacetoplace.Long distance power transmission needs the support of information and communication technology， so network information security has become a major challenge. Network security will not only affect the development of technology， but also affect national security. As one ofthe corecourses ofcomputertechnology specialty， "security technologyand password protocol" reforms and innovates the course from the perspective of energy Internet， and integrates the way of Ideological and political education in the classroom， which can not only improve students’ ideological quality， but also improve their ability to transform the world， and cultivatehigh-level talents with excellent quality for the development of the motherland.

Keywordssecuritytechnologyandpassword protocol；energyInternet；Ideologicalandpoliticaleducation；teachingreform

0引言

目前，全球面對著環境污染、資源匱乏等問題，而能源互聯網是近年來由美國著名學者Jeremy Rifkin在其著作《第三次工業革命》中提出的一類新型能源供應體系，[1]其主要的能量單元就是可再生能源，可以使交通運輸網絡和能源系統相融合，同時結合互聯網技術，可以實時傳輸信息流、能量流。因此，互聯網安全技術對能源互聯網的發展具有至關重要的作用。[2]隨著信息化技術的日益發展，網絡技術涉及人類生活的方方面面，物聯網在智能服務領域展現出巨大潛力，如智能家居、智慧醫療、能源互聯網等，與此同時也為這些領域帶來了新的隱私和安全問題。習近平總書記在十九大報告中提出要“營造清朗的網絡空間”，而網絡空間安全技術、密碼學技術正是達到這一宏偉目標的有力支撐。因此，在融合能源互聯網的新形勢下，開展“安全技術與密碼協議”課程的教學改革與創新十分必要。

“安全技術與密碼協議”課程涵蓋內容廣，涉及的數論知識較多，同時隨著網絡安全技術的不斷革新、密碼算法的升級更新，著眼于能源互聯網領域，需要學生具有較強的實踐能力，將理論知識運用到行業專業應用中去。因此，要實現新工科形勢下院校的新型人才培養目標，必須大力加強新型人才培養與建設。同時，十九大報告指出，教育的首要目標是“立德樹人”。在培養造就人才時，需要注重加強思想教育，培養擔當民族復興大任的時代新人，通過在課堂中融入思政教育的方式，來提高思政教育的效果，從而使計算機專業的學生不僅可以提高自己的專業素養，同時還可以提高其思想覺悟，梳理正確的價值觀。當前“安全技術與密碼協議”已在我校計算機科學與技術學院的相關專業開設，然而還存在一定的差異：原先教學模式相對落后、一些密碼算法未能與行業內具體應用相結合，導致現存的教學方式不能與學生的教育和學生后期的科研更好的融合。本文將對“安全技術與密碼協議”的教學大綱、教學模式、課程內容和實踐形式進行梳理，并從能源互聯網的角度出發對課程進行改革與實踐，進一步提高“安全技術與密碼協議”課程的實用性，對培養高素質計算機人才起到應有的作用。

1能源互聯網背景下的“安全技術與密碼協議”教學改革重要意義

目前全球能源存在的分布不均的問題，隨之產生能源互聯網系統概念。2015年9月國家主席習近平出席聯合國發展峰會并發表題為《謀共同永續發展做合作共贏伙伴》的重要講話：中國倡議探討構建全球能源互聯網，推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求。[3]構建涵蓋全球的能源互聯網，利用其覆蓋范圍廣、穩定安全與低碳環保等優勢，成為實現新能源可持續發展的重要途徑之一。由于各地實際情況各有差異，長距離的電能傳輸又需要信息通信技術的支撐，網絡信息安全就成了非常重要的問題，特別是在多領域協同下的全球能源互聯網將不可避免地遭受各種信息泄露的困擾。[4]一旦遭受網絡恐怖襲擊，有可能造成重大經濟損失和惡劣社會影響。尤其是隨著經濟和科技的不斷發展，經濟社會形態也發生了相應的變革，產業結構也發生了巨大的變化，在這種情況下，我國對復合型創新型高級實用人才的需要量不斷提高。在對人才進行培養時，不僅需要具有高水平的專業技術和實踐能力，同時還需要確保其具有正確的價值觀。因此，為了適應新的形勢，特別是能源互聯網概念提出之后，互聯網行業發生了極大的變化，此時就必須要對“安全技術與密碼協議”課程進行改革。“安全技術與密碼協議”課程作為計算機技術專業的核心課程之一，需要融合能源互聯網，將理論知識應用于行業相關領域，對該課程進行改革與創新，實現理論與實踐相輔相成的教學新模式。

2能源互聯網背景下的“安全技術與密碼協議”教學改革存在問題

如今，“安全技術與密碼協議”課程已成為信息安全技術中的一大重要學科，其核心密碼算法與協議在信息安全領域中得到了廣泛的關注與應用。在該課程的教學過程中，以密碼應用技術為切入點介紹密碼學基礎知識，同時引入目前主流密碼技術，輔助講解相關的數論基礎，激發學生積極性與主動性，自主查閱密碼學最新研究進展，旨在為學生進入信息安全研究領域打下良好的基礎，培養學生應用密碼技術解決各領域復雜的安全問題。然而，要實現該課程與能源互聯網的完全融合還存在一些問題：

課程教學大綱及教學內容過于陳舊。“安全技術與密碼協議”課程作為計算機技術專業的核心課程，共48學時。課程涉及密碼學數學基礎、古典密碼體制、分組密碼體制、流密碼體制、公鑰密碼體制、數字簽名、哈希函數、密鑰建立與管理、身份識別、安全協議與隱私保護技術等內容。缺乏對結合當今熱點領域內容的追蹤與討論。目前，能源互聯網技術已經成為社會的熱點，也是今后能源發展的主要方向。但是，目前課程所使用的教材都比較過時，甚至沒有提及能源互聯網技術。

課程教學模式過于單一。“安全技術與密碼協議”課程全部都是線下課堂的模式，線上教學建設還沒有啟動。互聯網技術高速發展，在新冠疫情的影響下，單一的線下授課轉變為靈活的線上教學，出現線上線下相互配合的新型教學模式。目前，“安全技術與密碼協議”課程過于重視算法理論技術，忽視了非應用技術。導致學生掌握的網絡知識較少，互聯網技術和能力差，對他們的創新能力產生負面效應。

課程實踐內容涉及較少。“安全技術與密碼協議”課程是48學時，但是目前只安排了理論教學部分，沒有安排實驗實踐部分。而該門課程是一門理論與實踐并重的學科，如果缺少實踐環節，這對于學生實踐能力的培養是不夠的。因此急需在現有的理論教學的基礎上，增加實驗實踐環節，進一步訓練專業學位研究生對常見密碼算法的編程實現、網絡安全協議的應用以及網絡攻防實際演練的綜合動手實踐能力。通過本課程設計的實踐案例，為進一步從事系統安全、數據和網絡安全等方向學生的學習和工作積累實踐經驗。

課程思政內容涉及較少。教材是課堂教學的主要載體，目前大部分教師都是以教材作為依據實施具體的教學。換言之，教材的內容會直接覺得課堂教學的內容。因此，教科書的內容編排和出版將直接影響學生的學習內容和學習效果。但是，就目前的情況而言，許多教科書與思想政治內容沒有多大關系。大多數教科書都關注某些專業知識的內容，因此很多教師在教學時也只關注專業知識，即使有擴展內容也僅僅是以課本為依據，很少會涉及思政教育，這最終導致實際課堂教學中缺乏思政教育。同時，一些高校的思政教育僅限于書本，嚴重不符合實際情況，在知識和實踐也不盡相同。這就導致目前思政教育相對空缺，不可能教學生如何將理論轉化為生產力和能力的力量。它沒有教學生如何解決具體的實際問題。

課程教學改革成果總結不足。很多課程教學改革的寶貴經驗有時都僅限于個人或幾個人的教學團隊，這就限制了好的教學改革成果能夠更好更多的進行推廣。只有總結了教學改革，才能了解到學生對安全技術和密碼協議理論方面具有的基礎，并以此為基礎改進教學方式。但是由于目前教學忽視了對課程改革成果的總結，導致其課程改革流于表面，效果差。

因此，針對上述存在的問題，需要對“安全技術與密碼協議”課程進行教學改革，在原有的教學模式下，增添新形式，以適用于能源互聯網領域。

3能源互聯網背景下的“安全技術與密碼協議”教學改革路徑

如今大部分教學都在課堂上進行，很少能有讓學生自己動手實踐的機會。為了使學生在掌握豐富的理論知識同時，還能主動探索更多國內外研究人員對相關方向的研究現狀，從而激發學生的創新思維能力。因此，在能源互聯網的背景下，提高本課程的教學質量和實用性，有必要對該課程的教學大綱、教學模式、課程內容和實踐形式進行相關改革與創新。

3.1擬采用的改革方法

修訂教學大綱，增補熱點內容。重新對“安全技術與密碼協議”的教學大綱進行修訂，增加相關能源互聯網的信息安全相關熱點內容，同時對授課PPT進行修改增補。目前，安全技術的更新速度非常快。對此教師需要與時俱進，從學生的需求出發，對教學內容進行及時的更新和補充，確保教學內容不脫離實際。

建設線上平臺課程。打造“安全技術與密碼協議”課程的基于智慧樹平臺的線上課程資源，增加同學們的知識面的同時，還可以應對疫情時期的緊急教學任務。為了加強課程的建設，對此，學校需要成立專門的線上教學團隊。匯集一批數據恢復、網絡安全、密碼協議等方面的專家，從而構建一支水平高的教學團隊，建設線上平臺課程，為學生提供豐富的學習資源。

增設實驗實踐環節。“安全技術與密碼協議”課程增設實驗環節，實驗內容涉及課程主要知識點，分為基礎規范型、綜合設計型以及研究探索型實驗。基礎規范型實驗訓練的是學生對已有算法協議的基本實現能力；綜合設計型實驗鍛煉的是學生對某一領域安全問題的綜合解決能力；研究探索型實驗促進的是學生在課程實驗過程中進行小組討論，一同分析研究并提出解決方案，培養學生善于分析問題、解決問題以及團隊合作的意識和能力。此外，在課程講授的過程中引入具體場景案例，引導學生利用信息安全技術針對具體場景安全問題進行自主研究并展開討論。

融入思政教育內容。2019年10月，根據教育部發布的《關于一流本科課程建設的實施意見》，在教學過程中需要融入思想政治教育內容，全面貫徹落實立德樹人的根本任務。[5]從思想上，高度重視思想政治課程的研究，深刻理解課程的學科現狀和課程教學目標。思想政治課程對促進大學生思想政治教育具有重要的作用。充分發揮課程的教育功能，深入挖掘各課程共有的思想政治教育資源，全面實施思想政治教育，確保思想政治教育與知識轉移的過程巧妙地融合在一起，與時俱進。從樹立“德育為先”的教育理念、提高教師隊伍力量、將思政教育內容融入課堂、創新教學方式等方式來實現思政教育和課堂教學的融合。

撰寫總結課程教改成果。借助對“安全技術與密碼協議”課程的教學改革的過程，總結在熱點內容交叉、線上平臺建設以及思政教育融合方面的經驗成果，撰寫相關教改論文，爭取發表。同時還需要就重點問題進行梳理和總結，選擇一位老師作為主講人，進行課程改革的研究和總結，組織教師進行教學觀摩、自評、互評等。通過該方式，提高教師進行課程改革的積極性，從而提高課程的質量。

3.2課程特色

增加能源互聯網熱點內容。本課程除了講授密碼學與信息安全相關基礎理論及核心協議算法，還在教學內容中增加目前國內外研究熱點能源互聯網信息安全相關知識，能夠很好地提高學生對這門課的興趣。

智慧樹平臺線上課程建設。在學校以及學院對于智慧樹平臺資源額度幫助下，打造“安全技術與密碼協議”課程的基于智慧樹平臺的線上課程資源，這不僅可以對這門課程的內容起到拓展作用，增加同學們的知識面，還可以應對特殊時期的緊急教學任務。

課程思政案例融入。可以通過在課堂中融入思政教育的方式，來提高思政教育的效果。通過對大學生思想教育意義的考慮，從而實現思政教育和課堂教育的融合。

教改創新成果總結發表。借助于對“安全技術與密碼協議”課程的教改過程，總結教學模式創新、思政教育融合等相關內容經驗，撰寫教學改革成果論文，并進行投稿爭取發表。

3.3課程創新

通過重視結合熱點講授、線上線下教育模式創新、研討性教學以及思政教育融合，進一步促進研究生教學深化改革發展。以學生為中心，融合能源互聯網的有關內容，從而確定課程設計理念，創新“安全技術與密碼協議”課程。首先，使用多種教學手段來提高學生的創新能力、自主學習能力等。其次，加入課程實訓環節。根據課程的教學進度安排對應的設計性實驗以加深對本課程的理解。最后，完善教學資源。將思政教育、能源互聯網等內容融入“安全技術與密碼協議”課程中，盡量豐富教學錄像、在線答疑等各類教學資源。

4結論

基于“安全技術與密碼協議”課程的研究特點，在傳統授課方式下結合線上教學形式，并在教學內容中增加能源互聯網中信息安全的相關熱點內容，融合思政案例，能夠加強學生對這門課的興趣。其次，實現理論與實踐相結合的教學模式，讓學生自行查找相關研究熱點的文獻并進行分析，參與到教學中，引導學生去自主學習，為其營造一種獨立探究的學習氛圍，從而提高學生的積極性。同時，可以讓學生自己有目的、有意識、有目標的去進行學習，探究知識，掌握知識，最終發現問題，并鼓勵其自主解決問題，提高學生學習的自覺性，從而使其成為一個發現者和探究者，提高學生的科研能力，為國家發展培養高水平、高素質的人才。

*通訊作者：雯博

課題項目：上海電力大學計算機科學與技術學院研究生教育教學改革項目，能源互聯網背景下的《安全技術與密碼協議》教學改革，2020.10-2021.6；上海電力大學“課程思政”精品課程建設項目，信息安全概論，2021.7-2022.6

參考文獻

[1]Rifkin，J. The Third Industrial Revolution： How Lateral Power Is Transforming Energy， the Economy， and the World. Palgrave Macmillan， London，2011，5-15.

[2]周海明，劉廣一，劉超群.能源互聯網技術框架研究[J].中國電力， 2014，11（11）：140-140.

[3]王繼業，孟坤，曹軍威，等.能源互聯網信息技術研究綜述[J].計算機研究與發展，2015（05）：1109-1126.

[4]劉振亞.全球能源互聯網[M].北京：中國電力出版社，2015.

[5]唐春穎.網絡安全專業課程思政建設探索[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2019（12）：39-40.