时间:2023-05-15 16:15:42
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1引言
随着网络信息发展节奏的加快,人们主动或者被动接收到网络信息的种类和数量日益增加。大学生作为一个特殊的群体,接收信息安全的普及教育是社会发展的要求,更是提升自我保护能力的一种有效方法。目前,互联网已经成为人们沟通、购物、学习等的主要工具,但也带来了一系列信息安全风险。在校大学生作为引领潮流的主体,在利用互联网作为生活各个方面的工具时,不同于其他任何群体,他们主要通过网络获取专业知识、查询时政信息、结交朋友以及休闲娱乐[1]。目前,许多高校都开展了大学生信息安全课程或者不定期进行信息安全知识讲座。但是,大部分课程存在教学内容枯燥而导致学生学习兴趣不高的问题[2]。因此,针对不同的学习内容,选择合适的教育方法,对于加强大学生信息安全教育有着重要意义。本文通过分析大学生信息安全现状及信息安全课程存在问题,提出了日常沟通、翻转课堂、案例教学和实战操作四种教学方法,并且分析了它们的特点。为有效地提升大学生信息安全教育的效果提供参考。
2信息安全教育现状
2.1信息安全现状
网络的极速发展是一把双刃剑,给学生们提供便利的同时,也会产生一些负面影响。主要可以归纳为如下几种:(1)被网贷逼迫的大学生案例时常出现,大学生学费或生活费被骗或者被盗的案例也时有发生[3];(2)电脑作为大学生学习的重要工具,时常遇到被攻击的现象,给学生的学习生活带来不同程度的影响,轻则导致系统运行缓慢,重则使得自己经过长时间努力得到的成果被损,如重要文件的破坏、实验数据的丢失等;(3)不良网页的影响,学生们在进入一些非正规网站时,一些不良的网页内容,不仅占用了学生学习的宝贵时间,更是不利于正处于生长发育时期大学生的身心健康[4];(4)大学生的生活环境比较单纯,不具有完全的辨别能力,他们正处于三观形成时期,对于网络交友难以有一个全面的了解,稍有不慎就可能认识一些社会上具有不良习惯的人群,这对于涉世未深的大学生影响非常恶劣,这些所谓的“朋友”会使其误入歧途,影响其一生的发展。
2.2存在问题
目前,全国很多高校开设的信息安全相关课程,但教学形式比较单一且大部分课程内容较为枯燥。信息安全教育存在的主要问题有:(1)理论教学多于实践;(2)实验课重视程度不够。信息安全是一门实践操作要求较高的课程,对于本科学生(非信息安全专业的学生),有必要通过该课程的学习,懂得如何在生活或学习中使用信息安全相关技术。但是,目前所教授的信息安全课程,多采用理论为主、实验为辅的形式,教学效果达不到高校学生的需求[5-6]。
3信息安全教育实现方法
针对在校大学生的特殊情况,采用合适的教学方法使其对信息安全有全面的认识,提高学生信息安全的意识至关重要。面对在校大学生的信息安全教育,教学方式应具有普适性。对于非信息安全专业的学生,因为没有前期相关的知识积累,对有些晦涩难懂的知识点理解困难,就需要进行深入浅出地讲解,用日常生活中学生容易理解的事物作比喻,帮助学生更好地理解。例如在讲授知识点“rootkit”的功能时,导入“目标文件、进程、网络连接”等词汇进行讲解,势必会引入一些专业名词。如果大部分学生没有对该词汇的前期学习,就难以理解它的功能。如果描述“rootkit就像谍战片中的间谍,它就是攻击者在攻击目标主机安插的‘卧底’一样,窃取目标主机的信息”便很容易理解。同时,在课程内容选择上,应精选能够吸引学生兴趣,并且“更接地气”的学习内容为导向。在课程引入时,列举经典实例,如“棱镜计划”,“熊猫烧香”病毒,“梅丽莎”病毒,激发学生对课程学习的兴趣。在讲解信息安全具体知识时,精选日常生活中接触较多,使用频繁的攻击和防守方法为主要内容,使得学生学习过程中感到学有所用,更有助于提升学生的学习自信和兴趣。结合学生的学习情况现给出以下几种信息安全教育的实现方式:(1)日常沟通提升大学生信息安全教育的前提是增强学生对信息安全教育的意识,这可以通过以下几方面实现:辅导员或班主任教师以主题班会的形式,增强学生信息安全的意识;计算机公共课教师,在上课时适当引入信息安全案例,渗透到公共课的教学[7];思想政治课中也应该引入信息安全相关的案例,使学生不仅增强信息安全的防范意识,并且不做破坏信息安全的行为。由于大学生自己可支配的时间较多,有些学生容易迷失自我,思想涣散,沉迷网络游戏,对未来生活失去憧憬,面对这一类学生,学校应积极地、有针对性地进行思想引导,开展心理辅导课程,使得这类学生能够积极地投入到大学的学习中,为未来进入社会打下坚实的基础[8]。(2)案例教学本文中信息安全课程的授课对象为全体在校大学生,而信息安全课程内容本身抽象难懂。引入案例教学,对于学生更好地理解课程内容很有帮助。案例教学是一种互动性较强、开放的教学方法,课堂上使用的案例都是在上课前经过精心准备和筹划的,案例教学通过结合书本的基础理论知识和实际生活中的各种信息、经验、知识、观点的综合分析以实现启示理论学习和启迪反思生活的目的,案例的提出或者编写是为了更好地理解课程内容。案例1:在讲解“基于角色的访问控制模式”时,引入在期末考试结束后录入成绩的案例,详细分析学生、教师和教务管理人员在成绩录入时的角色分工,更好地理解角色的概念和任务,通过分析教师、学院教务管理人员和学校教务处的教务管理人员各自的权限,更好地帮助学生深入地理解角色中“无上读、无下写”的含义。案例2:在提醒学生注意网络诈骗时,引入学校中的真实案例:2017年9月24日15时许,王小丽同学(化名,下同)在新华南路一网吧上网进入一个网站时,被告知中了10万元大奖。随后,这个网站告诉她,要领这笔大奖,需要先支付650元的手续费。此时,王小丽已经被喜悦冲昏了头脑,她不假思索便将650元打入对方指定的账户。当王小丽再次询问领奖事宜时,对方再次让其打入手续费,王小丽这才发觉上当。本案例适用于提醒学生对于网络上出现的莫名中奖或者有打款要求的事宜,一定要非常谨慎,增强信息安全意识。(3)翻转课堂针对比较容易理解的知识点或者是在学期末进行课程复结的时候,让学生进行讲解或回顾。实施过程描述如下:首先将学生分组。以枣庄学院18云计算1班为例,全班共48名同学,分为8组。每组学生负责不同的知识点讲解。提前一个星期将每组学生负责讲解的任务进行分配,留以足够的准备时间。在课堂上,负责讲解的学生介绍该组分工情况,同一组中,每个学生的任务区不同。可以安排同一组的不同学生讲解不同的知识点细节,也可以按照组内学生的不同分工类型,有的学生负责讲解,有的学生负责制作课件,有的学生负责材料搜集等等。最后,也是最重要的环节,教师进行归纳总结,分析学生在讲解过程中的问题,及时纠正。这种方法一方面提高了学生的自主学习能力,另一方有助于提高学生的团队合作能力。(4)实战操作鼓励学生多参加比赛,让学生在比赛中获取知识,激发学习动力。也可以在课堂上进行演练,将学生进行分组,同一组的学生分为攻防两方。利用eNSP或同类型其他软件,让攻方同学对目标主机进行攻击,作为防守方的同学,根据中毒表现,分析判断中毒类型进行防御。案例1:在讲解设置密码的注意事项时,让一个同学设置一个进入windows系统的口令,另一个同学作为攻方,尝试破解进入系统的密码。若攻方同学能够在有效时间内破解该密码,则证明守方设置的密码过于简单。案例2:攻击者使用SYN攻击防御方,防御方通过分析中毒表现,发现系统中毒类型为SYN,接下来可以在路由器前端设置必要的TCP拦截,规定只有完成三次握手的数据才可以进入本网段,以此保护本网段内的服务器免收此类攻击。面向在校大学生的信息安全教育方法的优缺点,可归纳如表1所示。由表1可知,日常沟通的方法比较适用于日常生活中接触到的信息安全方面的问题,增强学生自我保护意识;案例教学适用于概念不太容易理解的学习内容;翻转课堂适用于具有总结性的或者内容比较容易理解的学习内容;实战操作适用于日常生活中可能会遇到的被动攻击的情形。信息安全课程内容繁杂,要想上好这门课程,单纯地使用某一种教学方法势必会影响教学效果。因此,在上课过程中,应根据上课内容及要求的不同,选用合适的教学方法,灵活切换。
参考文献
[1]郭方方,马春光,张国印.计算机信息安全课程建设研究//中国计算机教育与发展学术研讨会.CNKI,2008:96-98
[2]金松林,王顺平.信息安全课程教学改革与实践.软件导刊:教育技术,2016(6):26-28
[3]鄢喜爱,田华.公安院校信息安全课程教学探微.网络安全技术与应用,2006(009):71-73
[4]李悦,夏小玲,王高丽,等.信息安全课程的工程实践与创新教育模式研究.计算机教育,2014(01):53-56
[5]周立志,朱尚明.高校网络信息安全体系建设实践和思考.深圳大学学报(理工版),2020,37(165):79-83
[6]袁旭,李忠艳,孟新.大学生网络安全教育问题研究.教育教学论坛,2016,256(18):31-32
建立长效机制,使大学生安全教育走向规范化、制度化
1、明确责任,合理分工,形成安全教育齐抓共管的氛围。大学生安全教育不是某个部门单独就能完成的工作,需要学校各个部门通力合作、齐抓共管,形成全员化教育,才能收到较好的效果。要建立健全校园安全管理领导小组,进一步明确分工,落实责任制。学校安全保卫处、学生处、工会、宣传、团委、教务处、后勤基建处、学生宿舍办、心理咨询室等职能部门应各尽职能、互相配合,为学生的安全和成长、为学校的稳定积极工作。专业课老师也要在教书育人的同时,主动积极地对学生进行安全教育,把维护校园安全稳定以及学生自我保护的教育渗透到课堂。班主任、辅导员、专兼职教师、行政管理、后勤服务等人员都应参与到安全教育工作中,形成全校齐抓共管的安全教育氛围。
2、有针对性地开展重点教育。加强大学生的安全教育,既要全面开展,也要有重点地进行,做到以点带面、点面结合。有针对性地对大学生开展重点教育,主要包括以下几方面内容:
(1)对重点时期的教育。重点时期包括新生入学、开学或放假前后、毕业前夕、节假日及周未、外出实习等。这些时间段,由于学生或对新环境不熟悉,或忙于开学准备、复习考试、毕业离校、或热衷交际应酬、外出游玩,或初涉社会、疏于防范等原因,容易发生各种事端。应教育学生在这些重点时期必须严加防范。
(2)对重点部位的教育。重点部位人员比较集中的教室、食堂、图书馆、体育馆,对安全有特殊要求的实验室、电子阅览室,以及其他重大活动场所,这些部位易发生事故和各类案件。应教育学生保管好自身财物,遵守纪律、服从管理、文明礼让、熟悉安全通道等,以避免发生财产损失、人身伤害和安全事故。
以开展深入学习实践科学发展观活动为契机,以对党、对人民、对历史负责的工作态度,以构建平安校园、办好人民满意的教育为宗旨,以改善办学条件,确保校舍安全和确保师生安全为根本,进一步明确责任,加大统筹协调力度,不断创新中小学校舍安全工程建设的机制和办法,群策群力,集中时间、集中精力、集中资金,从2009年开始,在三年内举全市之力,完成34376平方米现有d级危房的排危任务(不含新增危房),把中小学校舍建成最安全、最牢固、让人民群众最放心的建筑,全力维护社会平安、和谐、稳定大局。
二、目标任务
以省、州核定的中小学d级危房数据为基数,按照科学规划、合理布局、整体推进等原则,采取中央、省、州、市共同分担的办法,安排专项资金,三年内将34376平方米d级危房全部排除。其中:2009年排除d级危房13626平方米,新建建筑面积26037平方米,总投资3905万元,中央、省411.48万元、州274.32万元、市自筹3219.2万元;2010年排除d级危房13127平方米,新建建筑面积28770平方米,总投资4315万元,中央、省411.48万元、州274.32万元、市自筹3629.2万元;2011年排除d级危房7623平方米,新建建筑面积15765平方米,总投资2364万元,中央、省416.64万元、州69.44万元、市自筹1877.92万元。
三、基本原则
(一)科学规划,合理布局,整合资源,突出重点,分步实施的原则
工程项目的规划要遵循教育发展规律,坚持以人为本,科学规划,统筹安排,分步实施。做到全市中小学校舍安全建设与巩固提高“普九”成果相结合、与优化中小学布局结构调整相结合、与农村中小学教师廉租房建设相结合、与加强农村初中校舍改造相结合、与促进城乡教育均衡发展相结合、与提高基础教育质量与效益相结合,与新农村建设相结合。在坚持危、急、险、重学校优先的前提下,确定重点,突破难点。根据近几年我市加大对农村中小学建设力度后,全市中小学校舍d级危房大部分、大面积分布在市区的实际,采取突破重点的方式入手,按步骤稳步推进。坚持社会主义新农村重点乡镇(区)、村涉及的学校优先,教学用房、学生宿舍、学生食堂优先,项目建设条件成熟的优先,工作积极主动、前期工作准备充分的优先。以集中办学为导向,根据城区和乡镇学龄人口变化、城镇化发展趋势和教育资源现状,按照山区、半山区、坝区和城区的不同特点,科学合理的调整全市中小学校点布局,进一步加大校点撤并力度,优化教育资源配置。原则上一个村委会集中建好一所村完小,规模较小的教学点及一师一校点不纳入项目安排,就近撤并,集中办学。暂时难以撤并的校点,采用零星修缮,确保安全的办法进行过渡,不再作大的投入。
(二)以市为主,分级负责,强化具体责任的原则
按照“以县为主”的管理体制,中小学校舍安全工程的实施责任主体是市人民政府,市人民政府对全市中小学校舍安全工程负总责,各乡镇(区)要加强组织领导,制定措施,明确责任,确保中小学校舍安全工程建设的顺利实施。进一步强化市政府相关职能部门的责任,目标任务落实分解到部门,分解到相关人员。
(三)坚持标准,确保质量的原则
全市的校舍安全工程必须严格执行工程建设程序和标准,加强技术指导,强化监督检查,确保中小学校舍安全工程质量和建筑施工安全。要严格按照国家20*年颁布的《农村普通中小学校建设标准》(建标〔20*〕159号)以及《建筑法》、《招投标法》、《城乡规划法》、《防震减灾法》《*省学校校舍抗震设防管理办法(试行)》、《建设工程质量管理条例》、《建设工程安全生产管理条例》、《建设工程质量管理条例》、《建设工程安全生产管理条例》等法律法规,科学规划,精心设计。所有单位和工作人员要遵守国家有关法律、法规,严格执行基本建设程序,坚持先勘察、后设计、再施工的原则,做到“安全、科学、实用、经济、美观”,确保工程既符合标准又保证质量。要实行项目法人责任制、招投标制、工程监理制和合同管理制。实施校舍安全工程的建设单位和鉴定、检测、勘察、设计、施工、监理等各方责任主体,要严格遵守工程建设强制性标准,全面落实质量责任。施工图审查单位严格按照工程建设强制性标准对校舍加固改造或新建施工图设计文件进行审查。鉴定、检测、勘察、设计、施工、监理等单位以及专业技术人员,应当具备相应的资质或资格。
四、保障措施
(一)加强领导,明确责任
*市委、政府高度重视中小学危改工程,把校舍安全摆到重要位置,加强领导,明确责任,为工程顺利实施提供坚实的组织保证。成立了《*市中小学排除危房工作领导小组和工作小组》,设置办公室。由市长王忠同志任领导小组组长长,由*市分管教育的副市长杨龙遇同志任工作小组组长。结合我市实际情况出台《关于加强教育系统建设工程项目管理有关问题的通知》及《*市教育系统工程建设管理办法》等,对全市危改工程进行部署和动员,督促基层在保质保量的基础上加快工程实施进度。
为切实加强全市中小学校舍安全工程建设的组织领导,确保工程顺利推进并按计划完成,乡镇(区)都要层层组建工程建设工作领导机构,并层层签订责任书,明确各级各部门的工作职责,制定考核奖惩措施,确保工程建设的各项工作有人抓,有人管。市级各有关部门要积极配合,办理好相关业务。市人民政府将把中小学校舍安全工程建设纳入市对乡镇(区)教育责任目标完成情况考核的重要内容。同时,对涉及中小学校舍安全工程建设业务的部门工作进行督查。
各乡镇人民政府及市发改、建设、财政、教育、国土、环保、消防、气象、地税、监察、安监、审计等市级有关部门要认真履行各自在全市中小学校舍安全工程建设中的责任和义务,做到简化程序,提高效率。
1、市人民政府和乡镇人民政府(区公所):市人民政府、乡镇人民政府(区公所)是辖区内中小学校舍安全工程建设项目实施的主体。市人民政府、乡镇人民政府(区公所)主要领导是项目的第一责任人。负责筹措项目缺口资金、落实学校项目建设用地,负责协调各项工作并对工程质量负总责。
2、市发改局:负责项目的立项审批,负责建设资金的筹集等。
3、市建设局:负责对新增危房的鉴定,对已批准立项的项目进行报建登记,施工图设计、施工企业资质及工程项目监理资质等的审核把关,落实监理单位进行工程施工监理,指导项目实施主体做好招投标(议标)工作,对工程质量全程监督,办理项目的开工及验收工作。组织项目工程招投标。
4、市财政局:设立“危改工程”资金专户,由国库统一支付,统一管理,严禁挤占、挪用。根据工程进度,及时足额拨付项目专款及配套资金,定期对项目工程进度、资金管理、拨付、财务核算及固定资产登记等情况进行监督检查。全市自下而上建立危改项目分级负责、分级管理体制,并充分利用各方面监督机构,建立一整套正常的监督机制,确保工程质量。
5、市教育局:负责与相关部门做好项目的前期规划编制、申报,制定全市中小学校舍排危规划。上级项目下达后,结合项目学校的实际,根据规划,负责确定项目的建筑面积、结构、标准、用途等,与乡镇人民政府(区公所)签订项目实施协议书,管好、用好专项资金,按协议拨付工程款,收集整理好项目学校的各类档案资料,加强对项目学校的管理。指导项目学校签订项目协议书,按要求与施工方签订施工合同、监理合同及相关协议,做好项目的全过程管理工作,项目完工后,及时做好工程决算和审计工作,按照有关规定组织验收,公开验收结果,工程竣工验收后,及时办理工程交用手续。签订工程包修合同,并加强建设工程的固定资产登记及后续管理,做好全市中小学校舍安全工程建设协调监督的日常管理工作。
6、市国土资源局:负责学校项目用地的审批工作,并对建设项目用地地质灾害情况作出相应鉴定,并有针对性地进行指导。
7、市环保局:负责项目的环境保护及评价工作,办理相关环评手续。
8、市消防大队:负责项目消防设计的审查、审批及验收工作,办理消防验收业务。
9、市气象局:负责项目防雷设施的检测和验收,办理相关验收业务。
10、市地税局:按照有关政策规定,在政策允许的范围内,减免工程项目的税费。
11、市监察局:负责对图纸设计、施工监理、工程招投标、“双合同”机制等进行监督和管理,对在实施项目过程中存在的违规、违法行为进行查处。
12、市审计局:负责对工程实施情况、资金使用情况进行审查、审计,出具工程审计报告。
13、市地震局:出具施工图抗震设防审核意见书。
14、市安监局:对全市中小学校舍建设工程进行安全知识的指导,并进行综合协调和做好安全监督工作。
(二)制定方案,完善措施
各乡镇(区)、各单位要在本方案基础上,结合实际研究制定具体的项目实施方案,出台相关的保障措施,为全市中小学校舍安全工程建设提供政策、制度和措施保障。建设、消防、气象、环保、地税、国土资源等部门要按照省人民政府关于基础教育工程税费减免的有关规定,减免工程实施过程中的各项相关费用,全额减免行政事业性收费,服务性收费按三分之一收取。
(三)多方筹资,提供保障
2009-2011年三年内,全市计划排除中小学d级危房34376平方米,总投资10585亿元。除中央、省、州的投入外,市级财政必须自筹8727万元。在目前国际金融危机影响下,市级财政压力巨大,为了不将项目建设中产生的债务转嫁到学校。各部门要多渠道筹措资金,在争取中央、省、州危改资金的同时,我市积极协调各方力量,每年在教育附加费中拨出1200万元用于危改工程建设的同时,积极倡导社会力量进行捐集资用于危改项目的建设。
(四)严格管理,规范运作
全市中小学校舍安全工程建设要严格遵循基本建设程序,按照调查、鉴定、核实、确认、规划、初设、地勘、设计、报建、招标、合同、施工、质量监督与监理、工程验收、结算审计、工程档案归档等过程组织项目实施。同时,由市建设局牵头,相关部门配合,通过考察考核,采取招标、议标的方式,优选3-5个技术力量强、信誉好、实力雄厚监理部门、设计部门承担项目监理任务、设计任务,确保工程进度和质量。进度快、质量好、讲信誉的企业(部门)将作为继续实施下一年项目建设的优选对象。
(五)强化监督,严格考核
1、各单位在项目实施中要严把危房鉴定关、项目规划关、工程设计关、招标关、监理关、验收关、审计关,确保危房鉴定、工程立项、勘察设计、招投标(议标)、施工监理、竣工验收、投资审计等各项工作都依法依规,规范有序。
2、项目建设实施中,要认真落实工程质量行政领导责任制、项目法人责任制、工程质量责任追究制。市项目建设专项督查组每年至少要组织二次对本年度实施项目的进度及质量进行专项督查和巡视。市建设局、教育局等相关职能部门要对工程建设实行全过程监管,严格建设程序,做到事前有规范、事中有监督、事后有检查、完工后有管护,使建设项目始终处于规范的管理之中,切实保证中小学校舍安全工程建设质量。
3、中小学校舍安全工程建设项目严格实行工程质量终身责任制,所有施工单位对工程质量终身负责。所有中小学校舍安全工程项目都必须设置“*市中小学校舍安全工程”公示牌,公示项目名称、建设规模及建设、设计、施工、质检、监理单位名称、相关责任人和开工、竣工时间等相关内容。
4、对中小学校舍安全工程建设项目严格实行责任追究制。中小学校舍安全工程建设,在任何一道程序上工作的部门和人员都要以对组织、对人民、对师生、对本人负责的态度开展工作,若出现失职、渎职和其它违规违纪行为,将严肃查处,追究责任。
(六)对教育和建设部门的特殊要求
1、积极做好技术指导和技术支持
教育和建设等主管部门要切实加强对本地区校舍排查鉴定、加固改造以及新建工程的技术指导和技术支持。要针对校舍建筑结构类型、当地工程地质条件和房屋加固改造工程的特点,积极开展对本地区工程技术人员和一线管理人员的培训和指导。要分别制定校舍排查鉴定、加固改造和新建工程的技术指导及技术培训的工作方案。特别要做好技术力量不足或边远落后地区的技术培训和技术指导工作。
2、强化工程质量安全监督检查
教育和建设主管部门及其委托的工程质量安全监督机构,要把校舍安全工程作为本地区工程质量安全监督的重点,加大监督检查力度,督促各方责任主体认真履行职责。要制定具体质量安全工作方案,建立有效工作机制,依法加强对本地区校舍新建和加固工程各个环节建筑活动的监督管理。要切实加强对校舍新建和加固工程的建设、鉴定、检测、勘察、设计、施工、监理等各方主体执行法律法规和工程建设标准行为的监督管理,严肃查处违法违规行为。要督促相关单位认真做好施工安全工作,特别重视校舍加固改造时学校师生的安全,制定详细的教学区与施工区隔离等安全施工方案,确保师生绝对安全。
(七)建立健全管理系统,加强校舍安全综合管理
以开展深入学习实践科学发展观活动为契机,以对党、对人民、对历史负责的工作态度,以构建平安校园、办好人民满意的教育为宗旨,以改善办学条件,确保校舍安全和确保师生安全为根本,进一步明确责任,加大统筹协调力度,不断创新中小学校舍安全工程建设的机制和办法,群策群力,集中时间、集中精力、集中资金,从2009年开始,在三年内举全市之力,完成34376平方米现有d级危房的排危任务(不含新增危房),把中小学校舍建成最安全、最牢固、让人民群众最放心的建筑,全力维护社会平安、和谐、稳定大局。
二、目标任务
以省、州核定的中小学d级危房数据为基数,按照科学规划、合理布局、整体推进等原则,采取中央、省、州、市共同分担的办法,安排专项资金,三年内将34376平方米d级危房全部排除。其中:2009年排除d级危房13626平方米,新建建筑面积26037平方米,总投资39*万元,中央、省411.48万元、州274.32万元、市自筹3219.2万元;2010年排除d级危房13127平方米,新建建筑面积28770平方米,总投资4315万元,中央、省411.48万元、州274.32万元、市自筹3629.2万元;2011年排除d级危房7623平方米,新建建筑面积15765平方米,总投资2364万元,中央、省416.64万元、州69.44万元、市自筹1877.92万元。
三、基本原则
(一)科学规划,合理布局,整合资源,突出重点,分步实施的原则
工程项目的规划要遵循教育发展规律,坚持以人为本,科学规划,统筹安排,分步实施。做到全市中小学校舍安全建设与巩固提高“普九”成果相结合、与优化中小学布局结构调整相结合、与农村中小学教师廉租房建设相结合、与加强农村初中校舍改造相结合、与促进城乡教育均衡发展相结合、与提高基础教育质量与效益相结合,与新农村建设相结合。在坚持危、急、险、重学校优先的前提下,确定重点,突破难点。根据近几年我市加大对农村中小学建设力度后,全市中小学校舍d级危房大部分、大面积分布在市区的实际,采取突破重点的方式入手,按步骤稳步推进。坚持社会主义新农村重点乡镇(区)、村涉及的学校优先,教学用房、学生宿舍、学生食堂优先,项目建设条件成熟的优先,工作积极主动、前期工作准备充分的优先。以集中办学为导向,根据城区和乡镇学龄人口变化、城镇化发展趋势和教育资源现状,按照山区、半山区、坝区和城区的不同特点,科学合理的调整全市中小学校点布局,进一步加大校点撤并力度,优化教育资源配置。原则上一个村委会集中建好一所村完小,规模较小的教学点及一师一校点不纳入项目安排,就近撤并,集中办学。暂时难以撤并的校点,采用零星修缮,确保安全的办法进行过渡,不再作大的投入。
(二)以市为主,分级负责,强化具体责任的原则
按照“以县为主”的管理体制,中小学校舍安全工程的实施责任主体是市人民政府,市人民政府对全市中小学校舍安全工程负总责,各乡镇(区)要加强组织领导,制定措施,明确责任,确保中小学校舍安全工程建设的顺利实施。进一步强化市政府相关职能部门的责任,目标任务落实分解到部门,分解到相关人员。
(三)坚持标准,确保质量的原则
全市的校舍安全工程必须严格执行工程建设程序和标准,加强技术指导,强化监督检查,确保中小学校舍安全工程质量和建筑施工安全。要严格按照国家20*年颁布的《农村普通中小学校建设标准》(建标〔20*〕159号)以及《建筑法》、《招投标法》、《城乡规划法》、《防震减灾法》《*省学校校舍抗震设防管理办法(试行)》、《建设工程质量管理条例》、《建设工程安全生产管理条例》、《建设工程质量管理条例》、《建设工程安全生产管理条例》等法律法规,科学规划,精心设计。所有单位和工作人员要遵守国家有关法律、法规,严格执行基本建设程序,坚持先勘察、后设计、再施工的原则,做到“安全、科学、实用、经济、美观”,确保工程既符合标准又保证质量。要实行项目法人责任制、招投标制、工程监理制和合同管理制。实施校舍安全工程的建设单位和鉴定、检测、勘察、设计、施工、监理等各方责任主体,要严格遵守工程建设强制性标准,全面落实质量责任。施工图审查单位严格按照工程建设强制性标准对校舍加固改造或新建施工图设计文件进行审查。鉴定、检测、勘察、设计、施工、监理等单位以及专业技术人员,应当具备相应的资质或资格。
四、保障措施
(一)加强领导,明确责任
*市委、政府高度重视中小学危改工程,把校舍安全摆到重要位置,加强领导,明确责任,为工程顺利实施提供坚实的组织保证。成立了《*市中小学排除危房工作领导小组和工作小组》,设置办公室。由市长王忠同志任领导小组组长长,由*市分管教育的副市长杨龙遇同志任工作小组组长。结合我市实际情况出台《关于加强教育系统建设工程项目管理有关问题的通知》及《*市教育系统工程建设管理办法》等,对全市危改工程进行部署和动员,督促基层在保质保量的基础上加快工程实施进度。
为切实加强全市中小学校舍安全工程建设的组织领导,确保工程顺利推进并按计划完成,乡镇(区)都要层层组建工程建设工作领导机构,并层层签订责任书,明确各级各部门的工作职责,制定考核奖惩措施,确保工程建设的各项工作有人抓,有人管。市级各有关部门要积极配合,办理好相关业务。市人民政府将把中小学校舍安全工程建设纳入市对乡镇(区)教育责任目标完成情况考核的重要内容。同时,对涉及中小学校舍安全工程建设业务的部门工作进行督查。
各乡镇人民政府及市发改、建设、财政、教育、国土、环保、消防、气象、地税、监察、安监、审计等市级有关部门要认真履行各自在全市中小学校舍安全工程建设中的责任和义务,做到简化程序,提高效率。
1、市人民政府和乡镇人民政府(区公所):市人民政府、乡镇人民政府(区公所)是辖区内中小学校舍安全工程建设项目实施的主体。市人民政府、乡镇人民政府(区公所)主要领导是项目的第一责任人。负责筹措项目缺口资金、落实学校项目建设用地,负责协调各项工作并对工程质量负总责。
2、市发改局:负责项目的立项审批,负责建设资金的筹集等。
3、市建设局:负责对新增危房的鉴定,对已批准立项的项目进行报建登记,施工图设计、施工企业资质及工程项目监理资质等的审核把关,落实监理单位进行工程施工监理,指导项目实施主体做好招投标(议标)工作,对工程质量全程监督,办理项目的开工及验收工作。组织项目工程招投标。
4、市财政局:设立“危改工程”资金专户,由国库统一支付,统一管理,严禁挤占、挪用。根据工程进度,及时足额拨付项目专款及配套资金,定期对项目工程进度、资金管理、拨付、财务核算及固定资产登记等情况进行监督检查。全市自下而上建立危改项目分级负责、分级管理体制,并充分利用各方面监督机构,建立一整套正常的监督机制,确保工程质量。
5、市教育局:负责与相关部门做好项目的前期规划编制、申报,制定全市中小学校舍排危规划。上级项目下达后,结合项目学校的实际,根据规划,负责确定项目的建筑面积、结构、标准、用途等,与乡镇人民政府(区公所)签订项目实施协议书,管好、用好专项资金,按协议拨付工程款,收集整理好项目学校的各类档案资料,加强对项目学校的管理。指导项目学校签订项目协议书,按要求与施工方签订施工合同、监理合同及相关协议,做好项目的全过程管理工作,项目完工后,及时做好工程决算和审计工作,按照有关规定组织验收,公开验收结果,工程竣工验收后,及时办理工程交用手续。签订工程包修合同,并加强建设工程的固定资产登记及后续管理,做好全市中小学校舍安全工程建设协调监督的日常管理工作。
6、市国土资源局:负责学校项目用地的审批工作,并对建设项目用地地质灾害情况作出相应鉴定,并有针对性地进行指导。
7、市环保局:负责项目的环境保护及评价工作,办理相关环评手续。
8、市消防大队:负责项目消防设计的审查、审批及验收工作,办理消防验收业务。
9、市气象局:负责项目防雷设施的检测和验收,办理相关验收业务。
10、市地税局:按照有关政策规定,在政策允许的范围内,减免工程项目的税费。
11、市监察局:负责对图纸设计、施工监理、工程招投标、“双合同”机制等进行监督和管理,对在实施项目过程中存在的违规、违法行为进行查处。
12、市审计局:负责对工程实施情况、资金使用情况进行审查、审计,出具工程审计报告。
13、市地震局:出具施工图抗震设防审核意见书。
14、市安监局:对全市中小学校舍建设工程进行安全知识的指导,并进行综合协调和做好安全监督工作。
(二)制定方案,完善措施
各乡镇(区)、各单位要在本方案基础上,结合实际研究制定具体的项目实施方案,出台相关的保障措施,为全市中小学校舍安全工程建设提供政策、制度和措施保障。建设、消防、气象、环保、地税、国土资源等部门要按照省人民政府关于基础教育工程税费减免的有关规定,减免工程实施过程中的各项相关费用,全额减免行政事业性收费,服务性收费按三分之一收取。
(三)多方筹资,提供保障
2009-2011年三年内,全市计划排除中小学d级危房34376平方米,总投资1*85亿元。除中央、省、州的投入外,市级财政必须自筹8727万元。在目前国际金融危机影响下,市级财政压力巨大,为了不将项目建设中产生的债务转嫁到学校。各部门要多渠道筹措资金,在争取中央、省、州危改资金的同时,我市积极协调各方力量,每年在教育附加费中拨出1200万元用于危改工程建设的同时,积极倡导社会力量进行捐集资用于危改项目的建设。
(四)严格管理,规范运作
全市中小学校舍安全工程建设要严格遵循基本建设程序,按照调查、鉴定、核实、确认、规划、初设、地勘、设计、报建、招标、合同、施工、质量监督与监理、工程验收、结算审计、工程档案归档等过程组织项目实施。同时,由市建设局牵头,相关部门配合,通过考察考核,采取招标、议标的方式,优选3-5个技术力量强、信誉好、实力雄厚监理部门、设计部门承担项目监理任务、设计任务,确保工程进度和质量。进度快、质量好、讲信誉的企业(部门)将作为继续实施下一年项目建设的优选对象。
(五)强化监督,严格考核
1、各单位在项目实施中要严把危房鉴定关、项目规划关、工程设计关、招标关、监理关、验收关、审计关,确保危房鉴定、工程立项、勘察设计、招投标(议标)、施工监理、竣工验收、投资审计等各项工作都依法依规,规范有序。
2、项目建设实施中,要认真落实工程质量行政领导责任制、项目法人责任制、工程质量责任追究制。市项目建设专项督查组每年至少要组织二次对本年度实施项目的进度及质量进行专项督查和巡视。市建设局、教育局等相关职能部门要对工程建设实行全过程监管,严格建设程序,做到事前有规范、事中有监督、事后有检查、完工后有管护,使建设项目始终处于规范的管理之中,切实保证中小学校舍安全工程建设质量。
3、中小学校舍安全工程建设项目严格实行工程质量终身责任制,所有施工单位对工程质量终身负责。所有中小学校舍安全工程项目都必须设置“*市中小学校舍安全工程”公示牌,公示项目名称、建设规模及建设、设计、施工、质检、监理单位名称、相关责任人和开工、竣工时间等相关内容。
4、对中小学校舍安全工程建设项目严格实行责任追究制。中小学校舍安全工程建设,在任何一道程序上工作的部门和人员都要以对组织、对人民、对师生、对本人负责的态度开展工作,若出现失职、渎职和其它违规违纪行为,将严肃查处,追究责任。
(六)对教育和建设部门的特殊要求
1、积极做好技术指导和技术支持
教育和建设等主管部门要切实加强对本地区校舍排查鉴定、加固改造以及新建工程的技术指导和技术支持。要针对校舍建筑结构类型、当地工程地质条件和房屋加固改造工程的特点,积极开展对本地区工程技术人员和一线管理人员的培训和指导。要分别制定校舍排查鉴定、加固改造和新建工程的技术指导及技术培训的工作方案。特别要做好技术力量不足或边远落后地区的技术培训和技术指导工作。
2、强化工程质量安全监督检查
教育和建设主管部门及其委托的工程质量安全监督机构,要把校舍安全工程作为本地区工程质量安全监督的重点,加大监督检查力度,督促各方责任主体认真履行职责。要制定具体质量安全工作方案,建立有效工作机制,依法加强对本地区校舍新建和加固工程各个环节建筑活动的监督管理。要切实加强对校舍新建和加固工程的建设、鉴定、检测、勘察、设计、施工、监理等各方主体执行法律法规和工程建设标准行为的监督管理,严肃查处违法违规行为。要督促相关单位认真做好施工安全工作,特别重视校舍加固改造时学校师生的安全,制定详细的教学区与施工区隔离等安全施工方案,确保师生绝对安全。
(七)建立健全管理系统,加强校舍安全综合管理
1 安全教育方法学的概念
安全教育学是起源于安全教育实践的一门学科,具有很强的应用学科特征,因此安全教育学的相关研究具有很强的实践应用的针对性,相关理论与规律都需要在安全教育实践中接受检验,安全教育方法学的研究也不例外。
安全教育方法学的哲学方法论为方法体系的上层建筑,也是第二、三层次方法的哲学基础,具有明显的认识论的哲学意识与纯理论形态特征,其对安全教育实践及其研究的指导是通过对第二、三层次的方法指导与规范来实现的。
2 安全教育学研究方法体系
安全教育研究方法若完全借鉴教育学研究方法,方法体系非常的复杂,也无明确的分类标准,为了加强安全教育研究方法的针对性与系统性,基于上述对科学方法、教育学与安全科学方法的考察,结合安全教育研究的实践性、多学科与多层次的特点,对安全教育研究方法按不同标准分类如下,以构成安全教育学研究方法体系。
2.1 依据方法性质与属性构建安全教育学研究方法体系。
安全教育方法学就是研究安全教育及其学科的方法总和,可分为多个层次与方面,按人们认识安全教育学过程的发展顺序和深度的不同,借鉴方法科学对方法的划分规则,将安全教育学的研究方法依据其本身的性质与属性大体上将其划分为三类:
(1)获取安全教育实践感性经验材料的基本方法,即感性方法,如观察法、安全实验(试验)法等。
(2)加工安全教育学研究资料和作出相应结论的基本方法,即理性方法。主要包括科学抽象方法、各种逻辑方法、数学方法与科学假说方法等。
(3)综合性方法,也称系统科学方法。它包括系统论方法、控制论和信息论方法等。
2.2 基于研究问题性质来构建安全教育学研究方法体系。
在方法学中以问题性质为标准可以将研究方法分为:理论方法、实证方法、实验研究方法与历史研究方法四大类,其被广泛应用在教育学的研究中,安全教育学属于教育科学的分支学科,具有教育学的显著特征,因此,可以依据安全教育学研究中问题的性质来构建安全教育学的研究方法体系。
(1)安全教育学理论研究方法。其主要的研究手段包括归纳、演绎、类比、分类、比较、分析、综合和概括等。
(2)安全教育学实证研究方法。实证研究方法是形成安全教育事实的方法,主要应用于对大量的安全教育实践现象与个案的研究中,包括观察法、问卷法、访谈法、测量法、行动法与个案法等。
(3)安全教育学实验研究方法。实验法是教育学里量化研究的重要手段,是安全教育的量化与实证研究常见方法。一般用在安全教育经济学、管理学、教学模式、教学手段与统计研究等方面,根据控制程度的不同可以分为真实验与准实验等。
(4)安全教育学历史研究方法。安全教育学的历史研究法就是借助历史研究法,通过搜集某种安全教育现象发生、发展和演变的历史事实,加以系统客观的分析研究,从而揭示其发展规律的一种研究方法,一般主要应用在安全教育理论、历史与发展等方面的研究,应用于安全教育历史研究方法主要包括文献法、内容分析法等。
(5)基于研究方法的性质与主要作用,结合安全教育学的特点,将安全教育研究方法划分为思辨研究法、描述研究法、实验研究法与开发研究法五大类。
(6)按研究安全教育获取资料的过程来划分,可大致分为直接、间接获取,以及融合两种方式的综合获取。
上述研究表明,安全教育学研究方法可广泛吸收用于借鉴哲学方法、自然科学方法与社会学科学方法,这与其交叉与综合的学科属性是一致的,实验法是一切自然科学研究的最基本方法,非逻辑方法是社会科学研究的最基本方法,而辨证法、文献法、调查法、归纳法、比较法、系统科学方法是安全教育学基本与主要的研究方法,本文根据上述分析,结合安全教育研究对象特点与需要,综合各种研究方法特征,按照安全教育方法学的体系来构建安全教育学研究方法综合体系。
另基于对安全教育研究方法的综合思考,借鉴教育等科学的研究方法,按照安全教育方法论层次"哲学方法一般方法――专门方法"的线索构建了安全教育研究研究方法综合体系,该体系由"方法分类"、"方法原理与特征描述"与"研究对象举例"三项构成,大致满足了安全教育研究对方法的分类、阐述、选择与应用的要求(如附表1):
3 结论
(1)该体系实现安全教育研究过程中对方法使用的四项基本内容(分类、原理与特征描述、选择与应用),便于研究时的快速选择与使用。
(2)鉴于科学方法体系过于庞大、复杂,目前无统一标准,安全教育研究方法广泛借鉴了哲学、自然科学与社会科学三大方法体系,因此,在上述方法分类中,不可避免会出现重复、交叉与可商量(方法定性的问题)的现象,如同一种方法可以划到不同的方法分支体系中。
(3)在以上综合体系中,方法分支没有完全列写所有方法,只例举了常用、基本与重要方法,方法体系的拓展空间很大,选用时不能完全拘泥于该表,要依据研究需要来恰当地选用。限于精力与篇幅,每种研究方法在安全教育研究中应用过程(程序)没有单独阐述,可以大致借鉴该方法一般研究程序,注意使用对象的特殊性即可,若不能直接使用,则可进行适当的改进后再选用。
1引言
数据安全是信息与计算科学专业信息安全方向和计算机科学与技术等专业的一门重要专业课。课程的主要目的是让学生学习和了解信息安全及密码学的一些基本概念,理解和掌握一些常用密码算法的加密和解密原理,认证理论的概念以及几种常见数字签名算法和安全性分析。本文从数据安全课程的教学现状以及存在的问题出发,结合作者在教学工作中的实际情况、授课体会和经验,研究和探讨了在教学方法上的改进手段和实施方法。
2教学现状分析及存在的主要问题
2.1缺乏数学等基础性知识,教学内容容易脱节
数据安全作为专业方向课,讲授对象一般是高年级的本科班学生或研究生,说明它需要大量的数学基础知识的积累。包括了数论基本知识和代数基本知识,涉及到大整数素因数分解问题、离散对数问题、椭圆曲线离散对数问题等,这体现了数据安全专业与数学基础学科结合的紧密性。而在课程开设中,往往认为该课程是入门课程,而忽视了对数学课程的讲解,导致学生学习相关内容时感觉较难掌握。因此在讲授涉及到数学基础理论的章节,例如公钥密码学中的RSA算法、椭圆曲线算法时,要把算法中涉及到的数论知识补充教给学生,并提醒数学知识在后续学习中的重要性。避免学生在基础知识欠缺的情况下,认为课程难度太大,丧失进一步学习的信心。
2.2课程内容庞杂,教学难度不易控制
数据安全是为信息与计算科学专业、计算机应用与技术等专业专门开设的一门课程。课程总体来讲有一定的难
因此在内容的编排上,必须要考虑到学生的理解和接受程度。同时,由于密码学的涉及面广泛,又要求有较高的数学基础,再加上上述必需内容,就决定了密码学课程必然包含了庞杂的教学内容。而课堂学时数是有限的,这就决定了必须合理地组织教学内容,并采用灵活丰富的教学手段。能够突出重点、建立基础,并能形成体系,为进一步的扩展提供契机。
2.3实践性不强,实践手段不够丰富
数据安全学科在具有很强理论性的同时也具有非常强的实践性。目前能够开设信息安全学科的院校,其实验条件还较为落后,有些仅仅进行一些加密/解密、防火墙或者入侵检测等简单实验。而国外强调仿真的信息安全教学法,即建立完整、真实、复杂的网络信息对抗环境,并在此基础上完成各方面的实验。
实践教学是教学过程的一个重要环节。对数据安全的实践教学应该给予高度的重视。利用教学实验,目的是让学生从应用的角度去理解所学的理论,加深印象,达到理论和实践的结合。特别是与计算机产品、标准的结合。但是,由于本专业定位于以数学为基础,以信息学科理论为研究方向,因此学生在信息系统方面的知识掌握相对较少,因此不便于做和系统结合很紧密的实验。
3教学方法的研究与改进措施
3.1优化知识结构,合理组织教学内容,灵活运用教学方法
密码学课程课堂教学应该解决的核心问题是如何既能够找出密码学本身的完整体系和特点,又能对数据安全教学的立体式框架起到一个衍射作用。就密码学本身而言,密码学主要由密码编码学和密码分析学两部分组成,两者相辅相成、对立统一,共同为达到数据安全的基本目标服务。其中基本的数据安全目标主要包括机密性、完整性、可鉴别性以及不可否认性等。这就决定了在课程内容安排上应能充分体现这一体系,应体现密码编码学和分析学两条相伴的主线,应融入密码学在数据安全框架中的认知。就编码学和分析学这两条主线而言,为了讲述清晰并烘托重点可安排编码学为主线,而辅以分析学内容。但最终应给学生清晰地总结出这两条主线的轮廓,为学生今后的自学构建方法学基础。
关于密码学对数据安全服务的支持,可以采用专题的形式,并采用灵活多样的手段来完成教学。如该部分的新内容较多,则可采用集中讲授的方式;如果该部分只需要讲清楚原则,则可采用课堂概述,课外自行阅读并完成作业的形式;而有些内容则可以完全借助于实验来完成。当然,在这些内容的教学中,应该围绕一个核心目标:能够应用密码学的观点和方法论来构造并评价数据安全系统。
3.2注重激发学生的学习动机和学习兴趣
(1) 引入一些密码学中的经典案例。例如,在讲授古典密码学时,通过讲授诗情画意传“密语”、悠扬琴声奏响“进军号角”、显微镜里传递情报、网络与数字幽灵、“量子”技术传递信息等使学生理解古典密码学常用的加解密方法。
(2) 讲述密码学史上著名人物的故事。例如:著名的数学家、计算机科学家图灵,提出了传统密码体制思想的香农,提出了公钥密码学思想的迪菲和赫尔曼,我国著名的密码学家王小云等。激发学生对课程的神秘感。
(3) 讲述著名的密码算法攻击和破译案例。例如山东大学的王小云教授长期坚持不懈的努力,找到了破解HASH函数的关键技术,成功地破解了MD5及其它几个HASH函数,二次世界大战中恩尼格码密码机被成功破译的故事等。
(4) 讲述机器密码时代一些经典密码机的案例及相关知识背景。例如曾广泛使用的弗吉尼亚密码机和、恩尼格码密码机、Sigaba密码机,美国国家安全局(NSA)和美国国家标准局(NIST),密码算法的由来等背景知识。
(5) 通过引入协议故事直观地帮助学生理解算法和协议。例如引入零知识洞穴故事来讲述零知识证明协议,引入硬币抛掷故事来理解比特承诺的含义,引入三方智力扑克故事来介绍会话密钥的产生过程,引入国际象棋特级大师问题、黑手党骗局问题、恐怖分子骗局问题等说明零知识证明协议的缺陷,从而引入基于身份的零知识证明的概念。
(6) 引入数据安全新技术激发学习的动力。例如在讲授计算复杂度问题时,可以通过引入正处于研究阶段的量子计算机技术、DNA计算技术,使学生了解计算机复杂性研究的要求与限制,同时对将来的学科发展有一个清晰的了解,扩展自己的知识面。
(7) 使用软件来模拟数据安全中密码算法的加解密过程,使教学活动更为直观和易于理解。例如:在讲授DES、AES、RSA、Blowfish等算法时,都可以同时配以实际的教学软件来模拟算法的实现过程。特别是讲授AES算法时,相当复杂的流程往往使学生望而生畏,而通过一个AES算法的Flash演示程序,学生理解起来就容易多了。数据安全课程必须和实际应用相结合,在讲授PGP协议时,就可以通过演示来说明该软件在对邮件进行加密、签名和认证方面的作用。
(8) 引入现实生活中与数据安全关系紧密的例子,例如电子商务、网上银行、数字证书、认证系统等。让学生能感觉到课程的重要性,从而产生浓厚的兴趣。
3.3利用现代教学手段,充分发挥多媒体教学的优势
板书与课件相结合,教师讲解与课堂讨论相结合,基础理论与应用实践相结合。其中关键的是课堂教学中课件的制作。课件的内容不是课程内容的罗列,而是要对课程内容跨章节地组织起来,形成一个整体,当然也包括与其他课程之间的关联。如在讲解密码学、访问控制、防火墙技术等章节后,学生具备了数据安全的基础知识,但是知识点比较分散,对数据安全的综合应用能力较弱。在课程讲授过程中安排综合应用实例讲解。通过具体实例的运会,使学生能将各个章节的内容联系起来,巩固所学知识,提高综合运用的能力。
正确的使用多媒体可以起到普通教学所没有的良好效果。基于数据安全课程本身的特点,内容比较枯燥、晦涩难懂,而在课件中加入一些图片、音效、动画等特效,可以给学生以一定的视觉冲击,吸引学生的注意力,使教学过程更加直观明了,生动有趣。教学中要多采用启发式、讨论式的教学方法。使用通俗易懂的语言、文字描述,通常就可以把一个原本复杂的协议、算法等化繁为简,由难变易。例如在讲授密码学中零知识证明、数字签名等协议时,使用了Alice和Bob作为通信的双方,通过双方对话的形式描述了协议的规范。又如使用了Peggy和Victor两个虚拟角色分别来充当证明者和验证者,通过它们之间的对话由浅入深地将比特承诺协议讲的非常清楚。
3.4鼓励学生参与实践,理论与实际应用紧密结合
在实践教学方面,主要是以课程设计为主, 应当与教学目标相一致,满足教学和就业的双重需要。其目的是让学生了解各种密码算法的设计和实现,通过实现相应的密码算法深入理解密码算法的步骤、设计思想、每一步对数据流的影响以及实际实现算法和理论算法之间的差距和应该注意的问题。
指导学生利用高级语言(如Java、C++、C#等)去实现一些典型的密码算法,例如:古典密码学中的Caesar算法、维吉尼亚算法、Hill算法、Playfair算法、置换算法等,传统密码算法中的DES、AES、Blowfish等,公钥密码体制中的RSA算法、ECC算法、Elgamal等,以及数字签名、零知识证明等技术。考虑到算法实现的困难性,如果学生的能力有限,可以建议学生在先读懂相关的算法源程序的基础上,再试着去实现和改进算法,或者只是实现算法的部分功能。编程训练不仅能够加深了学生对算法过程的理解,同时学生也会因一定的成就感而培养了学习兴趣,增强了进一步学习的信心和动力。
3.5考试方式的变革与创新
结合学生学习和课程本身的特点,课程的考试方式和试题的类型可以更加灵活。使用传统的闭卷考试的方式,不可避免的会造成学生死记硬背公式和课本内容的情况发生。而开卷考试可以将重点放在考察学生的能力上。但是必须重视考试过程中学生不经思考,而一味抄书的情况发生,这样不但不能培养学生的创新能力、思维的扩散能力,反而助长了学生考前不重视学习,考试企图抄袭的不良风气。因此,若要进行开卷考试,必须在考题设计方面有一定的灵活,使学生觉得有一定的难度,但又可通过自己的努力能够独立完成。
例如可以就开卷考试作以下尝试。试卷内容强调基础知识和创新能力测试相结合,更侧重于考察学生灵活运用知识的能力;内容应当不局限于教材和平时所讲,要能够锻炼学生灵活运用知识的能力,避免死记硬背;通过设计趣味性和带有提示性的题目,使学生感受到考试的乐趣,不再害怕考试;设计少量发散性思维题目,让考生自由发挥和创造,只要言之有理就给分;设计附加题目或者二选一的题目,鼓励学生在能力范围内尽量做答,能够全部完成的将给予一定的鼓励性加分。例如可以通过历史上的真实案例,引入相关的协议分析题;通过TDES算法模拟图来分析算法的流程及安全性等。
3.6加强数据安全与相关课程之间的联系
数据安全课程不是一门孤立的课程,它与计算机学科的其他很多课程都有密切的联系。这些课程包括:第一,数学基础,特别是密码学部分的内容,它的基本原理属于数学范畴,一般来说,所有的密码学家都有很强的数学背景;第二,软件基础,如数据结构、算法、中高级语言基础;第三,系统结构基础,如计算机硬件、网络组成基本原理、操作系统和网络协议等;第四,通信基础,如信号处理基础、通信基本原理;第五,电子技术,包括弱电类专业应掌握的电子技术基础。因此如何在较少的课堂学习时间中既补充了相关的数学知识和帮助学生回忆已学的专业基础知识,又保证正常内容的讲授也是一个需要解决的问题。在课程学习中应当注意到这些不同课程之间的紧密关系。要学会利用先前的网络知识来分析数据安全中的问题,同时利用学到的数据安全知识来理解以前的知识结构,加深印象,便于进一步的学习。例如:和网络通信相结合,利用Sniffer抓包器工具,鼓励学生破解加密的报文等实现一些简单的加密解密操作。
4总结与展望
由于体育课的特殊性,在教学中难免有伤害事故发生。从造成事故的主观和客观两方面全面分析,查找原因,提出一些建议和措施,提高教师和学生的安全意识,正确对待安全事故,采取有效的预防措施减少事故的发生,使体育教学正常地进行和实施。
一、思想上要高度重视
体育课中经常会发生扭伤、搓伤、拉伤、碰伤等运动损伤,偶尔也会发生一些重大的安全事故,轻者影响学习,重者可能造成残疾,甚至危及生命,给学校、学生、家庭带来不应有的损失。一线体育教学工作者必须牢固树立“安全第一”的思想。体育教师应高度重视安全教育,落实安全措施,使青少年健康快乐地成长。
在体育课中要建立较好的体育课堂常规,以及一些运动项目的教学都要教给学生相应的保护、帮助措施和方法,但在课堂教学过程中,一些细节问题往往被忽视,然而就是这些细小的问题往往存在安全隐患。所以体育教师一定要全面了解关注每一位学生,重视课堂细节,更有效地消除安全隐患,真正把学生的安全放在第一位。
二、教师应做好上体育课的全面准备工作
作为课堂教学的组织者和引导者,教师可能会由于安排不合理和准备不足导致学生安全事故的发生。比如:教师的安全意识不强,设计体育课没有结合学生的年龄特点及学情,对学生的安全教育缺乏,导致学生安全意识淡薄,比较散漫地参加体育活动;课堂常规没有抓好,教学组织、教学方法不合理;场地安排不合理;对学生的身体情况了解得不全面;运动量和运动强度过大;技术动作讲解错误、不到位,等等。
如:运动场地的选择必须根据教学的内容安排,同时根据学校的实际情况确定。球类课、技巧类、田径类,教师在安排场地时要根据不同类型的课的特点选择所需的场地。如果安排不合理,那么会出现学生拥挤、没有秩序的情况,最终导致安全事故的发生。
同时,教师要根据上课的内容,提前仔细地检查每一件器材,遇到破损的、有安全隐患的必须及时清除和补充,以免造成体育课堂教学中学生安全事故的发生。
三、切实解决好突发事件
校园内存在许多安全隐患,我们要善于发现和解决,并做到防患于未然。课堂是最为重要的舞台和阵地,对于体育教师来说,总是在尽最大努力防止伤害事故发生,但实际工作中,伤害事故是难以避免的。因此,我们必须掌握一些急救方法,争取在第一时间开展救治,阻止伤害事故进一步恶化,消除负面影响。
专业体育教师都应该掌握中暑、脱臼、骨折、抽筋、扭伤、挫伤等情况的急救方法。如果遇到也不要惊慌,首先尽快开展急救,同时应尽快通知校医、学校等,采取合理、有效的处理措施。再次,对已发生的伤害事故,教师要积极与家长联系,以积极的态度参与事故善后处理,如陪伴学生、垫付费用等,最大限度地消除负面影响。
四、对学生严格要求
1.要求学生在健康状况下参加体育课。
班主任首先要对这些学生的健康进行摸底调查,如有先天性疾病的学生要及时通知体育教师,不要让其参加剧烈的体育运动。体育教师对自己所任班级的学生的健康状况更要了解,在课堂中要特别关注那些身体素质不太好和有先天疾病的学生。
2.要求学生有高度的组织纪律性,听从老师指挥。
在体育教学中,教师不仅自身要具有高度的安全意识,而且有责任和义务教育学生树立安全第一的思想。学校为了安全起见,应要求体育课由教师组织学生排好队,有序地带到操场上课,下课时再由教师带学生排队回教室。
上体育课时严禁带小刀、铅笔、钥匙等危险物品;排队时做到“静、齐、快”,但只能快速地走出教室排队,不能跑,更不能推旁边的同学;排队下楼梯时一定要靠右行;如有身体不适,一定要及时跟老师请假,等等
3.要求学生切实做好准备活动。
准备活动是开展任何一项体育活动之前必须做的,而且准备活动的充分、到位与否直接影响运动成绩高低和能否保护自身安全。
安全的体育课不光教师应做好准备工作,学生的准备活动也尤为重要。
首先,在体育课堂教学中教师要使学生明确做好准备活动时防止受伤必不可少的措施,在长期的教学过程中要养成充分做好准备活动的好习惯,同时在做好一般准备活动的基础上,教师还应该安排一些结合主教材的专项准备活动,使学生身体各部位、各个关节充分活动到位,为主教材学习打下基础。
近年来学校中学生安全事故时常发生,特别是2005年11月山西省长治市沁源县发生的造成21名师生死亡、18名学生受伤的特大交通事故给师生的生命安全和健康造成了重大的伤害。为了汲取这起特大交通事故的沉痛教训,保证在学校体育工作中师生的安全与健康,教育部颁发了《关于加强学校体育活动安全防范工作的紧急通知》,在通知中明确提出学校开展一切体育活动的目的,都是为了促进学生的身心健康发展,在体育活动过程中首先要高度重视学生的生命安全,要切实树立健康第一的指导思想。体育是学校教育的重要组成部分,学校开展一切体育活动的目的,都是为了促进学生的身心健康发展。近年来在体育活动过程中学生安全事故发生呈上升趋势,经常会发生摔伤、碰伤等运动损伤,偶尔也会发生一些重大的安全事故,轻者影响学习,重者可能造成残疾,甚至危及生命,所有这一切无疑给学校带来了巨大的压力和诸多负面的影响,也加重了体育教师的心理负担。有的学校或体育教师为了安全,取消了一些必要的体育活动和一些器械性的运动项目,这样不利于学生健康成长。作为一名体育工作者,我认为:体育的竞争性、对抗性很强,本身带有一定的危险性,不出一点事故是不可能的。但只要安全防范措施得力,是可以避免出现损伤的。下面就从体育教学的实践中谈谈学校体育教学活动中学生安全事故发生的原因及预防。
一、学校体育教学活动中安全事故发生的原因
体操教学是最容易发生运动损伤的项目之一,学生受伤的机率比较大,特别是单杠、双杠等器械体操项目,由于学生要离开日常生活中所习惯的地面运动,在不熟悉的器械上完成运动动作,导致心理紧张,身体也容易失去平衡,受伤的机率大大增加;还有在投掷教学中组织不好也容易出伤害事故;在学校大型运动会上未及时清除起跑点上跑道道次箱,导致学生冲刺时绊倒摔伤等。纵观学校体育活动,不难发现导致学校体育教学活动中安全事故发生的主要原因是:
1. 学校对学校体育工作重视不够,没有将“安全第一、健康第一”的指导思想放在学校工作的首位,对体育活动中安全教育意识比较淡薄,这是造成学校体育教学活动中安全事故的根本原因之一。
2. 学校体育场地器材的不安全患多,这是学校体育教学活动中发生伤害事故的直接外部原因之一。如体育设施陈旧,活动场地上不安全因素较多。
3. 体育教学活动的直接承担者体育教师缺乏责任感,不重视向学生传授体育保健知识,忽视体育教学中的安全教育。这是造成学校体育活动中安全事故的不可忽视的原因之一。如课前对学生所做出的相互推挤等一些不安全的行为睁一只眼闭一只眼,课上未详细地给学生讲明活动的具体要求和注意事项,学生往往因为未得到及时教育和制止而发生意想不到的安全事故。
4. 学生天性活泼好动,加之没有得到安全相关的生理心理知识、社会知识、生活经验的传授,这也是学校体育教学活动中发生伤害事故的重要原因。
二、预防学校体育教学活动中安全事故发生的主要措施
以上原因和一些不可以预见的因素,导致在学校体育教学活动中伤害事故的发生,要预防学生伤害事故的发生,就必须从多方面入手。
(一)学校要根据教育部通知精神,认真遵照《学校体育工作条例》、《学生伤害事故处理办法》,高度重视学生的生命安全,切实树立健康第一的指导思想。学校应提供符合国家安全标准的体育教学及运动场地、设施和器材。
(二)体育教师既要在思想上高度重视伤害事故,又要在教学实践中体现安全措施;体育教师应结合教师职业道德和责任感教育,树立安全教育观,不断提高自身业务能力水平、健康安全意识和预防事故能力,树立“健康第一,安全第一”的教育理念;体育教师在组织体育活动中要把预防伤害事故所采取的措施贯穿到体育教学的每个环节中去。体育教师在组织体育活动中,要加强运动技术动作的保护与帮助方法的指导,教学中注意根据学生的年龄、性别、健康状况和身体素质等,科学地安排活动,特别是针对不同的体育运动项目,选择合理的教学方法;针对不同季节特点,选择好相应的准备活动内容。体育教学活动中要耐心地指导学生进行练习,重视学生练习中的保护与自我保护,特别是体操运动,由于动作比较复杂,要采取不同方式的保护与帮助,并指导学生相互进行保护,这是预防伤害事故的一项重要措施。如在进行跳马、跳箱等教学训练时,器械前要有跳板,器械后要有保护垫,同时要有老师和同学在器械两旁站立保护。在体育课中,教师不仅自身要具有高度的安全意识,同时要有责任和义务教育学生树立安全第一的思想,把安全教育列为体育教学的一项重要内容。在体育教学中预防伤害事故发生的重点工作是安全教育,体育教师应通过各种途径和方式,向学生宣传体育教学安全的重要性,传授预防伤害的方法,增强学生预防的自觉性。如通过体育教学,让学生知晓参与体育课程时,学生应对自身的健康与安全最大程度地注意,要遵守如下规定:(1)无论是上体育课还是参加体育活动,应穿运动鞋、运动服;严禁穿皮鞋、裙子等上课;(2)身上不准携带小刀、剪刀之类的尖锐器物,不准佩带任何首饰上课;(3)听从教师安排与要求,严格遵守课堂纪律,严禁嬉闹争斗等具有危险性的行为;(4)遵守运动场地及器材设施使用规则,严禁违规使用场地器材。
(三)学校要重视体育设施的安全问题,加强对体育设施安全的检查,加快运动场地和体育器械的建设,创造良好的体育环境,学校要定期对体育设施进行安全检查,发现隐患及时整改。场地器材的准备是最基本的安全预防,也是引发安全事故的最主要外部因素,是可见的,也是可预防的,因此要定期检查体育设施安装是否牢固,使用是否得当。体育教师在上课前必须仔细做好场地和器材的安全检查,如有安全隐患应及时排除,再进行组织教学。例如,学校的单杠、双杠、爬竿等被风吹日晒雨淋,天长日久就会生锈、腐烂,没有及时保养和修理更换,学生在活动时器材容易发生断裂,致使学生摔伤。所以在进行器械体操等教学时,体育教师必须全面检查器械的表面是否不平或有裂缝,金属部分是否生锈或年久失修,螺丝、链条是否坚固,设备的安装或放置是否妥当,及时发现并排除安全隐患,同时器械下面要铺设垫子,还要加强保护措施,预防脱手受伤等。从而减少伤害事故发生的机率。
总之,对于体育教学中学生的安全事故问题,既不要谈虎色变,又不可掉以轻心,应时刻牢记学生安全无小事,只有这样才能时刻牢记“安全第一”的宗旨,同时也充分体现了学校体育“健康第一”的指导思想。
参考文献:
[1]教育部.学生伤害事故处理办法.
体育教学是以身体活动为主的学习过程,教学中如稍有考虑不周,就易发生损伤类的事故,所以在体育教学中的安全问题显得尤为突出。目前有的学校和教师为了尽量避免事故的发生,在体育课中采取一些消极预防办法,如降低教材难度及减负减量,对稍有挑战的教材干脆就去掉,更有甚者仅做一些简单的活动或采取“软禁”的手段敷衍了事,这样既影响了体育教学大纲的贯彻,阻碍了体育教学发展,也极大影响了学生身体机能的提高。我认为当前学校和教师都应以一个客观的态度去看待体育教学中的安全问题,正确的去对待安全事故,采取有效的办法去减少事故的发生。这里就如何预防体育教学中安全事故谈几点看法。
一、体育课帮助学生树立安全意识
在体育教学中,教师不仅自身要具有高度的安全意识,同时也有责任和义务教育学生树立安全第一的思想,如:有的学生上课调皮,站队时相互推撞认为好玩,他们根本也不知掌握力度和分寸,另外加上有的孩子本身平衡协调能力就差,很容易因碰撞而摔倒,造成身体损伤等安全事故,为此教师就应在迅速制止的同时给予适当的批评教育不仅仅让学生明白这是错误的行为及其可能发生的不良的后果,同时要使每个学生都意识到这是不安全的行为,杜绝同类事件再次的发生。这样通过一些事件及时的教育和随时的提醒使学生思想上引起认识和重视,才能时时保持清晰的安全意识,不做有危险的事。促使学生高度的安全意识得以形成,防止安全事故发生。
二、课前考虑要细致周到
1、对易发生的安全事故要有预见性并加以防范。如,跳的练习中下肢的肌肉群和膝、踝关节容易损伤,投掷练习中腰部、肩部及手指手腕易受损等,那么,就得根据动作技术要求重点做好针对性的准备活动。又如铅球练习要防止意外砸脚或脱手砸到周围的同学,这都要预先想到并考虑好采取针对性的预防。
2、教学方法、组织管理设计要科学合理。科学合理的教学方法和组织管理是防止安全事故的重要手段。在教学活动中,我们要认识到,教学方法不好不仅仅会引起智障学生的积极性不高、注意力更不易集中,同样也会引起意外事故发生的。另外组织管理的好坏也是预防安全的有效手段。如徒手练习时人不要安排站得太挤;器械练习时,要反复强调安全使用器械的步骤后才能组织学生和器械都要在安全范围内进行使用和练习,从而保证教学练习有序进行,保证教学中最基本的安全。
3、教学内容要合理,动作难易程度要得当。我们知道难度过小对学生没有挑战,也不利于帮助他们的身体发展和意志品质的培养,难度过大对他们既难掌握又会失去自信,心理会产生障碍也容易发生事故。所以我们一定要根据学生的实际能力去要求并引导教育学生。
4、对学生练习中的错误动作应及时纠正。在体育教学练习中,学生经常会出现错误的动作,错误的动作(既不合理的动作)往往是最容易导致身体损伤的,如不及时纠正就会变成安全隐患和导火索。所以教学中对不合理的动作应及时的指导和纠正以防对身体造成损伤。
5、要保证好场地器械的安全。
场地器材的准备是最基本的安全预防,也是引发安全事故的最主要外部因素,是可见的,也是可预防的。在上课前我们教师必须仔细做好场地和器材的安全检查,如有安全隐患应及时排除后,再进行组织教学。
三、掌握常见的病症和损伤的急救和处理方法
在体育教学中,教师不仅仅要熟知中学生的生理和心理特点,另外必须要细致了解他们的病史状况,以便合理安排这类同学的体育教学内容,防止因体育教学安排不当而导致病症出现,引发事故。另外教师还注意掌握一些运动医学常识和简单处理方法,如运动中暑、抽筋、脱臼、急性损伤、等情况的应急处理。这样遇到问题知道在第一时间里采取正确的方法进行急救处理或治疗,减少和防止事故发生。
1.引言
信息安全学科是一门新兴的交叉学科,涉及通信学、计算机科学、信息学、法律和数学等多个学科,主要研究确保信息安全的科学与技术,培养能够从事计算机、通信、电子商务、电子政务、电子金融等领域的信息安全高级专门人才[1-3]。信息安全的理论基础是密码学,信息安全的问题根本解决往往依靠密码学理论。密码学是一门数学背景极强的综合性学科,数学理论在当前的密码学研究中发挥重要作用,包括数论、群论、组合逻辑、复杂度理论、遍及理论及信息论等。因此,信息安全数学基础在信息安全中占据举足轻重的地位,是整个学科专业的理论基础。对于信息安全专业的学生而言,信息安全数学基础对今后密码学的深入学习具有基础性的作用。
图1 信息安全数学基础与密码学的关系
2.课程的特点与现状
信息安全数学基础作为一门数学课,其自身的理论性是毋庸置疑的,但是它又有区别于传统数学课程的地方。笔者在讲授该门课程的过程中对其特点与现状总结如下:
(1)信息安全数学基础课程课时紧,内容多、难度大,涉及数论、代数和椭圆曲线论等数学理论。由于有关数论、代数和椭圆曲线论等方面的课程多半是针对数学专业的学生,对于非数学专业的学生而言,对相关基础知识的掌握有所欠缺,很多内容都是新知识,学习难度相对有点大,理解起来比较困难。因此,该门课程很容易导致学生产生畏惧情绪,在学习过程中疏于研究和探索,理论基础掌握不够扎实。
(2)信息安全数学基础课程主要是为密码学技术提供理论基础,其本身就是为了利用基础理论解决实际应用中信息安全领域的问题。如果在课堂中只强调理论知识的讲授(如定理的证明,公式的推导等),将导致学生忽略与信息安全工程实践的应用,不清楚学习这些数学理论能干什么、在什么地方用、怎么用、这种方法的优点是什么等问题,很难为以后学习密码学技术打好基础。
(3)信息安全数学基础是具有变化性、发展性的一门课程,书本上的知识往往滞后于信息安全技术的实际应用[1-3],许多新的理论已经不再适用,而新的理论却未能在课本上更新。因此,这就要求老师在讲授课本上的基础知识的同时,关注最新信息安全技术的发展,使学生明白信息安全技术没有绝对的安全性,需要不断地提出新的算法、新的技术,从而引导学生探索信息安全相关知识,培养其创新意识。
综上所述,结合该门课程的特点与现状,需要改变传统的数学授课方式,从而提高学生的学习兴趣,使得学生在牢固掌握该课程理论知识的同时,增强学生的创新意识,培养其解决实际信息安全问题的能力。因此,如何创造一种全新的教学方法,已成为信息安全数学基础课程教师需要深入探索的一个课题和挑战。
3.教学内容分析
信息安全数学基础是信息安全专业的基础课,对学生深入学习密码学相关知识,尤其是公钥密码算法和数字签名算法具有重要意义。因此,讲授该课程时,需要重点讲授基础知识,概括介绍前沿知识,同时注重理论与实践的相结合。
根据陈恭亮教授编写的《信息安全数学基础》[4]这本教材,该课程需要讲授欧几里得除法、模同余、欧拉定理、中国剩余定理、二次同余、原根、有限群、有限域、椭圆曲线等诸多内容。因此,围绕密码学所涉及的数论、近世代数和椭圆曲线论等数学理论,我们将该课程内容分为(见表):
表 信息安全数学基础课程内容分类
4.教学方法的探索与体会
教师是课堂教学的策划者,要上好信息安全数学基础这门课,教师必须针对该课程的特点和内容,制订好教学方案,激发学生的兴趣,提高学生的积极性,为密码学技术的学习打好基础。现将自己对该课程的教学体会总结如下:
(1)以基础知识为核心,简化数学理论知识,提高学生的积极性。信息安全数学基础课程内容多、分散且抽象,对于工科学生来说,理解起来相对比较困难。初等数学相对比较简单,可以讲得快一些,通过例子向同学们介绍其应用。如讲授模运算中模逆元的概念时,我们可以将其与学生曾经学习过的“倒数”进行对比,通过对比帮助学生理解模逆元的概念,如倒数3*1/3=1,而模逆元3*5 mod 7=1。近世代数中群、环、域的概念比较抽象,教师可以将较难的数学问题转化为一些容易的小问题,采用归纳法对三者之间的联系和区别进行概括(如图2),帮助学生加深理解。椭圆曲线论需要把椭圆曲线的物理意义及其应用讲清楚。
图2 群、环、域的关系
同时,为了调动学生的积极性和主动性,可以在课堂中引入数学史的讲解及一些数学家的故事,比如讲中国剩余定理时,可以讲讲韩信点兵的背景,激发学生学习的兴趣。
(2)以密码学应用为出发点,采用启发式教学的方式引导学生将理论与应用相结合。信息安全数学基础课程的目的是引导学生将信息安全数学理论应用到实际的密码学问题当中,所以,老师应该改变传统的“满堂灌”的教学模式,运用启发式的教学方式,介绍问题的来源、研究的方法等,使得学生清楚“学习这些数学理论能干什么、在什么地方用、怎么用”等问题。
围绕着密码学所涉及的技术和算法[5],我们可以向学生讲述信息安全数学理论和密码学应用之间的联系,如讲授欧拉函数和欧拉定理时,可以介绍其在RSA公钥密码算法中的具体应用;讲授中国剩余定理时,可以通过引出问题:假设5个人中每个人都知道一个秘密的部分内容,想要恢复出秘密的全部信息,至少需要3个人联合起来(密码学中的门限方案),使得学生了解中国剩余定理的应用。信息安全数学理论与密码学的服务关系如图3所示,其中箭头表示服务与被服务的关系。
(a)数论部分与密码学的服务关系
(b)近世代数部分与密码学的服务关系
图3 信息安全数学基础与密码学的服务关系
(3)精心设计实践教学环节,发挥工科学生特长,提高学生解决问题的能力。信息安全数学基础是针对工科学生开设的一门数学基础课,仅讲授课本上的知识很难使学生对课本吃透,因此,需要发挥工科学生的特长,精心设计实践教学环节。信息安全数学基础中有很多相对复杂且抽象的算法,单靠课堂上的理论讲解是很难让学生掌握的,因此,可以适当地安排一些编程作业。如讲授欧几里得算法时,可以要求学生利用编程知识实现该算法,既锻炼学生的编程能力,又加深学生对欧几里得算法的深刻理解。另外,结合信息安全实际应用中出现的一些问题,让学生自己思考会用到哪些学到的数学知识,通过小组讨论和汇总,使学生在充分理解理论知识的基础上,通过独立思考,灵活解决实际问题。
(4)采取引导式教学,培养学生的创新能力,探索前沿性知识。近些年来,随着信息网络技术的日益普及和商业需求的提高,密码学的研究和应用愈来愈热。教科书上的知识已经很难满足信息安全技术的应用,以教科书为主的教学内容已经很难达到高等教育的任务和目标。这就需要老师不能仅仅传授课本上的基础知识,而需要采取引导式教学,将信息安全领域的最新技术作为例子引入到课堂,和学生进行开放式探讨,带学生进入学科前沿,激发学生的探索能力,使学生学会利用数学基础知识分析和解决实际问题。另外,在教学过程中要引导学生自主探索国内外信息安全领域的最新动向,使学生明白任何技术或算法不是一成不变的,需要不断地创新和发展以适应国家信息化进程的需要,培养学生发现问题的能力和创新意识。
5.结语
《信息安全数学基础》在信息安全中占据举足轻重的地位,是整个学科专业的理论基础。笔者分析了信息安全数学基础课程的特点与现状,针对该课程的教学内容,从基础知识的讲授、理论与应用的结合、实践环节的设计及学生创新意识的培养四个方面对教学方法进行探讨。通过教学实践表明,该教学方法取得良好的效果,学生对信息安全表现出浓厚兴趣,考试成绩基本符合正态分布,为现代密码学技术打好坚实的基础。由于信息安全数学基础仍是一门新兴的课程,很多问题仍需要进一步探讨,在今后的教学中还需要不断改进教学模式,提高教学质量,为培养满足社会需要的优秀人才而努力。
参考文献:
[1]郎荣玲,刘建伟,金天.信息安全数学基础理论教学方法研究[J].计算机教育,2012(17):33-25.
[2]王敏超,周从化.信息安全数学课程设置与教学方法探讨[J].考试周刊,2011(15):136-137.
0、引言
作为我国人才发展规划的重要组成部分和支撑手段,我国专业硕士学位正处于高速发展的机遇期。高校正在抓住机会,采取积极措施,大力促进硕士专业学位教育的全面发展。教育部在2010年要求进一步调整优化教育结构,积极稳妥地推动我国硕士研究生教育的战略转变,从以培养学术型人才为主,逐渐转变为以培养应用型人才为主。这意味着扩大全日制专业硕士研究生的培养规模成为研究生培养的一个趋势。
区别于侧重理论和研究的科学硕士学位,专业硕士学位教育主要培养满足特定职业需求和有特定职业背景的高级专门人才。专业学位教育具备专业性、综合性和开放性三大特点。
算法设计与分析是专业硕士研究生课程,是多个专业和方向的必修课程,这些专业包括计算机科学与技术、计算机应用、计算机软件与理论、软件工程等。该课程同时还是一门与计算机有关的非计算机专业的专业课程,包括管理科学与工程、系统工程、应用数学与计算数学等专业。本课程的前驱课程包括离散数学、程序设计基础、数据结构等,与计算方法和计算机图形学等课程关系紧密,既具有鲜明的理论体系,也具有很强的实践性。
专业硕士研究生的算法设计与分析课程的主要目标是通过讲授不同类型算法的基本原理、解决方法、实现技术等,分析不同算法的时间复杂度和空间复杂度,使学生通过该课程的学习,能够对系统软件和应用软件开发过程中的实际问题设计出高效、优化的算法,为开发出优秀的软件奠定基础。该课程涵盖的主要内容有常用数学工具、穷举法、贪心算法、分治法、减治法、动态规划、并查集、回溯法、分支限界法、计算几何、随机算法、NP理论等12个方面。
但是,在教学实践过程中,大部分的专业硕士研究生并不能很好地理解该课程的理论部分,对算法设计也只是机械地记忆法的步骤,而不能灵活地解决碰到的新问题。这些问题对教师提出了挑战:如何根据学生的知识基础,让他们以乐意接受的方式,在有限的课堂时间内掌握算法设计方法,以应对今后工作实践中无限变化的实际问题。
大量教学实践证实:纯粹的理论灌输会使学生很快失去学习课程的兴趣,不能坚持课堂学习,更没有意愿在课后的练习和实践环节投入时间和精力。
基于完全案例覆盖的教学方法因此提出,也就是让每个案例覆盖多个知识点,每个知识点有多个案例与之对应;让案例教学贯穿于理论讲授、算法设计讲授和编程技巧讲授的整个过程。该教学法涉及案例选取、案例库建设、案例授课技巧等内容,下面将分别阐述。
1、案例选取的原则
所谓的案例教学法,就是利用案例作为教学媒介和教学手段,以提高学生综合能力为目标的教学方法。案例的选取至关重要,因为案例是案例教学的核心,直接影响着学生的兴趣和对知识的接受程度,从而最终影响着案例教学法的实际效果。
根据所讲授算法分析与设计课程的实际,案例的选取要遵循两个原则:其一是多重覆盖原则,其二是难易平衡原则。
1.1 多重覆盖原则
科学硕士授课时间通常分为3个学期、一年半左右的时间,课时量充足,课程覆盖知识点全面而细致,传授知识的信息量更大。而专业硕士的课堂授课大多集中在前两个学期,用一年时间完成,相对科学硕士,课时量相对不足。就算法设计与分析这门课而言,科学硕士的授课学时数为48,而专业硕士授课32学时。较少的课时量对案例的选取提出了严格的要求。一个案例并不能只为一个知识点设计,而必须为多个知识点设计。只有这样,当所有的案例教学完成后,每个知识点可以从多个不同的角度进行讲解,学生也可以从多个角度对其进行学习和理解,完成了解熟悉巩固的学习过程。
例如,最大子段和问题就具有多重覆盖的性质。最大子段和问题可以描述为:给定n个整数(可以是0、可正、可负)组成的序列,求该序列能够取得最大连续子段的和。如果序列是{-2,6,-5,13,-5,4},则满足要求的子段是{6,-5,13},其元素和是14,这也是该问题的解。
最大子段和问题虽然描述简单,容易理解,但它有多种解法,涉及的知识点包括穷举法、分治法、动态规划、NP理论等,其计算复杂度涵盖了O(n3),O(n2),O(nlogn),O(n)等4个层次。因此,该问题是一个典型的多重覆盖的案例,在案例选取时可以优先选择。
1.2 难易平衡的原则
依照教育学理论,案例教学法要把实际教育过程中真实的情景加以典型化处理,引导学生思考和决断,使得相同或类似场景再现时,学生能够根据学习时处理案例的经验和技巧,有效处理新出现的情况和问题。因此,一方面,课堂上使用的案例要具有一定的难度和挑战性,使得学生有兴趣跟随教师的思路去思考解决方案;另一方面,案例的难度又不能超出学生的能力范围,否则学生会失去信心,与教学过程脱节。
最能体现案例选取的难易平衡原则的两个问题是多段图的最短路径问题和最长公共子列问题。前者描述的是一个图分为多个段,每个段有若干个节点,这些节点只与前一段的节点和后一段的节点之间有路径,要求找到起点到终点距离最短的路径。而最长公共子列问题描述的是在两个字符序列中找到共同的但又最长的那个子列。
虽然这两个问题都是动态规划的典型案例,但难度是不一样的。多段图的最短路径问题的求值过程和回溯求路径(求解)的过程形象而直观,因此可以作为动态规划算法的入门案例。最长公共子列问题虽然描述起来简单,但要建立递推公式比较困难,也比较难以理解的,因此,可以作为动态规划算法的提高案例。
但有些问题因为过难或过易不适合作为案例。楼层扔鸡蛋问题讲的是一个鸡蛋从n层楼上摔下来不破,但从n+1层楼上摔下来必摔破,对有限的楼层数和鸡蛋数,求最坏情况下至少要经过多少次实验才能把n求出来。这个问题虽然也可以用动态规划算法解决,但不易理解,因此由于受到学时数的限制,不适合作为专业硕士生算法教学案例。
2、案例库建设
在基于完全案例覆盖的算法教学法中,案例并不是孤立的、只服务于各章节和知识点的,相反,它们彼此间有紧密的关系,甚至可以说案例集合可以成为一个完整的体系。为了便于案例的选取和利用,需要把案例整理成库,并在教学过程中不断完善和发展。案例库并不是一个个案例的简单罗列,而是以数据库系统的形式组织起来,便于从难度、涉及知识点、彼此关系等方面查询,也便于添加、修改和删除。
2.1 案例来源
案例库中的案例有3个主要来源:经典问题、科研开发问题和公司面试题。
经典问题在案例库中占有大部分的比例。经过前人的总结和积累,算法设计与分析的各个知识点都有一个或多个的经典问题可以作为案例。经典问题作为案例具有多方面的优势。首先,这些问题已经被大多数学生熟悉,便于学生理解和掌握。例如汉诺塔问题,虽然学生尚不清楚案例涉及的分治和计算复杂度理论,但很容易被案例吸引,产生兴趣。其次,问题解决方法研究得比较透彻,且一般有多种解法。第三,学生更容易在课后找到相应的学习资料,对所学知识加深理解。
案例的第2个主要来源是学生在科研和开发中碰到的问题。这部分问题更具有前沿性和实践性,与实际联系紧密,更能使学生掌握解决实际问题的方法。例如,在教学过程中有学生提出其导师的课题中如何用GPS快速准确地测量林地面积的问题。如果用传统的林地分割法解决,不但数据收集困难,而且在计算中容易出现负面积和面积重复计算等严重的问题,但采用计算几何的手段可以解决这些问题,而且计算过程简单高效。因此,这个实际问题也成为计算几何知识点的主要案例之一。通过鼓励学生在课堂上通过提问和发电子邮件的形式获取这些问题,帮助他们解决问题,同时丰富案例库。
各大IT公司的面试题也是重要的案例来源。这些公司的研发部门为了招聘到具有发展潜力的研发人员,面试题目的重点已经不在程序的语法和具体的编程技巧上,而是把重点放在算法设计上,以考察所面试学生的算法水平和解决实际问题的能力。结课后1~3年的时间内,通过回访调查,可以获取这方面的案例,同时也可以掌握业界的研究动态和方向,以便在课程中有所涉及和倾向,为学生的就业奠定更好的基础。
2.2 部分案例总结和列表
经过长时间的收集、整理和建设,案例库已初见规模,形成了经典案例、研发案例和面试案例共同构成的案例体系。表1展现了部分案例的来源以及它们与算法设计的各个知识点之间的覆盖关系。
2.3 完善案例相关的授课技巧
案例库中的所有案例都具有一个重要的属性:授课过程中使用该案例的技巧。这些技巧大致分为3类,分别是叙述故事、提出挑战、破解悬疑。
叙述故事的技巧适合于知识点的引入环节,目的是吸引学生的注意力,激发其兴趣。例如,在讲解最小生成树知识点时,可以讲述以下蜘蛛建网的故事。一只大蜘蛛要结网了!结网之前首先要拉龙骨。龙骨的作用很重要,要确保每个关键点之间都有一段或多段蛛丝连接。这样,可以保证一旦昆虫落入网络陷阱,蜘蛛能在第一时刻感受到。你的任务是:编写一个程序,对一组输入的固定点,能够输出一个方案,使得蛛丝的总长最小。通过这个故事,学生能够迅速理解最小生成树的定义,并饶有兴趣地思考如何解决这个问题。
对于那些貌似容易解决,但实际需要大量理论和算法设计技巧作为支撑的案例,可以采用提出挑战的方式授课,让学生乐意尝试。用GPS测算林地面积的问题就属于这个类型。通过问题介绍,学生根据自己的知识积累很快就能想出三角形分割法、梯形分割法和小矩形分割法等方法。但这些方法都存在着实际计算方面的缺陷,因此可以提出挑战:用所学过的计算几何的知识和手段解决面积测算问题。而挑战往往会带来思考和行动的动力,让学生在接受挑战的过程中掌握相关的知识和技巧。
破解悬疑是悬疑影片最引人人胜的设计,而案例授课过程可以把这种手法引入课堂,使学生长时间保持课堂注意力,并使问题解决的过程给学生留下深刻的印象,从而强化知识点,强化算法设计技巧的教学效果。二部图方面的婚配问题可以作为典型的破解悬疑的教学案例。在追求最大婚配数目标的过程中逐步讲解什么是二部图、什么是可增广链、如何发现可增广链、以及如何增加婚配数等,让每一步都有一个具体的目标,让学生围绕该具体目标进行思考和设计。
3、课堂效果
通过长期的探索和积累,基于完全案例覆盖的算法教学法取得了预期的效果。
(1)课堂出勤率有明显的好转。如果单纯讲解算法理论和算法技巧,课程开始阶段还有很多学生坚持上课,但到课程中后期,很多学生就会以各种理由缺课。究其根本原因,是这部分学生认为自己无法跟上课程节奏,没有课堂收获。但采用了案例教学后,绝大部分学生能够出勤,并且课程前期和中后期的出勤率大致相当。
(2)课堂气氛有了很大提升。为了解决案例中的问题,学生会积极思考,参与课堂讨论,能够始终保持课堂注意力。
(3)促进了部分学生的研究和开发。这是因为部分案例来自学生的科研和开发实践,案例在入库之前已经得到了充分讨论和有效解决。
(4)使学生在就业市场取得了一定的优势。由于部分案例来源于IT公司的面试题,这就让学生对就业有更充分的准备。而这些题目也是业界发展的风向标,因此对学生就业后的工作也有支持作用。事实上,在教学实践中,学生最感兴趣的案例就是公司面试题,这应该与越来越严峻的就业形势有关。
4、结语
中图分类号:G64 文献标识码:B
1引言
计算机网络和通信的融合是促进信息化社会发展的最活跃的因素之一。计算机与信息技术的发展为其他高新技术产业的发展起到十分重要的带动和示范作用。计算机与信息技术的发展和应用离不开信息的安全,信息安全是构建整个社会信息化的根本保证。只有实现了信息的安全,才能确保电子政务、电子商务、网络科研、网络银行、远程教育、远程医疗等计算机网络信息系统的正常运行、真正造福于人类。
目前,国际上不少大学开设了信息安全学科专业或者信息安全相关课程[1~3],国内则已有几十所高校开办有信息安全本科专业,为国家和社会培养了一批掌握信息安全理论与技术的专门人才,这些信息安全专业毕业生的数量与社会的需求仍存在较大差距。另一方面,国家对于开设信息安全专业有许多规定和要求,并不是什么学校都可以开办该专业的。此外,几乎所有高校均举办有计算机科学与技术专业或者网络工程专业或者软件工程专业或者其他相近专业,而且在实际工作中,无论是过去、现在还是将来,许多计算机应用系统、网络信息系统、软件系统都是由计算机科学与技术、网络工程和软件工程专业的毕业生设计、开发的。我们知道,只有从系统设计伊始就考虑信息安全需求与信息安全技术运用,才有可能使得开发出的信息系统是稳定可靠和安全实用的。因此,探讨计算机科学与技术、网络工程、软件工程专业本科信息安全技术知识点及其教学方法,培养学生的信息安全意识,训练学生运用所学的信息安全技术知识去设计、开发安全可靠的计算机网络信息系统、软件系统和数据库应用系统等,是这些专业本科教学改革与实践的一项重要的现实任务。
2各专业本科教学的信息安全技术知识点
结合信息安全学科发展趋势[4],我们认为计算机科学与技术、网络工程、软件工程等专业的本科生,应当学习如下信息安全技术知识点并逐步加以运用。
(1) 信息安全基本概念
信息安全研究范畴,信息安全系统,信息安全体系结构,信息安全模型,信息安全管理、信息安全标准与法规。
(2) 计算机设备与芯片安全
(3) 密码技术
DES对称密码,RSA公钥密码,ECC椭圆曲线密码,量子密码,密钥管理与密钥恢复技术,公钥基础设施PKI,基于口令、智能卡和生物信息的身份认证机制,基于私钥和公钥密码体制的信息认证技术,Kerberos认证系统与X.509标准;安全单向HASH算法,数字签名技术与标准;信息隐藏与数字水印技术。
(4) 数据库安全
数据库加解密技术,数据库系统访问控制技术。
(5) 操作系统安全
操作系统安全机制,Windows操作系统安全,Unix操作系统安全,Linux操作系统安全,Solaris操作系统安全。
(6) 计算机网络系统安全
计算机病毒及其防治技术,网络协议TCP/IP、HTTP的安全,电子邮件系统安全,网络互连设备安全,安全电子商务协议,入侵检测技术。
(7) 应用程序安全与可信软件技术
应用程序安全,软件可靠性,软件质量预测,可信软件测试,可信软件开发与维护控制。
3各专业本科信息安全技术知识教学实施方法
在计算机科学与技术、网络工程、软件工程专业本科教学计划中,独立地开设六、七门课程来讲授前述所列的信息安全技术知识点,将占用较多学时,显然是不现实的;而且如果这样做的话,这三个专业几乎演变成信息安全专业了。我们认为,计算机科学与技术、网络工程、软件工程专业本科信息安全技术知识的教学既要有一定的宽度和深度以最大程度地获得更好的教学效果,又要体现出与信息安全专业本科教学的区别。
在计算机科学与技术、网络工程、软件工程专业本科实施信息安全技术知识点的教学,一种做法是单独开设一门“信息安全技术”课程,将前述知识点集中讲授。这样做的优点是,通过该课程的学习,学生们可以在短时间内对信息安全技术知识获得整体的了解与认识。但是,前述所列的信息安全技术知识点与计算机科学与技术、网络工程、软件工程专业其他课程的内容联系十分紧密,真正理解这些知识点并加以运用需要学生具有相关的专业课程背景知识(例如,理解关系数据库加密的特征与过程必须具有关系数据库理论与技术方面的知识)。因此,如果在开设相关专业课程之后再独立开设“信息安全技术”课程,那么由于课时安排受限的关系以及授课教师专长有所不同,在授课过程中将信息安全技术各知识点与学科专业其他课程联系以及将信息安全技术知识应用于实际问题的设计与求解的阐述可能就不够深入;另一方面,如果在低年级就开设“信息安全技术”课程,那么学生们由于缺乏学科专业知识的支撑,一时半会难以理解授课内容。
为了解决上述矛盾,我们建议的实施方法是,首先聘请在计算机与信息安全学科具有较高学术造诣和丰富教学实践经验的教授在大学低年级为学生开设“信息安全讲座”,以使得学生们对信息安全技术有一个概括性的认识;然后,融合信息安全技术知识的传授贯穿于计算机科学与技术、网络工程、软件工程专业本科教学的全过程,将有关信息安全技术知识点的讲授有机地集成到相关专业课程的教学实践过程中,如下表所示。
在计算机科学与技术、网络工程、软件工程专业本科相关课程实施我们提出的这种信息安全技术知识教学方法对专业课程任课教师来说既是必要的又是可行的,例如“数据库系统”课程的任课教师除了具备坚实的数据库系统理论和技术知识之外,也应当比较熟悉数据库加解密和数据库系统访问控制技术(这些其实也是数据库系统课程的一部分内容),这样讲授如何将数据库安全技术知识应用到数据库应用系统的设计与开发中就是一件很自然的事情。
4结束语
进入21世纪以来,高等院校除了开办信息安全本科专业批量培养信息安全技术专门人才之外,在计算机科学与技术、网络工程、软件工程等信息类专业本科教学中讲述信息安全技术知识也已经成为共识,虽然各校讲授信息安全技术知识点内容的多少、深浅以及侧重点有所不同,实施教学方法也各有秋千。
我们提出的计算机科学与技术、网络工程、软件工程专业本科信息安全技术知识点及其教学方法已在广西大学实施多年,取得了良好的效果,具体表现为这些专业不少学生的本科毕业设计课题就是信息安全技术方面的、毕业受聘的工作岗位是直接从事信息安全技术开发与维护工作,也有相当的本科毕业生考上了信息安全技术专业方向的研究生。
本文结合信息安全学科发展趋势和自身的教学实践,探讨了计算机科学与技术、网络工程、软件工程专业本科的信息安全技术知识点以及教学实施方法,期望它能起到抛砖引玉的作用。
参考文献
[1] Erik Hjelmas, Pstephen D. Wolthusen. Full-spectrum information security education: integrating B.Sc., M.Sc., and Ph.D. programs. Proceedings of the 3rd annual conference on information security curriculum development, New York: ACM Press, 2006:5-12.