樊彩霞 李輝 李聰 張夢嬌

【摘要】結合信息安全專業(yè)的特色，本文對信息技術和傳統(tǒng)教學的融合方法進行了詳細介紹，并對推進過程中遇到的問題進行了總結。教學過程中引入幾種新型的信息技術教學手段，同時將教學團隊自己研發(fā)的相關軟件應用到課堂教學上。經過將近一年的實踐證明，新型信息技術與傳統(tǒng)的教學方法進行深度融合，可以充分調動學生的學習主動性，提高學生的學習興趣、實踐能力和創(chuàng)新能力，能夠有效提高課程的教學質量并達到顯著的效果。

【關鍵詞】信息技術? 教學方法? 深度融合

【基金項目】1.2017河南省高等教育教學改革研究與實踐項目（2017SJGLX242）;2.2016河南農業(yè)大學高等教育科學研究課題 （20160206）。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）13-0249-02

一、引言

信息安全專業(yè)是計算機、通信、數學、管理等學科的交叉學科，主要研究確保網絡中各種信息安全的科學與技術。該專業(yè)的主體課程包括：C++語言程序設計、數據結構與算法、計算機原理與匯編語言、數據庫原理、操作系統(tǒng)、密碼學原理、編碼理論、信息論基礎、計算機網絡等?？梢钥闯?，該專業(yè)的學生對計算機及網絡技術的熟悉程度都比較高。因此，作為當下的熱門專業(yè)之一，進一步推進信息技術與教學的深度融合，在教學過程中充分利用課堂時間盡可能多地向學生展示該專業(yè)的魅力，提高教學效果的同時提高學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新能力是該次研究的重點。

2015年9月，教育部發(fā)布的《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見（征求意見稿）》中提出要“堅持深化應用，通過深化應用釋放信息技術對教育教學改革和發(fā)展的作用”。教育和信息技術的結合隨著硬件裝備、網絡建設等不斷發(fā)展變得越來越緊密。傳統(tǒng)的課堂教學也從“黑板+粉筆”逐漸演變成了 “PPT+投影”，并逐步轉化到各種數字技術豐富的環(huán)境。

二、信息技術與教學融合的手段舉例

該次研究以作者所講授的《操作系統(tǒng)》和《網絡安全》這兩門信息安全方向本科生的專業(yè)課程為試點，推進信息技術在課堂教學中的融合。針對這兩門課程，采用的方法主要有：

（一）課程網站的建設。

主要包括：在線課程錄像，配套教材課件，教材對應電子書和相關參考書籍的電子版，重點例題解答，以及歷年考研的真題解析，各門課程的二維碼，同時給出知識點相關的學術論文或者期刊鏈接，課后論壇BBS實現大家的即時互動。大型開放式網絡課程（MOOC，Massive Online Open Courses）的發(fā)展，讓我們認識到，隨著網絡的普及，每一所大學，每一門課程必須是開放式的，這就意味著任課教師需要做到利用網絡多看多學習，原有的一味照著課本教材講課的時代已經過去，信息技術融合下的課堂教學是多元化的。

《操作系統(tǒng)》和《網絡安全》課程，網上關于這兩門課程的教學視頻和精品課程網站很多。例如：國家精品課程資源網（http：//www.jingpinke.com/）上關于“網絡安全”相關的課程收錄共有314條，“操作系統(tǒng)”相關收錄也有52條，主要提供有教學課件，電子教案，教學錄像，教學設計，例題習題解析和相關的文獻資料等各類資源。在mooc學院（http：//mooc.guokr.com/）中，“操作系統(tǒng)”的中英文相關收錄有130多條，“網絡安全”的有30多條。面對如此豐富的教學資源，作為高校老師，備課中可以充分參考借鑒，取長補短，課堂上不斷改進自己的教學手段，引導學生更多更好地參閱該類資源。課后要求學生查閱電子圖書館或者CNKI，萬方等知名網站，引導學生檢索和利用信息資源，拓展專業(yè)課的知識面，鞏固相應知識點的理解掌握。

（二）課件中利用信息技術實現對特殊場景的動畫制作及動畫演示，仿真模擬。

《操作系統(tǒng)》課程中涉及到很多理論算法，例如：Dijkstra提出的用于避免死鎖的銀行家算法。算法分為兩部分：安全性算法和銀行家算法。傳統(tǒng)的課堂講解過程分為：算法所用數據結構說明，算法步驟介紹和算法應用舉例三個步驟。引入動畫設計后，運行動畫演示程序，設置系統(tǒng)的各類資源數量的初始值，通過程序運行演示相應的進程等待排隊情況及分配資源引起的數量變化情況。理論講解配合程序動畫演示，使學生直觀的看到資源動態(tài)分配的情況，加深了對該知識點的理解。

再如：講到磁盤存儲器的結構時，利用Macromedia flash軟件專門制作了磁盤運轉的一個動畫仿真圖。每一個磁盤面配有一個磁頭，隨著每個盤面在不斷順時針運轉的同時，磁頭不停地前后移動掃描不同磁道上的每個扇區(qū)。傳統(tǒng)的課堂理論講解只能靠學生的想象力來理解磁盤旋轉讀取每個扇區(qū)數據的動態(tài)過程。結合動畫演示后，學生直觀地看到了該過程，充分理解磁盤數據的讀取過程以及磁盤訪問時間的構成，縮短了課堂講解的時間，既增加了課堂趣味性又提高了課堂效率。

（三）課堂上利用網絡系統(tǒng)遠程登錄實驗室服務器進行現場演示。

《網絡安全》這門課里面涉及到很多關于網絡攻擊和防火墻過濾的實例。課堂上進行理論講解，課后學生自己實驗，達到的效果并不是非常理想。理論知識是抽象的、生硬的，而課后學生又由于個體動手能力的差異，實驗環(huán)境的特殊性導致實驗并不能夠按照預期規(guī)定完成。利用網絡系統(tǒng)的遠程互聯，課堂上進行實時遠程演示，使用ssh命令登錄到實驗室特有的Linux服務器平臺，實時演示各種攻擊的命令發(fā)送過程，查看對服務器造成的攻擊效果。從安全意義上講，普通的計算機會對此類攻擊命令進行安全預警或者防范攔截，課程的特殊性決定了該類實驗所需的特定實驗環(huán)境。因此，課堂遠程演示結合課后學生統(tǒng)一開展實驗課時，既豐富了課堂，激發(fā)了學生的學習興趣，也能夠讓相應的實驗課時更加高效。

（四）利用同一課題組老師自己研發(fā)的識別軟件“基于圖像識別技術及指紋采集技術”，實現刷臉上課或者指紋登錄上課，避免了傳統(tǒng)的課堂上點名的繁瑣。

這樣的刷臉方式或者指紋識別的方式，使學生在好奇心的驅使下增加了其上課的積極性，也減少了老師課堂時間的占用。為了督促學生充分學好每一門課，學校要求代課老師不定時點名，甚至要求至少一周一次的頻率。傳統(tǒng)的點名方式，老師需要逐一念出學生姓名。課堂時間有限，為了統(tǒng)計學生到課率，需要預留一部分時間，因此造成課堂時間的浪費。在點名的過程中，存在學生誤答、替答，或者沒有聽到而不答的情況。采用刷臉方式或者指紋方式后，每次上課進教室的時候，利用專用的掃描設備完成簽到，生成的即時的簽到信息通過網絡傳輸到后臺數據庫直接和學生的平時成績表現對接，避免了替答、誤答、不答的情況，也省去了老師的點名繁瑣，節(jié)約了課堂時間，同時完成了學生平時成績的考查。

三、主要存在的問題

經過一年的試驗推進，學生普遍反映這樣的新事物新手段增加了對本專業(yè)的認識，也提高了學習興趣。但是，在新型的信息技術與傳統(tǒng)的教學手段融合過程中也遇到了很多的問題。主要可以分為以下幾類：

（一）信息技術的使用要求老師專業(yè)能力較強，部分教師根據專業(yè)的不同對新型信息技術的掌握熟練程度還不夠。

高校教師的專業(yè)類型多，信息技術多屬于工科類學科范疇，偏文科類的老師由于對工科類行業(yè)了解有限，因此，教學方法上更偏向于采用傳統(tǒng)的常見的PPT投影的方式。有的教師盡管在思想觀念上接受信息技術的融合，但從整合效果上看，依然有較大的差距。無論在使用信息技術的問題上，還是從備課、上課、研究等方面都未實現兩者更深的融合，傳統(tǒng)的教學模式還未突破，封閉式的教育教學方式依然存在。學生在使用電腦時，超過1/3的學生用于玩游戲，不到30%的學生會運用一些學習軟件進行課外學習，大部分學生還沒有將新型信息技術作為一種學習的工具，也沒有真正體會到使用信息技術進行學習的快樂，因此，需要盡快改變學生現有的學習方式。

另外專業(yè)的不同使得教師對課堂教學的認識有區(qū)別，注重科研的老師沒有足夠的時間精力去研究傳統(tǒng)課堂的轉型或者提高自身的信息技術的相關能力。因此要全面實現信息技術與傳統(tǒng)教學的融合，必須全面提高高校教師的課堂教學的認識和自身的信息技術專業(yè)水平。

（二）信息技術的引進，需要整個學校的教室建設規(guī)劃和經濟的支撐。

現有的教室雖然都具備多媒體教學環(huán)境，但設備的硬件配置參差不齊，信息技術的推廣使用需要有相關配套設備的支持，需要學校投入一定的資金和人力去改善現有的教學環(huán)境。因此，各高校在推進速度上會有區(qū)別。

（三）信息技術要適度使用。

在實際課堂教學中，知識的傳達經典的方法之一仍是傳統(tǒng)的講解授課。盡管在課堂上各個學生的表現會由于個體性格、知識水平的不同而不同，但課堂上過分依靠網絡資源也會出現：學生過分注重信息技術帶來的視覺、聽覺享受而忽略了對文本知識本身內涵的理解掌握。課件中動畫多媒體的展示也要適度，否則會讓學生在對知識點的理解停留在其動畫之內、音效之中。因此，在課堂的整體規(guī)劃設計上，要巧妙恰當的使用多媒體動畫，使其起到畫龍點睛的作用，當語言描述不能更好地展現知識涵義時配合使用，教師配以詳細的課堂理論講解，通過這樣的設計，多媒體課件才能充分發(fā)揮其在課堂教學上的價值。

（四）網絡信息資源縱然豐富，但教學目標依然要按照課程大綱，不宜將知識面擴展過寬，使得教學目標發(fā)生偏移。

本科生的每一堂課，盡管內容相對較多，但教學設計都有一個明確的教學目標。因此存在一些老師在課堂上花費大量時間展示或補充知識點以外的內容，諸如科學常識等背景資料。這樣的教學形式，使得課堂教學目標沒有按照預期正常完成，對學生正常的知識接受造成了一定的影響。因此為了防止該類現象的出現，文本信息的延伸面要適度，防止過寬而導致其外延的無限膨脹，另外要在促進學生思維拓展和豐富學生對知識內涵的理解上下功夫，力求提升學生的創(chuàng)新力和動手能力。 （五）信息技術、學生、老師之間關系的協調。

信息技術的引入使得傳統(tǒng)的課堂教學發(fā)生改變，隨著信息技術的深度融合，教學不是單純的教師教、學生學的被動累加，而是互相都在學習的共同體。然而，在實際應用中，不少教師仍然擺脫不了課堂“總導演”的角色，傳統(tǒng)的一節(jié)課講到底的方法不能摒棄，甚至是“穿新鞋，走舊路”，學生只能被動地參與課堂活動，極大地挫傷了學生的學習積極性和主動性。教師在操控教學信息時，忽視了學生在課堂上的主體作用，師生關系處理不當。在信息技術支持下的課堂教學中，教師必須重新認識與學生的關系。在構建新型課堂教學模式時，要正確處理技術因素，把教學作為師生平等參與和互動的過程，教師切不可充當唯一的信息源，必須充分調動學生的學習主動性和積極性，真正成為課堂的“主人”。

結語

信息技術的飛速發(fā)展，帶來了新的教學工具，產生了新的教學手段。對信息安全專業(yè)的本科生利用學科專業(yè)的特色，在教學過程中引入新型的幾種信息技術教學手段，利用課程網站共享教學資源，利用動畫模擬仿真理論算法，利用遠程操控演示理論具體過程，利用刷臉、指紋識別技術實現課堂點名，等等，充分地調動了學生的學習積極性，將傳統(tǒng)的“老師一味的講”逐步轉變成了“學生主動的找知識學”。文中所用的一些信息技術都是筆者自己的科研團隊一起研發(fā)的小程序，因此大面積推廣還需技術的不斷完善。盡管文中也提到普及信息技術依然有各種問題，需要一段時間，但是，對信息安全專業(yè)的本科學生經過一年的實踐教學證明，將新型的信息技術與傳統(tǒng)的教學手段深度融合，可以充分提高學生的學習興趣、實踐能力和創(chuàng)新能力，能夠有效提高課程的教學質量和達到顯著的效果。

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作者簡介：

樊彩霞（1983—），女，山西忻州人，講師，主要從事網絡信息安全和圖像處理的研究。

李聰（1978-），女，河南鄭州人，副教授，主要從事信息采集與處理研究。