“互聯(lián)網(wǎng)+”網(wǎng)絡(luò)信息安全課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式探討

閆璽璽 陳艷麗

摘 要： “互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)很難滿足學(xué)生的需求。文章以高校“網(wǎng)絡(luò)與信息安全”課程中密碼學(xué)章節(jié)為例，探討基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式。從情景引入、問題設(shè)置、自主學(xué)習(xí)、成果展示等環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺性，培養(yǎng)學(xué)生的解決問題能力及創(chuàng)新能力，鍛煉學(xué)生的自信心與交流能力，全面提高學(xué)生的整體素質(zhì)。該模式對(duì)信息安全課程的發(fā)展、建設(shè)及人才培養(yǎng)等具有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞： 翻轉(zhuǎn)課堂； 互聯(lián)網(wǎng)+； 網(wǎng)絡(luò)與信息安全； 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2019）03-95-03

Discussion on the flipped-classroom teaching mode for network

and information security course

Yan Xixi， Chen Yanli

（College of Computer Science and Technology， Henan Polytechnic University， Jiaozuo， Henan 454003， China）

Abstract： The traditional teaching mode has been difficult to meet the needs of students in "Internet +" era. In the paper， taking the network and information security course as an example， the teaching mode of flipped-classroom is researched from four aspects： scenario introduction， problem setting， autonomous learning and results display， to mobilize students' initiative and consciousness in learning， cultivate students' abilities of problem solving and innovation， exercise students' self-confidence and communication skills， and improve students' comprehensive quality. It would be benefit to the development and the construction of the course， and the cultivation of talent.

Key words： flipped-classroom； Internet +； network and information security； teaching reform

0 引言

教育信息化已步入發(fā)展的快車道，特別是近年，教育信息化被提升到新的戰(zhàn)略高度，已開始從分散建設(shè)向整體規(guī)劃、統(tǒng)籌推進(jìn)轉(zhuǎn)型，其促進(jìn)教育改革發(fā)展的作用日益凸顯。第十二屆全國(guó)人民代表大會(huì)第三次會(huì)議上李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告中提出發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+”的計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)行業(yè)間跨界融合，推動(dòng)各行業(yè)向信息化、智能化發(fā)展。同樣，傳統(tǒng)教育模式和手段也經(jīng)受著機(jī)遇和挑戰(zhàn)，發(fā)生了巨大變革。“互聯(lián)網(wǎng)+”背景是教育自身改革的重大機(jī)遇，是教育為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供新興市場(chǎng)的重大機(jī)遇，是教育為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供人力支持和智力貢獻(xiàn)的重大機(jī)遇。“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下出現(xiàn)了許多新的教學(xué)方式，如慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂等。網(wǎng)絡(luò)安全目前已經(jīng)成為國(guó)家安全的一部分，提升國(guó)家網(wǎng)絡(luò)空間安全的整體實(shí)力，需要推動(dòng)和普及信息安全教育水平，因此，多層次、復(fù)合型的信息安全人才是高等院校網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo)[1]。

1 “互聯(lián)網(wǎng)+”為網(wǎng)絡(luò)信息安全教育帶來機(jī)遇

1.1 普通模式下教學(xué)現(xiàn)狀

⑴ 信息化基礎(chǔ)設(shè)施條件不均衡，不能滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)。遠(yuǎn)在西藏、新疆、四川、云南等西部地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施條件稍弱，雖然大部分西部地區(qū)教學(xué)硬件設(shè)備基本已經(jīng)達(dá)到現(xiàn)代化水平，但師資力量落后，造成硬件軟件差距較大，學(xué)生無法通過現(xiàn)代化的學(xué)習(xí)全面地學(xué)習(xí)到本該了解掌握的知識(shí)。

⑵ 教學(xué)資源結(jié)構(gòu)性短缺，分散式應(yīng)用系統(tǒng)尚未統(tǒng)一。雖然教育教學(xué)資源體系已經(jīng)初步形成，但真正能應(yīng)用于教學(xué)的資源還不多。大部分的教學(xué)資源還停留在PPT等淺層次多媒體課件的運(yùn)用上，文本材料、視頻資源占多數(shù)，無法真正的達(dá)到信息技術(shù)與課程有效融合。另外，還缺少統(tǒng)一的教學(xué)資源建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，交互性的教學(xué)資源少，導(dǎo)致教學(xué)資源共享困難，存在大量信息群島。

⑶ 區(qū)域發(fā)展不平衡，教學(xué)水平參差不齊。東西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均，西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后，很多教師不愿意去西部工作，導(dǎo)致西部教師隊(duì)伍數(shù)量缺口大，師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)不合理，高層次人才稀缺。教學(xué)水平參差不齊，很多全國(guó)甚至國(guó)際的一些競(jìng)賽，西部參加人數(shù)明顯遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于東部，尤其是一些國(guó)際性的競(jìng)賽項(xiàng)目上，西部基本沒有學(xué)生參加。

1.2 信息安全課程教學(xué)存在的問題

網(wǎng)絡(luò)信息安全課程是是高校網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)的理論課，具有綜合性和時(shí)效性的顯著特點(diǎn)[2]，內(nèi)容繁多，且技術(shù)更新迭代快，實(shí)踐要求高，傳統(tǒng)教學(xué)方法難以適應(yīng)課程的教學(xué)目標(biāo)要求，主要存在如下問題。

⑴ 思維方式單一。信息安全教學(xué)中學(xué)生往往把思考力集中在某個(gè)知識(shí)點(diǎn)上，缺少全局到局部的安全意識(shí)。同時(shí)，缺少針對(duì)不同的攻擊方式采取不同的處理方法的思想，欠缺一種獨(dú)特的黑客思維。

⑵ 理論過多問題[3]。理論要求較高，知識(shí)繁瑣，過多的理論強(qiáng)烈的壓抑了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而理論過多同樣使得課程體系設(shè)計(jì)較難，無法安排合理的時(shí)間讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐，導(dǎo)致學(xué)生的動(dòng)手能力得不到提高。

⑶ 教學(xué)知識(shí)陳舊。信息安全是一門與時(shí)俱進(jìn)的學(xué)科，需要結(jié)合現(xiàn)實(shí)中的熱點(diǎn)問題進(jìn)行分析，如勒索病毒等。然而，學(xué)生學(xué)到的知識(shí)永遠(yuǎn)落后于實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)，容易產(chǎn)生所學(xué)知識(shí)無用的想法。

1.3 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下教學(xué)優(yōu)勢(shì)

互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境下開展教學(xué)設(shè)計(jì)是一種”互聯(lián)網(wǎng)+教育”的實(shí)踐[4]，存在著傳統(tǒng)教學(xué)模式下無法達(dá)到的優(yōu)勢(shì)。

泛在的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。無線網(wǎng)絡(luò)提供了海量的存儲(chǔ)空間，打破了時(shí)間、地域的隔閡。優(yōu)質(zhì)的數(shù)字教育資源層出不窮，通過網(wǎng)絡(luò)直播，不同的學(xué)校師生可以同上一堂課，解決了課程短缺、師資匱乏的問題。同時(shí)，豐富的教學(xué)資源（音頻、視頻、微課等形式）使教學(xué)變得生動(dòng)、有趣，學(xué)生不再害怕錯(cuò)過某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講解，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性得到提高。

豐富的資源云平臺(tái)。目前，雨課堂、藍(lán)墨云班課、慕課等信息化輔助教學(xué)平臺(tái)已發(fā)展相對(duì)成熟[5]。教師可以通過云平臺(tái)反復(fù)磨課，促進(jìn)自身成長(zhǎng)并最終呈現(xiàn)自己的“優(yōu)課”。學(xué)生可以通過云平臺(tái)，根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度需求，針對(duì)性的選擇合適的網(wǎng)絡(luò)課程，隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，滿足學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求。云平臺(tái)中預(yù)習(xí)檢查、頭腦風(fēng)景、自測(cè)學(xué)習(xí)、課后答疑等，有助于教師和學(xué)生即時(shí)溝通，了解學(xué)生的掌握程度。

靈活的教學(xué)模式。改變單一的班級(jí)制授課方式，通過開展混合式、參與式、任務(wù)引導(dǎo)式等形式實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂，鼓勵(lì)學(xué)生協(xié)作探索、解決問題，突出學(xué)生的主體地位，為學(xué)生提供多元化的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。對(duì)于教師而言，通過對(duì)課堂活動(dòng)的組織，提高信息化教學(xué)能力，整合優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，形成個(gè)性化的教學(xué)。

2 網(wǎng)絡(luò)信息安全課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式設(shè)計(jì)

翻轉(zhuǎn)課堂是將傳統(tǒng)課堂中的知識(shí)講授放到課外由學(xué)生自學(xué)，課堂則以教師和學(xué)生的互動(dòng)為主。翻轉(zhuǎn)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：①教學(xué)活動(dòng)的翻轉(zhuǎn)，先由學(xué)生學(xué)習(xí)再由老師教，改變了傳統(tǒng)的先教后學(xué)的觀念；②學(xué)習(xí)內(nèi)容的翻轉(zhuǎn)，學(xué)生課前學(xué)習(xí)及早獲取課程體系的全局視圖，改變了傳統(tǒng)先點(diǎn)后線的學(xué)習(xí)模式；③師生角色的翻轉(zhuǎn)，學(xué)生成為主角，老師僅僅是學(xué)習(xí)的督促引導(dǎo)者，改變了傳統(tǒng)的教師主體的思想。

網(wǎng)絡(luò)信息安全課程中密碼學(xué)知識(shí)內(nèi)容晦澀難懂，尤其數(shù)學(xué)推理過程復(fù)雜，學(xué)生會(huì)覺得枯燥無味，因此靠傳統(tǒng)的教師課堂講解，很難達(dá)到教學(xué)目的。因此，我們采取 “以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主，強(qiáng)調(diào)問題導(dǎo)向”的課堂教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)課堂的翻轉(zhuǎn)。

環(huán)節(jié)一：情景引入，任務(wù)明確

在講解密碼學(xué)概念時(shí)，我們以學(xué)生與老師交互為例，要求學(xué)生將自己的作業(yè)進(jìn)行加密后交給老師，既要保證作業(yè)的安全性，又要保證老師可以正確的進(jìn)行解密作業(yè)，如圖1所示。

環(huán)節(jié)二：?jiǎn)栴}設(shè)置

為了解決學(xué)生與老師之間的作業(yè)加密傳輸，需要解決如下問題：

問題1：學(xué)生將作業(yè)上交給老師后，學(xué)生和老師之間的密鑰如何傳輸？

問題2：采用對(duì)稱密碼體制，學(xué)生與老師之間如何交互？

問題3：采用對(duì)稱密碼體制，老師如何管理學(xué)生的密鑰？

問題4：采用公鑰密碼體制，學(xué)生與老師之間如何交互？

問題5：采用公鑰密碼體制，是否可以采用學(xué)生的密鑰進(jìn)行加密？

基于上述5個(gè)問題，使學(xué)生掌握密碼體制的分類，并理解對(duì)稱密碼體制與公鑰密碼體制的區(qū)別，了解兩種密碼體制的優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用場(chǎng)景。

環(huán)節(jié)三：自主探索，協(xié)作學(xué)習(xí)

學(xué)生利用微課、教學(xué)視頻等優(yōu)質(zhì)數(shù)字資源學(xué)習(xí)，在了解對(duì)稱密碼與公鑰密碼體制的概念后，自主選擇小組進(jìn)行習(xí)，我們將每班學(xué)生劃分為AES算法研究小組、DES算法研究小組、SM4算法研究小組、RSA算法研究小組、ECC算法研究小組、SM2算法研究小組共6組，每組學(xué)生為5-6人，具體分組如圖2所示。

學(xué)生根據(jù)自己的分組情況，利用Sakai、慕課等教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)討論，利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行資料查找、小組內(nèi)相互討論解決問題，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，同時(shí)鍛煉學(xué)生的交流能力。

環(huán)節(jié)四：成果展示，效果評(píng)價(jià)

學(xué)生通過一定的時(shí)間學(xué)習(xí)后，我們組織學(xué)生在課堂上進(jìn)行成果展示，學(xué)生可以選擇PPT、軟件小工具、FLASH動(dòng)畫等合適的形式進(jìn)行成果展示，針對(duì)前面提出的5個(gè)問題，每小組可以由1名同學(xué)向全班同學(xué)進(jìn)行內(nèi)容的講解，最終完成各種密碼算法的原理、安全性學(xué)習(xí)，并進(jìn)行總結(jié)對(duì)比。

老師針對(duì)此次任務(wù)的完成情況給予總結(jié)，對(duì)表現(xiàn)出色的學(xué)生給予鼓掌喝彩，對(duì)表現(xiàn)欠缺的學(xué)生給予鼓勵(lì)和肯定。最后，老師對(duì)本節(jié)內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)和升華，對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容強(qiáng)調(diào)和補(bǔ)充， 引導(dǎo)學(xué)生給予此次翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐作出評(píng)價(jià)。

3 總結(jié)

結(jié)合網(wǎng)絡(luò)與信息安全課程的教學(xué)實(shí)踐，通過混合式、參與式的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，讓真正的參與到學(xué)習(xí)中，使學(xué)生學(xué)會(huì)自己構(gòu)建知識(shí)體系，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與興趣，從而達(dá)到有效的教學(xué)目的。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式真正突破了傳統(tǒng)的老師教學(xué)生聽的教學(xué)模式，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、創(chuàng)造力和想象力，通過課堂討論、交流、報(bào)告等方式培養(yǎng)了學(xué)生的交流能力和個(gè)人自信心。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，翻轉(zhuǎn)課堂式必將在高校教學(xué)改革實(shí)踐中產(chǎn)生更深遠(yuǎn)的影響。

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