针对计算机类专业本科学生的密码学课程教学探索

来齐齐 段红娟

摘  要：针对密码学课程在计算机类学生教学过程中所暴露出的问题，通过深入分析密码学的本质特征，并全方面结合学生的学习状况，提出了更加系统化的实践教学模式。陕西师范大学密码学课程教学中所取得的效果和经验，对于其他院校的密码学课程的建设也具备一定的借鉴和参考意义。

关键词：密码学  计算机类本科生学习  课程教学  教学实践

中图分类号：G642.4                                文献标识码：A                         文章编号：1672-3791（2019）06（a）-0155-02

Abstract： According to the cryptography course for undergraduate students with computer major in School of Computer Science， Shaanxi Normal University， we present a series of practical teaching plans based on the students' existing knowledge background. It could be applied for the cryptography-like courses at other Universities in the future.

Key Words： Cryptography course; Study of undergraduate students with computer majors; Course practice; Teaching and learning study

5G移动互联网的时代到来，为国民经济的快速发展提供了新的快速增长点。与此同时，网络数据量已经出现爆炸式增长的态势。这其中隐藏着众多的信息安全问题，例如个人隐私信息的不经意交叉泄露、部分移动应用程序对用户信息的过度采集等。在移动互联网技术已经深入到国民经济的各个角落的当今时代，网络空间信息安全也已经上升为我们国家的核心安全战略之一。如何在大学本科阶段有效地推广普及网络空间信息安全教育是当下所面临的一个亟待解决的问题。众所周知，密码学技术是信息安全技术的核心。因此，推广网络空间安全战略的关键在于对本科生密码学相关课程教育的关注和探索。

陕西师范大学计算机科学学院已经为计算机类本科学生开设了现代密码学相关的专业选修课。虽然密码学与计算机学科有很大的关联性，但是密码学本质上是一个综合学科，涉及到通信、数学等多个学科的深层次内容。因此，如何针对计算机类专业本科学生群体知识结构的特殊性，进行密码学课程教学已经成为密码学相关学科教师亟待解决的问题。

1  密码学课程教学现状分析

1.1 密码学的课程特点

设立现代密码学课程的目的，不仅是让学生了解网络空间信息安全相关的核心概念，还要培养学生的保障网络空间信息安全的专项技能，并且尽可能地带动学生从事复杂、抽象问题分析的能力[1，2]。而密码学是一个相对新兴且发展节奏较快的学科，其知识点较为丰富、理论化很强。与传统计算机类课程强调以软硬件应用设计为主的思路相差较大。通过该课程的学习，不仅能够加强计算机类专业本科生的逻辑思维和理论分析的能力，而且能够锻炼学生将理论和应用相结合的科研工作能力，为学生在研究生阶段的学习奠定扎实的基础，提高学生的竞争能力。

1.2 计算机类本科学生的特点

计算机类学生的特点是：动手能力相对较强，但理论性基础稍微薄弱。具体而言，经过本科阶段的基础知识学习和编程能力训练，计算机类专业本科生已经能够胜任小规模应用型的项目开发工作要求。此类学生在毕业后大部分都能找到专业相关的工作机会。所以，学生容易失去对更深层次理论课程学习的兴趣和动力。

通过传统的课堂教学手段，例如教师的个人讲述和理论推导，已无法满足密码学课程理论化、系统化的教学目标要求。因此，如何有效调动学生的学习积极性，引导学生从实际应用问题出发，逐步发掘问题表象背后的深层次理论原因，并最终利用理论工具反馈到应用问题的解决上，是密码学相关课程教师所直接面临的挑战。

1.3 计算機类本科学生的兴趣

大部分计算机类专业本科生的兴趣集中在多种不同类型编程语言的学习和应用上。在密码学课程教学过程中，需要发挥学生的善于编程的学习自主性，让学生尝试用不同的编程语言实现同一个密码系统。并进一步对比不同实现方式之间的效率差异。从实际应用的角度出发，感受对密码学课程学习的价值和意义，并逐步提高学生的学习兴趣。具体而言，让学生深入分析密码系统的构造特点和所用编程语言的特色，帮助学生从模型融合构建的角度理解密码系统运作的基本原理。进一步，引导学生从基础理论上学习密码系统中所进行基本运算的数学特性，进而尝试使用更加有效的数据结构实现整个密码系统。在该实现分析的过程中，逐步提高学生的理论知识积累和分析的能力。

整体而言，可以通过某一具体科研项目的为切入点，帮助学生将基础理论和前沿问题相结合，认识到所研究问题的重要性，并深入学习所必须用到的理论知识，最终将其应用于解决相应的现实问题。以此，既加深了学生对密码学理论的理解，又增强了学生的学习积极性，从而改善教学的效果[3，4]。

1.4 密码学理论与实践结合