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關鍵詞:實踐教學;案例庫;教學改革
當前,實踐教學在高職教育中的主體地位已經毋庸置疑。它是高職教育實現人才培養目標的重要環節,是培養學生職業能力和素質的主要途徑。要想做好實踐教學,能夠真正實現實踐教學中的“實”,建設一套翔實、貼近崗位要求的專業課程的綜合性實踐教學案例庫勢在必行。
一、實踐教學案例庫建設的意義
縱觀計算機專業實踐類案例庫的相關建設與研究,真正符合本校學生,滿足學生崗位需求的案例鳳毛麟角。尤其對于本系專業基礎課程,面向的學生多,涉及的授課教師也多,存在師資不足、授課內容不統一、教學模式不合理等問題。因此,建設一套完整的實踐教學案例庫,作為各門課程的有力補充資源是非常必要的。
(一)提高教師計算機專業技術、教學質量和教學水平
建設的實踐教學案例庫含有大量豐富案例,這就要求課程的授課教師既要有淵博的理論知識,又要具備豐富的教學與實踐經驗,能夠將理論與實踐融會貫通、與時俱進,不斷更新教學內容,關注課程相關技術發展,這在一定程度上可以促進教師計算機專業技術的提高,從而提高教師教學質量和教學水平。
(二)增加教師與學生之間的互動關系
當案例庫應用到教學中,教師與學生的關系轉變為“師生互補,教學相輔”。學生積極參與,在理解、分析案例和課堂討論等環節中發揮主體作用,而教師在整個案例教學中起著“導演”的作用。既要選擇好“劇本”,即符合教學需要的案例,又要在課堂討論中審時度勢、因勢利導,讓每一個學生得到充分發揮,獲得最大的收益。因此,案例庫應用到實踐教學中,加強了師生交流,活躍了課堂氣氛,是傳統教學難以比擬的。
(三)有利于教師進行分層教學
結合當下高職院校學情及實踐教學工作實際,建設實踐教學案例庫可以有力彌補教師教學當中學時受限、不能針對不同程度的學生進行全面講解等缺點。
二、實踐教學案例庫建設研究內容
(一)建設理念
團隊成員圍繞內容設計、編寫案例為核心,合理設計、編寫、選取能使學生獲益最大、具有較高應用價值的計算機技術案例,吸收慕課建設優點,建設具有引領和示范作用的計算機專業實踐教學案例庫。在案例庫中,每門課程的所有案例構成一個整體,內容涵蓋整個課程的所有知識要素,且案例具有針對性、典型性及時效性,以服務計算機專業課程教學質量的提高為目標,讓學生扎實掌握計算機專業基礎知識,為后續專業課程的學習與研究打下堅實的基礎。
(二)課程存在的痛點問題
案例庫建設前期,首先對各門課程進行梳理,找出目前課程存在的痛點問題。一是課程教學理念相對滯后,“以學生為中心”理念貫徹不夠突出,課程的育人功能不強。二是教學內容相對陳舊、案例少、不夠新、理論與實踐脫節,難以充分滿足社會發展和行業發展需求。三是教學方法手段和評價形式單一,難以滿足信息時代教學發展需要。
(三)設計課程內容
針對以上的痛點問題,案例庫在內容設計上,依托校企合作,以“任務驅動、實用案例”為載體確定各門課程的核心內容。工作過程為導向,以高階能力為引領,設計循序漸進的“案例”,融“教、學、做”為一體,構建以學生為中心的教學體系,突出技能培養,同時融入情感價值觀。內容體系構建如下圖所示(以《C語言程序設計》和《flas設計》為例),由于案例庫中的案例很多,所以在圖中只列舉出部分案例。
三、實踐教學案例庫建設流程
(一)研究準備階段
一是組建案例庫教學團隊,選取專業技能強、教師特長能夠覆蓋案例庫建設任務的教師形成研究隊伍;二是制定建設的方案和計劃,根據相關內容對所參與的老師進行合理分工;三是選擇實驗班,邊建設邊使用,若在教學過程中發現問題,則及時糾正;四是深入企業,調研用人單位具體崗位的工作流程,分析歸納出主要工作任務,構建課程內容體系及課程標準,從而確定實踐教學案例庫建設的核心內容,確定典型實踐性案例;五是對每個詳細的案例進行分析,團隊討論每個案例的難度、所需教學時間和案例類型等問題。
(二)研究方案的實施
依據各門課程核心內容編寫教學案例,首先對案例大綱碎化,形成知識點、技能點細化文本,收集素材、設計制作課程案例;其次,根據課程案例撰寫教案制作課件,根據學生必須掌握的技能點及對應的案例錄制微課視頻;最后,建立每節課的工作任務單及隨堂測驗,完成每門課程的題庫建設及課程導學資料(包括教學內容思維導圖、教學手段、案例設計理念、特色及案例來源等文檔),輔助授課教師進行更好地教學。
四、實踐教學案例庫的特色與創新
(一)案例來源于職業崗位的需求,服務于學生未來的就業崗位
依據市場的實際應用和高職學生的認知規律,在案例庫的支撐下構建“案例導入+任務驅動+典型項目應用”的教學模式,案例來源于職業崗位的需求,與真實的工作場景相結合,注重教學內容的實用性和教學方法的科學性,做到產教融合,突破計算機大類專業基礎課程實踐教學的局限,實現教學資源共享,帶動教學方法的全面改革,服務于學生未來的就業崗位。
(二)滲透課程思政,體現內容創新,滲透專業創新思想
圍繞專業,結合課程,編寫移動支付、共享單車、無人零售店等APP創新案例,把5G、物聯網、云計算、人工智能等中國前沿科技融入案例中進行講解,使學生樹立民族自信、提升學習計算機專業的自信心。例如,在課程講授過程中通過介紹中興事件以及最近的中美貿易戰,進一步激發了學生結合專業特色“擼起袖子加油干”的專業興趣,培養了學生的愛國主義精神、工匠精神和創新、探索精神。
(三)編織縱橫知識網絡,明確知識分層,提高內容挑戰度,體現內容高階性
教學團隊根據課程的崗位分析歸納出主要的工作任務,根據工作任務總結出職業能力,根據職業能力提煉出學生要掌握的技能,從而編織出縱橫交錯的知識網絡,設計由易至難、循序漸進的案例。隨著教學過程的進行,案例的復雜度逐漸增加,提高內容挑戰度,體現內容高階性,逐步強化學生的動手能力以及分析問題、解決問題的能力。
五、案例庫的教學實踐效果
實踐證明,實踐教學案例庫的使用充分提高了學生學習的積極性,有效保證了老師授課內容的統一性,促進教學質量的提高。教師改變傳統的授課模式,采用案例教學、任務驅動、項目教學與線上線下混合式教學模式深度融合,開拓了教學創新思維,實現了教學評價多元化,滿足學生信息時展的需要。同時為學生提供了課下再學習的機會,充分解決了無法分層教學的問題,開闊學生的眼界,讓學生從案例中了解到課程與實際工作的關系,調動學生學習的主觀能動性,培養學生獨立思考、分析、處理問題的能力,得到教師與學生的一致好評。
六、結束語
高職院校必須要加強實踐教學案例庫的建設,從根本上確保實踐教學的有序進行,促進各專業的進一步發展,推動高職院校教學改革,實現高職院校的人才培養目標,使學生更快、更好地適應社會需求。
參考文獻:
[1]周梅妮,張振威.高校案例庫建設評價指標體系研究[J].西南交通大學學報(社會科學版),2008(3):101-104.
1.1德育課程教學案例的概念。所謂教學課程案例,其實是對于實際教學過程中所產生的情況進行預設,通過真實情境的展示來反映整個教學過程中所遇到的種種問題。課程教學案例設計是對于教學整體動態的把握,其中包含著可能產生的問題以及問題的解決方法,對于一些疑難情景進行真實獨特的還原展示;此外,設計的德育課程教學案例一定要是真實、典型的案例,通過案例可以讓學生產生許多感悟或者啟示,在此要突出案例教學的真實性要求,德育課程教學案例設計展示的是一些真實發生的事件,還原疑難情景,創設真實發生的實踐情況。[1]
1.2德育課程教學案例設計思路。在德育課程的教學案例設計中,設計者要通過對于教學案例標題、背景、問題、過程以及結果進行反復思考,最終設計出最佳的案例。
1.2.1教學案例標題、背景以及問題設計。教學案例的標題設計過程中,一般可以選取此案例中較為突出的事件來做代表,或者可以縱觀整個事件,提煉出事件主題來擬題。在事件分析過程中,要首先向學生說明案例真實發生時的背景情況,包括當時的時間、人物、地點等,介紹事件的緣起,并大致分析案例中的事件、地點、人物各自有著怎樣的特點,重點在于說明此案例發生是否與一些外在原因有關。在設計問題方面,案例應當具體鮮明的呈現出問題的緣起、問題具體是什么以及問題產生的原因等。案例中的問題應當闡明主題,并且要在德育課程教育中“以生為主”的生本教育方式,注重讓學生自主地發現并試著解決問題,這樣,學生可以通過分析問題來進一步明確課程案例教學的目的所在,全面開發學生的積極性和學習潛能。
1.2.2教學案例過程以結果分析。在課程設計中發現問題所在之后,如何合理有效的解決問題就是重中之重。在教學案例的實施過程中,教師要盡可能詳細的向學生們介紹學習內容,突出對于問題的解決方法,對于其中的一些疑難情景進行深度剖析,同時也要展現出德育措施具體的實施結果,根據教師與學生不同的體會與反應進一步總結分析。[2]切不可想當然的解決問題,德育課程除了課程教學,更重要的是對與學生心理認知程度、動腦思考程度的一個提升。德育課程教學工作者可以對學生以問卷的方式進行教學方式的反饋,從而反思教學過程中的問題有沒有徹底被解決;一些案例能不能真正的關注學生所需;學生是不是對于課程安排可以有效的消化吸收等。
2.技工學校德育課程學情分析
2.1德育課程授課對象分析。德育課程面對的學生涉及專業廣泛,學生表現也不盡相同。一些學生因為對于德育課程認識不足,所以較為缺乏信心,更有甚者認為技工學校旨在學習技能,而忽視對于這門課的學習;另外一些學生的文化基礎相對較差,對德育課程教學中產生厭學的情緒;一些作為獨生子女的學生缺乏艱苦創業的精神,對于物質享受追求較高,相對來說做事情吃苦能力較弱,缺乏恒心與毅力;還有一部分學生自律能力弱,對學校的管理制度明知故犯。
2.2德育課教學內容分折。技工學校的與課程的教學內容依據學生的入學時間等情況,大致分為三部分:以“思想品德教育”為主的第一冊德育教材;以“經濟政治與社會常識教育”為主的第二冊德育教材以及以“職業道德與就業教育”為主的第三冊德育教材。大致來講這些教材的內容都是為了幫助學生提高職業道德、樹立優秀的思想品德以及社會、經濟以及政治方面的整體素養,對學生的價值觀、職業觀都有著完善的作用。[3]
3.德育課程教學案例示范
3.1以教師為主導講授案例。以教師為主導的教授案例對教師提了更高一層次的要求。在教師設計案例的時候就要對整個教學內容進行分析把握,從而設計出與教學案例實際相符的案例。在教學過程中以教師為主導者,分析講授整個案例內容。通過教師自主的準備,在課堂上向學生們講授這個案例,可以使得學生們樹立起“社會主義職業道德規范最根本在于集體主義原則”的理念,從而對職業道德規范理解更加透徹。
3.2互動交流式教學案例。“生本”的教學方式與以往截然不同,教師要致力于將學生作為課堂學習的主體,與學生交互式的學習教學會讓學生親身體驗到知識的趣味以及厚實;另一方面,老師上課的時候與學生之間的交互作用則是影響了整個教學過程的一環,技工學校德育課程教學要靈活的利用這種交互交流式教學,激發學生潛能,增加其對知識的掌握。
4小結
德育教學課程案例,其實是通過對實際教學過程所產生的情況進行預設,通過真實情境來反映整個教學過程中所遇到的問題。課程教學案例設計是對于教學整體動態的把握,其中包含著可能產生的問題以及問題的解決方法,對于一些疑難情景進行真實獨特的還原展示。教師應當明確德育課程所面對的學生基本情況以及這門課程的基本內容,在德育課程的教學案例設計中,通過對于教學案例標題、背景、問題、過程以及結果的反復思考,設計出最佳的案例,促進技工學校學生產生對德育課程的積極興趣,并提高其整體思想道德素養。
作者:孫錦媛 單位:太原市高級技工學校
參考文獻:
(四川省西昌市佑君鎮中心小學 615500)
【摘要】小學數學來源于生活。結合學生生活實際開展數學實踐活動,是小學數學教學內容的重要組成部份。怎樣做到讓學生在生活中體會數學、學習數學呢?本人在教學中進行了一些探索。本案例是利用實際生活環境,指導學生有序、有效地按步驟完成從確定目標、實施調查到數據收集、整理、制作統計表再到對數據進行分析比較,得出有用信息,并根據信息提出指導意見和建議的數學實踐過程。?
關鍵詞 小學數學 實踐活動
新課程標準強調,小學數學來源于生活,數學教學與日常生活密切相關。由此,小學數學教材作了一定改動,其中,實踐活動就是體現這一教育思想的具體措施之一。在人教課標版九年義務教育實驗教科書小學數學第十冊中,就安排了兩次實踐活動:一是“你喜歡什么電視節目?”二是“數字與編碼”。如何上好實踐活動課?我進行了一些探索。下面我把自己在“你喜歡什么電視節目?”的教學案例與大家進行交流。?
“你喜歡什么電視節目?”這一實踐活動是在學生學完《簡單的統計(一)》之后安排的。活動的設計旨在讓學生運用所學的統計知識,嘗試解決一些簡單的實際問題,培養學生的實踐能力。通過活動,讓學生調查收集周圍的同學、家長、親戚、鄰居等喜歡什么電視節目的信息,整理并制成統計表,討論交流可以從統計表中獲得哪些信息,使學生經歷從實際調查,收集數據,到根據統計表探索解決問題策略的全過程。以便使學生進一步理解統計的意義,體驗如何運用所學的統計知識解決實際問題,逐步形成實踐能力,提高學習數學的興趣和積極性。
這次實踐活動我是這樣安排的:?
一、調查活動。?
該活動于前一天創設情境,向學生布置任務:調查同學、家長、親戚、鄰居等喜歡什么電視節目。為便于統計,把調查對象分為兒童和成人,并且按性別統計。要求每人至少調查兒童、成人各2人。參考19頁第1題的表格用劃“正”字的方法進行調查統計。1題表格如下:?
二、分組活動。?
該活動在課堂上進行。我首先了解到調查活動都已進行,然后要求各小組組長組織本組成員(每小組4人)對各自收集的信息進行整理,制成小組調查結果統計表。當我布置完以后,各小組都說,他們一早到校后就已制好了統計表。同時多數組提出了普遍問題:1、調查的欄目中,有的同學只讓被調查者填一欄,而有的同學卻讓被調查者填了幾欄。怎樣做才是正確的?2、“其他”欄包括的內容很多,能不能單獨列一欄“少兒節目”?針對問題展開討論,得出共識:1、調查的是“你喜歡什么電視節目?”而不是“最喜歡的”,因此,有幾欄喜歡的就可以填幾欄,只填一欄的也可以。2、很多同學都喜歡少兒節目,那就增加一欄“少兒節目”。根據這一意見,我要求各小組重新統計。同學們立刻忙碌起來,看得出每個組的同學都在為各欄目的數據重新進行統計,對“其他”欄因新增“少兒節目”而產生的數據變更時有爭論,核對數據每個人都非常專注,四個小腦袋幾乎碰到了一起,生怕出現什么差錯。很快,各小組的統計宣告完成。接著,每個人都說說從調查統計表中得到些什么信息。各小組同學發言積極,看出什么說什么,或多或少,最后由組長綜合講,其他人補充。最后全班分四個大組進行統計(每個大組含4個小組),由各小組長和大組長負責,其余同學參與,交流實際調查的經驗和從統計表中得到的信息。?
三、全班共同交流活動。?
該活動也在課堂上進行。由各大組組長公布本組調查、統計情況,并指定中心發言人交流得到的信息和實際調查的經驗。這里,我選錄其中一個大組的調查統計和發言內容如下:?
中心發言:我們從調查研究統計表中至少得到三條信息:①同學們對電視節目很喜歡,其中喜歡少兒節目的人最多,可以說人人都喜歡。喜歡電視劇的人也不少。②在成人當中,對電視節目的喜歡是多種多樣的。其中喜歡電視劇的人最多,喜歡新聞節目的人也很多。③從性別來看,不管是大人還是小孩,喜歡看電視劇的人數最多,女性比男性多;而體育節目、新聞節目,喜歡看的男性比女性多得多;女性基本上不看體育節目。最后他還說,同學們對調查活動很感興趣,活動很認真。但要真正做好一張統計表還真不容易。?
1、知識與技能:掌握工程中的數量關系,會運用一元一次方程解決工程中的有關問題;
2、過程與方法:經歷根據實際情境創設問題的過程,提高學生分析問題的能力,培養學生的開放性思維;
3、情感、態度與價值感:會從數學的角度提出問題,理解問題,運用所學知識和技能解決問題,發展應用意識,形成質疑和獨立思考的習慣。
二、教學重點、難點:
1、運用一元一次方程解工程問題;
2、根據情境創設問題、理解問題。
三、教學過程:
(一)創設情境導入新課
1、根據教材6.3節中問題3的情況,請你把問題3補充完整;
2、工程問題中涉及幾個量?這幾個量之間的關系是什么?學生分析問題;
3、補充問題,并做回答;讓學生自由發揮,教師適時引導并鼓勵。
(二)應用遷移鞏固提高
有一份文件,由甲單獨打字需12小時完成,由乙單獨打字需8小時完成,
(1)這份文件若由甲、乙兩人同時打字,則要多少小時完成?
(2)這份文件由甲、乙兩人同時打字,如果中間乙休息一小時,那么打完這份文件共需多少小時?
(3)若這份文件由甲、乙輪流打字,每一輪中甲先打一小時,再由乙打一小時,那么這份文件需多少小時打完?
分析:難點在第(3)問,首先應正確判斷出第幾輪結束時任務接近完成,然后再把剩下的任務做詳細分析解答。
學生獨立解答,難點合作交流
四、教學案例
本節課的問題3中,我是這樣設計的:同學們,前面已經用學過的方程知識解決了許多人們提出的實際問題。那么,若我只給一些條件,你們能根據我的條件提出一些實際問題,并能自行解決嗎?我的話音剛落,同學們已迫不及待了,幾位同學催我快說,我抓住時機,馬上投影出條件:“學校校辦工廠要制作一塊廣告牌,請來兩名工人,已知師傅單獨完成需要4天,徒弟單獨完成需要6天,”你們能根據上述條件提一些問題嗎?投影一打出,很多同學都不假思索地說:“兩人合作需要幾天完成?”接著大家爭先恐后的說:“師傅先獨做一天因有事離開,徒弟接著單獨完成需幾天?”“師徒兩人合做2天后,完成工程的幾分之幾?”……同學們都顯得特別激動,思維情緒活躍。在學生們提了上述許多問題漸漸靜下來后,李同學高高的舉起手,站起來說:“剛才同學已提出了許多問題,但我覺得這些問題都是小學應用題中常見的,沒有創意。我想現在是經濟社會,我們是否應把思路打開,把問題與經濟聯系在一起?!苯浰@么一說,同學們又熱鬧起來,互相討論著,一會兒,大家又相繼提出:“現由徙弟先做2天,再兩人合作,完成后共得報酬600元,若按各人完成的工作量付給報酬,該如何分配?”“若師傅工作一天的報酬是160元,徙弟工作一天的報酬是90元,若要求不超過3天完成全部工作,應如何分配師傅、徙弟的工作時間,才能使完成這項工作花錢最少?”等等,并都對所提的問題一一作了解答,真是太令人吃驚了,我沒想到學生竟會提出如此絕妙的問題。
這一節課,雖然在同學們熱烈的學習和我的驚喜中過去了,但這個意想不到的收獲卻讓我開始反思,以前,我總是不放心讓學生自己走,很大程度上束縛了學生的思維,現在看來必須改一改了。通過這節課,我發現,學生都有自己的思維創新點,作為老師,要注意培養和訓練學生的自主探究能力、思維發散能力。而培養學生的創新意識,關鍵在于教師能否創設一種引導學生發現問題、提出問題、解決問題的寬松環境,以及能否提供給學生探究、創新的機會,只有為學生提供創新的機會,使學生有了探究、創新的空間與意識,學生才有可能在這個自由的空間中發揮潛能,實現創新。同時,也使我更加堅信,放開手,學生會學的更好。
五、教后思考
想放開手,讓學生學的更好,就要求教師在精心準備每節課的同時,通過合理的情境創設,正確引導學生有效地探究,讓學生親歷自主探究的成功之旅,體會探究之樂,獲取成功之喜,才能達到最理想的效果。我認為教師應從以下幾方面培養學生的自主探究能力。
(湖北文理學院 數學與計算機科學學院,湖北 襄陽 441053)
摘 要:基于前期的問卷調查結果,提出大學生信息安全教育的教學內容,說明教學案例和教學策略,介紹在新生計算機基礎課程中進行教學實踐的情況。
關鍵詞 :大學生;信息安全教育;案例驅動;教學實踐
基金項目:湖北省教育科學規劃研究項目(2013B202);湖北省高等學校省級教學研究項目(2014370)。
第一作者簡介:楊建強,男,副教授,研究方向為信息安全和無線網絡技術,xfxy_yjq@126.com。
0 引 言
幾年前,國內的一些學者已經對大學生信息安全教育提出了一些建議[1-4]。但是,受多種因素影響,大學生的信息安全教育問題并未引起大多數高校的重視。盡管如此,智能手機和計算機在大學生中的普及,卻開始影響大學生對信息安全的認識。為了把握目前大學生的信息安全知識和安全意識情況,為大學生的信息安全教育提供參考,我們進行了問卷調查。結果表明,受電腦普及,特別是智能手機在學生中流行的影響,目前的大學生對信息安全知識有了一定的了解,具有一定的信息安全意識。不過,大學生的信息安全知識非常有限,缺乏系統性;他們的信息安全意識也不足以應付日益復雜的網絡環境。調查結果還表明,大學生普遍非常重視信息安全教育,希望通過計算機基礎課程學習信息安全知識,并建議采用案例驅動的教學方式[5]?;谡{查結果,我們對信息安全的教學內容進行了總結和提煉,設計了教學案例和教學策略,并在部分班級計算機基礎課程中進行了教學嘗試。
1 教學內容
大學生信息安全教育包括3個方面的內容:①信息安全知識及防范技術;②信息安全法律法規;③信息安全倫理道德[1-2,4,6]。其中,第一部分是重點,第二、三部分也可以安排到法律基礎、大學生思想道德修養等課程中[5]。信息安全內容非常龐雜,在計算機專業的信息安全課程中,通常需要30多個學時來完成理論課的教學。這意味著,要在計算機基礎課程中嵌入信息安全教學內容,必須精簡信息安全教學內容,壓縮授課學時。所以,選擇哪些信息安全知識作為教學內容就變得非常重要。我們認為,所選擇的內容應該涵蓋信息安全最基本的知識點,同時具有一定的系統性;學生學習后,能夠對信息安全有一個系統的把握,掌握最基本的信息安全知識,提高信息安全意識,同時掌握實用信息安全防御技能。表1為知識單元及其對應的知識點。
2 教學案例設計
根據前面給出的信息安全知識單元和知識點,可以設計出11個教學案例,其知識點的對應關系見表2。
案例1、2是與惡意軟件有關的兩個典型案例。案例3是經典密碼案例。因為現代密碼比較抽象,難以理解,借助經典密碼有助于學生理解現代密碼的有關概念。案例4、5應用非常廣泛,是了解公鑰密碼技術非常好的案例。案例6比較常見,不過學生通常并不知道它的作用及背后的工作機制。案例7、8、9都是比較典型的安全事件,學生或多或少都了解一些。案例10中的工具是學生容易忽視,但卻非常重要的安全工具。這些工具所涉及眾多的信息安全知識也是學生需要了解或掌握的。案例11與學生日常使用的智能手機相關,有助于提高學生的安全防范技能。
另外,除了知識單元①⑧沒有專門設計教學案例外,其他知識單元都有相應的教學案例。不過,知識單元⑧實際上與大多數案例都有關系,其知識點可以放在其他案例中講授。知識單元①是對信息安全基本概念的介紹,受學時的限制,不建議設置教學案例。
3 教學策略設計
總體上來說,信息安全的教學主要圍繞表1的知識單元順序進行。各知識單元的教學策略如下。
知識單元①。以圖例的方式簡單描述信息安全事件的一些發展趨勢,比如近幾年惡意軟件的發展趨勢圖、網絡攻擊變化趨勢圖等,然后給出信息安全的含義、目標、需求和意義。知識單元①大約需要10分鐘講授完畢。
知識單元②。引入案例1,因為很多學生都遇到過U盤病毒,所以教師可以指出U盤病毒是一種蠕蟲病毒,然后給出蠕蟲病毒的特征、危害。之后以一個感染了蠕蟲病毒的U盤為例,演示手工清除U盤蠕蟲病毒的過程,同時提醒學生防范U盤感染病毒的方法。對于案例2,以生活中發生的手機惡意軟件(大多是木馬程序)事件為例,比如“超級手機病毒”事件,手機掃描二維碼中毒事件等。然后指出木馬的特征,與蠕蟲的區別。指出手機惡意軟件傳播的途徑及危害。告知學生防范惡意軟件的方法。比如,下載軟件的時候注意來源是否可靠,別人的評價如何;為手機安裝軟件的時候,注意軟件所請求的權限是否超出了它的功能;安裝安全軟件等。之后,指出傳統病毒與蠕蟲、木馬的區別,并簡單介紹其他類型的惡意軟件及流氓/間諜軟件。最后,提醒制作惡意軟件是計算機犯罪行為,將要受到法律的制裁,并給出計算機犯罪的含義,以及相關法律法規的條文說明。這部分內容大約需要40分鐘完成。
知識單元③。首先說明加密的目的,然后給出密碼學的一些基本概念,如明文、密文、密鑰等。然后引入案例3,通過一個4×4階的矩陣,演示整個“矩陣換位加密”過程,加密一個包含正好16個字符的明文。然后指出哪些是明文、密文和密鑰。說明消息超過16個字符時的處理方法。然后指出“矩陣換位加密”中的密文字符僅僅是明文字符改變位置的結果,這叫置換;指出某些經典加密算法中的密文字符是不同于明文字符的另一類字符,這叫替代。之后,給出現代對稱密碼的基本原理,即現代對稱加密算法本質上是置換和替代的多次重復。此時可以給出DES算法的框圖,讓學生進一步理解對稱密碼的基本原理。最后,指出目前廣泛使用的對稱加密算法3DES、AES等。這部分內容大約需要20分鐘完成。
引入案例4,打開顯示有下載軟件的SHA1或MD5值的網頁。提問學生是否知道SHA1或MD5的作用。然后指出SHA1或MD5是哈希算法,其作用是生成數據的指紋,可用來檢測對原始數據的更改。接下來引入案例5,打開帶有數字簽名文件的屬性對話框。比如QQ安裝程序,查看數字簽名的詳細信息,指出數字簽名的含義和作用,并說明QQ安裝程序是經過騰訊公司簽名的,如果顯示“該數字簽名正?!?,則該程序是原始程序,否則被修改過,不要安裝。接下來繼續查看數字簽名對應的數字證書,查看數字證書中的哈希算法(通常是SHA1)和簽名算法(通常是SHA1RSA)。此時,就可以講授公鑰密碼的一些概念了。和對稱密碼對比,指出公鑰密碼的特點。告訴學生RSA是流行的公鑰密碼算法。當學生記住這些概念之后,就可以指出數字證書的作用了:保證公鑰的真實性。然后告訴學生證書對話框中的公鑰。接著,進一步說明數字簽名及驗證簽名的大致過程,并以QQ安裝程序為例進行說明。到此,公鑰密碼、數字簽名和數字證書的概念已經講授完畢。建議進一步向學生說明,他們所看到的數字證書,實際上是由權威機構簽名并頒發的,在證書路徑上可以看到簽名的權威機構,并讓學生看一看計算機上已安裝的“受信任的根證書頒發機構”列表。這部分內容大約需要30分鐘完成。
知識單元④。引入案例6,打開啟用了安全連接的網頁,比如中國銀行的“個人客戶網銀登錄”,提問學生該網頁與普通網頁有什么不同?然后,單擊瀏覽器上的小鎖,讓學生看到“連接是加密的”字樣;單擊“查看證書”,告訴學生這個證書如果是被信任的,則說明所訪問的網站是官方網站。接下來,打開鐵路12306網站,單擊“購票”,指出證書不被信任時電腦的表現。單擊“繼續瀏覽網站(不推薦)”,單擊瀏覽器上方的“證書錯誤”,提醒學生注意顯示的信息。進一步“查看證書”,解釋不被信任的原因。接下來,說明如果所訪問的網站的確是官方網站,如何讓計算機信任它。根據需要,可以進一步說明“受信任的根證書頒發機構”的作用。到這里,就可以指出https與SSL的關系,以及SSL的作用了。之后,簡單介紹一下SET的作用,并指出SSL和SET在應用上的主要區別。
引入案例7,如果有現成的釣魚網站,直接打開它。如果沒有,則找一個以往釣魚網站的圖片示例。比較真實網站和釣魚網站的差別,指出釣魚網站的危害性,并給出被釣魚網站欺騙的實際案例。然后,指出識別和防范釣魚網站的方法,比如通過網址識別、啟用瀏覽器的假冒網站檢測功能等。告訴學生不要輕信郵件、QQ、微信、微博等上面的鏈接,特別是要求給出敏感信息的鏈接。同時提醒這種網絡欺詐行為也是一種計算機犯罪。案例6、7所涉及的知識點大約需要30分鐘完成。
知識單元⑤。引入案例8,給出典型的示例,比如2014年1月21日的國內大量網站無法訪問這個事件。然后指出拒絕服務攻擊的含義,并說明拒絕服務攻擊只是網絡攻擊的一種形式。然后指出其他攻擊形式,比如傳播惡意軟件、釣魚網站、郵件欺騙、社會工程、網絡竊聽、網絡掃描攻擊等。給出網絡攻擊的目的、一般過程,以及防范技術和方法,比如防火墻及IDS。同時提醒學生,網絡攻擊也是一種犯罪行為。
引入案例9,指出從2011年年末開始,因特網用戶資料不斷遭到大規模泄露。打開與此相關的網絡新聞報道,提問學生是否資料遭到泄漏。然后給出用戶資料遭到泄漏的兩種原因:用戶資料庫泄漏和撞庫。告訴學生目前第一種情況越來越少,更多的是第二種情況。提醒學生不要在不同的網站上使用同樣的賬號和密碼,特別是密碼,否則會遭遇撞庫攻擊而影響到其他賬戶的安全。另外密碼不能太簡單,不要用生日、電話、QQ號碼、親朋好友寵物的名字等作為密碼。案例8、9所涉及的內容大約需要30分鐘完成。
知識單元⑥。引入案例10,首先說明Windows系統已經提供了許多保障系統安全的工具。然后逐個演示Windows系統更新、Windows防火墻、Windows Defender、MRT和EFS的基本操作。同時說明系統更新的作用及漏洞的含義,說明防火墻的作用,說明Windows Defender與MRT的作用和它們的區別,說明EFS與對稱及公鑰密碼的關系,并指出使用EFS時需要注意的事項。接下來,演示Windows賬戶設置及訪問權限設置,指出它們的含義、作用,通過創建新的賬戶,并設置某個文件夾或文件的NTFS訪問權限,讓學生切實感受到Windows賬戶和NTFS相結合的強大之處,促使學生理解并掌握相應的操作技能。這部分內容大約需要40分鐘完成。
知識單元⑦。引入案例11,給出典型的示例。比如在公共的免費Wi-Fi環境中對信用卡信息進行操作,導致信用卡里的錢款被盜的新聞事件,使用公共Wi-Fi導致手機感染病毒的新聞事件,指出示例中的計算機犯罪行為。然后指出公共Wi-Fi可能帶來的兩類威脅:個人敏感信息的泄漏,和偽裝Wi-Fi攻擊。給出防范措施:不登錄郵箱、微博,不操作網銀等。另外,移動設備Wi-Fi連接僅在需要時打開;開啟安全軟件的網絡保護和隱私保護功能。然后,指出移動設備的其他安全威脅,比如惡意軟件、設備丟失等。提醒學生除了采用前面第②單元提到的安全措施,還應該經常備份手機中的重要數據,開啟手機鎖碼功能。這部分內容大約需要20分鐘完成。
知識單元⑧。本知識單元的知識點已經分散到他知識單元的案例中了,不需要專門的教學說明。
至此,信息安全的全部知識點都已講授完畢??梢院唵蔚乜偨Y一下所講授的主要內容,并再次給出信息安全的含義和目標,促進學生對它們的理解和掌握。
4 教學實踐及效果
在兩個2014級新生班級的計算機基礎課程中,按照上面的教學策略,我們進行了信息安全的教學嘗試。時間安排在計算機網絡部分結束之后的兩周內,共3個下午,每次2學時,實際使用學時不到6個。
在計算機基礎課程結束之后(三周后),我們再次使用原來的調查問卷對這兩個班的學生進行了調查(回收問卷120份),并和上一次對2013級學生(當時也是新生)調查的結果進行了比較。見表3、表4、表5。順便說一下,上一次的調查問卷是基于學生沒有經過系統的信息安全學習而設計的,其中有不少題目選項并不適合本次調查,所以表3、表4、表5中的題目選項要比文獻[5]中對應的表少一些。
很明顯,和2013級學生相比,2014級學生對信息安全術語的了解比例大幅度提升。
結合上一次的調查結果及分析[5],表4中2014級學生對A、B、C三項的選擇比例基本上是一致的,說明他們的確比較了解加密等安全技術。選項D的選擇也說明了這一點。
很明顯,2014級學生比2013級的學生有更強的信息安全意識??傊?,經過比較系統的學習,盡管只使用了不到6個學時,學生對信息安全的基本知識已經有了比較深入的了解,信息安全意識也得到顯著的提高。
5 結 語
信息安全素養是大學生應該具備的素養,許多學者都曾經對大學生信息安全教育進行過探索[1-4,6-7],但結果不盡如人意。為了找到解決大學生信息安全教育的有效方法,我們在2013年下半年對大學生進行了問卷調查。根據調查結果,我們對大學生信息安全的教學內容進行了提煉,并把它們融入到11個案例中。在2014級新生的計算機基礎課程中,我們按照所設計的教學策略進行了教學實踐。結果表明,在計算機基礎課程中至多增加6個學時的課時,就可以基本上解決大學生的信息安全教育問題。我們的探索為大學生信息安全教育提供了一個有效的解決方案。
參考文獻:
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[5] 楊建強, 姜洪溪, 鄭毅, 等. 大學生信息安全知識、安全意識調查及分析[J]. 計算機教育, 2014(13): 51-55.
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