《密碼編碼學》課程思政教學的改革與探索

陳智鵬

【摘要】課程思政是培養當代大學生成為又紅又專的社會主義建設者的重要陣地，在高校的教學實踐中具有不可替代的重要作用。《密碼編碼學》是信息類專業中的一門重要專業課，其學科內容從表面上看同思政元素的結合度不太緊密，需要進行改革和探索。本文梳理了該課程涉及的專業知識，從中設計了能夠同思政教育相結合的一些課程思政元素，有助于授課教師在實際教學過程中將其融入到課堂，從而達到鹽溶于水的思政教育效果。

【關鍵詞】密碼編碼學? 課程思政? 思政元素

【基金項目】1.上海電機學院引進人才科研啟動項目（項目編號：B1-0288-21-007-01-026）;2.上海電機學院企事業委托課題（項目編號：（E3-20-6302-2-221）Z-20B399）。

【中圖分類號】G64 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）35-0040-02

在2016年的全國高校思想政治工作會議上，習近平總書記做了關于高校思政工作的重要講話[1]。從總書記的講話中，我們可以學習到課堂教學是思政教育的主渠道，其中思想政治理論課是思政教育的主要抓手，在大學的思政教育中是主要陣地，但除此之外，總書記還要求“其他各門課都要守好一段渠、種好責任田” [1]，也就是我們各個專業的專業課程都要守好自己的一段渠，為此，進行《密碼編碼學》的課程思政教學的改革與探索就是很有必要的。

1.課程思政融入專業課教育的必要性

2017年2月27日，中共中央、國務院印發了《關于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見》。《意見》指出，要強化思想理論教育和價值引領[2]。其后，中共教育部黨組制定了《高校思想政治工作質量提升工程實施綱要》，《實施綱要》指出，要大力推動以“課程思政”為目標的課堂教學改革[3]。

從上述文件中可以看出，課程思政已經是高校思政教育的重中之重，是黨和政府交給各個高校的重大任務，正如高德毅在其文章中指出的那樣，“課程思政”是將高校思想政治教育融入課程教學和改革的各環節、各方面，實現立德樹人潤物無聲 [4]。綜上所述，每門課程、每位老師都應該認真領會文件精神，把課程思政的元素融入到自己的課程當中，當好自己課程的護渠員。

2.《密碼編碼學》課程思政教學中存在的難點

2.1課程課時較少與增加思政元素的矛盾

本校開設的《密碼編碼學》授課時長為48課時，其中32課時為課堂講授的理論課，授課內容包括了密碼學概論、密碼學基礎、古典密碼學、數學引論、對稱密碼體制、Hash函數、RSA密碼體制和整數因子分解、基于離散對數問題的公鑰密碼體制、簽名方案等內容。涉及的知識面較廣、使用到的數學知識也較為艱深，在已有的32課時里要全面詳細地講授這些專業知識，同時還要加入課程思政元素，在時間上具有一定的緊迫性。

但是從第一小節的文件精神中可以看出，在專業課程中融入課程思政元素是非常必要的。那么在已經稍顯不足的課時安排下，如何將課程思政元素順利地融入到《密碼編碼學》的課程大綱和授課計劃中是一個難點，這已成為本門課程授課老師所面臨的共同問題。

2.2 《密碼編碼學》學科知識同思政元素表面聯系較少

《密碼編碼學》從課程基礎上講涉及到數論、群論和有限域，模運算，離散對數，歐幾里得輾轉相除法、歐拉公式等;從歷史沿襲上講涉及到凱撒密碼、單表替代密碼、仿射密碼、維吉尼亞（Vigenere）密碼、希爾（Hill）密碼等，從近代發展上講涉及到分組加密、流加密、公鑰加密、數字簽名、哈希函數、秘鑰建立與管理、身份認證、認證理論與技術和PKI技術等，這些都是專業且艱深的知識。

從表面上看，密碼學的專業知識和思政課的知識聯系度較低，所包含的思政元素較少，如何打通密碼學這個專業學科和思政學科之間的無形之墻正是高校密碼學授課老師所要思考的重要問題。

3.《密碼編碼學》課程思政教學設計

《密碼編碼學》作為專業課，一般是在大三開設的，在此階段，大多數同學已經完成了馬克思哲學、毛澤東思想、鄧小平理論的相關學習，其思想也處于易受外界干擾的轉換階段。如果在此階段所上的專業課程中融入課程思政的教育元素，能夠幫助學生培養愛國主義情懷、民族自豪感，有利于學生的思想道德建設，還能防止學生受到西方不良思想的蠱惑，被西方資本主義思潮洗腦。從而讓學生的思想政治素養提升，為未來成長為一名合格的社會主義建設者打下堅實的基礎。

我們對《密碼編碼學》的教材內容進行了梳理，結合該課程的學科內容，發現可以從以下幾個方面進行課程思政內容的設計。

3.1 著名科學家的事跡

《密碼編碼學》中不乏以著名科學家名字命名的理論和方程，如歐幾里得輾轉相除法、歐拉公式、RSA算法等，在講解中可以穿插名人事跡，激勵學生學習和科研的熱情。比如，講到歐幾里得輾轉相除法時候，就可以講解歐幾里得的生平。歐幾里得活躍于托勒密一世時期的亞歷山大里亞，也是亞歷山大學派的成員。他一生中最重要的著作就是《幾何原本》，牛頓的著名著作《自然哲學中的數學原理》就是仿照《幾何原本》的體例撰寫的。因此，歐幾里得也被譽為幾何學之父。

同時我們可以看到，除了幾何之外，歐幾里得也在數論方面有杰出成就，比如課堂上講到的歐幾里得輾轉相除法就是其一，由此可見，偉大的科學家往往也會涉足多個領域，在幾何學上的思考也會啟發數論方面的靈感。

3.2 二戰中的密碼攻防

密碼學的一個重要用途就是軍事目的，軍隊在下達命令和傳輸信息時對保密要求非常高。有一場著名的密碼攻防戰就發生在二戰期間，這場攻防戰中的主角是Enigma密碼機，這是一種用于加密與解密文件的密碼機 [5]。

1939年，著名的計算機科學家圖靈被英國皇家海軍招聘，并在英國軍情六處監督下從事對德國機密軍事密碼的破譯工作。兩年后他的小組成功破譯了Enigma密碼機，從而使得軍情六處對德國的軍事指揮和計劃了如指掌。后世科學家估計，圖靈小組的杰出工作，使得盟軍提前至少兩年戰勝了納粹德軍[5]。

利用圖靈的事跡可以鼓勵學生學好密碼學，強大祖國國防，為國爭光。

3.3 量子衛星“墨子號”中的密碼技術

2017年6月16日，墨子號首次成功實現以下量子糾纏實驗：“兩個量子糾纏光子被分發到相距超過1200公里的距離后，仍可繼續保持其量子糾纏的狀態”。量子科學實驗衛星在軌運行兩年期間所要執行的一大科學目標是：進行經由衛星中繼的“星地高速量子密鑰分發實驗”，并在此基礎上進行“廣域量子通信網絡實驗”[6]。量子密鑰分發實驗使通信的雙方能夠產生并分享一個隨機的、安全的密鑰，來加密和解密消息。它是量子密碼學任務中最著名的例子[7]。

在課堂上講授量子加密通信這個章節的時候，就可以講解墨子號的相關科學實驗，同時介紹該領域的首席科學家潘建偉院士的相關事跡。讓學生意識到在量子加密通信領域，我國不僅不再追趕西方的科技發展，反而已經走在世界最前列，要讓西方人來追趕我們了。

3.4 哈希函數和中國的破解算法

講授哈希函數部分，以《哈希函數和中國的破解算法》為例，引導學生強化道路自信，思考如何利用自己所學為國家的科技事業做出貢獻。在這部分的講授中，將介紹密碼技術在國防事業上扮演著怎樣的角色，從而培養學生的社會責任感，幫助學生建立專業自信，樹立職業理想。

具體而言，該部分會講解Hash函數的原理和特性、Hash函數的加密應用以及Hash函數在數字簽名中的應用。尤其會重點講解MD5和SHA-1這兩種哈希函數的算法實現。

隨后會著重講解中國科學家王小云院士的工作成果，介紹王小云是如何實現對MD5哈希函數的破解的，以此加強學生的民族自豪感，也激勵學生向王小云院士學習，努力鉆研科學前沿問題，成長為中國信息化產業中的高級人才[8]。

4.結語

思想政治教育是中共中央、國務院、教育部下達給高校的一項重大使命，而其中的課程思政環節則是培養大學生成為又紅又專的社會主義建設者和接班人的關鍵一招。本文探索了如何在《密碼編碼學》中融入課程思政教育內容，并設計了幾項具體的課程思政元素，涵蓋了著名科學家事跡、二戰中的密碼攻防、量子通信中的密碼術、中國在哈希函數方面的破解等幾方面的內容。通過融入這些課程思政元素，相關授課教師可以在自己的課堂上潤物細無聲的對學生進行思政教育，從而達到鹽溶于水的教育效果。

參考文獻：

[1]習近平.習近平在全國高校思想政治工作會議上強調：把思想政治工作貫穿教育教學全過程，開創我國高等教育事業發展新局面[N].人民日報，2016-12-09.

[2]中共中央.關于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見[N].新華社，2017-2-27.

[3]中共教育部黨組.關于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見[N].新華社，2017-12-5.

[4]高德毅，宗愛東.從思政課程到課程思政：從戰略高度構建高校思想政治教育課程體系[J].中國高等教育，2017，4（1）：43-46.

[5]西蒙·辛格著，劉燕芬譯.碼書：編碼與解碼的戰爭[M]. 江西：江西人民出版社，2018

[6]世界首顆量子科學實驗衛星發射圓滿成功[N].新華社，2016-08-16

[7]吳長鋒.“墨子號”量子衛星：太空最耀眼的“科學之星”[N].科技日報，2020-10-13

[8]完顏文豪、李牧鳴. 密碼學家王小云：十年破解MD5和SHA-1兩大國際密碼[N].新華每日電訊，2019-12-27