基于任务驱动的现代密码学课程教学模式改革

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1、基于任务驱动的现代密码学课程教学模式改革0引言　　在信息技術飞速发展和世界全球化的趋势下，创造能力和创新意识是知识经济和社会发展的需要。高校是传承文化和培养人才的重要阵地，担负着为国家培养德才兼备、国际一流、适应社会经济发展需要的创新型人才的重任。如何使大学生的创新意识和创新能力得到良好的培养和训练，从而适应社会经济发展的需要，成为创新型人才，成为世界范围内高等教育研究的重要课题[1]。　　现代密码学课程实践性要求很高，不仅需要掌握理论知识和前沿知识，还需要把所学的知识用到实践中去，并在应用中不断地发现问题，思考问题，解决问题[2]。传统的教学过程中，学生自始至终处于被灌输的地

2、位，缺乏主动探索、主动发现的学习环境与空间，无法满足现代信息社会对人才的需求[3]。“任务驱动式”教学模式，即引导学生在特定的任务驱动下进行自主地探究，建构起属于自己的知识与能力。借助现代信息技术、网络技术和多媒体技术所具有的超文本特性和网络特性，基于任务驱动的教学模式改革有利于实现探究性和发现式学习，为学生发散性思维、创造性思维的发展和创新能力的培养提供了广阔的空间和便利的条件。　　1现代密码学课程特点分析　　⑴学科面广，知识点多　　现代密码学是一门交叉学科，涵盖内容广泛，涉及到数学、情报学、图象学、计算机、通信、物理、生物等多个学科[4-5]。现代密码学的理论基础是计算数论

3、、抽象代数、概率论等基础学科，是数学理论知识在信息学科中的应用。同时，现代密码学又与计算机和通信学科紧密相联，用于保证信息在计算机和通信中的安全性。另外，现代密码学领域的一些新兴技术又与图形学、生物学等学科密切相关，比如数字水印是对图象、视频等载体信息的数据格式进行处理，DNA密码利用生物技术对DNA分子进行计算研究。如何恰当地编排学科知识内容学习，又能合理地贯穿这些知识点是现代密码学课程需要考虑的问题之一。　　⑵教材内容陈旧，教学内容不够前沿　　目前大多数现代密码学教材理论知识都采用经典算法，如DES、AES、RSA、MD5等比较有代表性的算法。虽然这些算法对学生了解相关密码

4、体制有着巨大的帮助，但无法使学生了解到最新的研究成果。比如公钥密码体制，通常书中对RSA、ELGamal、椭圆曲线、背包密码等经典算法有详细的算法描述和安全性分析，而对于基于身份的密码体制、基于属性的密码体制这些新的研究热点，却很少有教材介绍，即使有，也是简单介绍其概念和原理，缺少具体对算法的研究。学生无法从书中了解到前沿知识，学到的知识永远落后于实际应用中的技术，容易产生所学知识无用的想法。　　⑶实践性强，教学模式单一　　现代密码学是一门实践性很强的课程，但是大多数院校安排课时是以理论课时为主，实践课时较少。以本校为例，现代密码学理论课时40个学时，实践课程仅有8学时。学生缺

5、乏自己动手实践的机会，普遍反映学习算法时比较吃力，比如RSA，DES，AES，ELGamal等算法原理在课堂上都能听懂，但真正上机编写却无从下手，在实际中不知如何应用。　　因此，针对现代密码学的课程特点，以任务驱动引导学生自主探究学习，强调学生的主体作用，有助于提高学生的学习兴趣。把理论与实践课程相结合，注重实践环节，加强学生实践能力的培养，可以让学生更好地了解所学内容的实用价值。培养学生主动学习、独立思考以及团队合作的能力，从而提高教学质量。2教学内容任务设计　　现代密码学包括古典密码、序列密码、分组密码、公钥密码、杂凑函数、数字签名及密钥管理等基础内容，涉及内容比较多。将现

6、代密码学整个知识结构理清，认清各个章节的内在联系，将大大提高效率。整体上以理论教学为引导，注重任务和实践，将知识设计在一个或几个任务之中，并且各个任务之间能有一定的联系，帮助学生理清整体知识结构。基于任务驱动的教学模式目标在于充分体现“教师主导作用，学生主体作用”的教学理念，引导学生发现问题、分析问题、解决问题。　　任务设计是实践性教学关键的一步，每一节课都应该提前思考并设计好教什么、怎么教，通过什么样的方式调动学生的学习积极性，设计什么样的任务培养学生的逻辑思维能力等等。任务设计难度不能过大，使学生无法完成，也不能设计过于简单，无法达到教学目标。因此，任务设计时不但要依据教学

7、目标，还需要满足學生的层次需求，更重要的是，任务要具有趣味性、知识性、实用性、挑战性。①趣味性。该特性主要是借助Flash、视频、PPT等多媒体引发学生的学习兴趣，如任务一通过网购安全、隐私安全等问题作为切入点，使学生了解现代密码学与信息安全的关系，掌握现代密码学课程的内容，突出学习密码学知识的必要性和重要性。②知识性。任务设计时要符合教学目标要求，能够将需要学生掌握的知识涵盖在任务中。通过任务，学生不但加深了对知识点的理解，而且更加清楚不同算法的优缺点及其之间的联系。③实用性。通过将任务与