芻議在中職程序設(shè)計課程中插入加密算法的探索

茅海瓊

（廣西欽州農(nóng)業(yè)學(xué)校 廣西欽州 535099）

芻議在中職程序設(shè)計課程中插入加密算法的探索

茅海瓊

（廣西欽州農(nóng)業(yè)學(xué)校 廣西欽州 535099）

中職程序設(shè)計課程的理論性和實踐性都比較強(qiáng)，本文分析了在程序設(shè)計課程的教學(xué)中存在理論教學(xué)和實踐教學(xué)等問題，如何解決上述問題，從而使學(xué)生對這門課程產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣。文章提出了在程序設(shè)計課程中加入加密算法的意義和方法。

程序設(shè)計 加密算法 教學(xué) 意義 方法

程序設(shè)計課程的理論性和實踐性都比較強(qiáng)，是計算機(jī)應(yīng)用專業(yè)必修課程，如果這門課掌握不好，將會影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。然而初學(xué)者對程序設(shè)計還很陌生，也沒有能建立正確的編程思維。因此，如果不能較好地開展該課程的教學(xué)內(nèi)容，很容易使學(xué)生產(chǎn)生厭倦甚至害怕的心理。

一、中職計算機(jī)專業(yè)程序設(shè)計教學(xué)中存在的問題

（一）課堂教學(xué)中存在的問題

1.學(xué)生的因素。長期以來，學(xué)生對理論課程存在兩種心理：畏難心理和無用論心理。計算機(jī)理論課程所涵蓋的內(nèi)容非常抽象，難以理解。而中職學(xué)生的基礎(chǔ)相對較差，對計算機(jī)方面的術(shù)語理解較差。

2.教師的因素。一是在講授程序設(shè)計課程中的一些理論知識時，語法、語句講的太多、太細(xì)，程序設(shè)計課程本身就枯燥、嚴(yán)謹(jǐn)、難理解；二是最常用的教學(xué)方法就是演示法，教師邊講邊演示，學(xué)生邊聽邊看邊做。采用這種“填鴨式”方法進(jìn)行教學(xué)，忽視了學(xué)生的主體地位，忽視了啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維；三是教學(xué)目標(biāo)存在問題，經(jīng)常出現(xiàn)“教師講完了、學(xué)生記完了、下課也忘完了”的怪現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)“瞌睡蟲”倒下一大片的情景，都是置學(xué)生的感受于不顧。

（二）實驗教學(xué)中存在的問題

為了能讓學(xué)生掌握前面所講的理論知識，檢驗和提升理論教學(xué)效果，教師會采用相應(yīng)的案例給學(xué)生進(jìn)行講解及編程，然而這一環(huán)節(jié)中卻存在比較多的問題：

1.在講解程序案例時，教師沒有更多地從學(xué)生角度去思考問題，而是一拿到例子，就從頭到尾地進(jìn)行講解，而忽視了案例中基本問題的求解過程。

2.學(xué)生進(jìn)行程序設(shè)計時沒有與一些電腦公司或者相關(guān)企業(yè)合作過，缺乏實際工作的能力。

3.部分教師仍然是重視理論知識教學(xué)，忽視實踐教學(xué)，講授理論知識后，隨便指定幾道實習(xí)題，讓學(xué)生自行上機(jī)實習(xí)。另外，部分學(xué)生對上機(jī)實習(xí)欠缺積極性、主動性，隨便應(yīng)付，遲到、早退、缺席等現(xiàn)象屢見不鮮。

正因為這些問題的存在，不但使學(xué)生產(chǎn)生厭倦，甚至產(chǎn)生抵觸的心理。如何解決上述問題，從而使學(xué)生對這門課程產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣。我們分別從在該課程中加入加密算法的意義和方法等方面來講述。

二、在程序設(shè)計課程中加入加密算法的意義

1.加密算法的定義與過程

1994年，劍橋計算機(jī)實驗室的David Wheeler、Roger Neelham設(shè)計了一個微型加密算法，即加密（Tiny Encryption Algorithm）算法。加密算法實現(xiàn)簡單，加密解密速度快，是一種簡單高效的加密算法。以下兩種算法分別為加密算法的加密和解密過程。

加密算法每一次可以操作8個字節(jié)，密鑰采用16個字節(jié)，采用迭代的形式實現(xiàn).。加密算法由于實現(xiàn)簡單，加密速度快，常被一些保密性要求不高的系統(tǒng)采用，比如QQ等聊天軟件的登錄加密就是采用了這種加密算法來實現(xiàn)的。

2.程序設(shè)計課程中加入加密算法的意義

加密算法是編程算法中一個比較簡單，并且容易理解的算法，學(xué)生比較容易掌握。筆者在教學(xué)過程中，采取新奇且有“刺激”的教學(xué)手段，抓住學(xué)生的“成就感”和“自豪感”的心理：將一個加密解密程序加密算法編排穿插在教學(xué)內(nèi)容中，學(xué)生很感興趣，大大提高了學(xué)習(xí)該課程的興趣，并取得了良好的教學(xué)效果。

加密過程如圖1：

解密過程如圖2：

三、中職計算機(jī)專業(yè)程序設(shè)計課程中加入加密算法的方法

1.教學(xué)模塊的劃分

中職計算機(jī)專業(yè)程序設(shè)計課程內(nèi)容主要由以下幾個模塊組成：（1）程序設(shè)計的概念及思想；（2）結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計；（3）圖形用戶界面；（4）文件與IO流；（5）應(yīng)用小程序、數(shù)據(jù)庫。為了鼓勵全體學(xué)生都能參與課程的教學(xué)與學(xué)習(xí)活動中，調(diào)動每一個學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與能動性，使每個學(xué)生都有事做、想做、會做、喜歡做。因此，筆者設(shè)計了一個教學(xué)思路，如圖3：

2.激發(fā)興趣，重建信心

教育學(xué)家烏申斯基說：“沒有興趣的強(qiáng)制性學(xué)習(xí)，將會扼殺學(xué)生探索真理的欲望。”沒有興趣就沒有求知欲，只有有了學(xué)習(xí)興趣才能在枯燥的學(xué)習(xí)過程中體會到樂趣。并且使每個學(xué)生多了一點(diǎn)成就感，少了一點(diǎn)挫敗感，這樣才會在一次次的贊美聲中重建信心。為了激發(fā)學(xué)生興趣，重拾學(xué)生信心，筆者采取了如下方法：

在如前所述的這幾個部分中都以一個簡單的加密解密算法加密穿插在這些教學(xué)活動中，如上圖，一開始學(xué)習(xí)程序設(shè)計的概念和思想時，學(xué)生對這些程序設(shè)計的概念不是很理解，筆者要求學(xué)生編寫一個加密類，該類有加密、解密等成員方法，讓學(xué)生將前面的結(jié)構(gòu)化加密算法改成Visual Basic6.0的方法。通過自己動手編寫程序，學(xué)生逐漸豎立了類、對象、構(gòu)造方法、繼承、重載等概念，也逐漸豎立了程序設(shè)計的編程思維。

進(jìn)入第二部分，即結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計過程的學(xué)習(xí)中，首先介紹程序設(shè)計的基本概念，比如基本數(shù)據(jù)類型，順序結(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié)構(gòu)，數(shù)組等，將這些基本概念介紹完之后，再描述加密算法的基本流程，然后讓學(xué)生將該算法用VB語言來實現(xiàn)。

由于已經(jīng)將算法詳細(xì)地介紹給了學(xué)生，因此學(xué)生只是將該算法用VB語言來表現(xiàn)并上機(jī)進(jìn)行驗證，當(dāng)同學(xué)們的程序運(yùn)行通過，并發(fā)現(xiàn)可以將輸入的一些字符加密成功，輸出結(jié)果是與原來輸入結(jié)果完全不同的字符時，他們獲得了成就感，并感覺到自己也可以加密信息了，從而對這門課程產(chǎn)生了濃厚的興趣，并盼望進(jìn)一步的深入學(xué)習(xí)。

第三部分圖形用戶界面是學(xué)生最感興趣的，因為之前編寫的程序其運(yùn)行結(jié)果都是千篇一律，看不出什么效果，只知道程序運(yùn)行成功了，加密解密完成了，而圖形用戶界面以圖形的方式顯示出運(yùn)行效果，從視覺方面引發(fā)了學(xué)生的成就感。在這一階段的教學(xué)中，要求學(xué)生將之前編寫的加密解密程序改成圖形用戶界面，需要運(yùn)用各類組件和布局組織自己的程序運(yùn)行界面，還需要編寫菜單和各類觸發(fā)事件。當(dāng)需要對一個文件進(jìn)行加密時，需要運(yùn)用打開文件的對話框選擇待加密的源文件，以及存放加密完成后的目標(biāo)文件。

第四部分開始講述文件與IO流，此時，要求學(xué)生不是對某個數(shù)據(jù)加密解密，而是將整個文件加密解密，編程難度加大了，學(xué)生的興趣也隨之加大加深了。在編寫程序過程中，學(xué)生對前面章節(jié)學(xué)過的如循環(huán)、字符串、數(shù)組等概念又得到了復(fù)習(xí)。當(dāng)學(xué)生第一次將一個文件加密成功后，他們的欣喜是由衷的。

講述小應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫的時候，也是要學(xué)生繼續(xù)完善加密加解密文件，比如用網(wǎng)頁方式顯示加密解密過程和效果，在加解密過程中添加進(jìn)度條等。

當(dāng)該課程的內(nèi)容學(xué)習(xí)完成后，學(xué)生也有了自己的第一個加密系統(tǒng)。學(xué)生在編寫自己的加密系統(tǒng)的過程中，幾乎運(yùn)用了課程全部的內(nèi)容，不僅幫助學(xué)生理解程序設(shè)計的基本概念并加以應(yīng)用，而且激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計后續(xù)課程的興趣。

通過對程序設(shè)計課程教學(xué)中加入加密算法，對學(xué)生理解程序設(shè)計的基本原理、概念、和算法等起到了很大的作用。在平時授課時，同學(xué)們不但對這個加密算法非常熟悉，更重要的是同學(xué)們對程序設(shè)計這門課程非常喜歡。期末技能考核時，同學(xué)們都能開發(fā)出實用的小應(yīng)用軟件，并能用加密算法來對一些數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保密，達(dá)到了老師所要求的教學(xué)效果。

［1］胡正國，吳健，鄧正宏.程序設(shè)計方法學(xué)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2003.

［2］盧開澄.計算機(jī)密碼學(xué)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1998.

［3］張立涓.中職面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計（Java）課的教學(xué)探索與實踐［J］，職業(yè)教育研究，2010，8.

［4］符蘊(yùn)芳，趙英豪.面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教學(xué)改革與實踐［J］.中國成人教育，2010，11.