0 引 言
教育部发布的《高等学校课程思政建设指导纲要》明确指出：“全面推进高校课程思政建设，发挥好每门课程的育人作用，提高高校人才培养质量” [1]。课程思政形式灵活多样，没有统一的范式，其落地见效的主要渠道是课内外教学活动。在教学中，教师要结合教学内容，适时适度进行价值观引领和品行塑造 [2]。高层次密码人才素质和水平是实施网络安全战略极其重要的支撑，高层次密码人才不仅要有较高的技术水平，而且要有过硬的思想政治素质 [3]。应用密码学课程是网络安全类专业的核心必修课程，近年来一些高校在该课程思政建设上进行了有益的探索和尝试，也取得了一些成效，但是针对该课程具体教学活动设计的课程思政方案，特别是与之匹配的教学案例仍显不足。
1 应用密码学课程思政教学现状与问题
密码学课程的基本特征是学科交叉性、内容枯燥性、应用实践性，导致其先修课程较多，有初等数论、近世代数、计算机编程等 [4]。大多数高校人才培养定位是培养应用型高级专门人才，因此开设的是应用密码学课程，不仅要求掌握密码理论及典型算法，还要求进行创新应用 [5]。目前应用密码学课程思政教学中还存在以下问题。
（1）大多数高校的教学仍以讲授为主，教学中虽然也融入一些思政元素，但是还没有形成系统的课程思政教学方案，有不少都是根据课程教学需要，生硬加入思政元素，出现了为思政而思政的“贴标签”和“两张皮”现象 [6]。
（2）对课程思政还存在一些误区。据权威机构统计，有近 90% 的教师认为思政教育不属于专业课的职责范围 [7]；有近 70% 的学生认为专业课与思政教育融合不足，有近 10% 的学生认为专业课与思政教育完全没有融合 [8]。
（3）应用密码学课程思政教学要以课程思政为引领，以立德树人为根本，以构建价值塑造、能力培养、知识传授三位一体为目标 [9]，打造成网络安全类专业思政示范课程。实际上，一些高校应用密码学课程思政教学体系千篇一律、缺乏针对性，还存在喧宾夺主的现象，把部分内容上成了思政课。
2 应用密码学课程思政教学设计思路
应用密码学课程思政教学要以学生为中心，突出理论与应用结合，凸显教师身正为范的示范引领作用 [10]。使用多元化思政育人形式，促进学生专业能力培养、职业素养、道德素质的提升。
（1）建立多元化教学评价机制，突出教学内容实践性和应用创新性。
（2）以企事业单位岗位需求为依托，强调职业性教育。
（3）本着“教书育人，德育为先”的教育方针，注重学生素质培养的全面性和综合性。
（4）兼顾可持续性，充分利用现代信息技术改进教学方法及手段，提升教师教书育人水平。
3 应用密码学课程思政教学设计
3.1 课程思政教学内容
从职业道德、社会公德、世界观、人生观、价值观、科学精神等方面对应用密码学课程思政教学进行设计，见表 1。
3.2 课程思政教学方法
应用密码学课程思政教学方法设计流程如图 1 所示，分为以下三大环节。
1）课前环节。
（1）发布学习目标：发布学习内容，明确学习目标。
（2）发布预习任务：发布课前预习任务，学生课前自主完成。
2）课中环节。
（1）回顾铺垫：复习巩固上次课所学相关知识。
（2）引入新课：提出问题、发起课堂讨论，进而提出所要讲的内容。
（3）讲授新课：将本次课知识点划分为若干模块，每个模块对应一个教学活动，每个教学活动包括 5 个环节。①场景重现：用现实中与本课程相关的案例引出课堂中要讲述的问题；②理性思考：列举现实中的事实和具体数据，深入剖析相关事例，讲解问题实质；③学而习之：融入应用实例，在课堂上进行问题论证；④即时总结：总结相关问题实质，根据实际情况融入思政元素，提升学生学习热情和兴趣，激发其关联思维；⑤融会贯通：引入头脑风暴等形式，拓展问题思考与创新应用，实现认知升华。
（4）教学总结：总结本次课的教学内容，并指出注意事项。强调细节问题的处理，并敦促学生养成科学、严谨的治学态度和创新思维，提高分析问题和解决问题的能力。
3）课后环节。
（1）课后作业：巩固本次课所学知识。
（2）课外活动：引导学生参加科研项目和科技竞赛、发表学术论文、申请知识产权等，实现密码知识拓展。
3.3 应用密码学课程思政教学实施手段
3.3.1 应用案例
在讲授密码算法应用案例时，结合具体应用场景，通过深入剖析问题，让学生多角度思考解决方法，培养其科学严谨、勇于创新、脚踏实地、不畏困难、敢于质疑、不怕失败的精神，找到自己的闪光点和发光点。比如讲解“基于密码算法的身份认证”案例时，结合新冠疫情常态下各单位门禁系统、非接触式身份认证系统，讲解人脸识别、指纹识别、基于密码算法认证等原理，比较各种认证技术的优劣和最优使用场景，引导学生全面了解身份认证技术以及提升自己的应用创新和工程实践能力；同时，通过类比生活中的问题，总结哪些是有益共享（比如知识分享、协作学习等），哪些是有害共享（比如作业抄袭、考试作弊、冒名顶替等），培养学生遵纪守法、遵守职业道德、诚实守信、乐于助人的良好道德素养。
3.3.2 实验
在密码算法实现的实验中分组协作、明确分工，培养学生团结协作、自律守时、爱岗敬业、勇于进取的职业操守；当实验中遇到问题，鼓励学生敢于面对、创新思路、攻坚克难，培养学生认真严谨、精益求精的科学精神；通过对实验成果的验收，培养学生诚实守信、实事求是的工作态度和工作作风。
3.3.3 时事新闻
课堂上引入与密码相关的时事新闻、社会热点，及时传递相关法律法规、密码前沿技术和正能量。讲述隐蔽战线上无名英雄的事迹，培养学生弘扬正义、惩恶扬善、诚信守法、正直善良、乐于助人的高尚品德；讲述成功创业事迹，培养学生开拓进取、勇于创新、不怕困难、攻坚克难的精神；解读就业政策，引导学生找准定位和目标，有的放矢，提前做好职业规划；结合就业和考研形势，讲述励志事例，帮助学生树立自信、挖掘自身潜能。
3.3.4 名人轶事
讲解密码相关名人事迹，让学生在增长知识的同时，学习榜样和偶像、身体力行。讲解王小云破解MD5、SHA-1 的故事，激发学生学习热情、爱国精神、民族自信心、不怕失败和勇于创新的精神；讲解 D-H 协议、 RSA 发明的故事，培养学生敢于创新、坚持不懈的进取精神；讲解“墨子号”量子卫星的故事，培养学生树立民族自信、责任担当、勇于创新的精神；结合 IT 名人创业故事，鼓励学生自立自强，树立勇攀高峰的精神；通过一些访问专题，让学生懂得尊重他人、平等相处的为人之道。
3.3.5 亲身经历
教学中教师分享自己的学习和工作经历，引导学生养成正确的学习习惯和选择正确的学习方向，少走弯路；结合现实实例，引导学生孝敬父母、尊师爱校、热爱班级、乐于奉献；注重课下与学生的情感交流，引导学生树立正确的人生观、价值观和世界观。
4 应用密码学课程思政教学案例实践
以 SHA-1 为例，按照课前、课中和课后 3个环节进行教学组织与实施。
1）课前环节。
（1）发布学习目标：掌握 SHA-1 原理、具体实现、用途及安全性等主要学习内容。
（2）发布预习任务：SHA-1 有哪些用途及面临的安全性问题？由学生自主完成预习。
2）课中环节。
（1）回顾铺垫：通过提问、回顾，巩固上次课所学相关知识。
（2）引入新课：以回顾铺垫为基础，引入SHA-1，起到承前启后的作用。
（3）讲授新课：以研讨式、翻转课堂教学方式，讲授 SHA-1。
【场景重现】首先观看王小云院士破 解SHA-1 新闻，随后提出讨论问题：①谈谈对新闻及“密码天才”王小云的看法。②破解了美国曾认为最安全的算法，说明了什么？
【理性思考】 SHA-1 已经破解了，为什么还要学、还要用？为什么 Google 还要去破解？学习 SHA-1 为了什么？
【学而习之】以王院士破解 SHA-1 案例为切入点，引出 SHA-1 ；结合 SHA-1 演示软件，讲解 SHA-1 原理及流程；采用翻转课堂教学，学生讲述 SHA-1 用途及安全性，教师进行点评；通过情景化教学，让学生直观感受 SHA-1 的用途及应用前景，并与 SM3 进行比较，激发学生学习兴趣、责任感以及爱国、不怕失败和勇于创新的精神；结合 Java 密码库，讲解 SHA-1 的实现；引导学生进行基于 SHA-1 的工程应用，提升其学习的主动性和应用创新能力。
【即时总结】①总结 SHA-1 处理过程、编码实现、安全性及用途；②总结为什么要学 SHA-1、王院士破解 SHA-1 的意义，新时代青年要有责任感以及爱国、不怕失败和勇于创新的精神。
【融会贯通】发起头脑风暴：如何运用 SHA-1确保系统中密码存储安全及信息的完整性？
（4）教学总结：总结 SHA-1 的原理、实现、工程应用等相关问题。
3）课后环节。
（1）布置课后作业，巩固课堂所学知识。
【课后作业】用 SHA-1 完成消息填充，填充格式如下所示，包含原始消息、填充消息、数据长度 3 部分。
①若消息为“abc+学号”，比如cuit2021044031，给出第 2 部分填充消息和第 3部分数据长度的比特位长度。②填充之后，输出第0组W[0]，第0组W[1]，第0组W[2]。
（2）课外活动：引导学生将 SHA-1 创新应用于科研项目和科技竞赛中，创新性成果可以发表学术论文、申请知识产权等，培养学生组织、协同合作和应用创新等能力，鼓励其勇于挑战自我。
5 教学效果
在以往教学中，学生普遍反映密码算法难学、难懂、抽象，对密码学的感性认识差，教师使用传统教学方法和手段很难实现教学目标。一些学生时间观念淡薄、上课迟到早退、学习不认真、不求上进，作业抄袭屡禁不止；大多数学生集体主义、知识分享、协作学习意识较差，自我意识强烈，我行我素。
通过本课程思政教育，上述现象有了很大改观，班级风貌焕然一新。案例化、研讨式、翻转课堂、情景化等教学模式更容易被学生接收和认可。网络教学平台和社交软件的使用使学习更加人性化，现代化的实验教学方法使学生更加喜欢实践操作，提高了学习兴趣、工程实践和应用创新能力。学生到课率 99% 以上，无迟到早退现象，课堂气氛活跃，学习热情高涨，回答问题、参加课堂讨论以及作业完成质量均有很大提高；实验态度端正，小组成员团结互助，协作精神大幅度提升，小组讨论热烈，做到了人人参与、相互协作、共同进步，每个小组通力协作高质量完成实验及调研报告，达到了学以致用的效果。绝大多数学生不再迷茫，着手制订了个人学习目标和学习计划。
本课程的教学效果也得到了校内外知名专家的高度认可，教改成果先后获中国密码学会教学改革成果一等奖、四川省教学成果二等奖，课程先后获批四川省省级精品课程、省级精品资源共享课程、省级精品在线开放课程、省级应用示范课程、省级“课程思政”示范课程、省级一流本科课程、省级课程思政示范教学团队；基于本课程的教学内容，近 3 年来学生已申请发明专利 10余项、软著作权 60 余项，发表学术论文 20 余篇，承担创新创业项目 20 余项，获得国家级、省部级密码相关技术竞赛奖 10 余项。
6 结 语
应用密码学课程思政教学在提升学生的算法理论知识、工程实践和应用创新能力的同时，也同步提升了学生的综合素养，然而应用密码学课程思政教育是一个长期潜移默化的过程，要取得显著成效还须长期坚持不懈地努力。
参考文献：
[1] 中华人民共和国教育部. 高等学校课程思政建设指导纲要[EB/OL]. (2020-06-01)[2022-02-26]. http: //www. moe. gov. cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437. html.
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[10] 王英龙, 曹茂永, 刘玉, 等. 课程思政我们这样设计[M]. 北京: 清华大学出版社, 2020: 11-30.
基金项目：四川省省级课程思政示范教学团队项目“密码学及其应用课程群”（川教函 [2022]199 号）；四川省省级课程思政示范课程项目“应用密码学”（川教函 [2021]49 号）；四川省省级一流本科课程项目“应用密码学”（川教函 [2021]493 号）；四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目“‘双一流’建设背景下优势特色学科专业建设研究——以网络空间安全学科为例”（JG2021-997）；成都信息工程大学研究生教改项目“新工科背景下‘现代密码学’课程教学体系改革与实践”（CUITGOMP202101）。
第一作者简介：张仕斌，男，成都信息工程大学教授，研究方向为密码学、网络与信息安全、量子计算与安全通信，cuitzsb@cuit.edu.cn。
引文格式：张仕斌，万武南，蒋海龙，等. 应用密码学课程思政教学探索[J].计算机教育,2022(11):47-51.
转自：“计算机教育”微信公众号
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