面向能力培養(yǎng)的問題式教學(xué)方法研究與實(shí)踐

◆汪永偉　蘇會(huì)芳　劉育楠

面向能力培養(yǎng)的問題式教學(xué)方法研究與實(shí)踐

◆汪永偉蘇會(huì)芳劉育楠

問題式教學(xué)方法是一種探究式教學(xué)方法，比較適用于實(shí)踐性較強(qiáng)的課的課堂教學(xué)。針對(duì)信息安全技術(shù)課程的特點(diǎn)，將問題式教學(xué)法應(yīng)用于信息安全技術(shù)課程教學(xué)，并結(jié)合實(shí)際教學(xué)案例說明問題式教學(xué)法的實(shí)施過程。

問題式教學(xué)；信息安全技術(shù)；實(shí)踐創(chuàng)新能力

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.16.104

1　前言

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》將高等教育的目標(biāo)定位為培養(yǎng)高素質(zhì)專門人才和拔尖創(chuàng)新人才。近年來，為促進(jìn)高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)，各高等院校在課程教學(xué)中做了一些有意義的嘗試，將一體化教學(xué)等教學(xué)方法引入課程教學(xué)過程，將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合，取得較好的教學(xué)效果。其中，問題式是一種探究式教學(xué)方法，以問題作為教學(xué)線索，將課程內(nèi)容有機(jī)銜接，使教學(xué)過程轉(zhuǎn)化為問題解決過程，可顯著增強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握效果，并提升學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。因此，問題式教學(xué)法特別適用于實(shí)踐性要求高的課程教學(xué)，該方法已成為高等教學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。本文通過信息安全技術(shù)的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施，對(duì)問題式教學(xué)法在信息安全技術(shù)課程中的應(yīng)用進(jìn)行研究與實(shí)踐。

2　問題式教學(xué)法內(nèi)涵

問題式教學(xué)法是一種探究式教學(xué)方法，該教學(xué)法基于教學(xué)內(nèi)容提出問題線索，圍繞教學(xué)目的，將教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程轉(zhuǎn)化為提出問題、分析問題、解決問題的問題解決過程。問題式教學(xué)法具有逆向性、主動(dòng)性和啟發(fā)性等特點(diǎn)。在教學(xué)設(shè)計(jì)上，問題式教學(xué)法與傳統(tǒng)教學(xué)方法剛好相反。傳統(tǒng)教學(xué)法往往是由因及果，采用先易后難的方法，將知識(shí)內(nèi)容步步引向深入；而問題式教學(xué)法，由結(jié)果開始，逐步反推，設(shè)計(jì)出引領(lǐng)全部?jī)?nèi)容的問題作為課堂線索。問題式教學(xué)法將設(shè)問作為基本的教學(xué)形式，在課程的實(shí)施過程中，以問題激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使教學(xué)過程充滿懸念，使學(xué)生的思維接受挑戰(zhàn)，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和能動(dòng)性得到提高。下面以信息安全技術(shù)課程中的虛擬專用網(wǎng)部分內(nèi)容為例，說明問題式教學(xué)法的實(shí)踐教學(xué)過程。

3　基于問題式教學(xué)法的教學(xué)方案設(shè)計(jì)

教學(xué)目標(biāo)分析信息安全技術(shù)課程是信息安全專業(yè)的一門專業(yè)必修課，基于前期相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生普遍對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有比較全面的了解，對(duì)密碼學(xué)的相關(guān)知識(shí)有初步認(rèn)識(shí)。但是學(xué)生在前期課程中側(cè)重理論學(xué)習(xí)，在實(shí)際應(yīng)用和動(dòng)手實(shí)踐方面有欠缺。信息安全技術(shù)是一門與工程應(yīng)用結(jié)合非常緊密的課程，學(xué)生對(duì)具體信息安全技術(shù)理解和掌握起來較為困難。所以期望在授課過程中由問題為主線，層層推進(jìn)，引發(fā)學(xué)生的積極思考，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，通過應(yīng)用實(shí)例來幫助學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握具體技術(shù)。

教學(xué)目標(biāo)分析結(jié)合本課內(nèi)容特點(diǎn)制定教學(xué)目標(biāo)，目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)貫穿于整個(gè)教學(xué)過程。知識(shí)目標(biāo)：理解ESP協(xié)議報(bào)文格式，掌握其操作模式和處理過程。能力目標(biāo)：運(yùn)用ESP協(xié)議解決IP包安全性問題。情感目標(biāo)：激發(fā)學(xué)生對(duì)IPSec的學(xué)習(xí)興趣，主動(dòng)將安全協(xié)議知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中。

課程內(nèi)容包括三部分：1）虛擬專用網(wǎng)概述，介紹IP VPN的起源、概念、基本原理；2）典型隧道協(xié)議，包括L2TP、IPSec、MPLS；3）典型VPN業(yè)務(wù)，重點(diǎn)介紹第二、三層VPN服務(wù)。其中，典型隧道協(xié)議是整本教材的核心部分，IPSec協(xié)議是最主要的隧道協(xié)議簇，而AH/ESP協(xié)議是IPSec中主要安全協(xié)議。本次課的重點(diǎn)、難點(diǎn)是理解并掌握ESP協(xié)議保護(hù)IP包安全性的原理。

教學(xué)方法本次課以問題式教學(xué)法為主，引領(lǐng)整個(gè)教學(xué)過程，并輔助對(duì)比分析、案例分析等教學(xué)方法。

1）以問題的推進(jìn)驅(qū)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)的展開。對(duì)于協(xié)議的講授，因?yàn)閰f(xié)議本身比較枯燥，如果直接按照教材的章節(jié)順序介紹，很容易讓學(xué)生陷入僅對(duì)協(xié)議格式本身機(jī)械式記憶的誤區(qū)中，“知其然而不知其所以然”。

2）以對(duì)比法梳理知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系與異同。本次課內(nèi)容的最大特點(diǎn)是ESP協(xié)議和AH協(xié)議同屬于IPSec協(xié)議簇，既有相似性，又有不同點(diǎn)。這在學(xué)習(xí)的時(shí)候容易混淆，所以采用列表對(duì)比的方法梳理知識(shí)點(diǎn)，比較ESP協(xié)議在功能、格式、模式以及過程方面與前者的異同，加深學(xué)生的理解。

3）以實(shí)例討論提高學(xué)生知識(shí)運(yùn)用能力。針對(duì)學(xué)生缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的特點(diǎn)，以實(shí)例討論法本身來幫助學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題。而且通過實(shí)例幫助學(xué)生培養(yǎng)一種處理問題的思路：從需求入手，以現(xiàn)有知識(shí)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用相關(guān)技術(shù)，解決實(shí)際問題。

教學(xué)過程課程的教學(xué)過程設(shè)計(jì)安排如下。

1）問題導(dǎo)入。本次課通過問題的層層推進(jìn)來銜接各個(gè)知識(shí)點(diǎn)。在課程的一開始，就首先對(duì)IP協(xié)議安全性缺陷進(jìn)行分析，它存在缺少數(shù)據(jù)源認(rèn)證、完整性認(rèn)證、機(jī)密性保護(hù)等問題，從而引出對(duì)IP數(shù)據(jù)包安全保護(hù)的需求。那么這個(gè)問題如何解決呢？將這一問題分為兩個(gè)子問題：“IP數(shù)據(jù)包的信息認(rèn)證問題”和“IP數(shù)據(jù)包的信息保密問題”。如何解決這兩個(gè)問題呢？引出ESP協(xié)議，這其實(shí)就是ESP協(xié)議的目的和作用。

2）問題講解與分析。 ESP的目的：解決IP數(shù)據(jù)包的信息保密、信息認(rèn)證問題。信息保密這個(gè)子問題又如何解決呢？信息保密分為兩方面：數(shù)據(jù)機(jī)密性和流量機(jī)密性。信息認(rèn)證分為兩方面：數(shù)據(jù)源的認(rèn)證、消息完整性。消息完整性又包括防篡改、防重放等。那么ESP協(xié)議如何解決這些問題呢？從而引入課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)：ESP報(bào)頭格式中關(guān)鍵字段、ESP的兩種工作模式。

3）比較分析。帶領(lǐng)學(xué)生一起分析兩種安全協(xié)議AH/ESP的特點(diǎn)，比較分析二者在目的、格式、模式、過程等方面的不同。比如：二者都有認(rèn)證功能，它們有什么區(qū)別？認(rèn)證的范圍有何不同？達(dá)到對(duì)剛才所講授內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理的目的。

4）應(yīng)用實(shí)例。提出一個(gè)實(shí)例需求，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，采用剛剛學(xué)過的有關(guān)ESP協(xié)議知識(shí)解決此問題。通過實(shí)例的分析和解決，將課堂開始所提出的問題實(shí)例化，重溫問題提出、分析問題和解決問題的過程，使學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步梳理，掌握知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用方法。

5）總結(jié)。回顧本次課的教學(xué)內(nèi)容，簡(jiǎn)要敘述ESP協(xié)議的格式特征、操作模式、工作過程等。此時(shí)引出一個(gè)問題：安全協(xié)議運(yùn)行過程中，算法是如何約定的？通信密鑰是如何協(xié)商的？引發(fā)學(xué)生的進(jìn)一步思考：如何解決呢？為課后的思考題埋下伏筆。

4　結(jié)語

問題式教學(xué)方法實(shí)施的重點(diǎn)在于問題的提出，提出的問題要緊貼學(xué)生的需求和興趣點(diǎn)，提出的問題要與學(xué)生在心理上產(chǎn)生共鳴，才能達(dá)到最佳的實(shí)施效果。因此，教師要對(duì)學(xué)生的心理把握精準(zhǔn)，了解學(xué)生的特點(diǎn)和實(shí)際需求。此外，問題引導(dǎo)的時(shí)機(jī)和語言的精準(zhǔn)性要求也比較高，這就對(duì)教師的問題引導(dǎo)思路和語言邏輯思維提出較高的要求。本次課在教學(xué)過程中，對(duì)問題式教學(xué)法進(jìn)行了初步實(shí)踐，通過問題的推進(jìn)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)銜接，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的整體掌握。

［1］李曄，王翠香，姬正洲，等.基于高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建［J］.西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（12）：78-81.

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［3］孫小琴.基于理論與實(shí)踐一體化導(dǎo)向的化工教學(xué)設(shè)計(jì)探析［J］.化學(xué)教育，2015（10）：61-64.

更正：如下所示“圖1秒表原理圖”為本刊2016年第12期（6月下，總第390期）《基于Protel 2004DXP的電子線路設(shè)計(jì)》（作者：崔玉美）一文正確的圖1所示圖片（P13），特此說明。

圖1　秒表原理圖

G642.0

B

1671-489X（2016）16-0104-02

作者：汪永偉，信息工程大學(xué)講師，博士，主要從事信息安全專業(yè)教學(xué)和教育研究（450001）；蘇會(huì)芳，河南省外貿(mào)學(xué)校（450002）；

劉育楠，信息工程大學(xué)（450001）。