“互联网+”网络信息安全课程翻转课堂教学模式探讨

2019-05-13 10:24:16 计算机时代2019年3期

闫玺玺 陈艳丽

摘 要: “互联网+”时代,传统的教学模式已经很难满足学生的需求。文章以高校“网络与信息安全”课程中密码学章节为例,探讨基于翻轉课堂的教学模式。从情景引入、问题设置、自主学习、成果展示等环节进行设计,调动学生参与学习的主动性和自觉性,培养学生的解决问题能力及创新能力,锻炼学生的自信心与交流能力,全面提高学生的整体素质。该模式对信息安全课程的发展、建设及人才培养等具有一定的借鉴作用。

关键词: 翻转课堂; 互联网+; 网络与信息安全; 教学改革

中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号: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

教育信息化已步入发展的快车道,特别是近年,教育信息化被提升到新的战略高度,已开始从分散建设向整体规划、统筹推进转型,其促进教育改革发展的作用日益凸显。第十二届全国人民代表大会第三次会议上李克强总理在政府工作报告中提出发展“互联网+”的计划,实现行业间跨界融合,推动各行业向信息化、智能化发展。同样,传统教育模式和手段也经受着机遇和挑战,发生了巨大变革。“互联网+”背景是教育自身改革的重大机遇,是教育为社会经济发展提供新兴市场的重大机遇,是教育为社会经济发展提供人力支持和智力贡献的重大机遇。“互联网+”背景下出现了许多新的教学方式,如慕课、微课、翻转课堂等。网络安全目前已经成为国家安全的一部分,提升国家网络空间安全的整体实力,需要推动和普及信息安全教育水平,因此,多层次、复合型的信息安全人才是高等院校网络安全专业培养的目标[1]。

1 “互联网+”为网络信息安全教育带来机遇

1.1 普通模式下教学现状

⑴ 信息化基础设施条件不均衡,不能满足学生个性化学习。远在西藏、新疆、四川、云南等西部地区基础设施条件稍弱,虽然大部分西部地区教学硬件设备基本已经达到现代化水平,但师资力量落后,造成硬件软件差距较大,学生无法通过现代化的学习全面地学习到本该了解掌握的知识。

⑵ 教学资源结构性短缺,分散式应用系统尚未统一。虽然教育教学资源体系已经初步形成,但真正能应用于教学的资源还不多。大部分的教学资源还停留在PPT等浅层次多媒体课件的运用上,文本材料、视频资源占多数,无法真正的达到信息技术与课程有效融合。另外,还缺少统一的教学资源建设标准,交互性的教学资源少,导致教学资源共享困难,存在大量信息群岛。

⑶ 区域发展不平衡,教学水平参差不齐。东西部经济发展不均,西部地区经济发展落后,很多教师不愿意去西部工作,导致西部教师队伍数量缺口大,师资队伍结构不合理,高层次人才稀缺。教学水平参差不齐,很多全国甚至国际的一些竞赛,西部参加人数明显远远少于东部,尤其是一些国际性的竞赛项目上,西部基本没有学生参加。

1.2 信息安全课程教学存在的问题

网络信息安全课程是是高校网络安全专业的理论课,具有综合性和时效性的显著特点[2],内容繁多,且技术更新迭代快,实践要求高,传统教学方法难以适应课程的教学目标要求,主要存在如下问题。

⑴ 思维方式单一。信息安全教学中学生往往把思考力集中在某个知识点上,缺少全局到局部的安全意识。同时,缺少针对不同的攻击方式采取不同的处理方法的思想,欠缺一种独特的黑客思维。

⑵ 理论过多问题[3]。理论要求较高,知识繁琐,过多的理论强烈的压抑了学生的学习兴趣。而理论过多同样使得课程体系设计较难,无法安排合理的时间让学生进行实践,导致学生的动手能力得不到提高。

⑶ 教学知识陈旧。信息安全是一门与时俱进的学科,需要结合现实中的热点问题进行分析,如勒索病毒等。然而,学生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。

1.3 “互联网+”背景下教学优势

互联网+环境下开展教学设计是一种”互联网+教育”的实践[4],存在着传统教学模式下无法达到的优势。

泛在的网络覆盖。无线网络提供了海量的存储空间,打破了时间、地域的隔阂。优质的数字教育资源层出不穷,通过网络直播,不同的学校师生可以同上一堂课,解决了课程短缺、师资匮乏的问题。同时,丰富的教学资源(音频、视频、微课等形式)使教学变得生动、有趣,学生不再害怕错过某个知识点的讲解,学生学习的积极性得到提高。

丰富的资源云平台。目前,雨课堂、蓝墨云班课、慕课等信息化辅助教学平台已发展相对成熟[5]。教师可以通过云平台反复磨课,促进自身成长并最终呈现自己的“优课”。学生可以通过云平台,根据自己的学习进度需求,针对性的选择合适的网络课程,随时随地学习,满足学生个性化的学习需求。云平台中预习检查、头脑风景、自测学习、课后答疑等,有助于教师和学生即时沟通,了解学生的掌握程度。

灵活的教学模式。改变单一的班级制授课方式,通过开展混合式、参与式、任务引导式等形式实现翻转课堂,鼓励学生协作探索、解决问题,突出学生的主体地位,为学生提供多元化的学习机会。对于教师而言,通过对课堂活动的组织,提高信息化教学能力,整合优质的教学资源,形成个性化的教学。

2 网络信息安全课程翻转课堂教学模式设计

翻转课堂是将传统课堂中的知识讲授放到课外由学生自学,课堂则以教师和学生的互动为主。翻转主要体现在三个方面:①教学活动的翻转,先由学生学习再由老师教,改变了传统的先教后学的观念;②学习内容的翻转,学生课前学习及早获取课程体系的全局视图,改变了传统先点后线的学习模式;③师生角色的翻转,学生成为主角,老师仅仅是学习的督促引导者,改变了传统的教师主体的思想。

网络信息安全课程中密码学知识内容晦涩难懂,尤其数学推理过程复杂,学生会觉得枯燥无味,因此靠传统的教师课堂讲解,很难达到教学目的。因此,我们采取 “以任务驱动为主,强调问题导向”的课堂教学模式,实现课堂的翻转。

環节一:情景引入,任务明确

在讲解密码学概念时,我们以学生与老师交互为例,要求学生将自己的作业进行加密后交给老师,既要保证作业的安全性,又要保证老师可以正确的进行解密作业,如图1所示。

环节二:问题设置

为了解决学生与老师之间的作业加密传输,需要解决如下问题:

问题1:学生将作业上交给老师后,学生和老师之间的密钥如何传输?

问题2:采用对称密码体制,学生与老师之间如何交互?

问题3:采用对称密码体制,老师如何管理学生的密钥?

问题4:采用公钥密码体制,学生与老师之间如何交互?

问题5:采用公钥密码体制,是否可以采用学生的密钥进行加密?

基于上述5个问题,使学生掌握密码体制的分类,并理解对称密码体制与公钥密码体制的区别,了解两种密码体制的优缺点以及应用场景。

环节三:自主探索,协作学习

学生利用微课、教学视频等优质数字资源学习,在了解对称密码与公钥密码体制的概念后,自主选择小组进行习,我们将每班学生划分为AES算法研究小组、DES算法研究小组、SM4算法研究小组、RSA算法研究小组、ECC算法研究小组、SM2算法研究小组共6组,每组学生为5-6人,具体分组如图2所示。

学生根据自己的分组情况,利用Sakai、慕课等教学平台进行学习讨论,利用网络进行资料查找、小组内相互讨论解决问题,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,同时锻炼学生的交流能力。

环节四:成果展示,效果评价

学生通过一定的时间学习后,我们组织学生在课堂上进行成果展示,学生可以选择PPT、软件小工具、FLASH动画等合适的形式进行成果展示,针对前面提出的5个问题,每小组可以由1名同学向全班同学进行内容的讲解,最终完成各种密码算法的原理、安全性学习,并进行总结对比。

老师针对此次任务的完成情况给予总结,对表现出色的学生给予鼓掌喝彩,对表现欠缺的学生给予鼓励和肯定。最后,老师对本节内容的知识点进行总结和升华,对重点内容强调和补充, 引导学生给予此次翻转课堂的实践作出评价。

3 总结

结合网络与信息安全课程的教学实践,通过混合式、参与式的翻转课堂教学模式,让真正的参与到学习中,使学生学会自己构建知识体系,调动学生的积极性与兴趣,从而达到有效的教学目的。翻转课堂教学模式真正突破了传统的老师教学生听的教学模式,激发了学生学习的主动性、创造力和想象力,通过课堂讨论、交流、报告等方式培养了学生的交流能力和个人自信心。随着移动互联网的高速发展,翻转课堂式必将在高校教学改革实践中产生更深远的影响。

参考文献(References):

[1] 王来娟.“互联网+”背景下教学模式的构建研究_以高校网络

安全类课程为例[J].辽宁警察学院学报, 2017.5:114-120

[2] 范新民.基于移动学习和翻转课堂深度融合的网络信息安全

课程教学创新实践与探索[J].网络与信息安全学报,2017.3(9):61-66

[3] 马行空,付绍静,赵文涛等.翻转课堂教学在网络安全程序设

计课程中的应用[J].计算机教育,2016.5:68-71

[4] 袁明,刘伟杰.互联网+环境下的高职精品课程建设[J].计算

机时代,2018.4:65-70

[5] 孙遒,吴长青,郑天翔.“互联网+”高校计算机基础教学新模

式[J].计算机时代,2017.1:66-68