《計算機網絡安全》課程的講練結合教改探索

劉志猛，趙燕麗

（1.山東省高校智能信息處理重點實驗室，煙臺 264005；2.山東工商學院計算機科學與技術學院，煙臺 264005）

針對《計算機網絡安全》課程中密碼技術涉及數學知識多、晦澀難懂、在講授中基礎知識與密碼應用分開教學的教學實際，根據各章節知識點的相對關系和連貫性，提出一種基于模塊化、講練結合的教學模式。實踐證明，這種以先原理后應用、理論基礎與具體應用相結合的講授方式提高課程的教學效果。

應用型本科；模塊化；講練結合

0 引言

應用本科教育是以培養某一專門技術領域的專門技術人才為主，以應用為目的的專業性通才教育[1]。它既關注學生對系統、扎實的基礎理論知識的學習與儲備，同時更是一種以能力為本的教育。在萬物互連的今天，經過網絡傳輸或存儲的信息是否安全直接關系到國家安全、企業經營和人們日常生活。信息安全產業的快速發展對信息安全人才的需求不斷增加，為滿足社會對信息安全人才的需求，與其他應用型本科院校類似，山東工商學院在網絡工程等計算機類專業中開設了信息安全相關課程，加強學生對信息安全領域的知識儲備。

針對高等教育大眾化而社會對應用型人才素質要求不斷增強的新形勢，山東工商學院從自身實際出發，學習借鑒國際同類院校先進的教育理念和教育方法，積極鼓勵課程教師開展應用型本科人才培養的理論研究與實踐探索，根據自己的教學實際不斷地嘗試和推行新的教學改革，完善教學方式和提高教學質量，加強學生實踐應用能力培養，保證教學質量、提高畢業生的專業素養。則以此為契機，課程組在對網絡工程專業《計算機網絡安全》課程多年教學實踐經驗的基礎上，嘗試一種基于模塊化的講練相結合的教學模式進行教學改革，將課程內容自頂向下，從大到小、由繁至簡地對知識點進行劃分和分解，并采用先講解理論基礎后具體密碼應用、知識點從單一到綜合的講授方式，完成課程內容點到線，線到面的教學過程，實踐證明這種教學方式有助于提高學生對知識的理解和掌握，取得較好的教學效果。

1 計算機網絡安全的知識結構

1.1 課程在網絡工程專業課程群中的定位

針對學生和師資的實際條件，網絡工程專業以《程序設計基礎》、《離散數學》及《計算機網絡》三門課程為前期課程，在培養大綱中增設48 學時的《計算機網絡安全》。在課程前幾年教學中，課程組先后采用《信息安全與密碼學》、《密碼編碼學與網絡安全》、《網絡安全基礎-應用與標準》、《網絡安全-技術與實踐》等作為教材。經多年教學效果對比，《網絡安全-技術與實踐》內容涵蓋密碼學和網絡安全技術、基本概念清晰且表述深入淺出，學生能盡快掌握課程中的密碼相關計算，被課程組作為教材并沿用至今。然而，傳統貫通式教學中，課程內容是按照教材的章節依次完成教學過程，缺點是知識點分布相對分散、前后關聯性不強，又由于課程所需數學知識范圍廣、晦澀難懂，容易造成學生學習困難，對知識掌握不扎實。為進一步提高教學效果，課程組以網絡平臺課堂派為基礎探索《計算機網絡安全》課程模塊化講練結合的教學改革。

1.2 課程模塊化教學的可行性

模塊化教學是指按照課程各知識點的獨立性及關聯性對課堂講授內容進行劃分，形成相對獨立的較小的知識點，便于學生的學習和掌握，達到學生愿意學并能學得會的目的，激發了學生學習的積極性[2-3]。

課程的密碼技術主要涉及傳統密碼、現代對稱密碼、非對稱密碼及密碼技術應用四個部分[4-5]，各部分中的具體密碼技術所需的密碼基礎知識相對獨立，非常適合將知識點拆分開展模塊化教學。課程組采用自頂向下方式將課程內容進行知識模塊劃分，如表1 所示。

表1 密碼技術知識模塊分布

傳統密碼技術可分成代換密碼和置換密碼，而代換密碼根據明文與密文之間的對應關系又可分成單表代換和多表代換兩類。如維吉尼亞密碼就是多表代換密碼的典型技術，密碼基礎主要包括模運算和同余方程的求解。AES 算法和非對稱密碼中的密碼基礎主要涉及同余性、群、環、域的相關知識，如表2 所示。通過知識點的關聯性由點成線組將相關聯的知識點融合成更大的知識塊。在課堂教學中，將這些既存在聯系又相互獨立的小模塊組合到一起，形成一個完整的課堂教學體系。

表2 部分密碼模塊知識點劃分

1.3 課程內容講練結合的可行性

課堂派是一種高效的在線課堂管理平臺，主要為用戶提供在線批改、師生互動、數據統計、課堂和資源管理、互動社區等服務。即使是非VIP 用戶，也能提供便捷的知識點編輯、測試、討論、講解，實現學聽課與參與互動兩種狀態無縫融合。此外，課堂派平臺支持網頁端和移動端操作，便于在課后實施翻轉課堂教學，促進學生自主學習的積極性。因此，依據難度系數大小，利用課堂派可輕松地將課程內容基礎知識點轉化成對應的測試題或隨堂作業，繼而形成試題庫，為教學過程中知識單元測試、課后作業或者形成試卷提供便利，也為課程知識點的講練結合提供支撐。

2 課程改革初探

在課程改革的實施中，課程組利用《計算機網絡安全》兩次教學過程完成了密碼技術的知識點分解工作，并使用課堂派免費提供的線上備課、在線作業（編輯、發布和講解）、在線測試（編輯、發布和講解）功能實現知識點向測試題的轉化并不斷充實，如圖1 所示。

圖1 知識點在課堂派上的轉化結果示例圖

目前，課程改革已連續在網絡工程專業14 級和15級課程教學過程中實施。在每個知識點或這模塊內容講解結束時，都可以通過在線測試考察學生對該知識的掌握程度，然后通過試題講解理清測試題所涉及的相關基礎知識點，強化對知識地掌握。

圖2 講練結合的在線測試統計示例圖

3 結語

為進一步提高《計算機網絡安全》的教學效果，課程組以網絡平臺課堂派為基礎，采用自頂向下方式，將課程內容進行知識模塊劃分，再將知識模塊劃分成基本知識點，完成課程教學設計。課程教學過程中以知識模塊為基礎，采用自下向上的方式，由相關聯基本知識點融合成知識模塊，完成課程內容的教學過程，采用邊講邊練的模式加強學生對基礎知識點和知識模塊的掌握。由于課程改革還在探索中，尚不完善，仍需進一步改進。