謝絨娜 秦曉宏 李宗俞

北京電子科技學(xué)院，北京市 100070

1 引言

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強(qiáng)調(diào)“要用好課堂教學(xué)這個主渠道，思想政治理論課要堅(jiān)持在改進(jìn)中加強(qiáng)，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學(xué)生成長發(fā)展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”。 邱［1］對課程思政和思政課程同向同行理論進(jìn)行了闡釋。

如何發(fā)揮課堂育人主渠道作用，實(shí)現(xiàn)“知識傳授”和“價值引領(lǐng)”有機(jī)統(tǒng)一，達(dá)到“思政課程”和“課程思政”的立體化育人效果是專業(yè)課程進(jìn)行思政教育必然選擇［2］。 新時代課程思政建設(shè)需要挖掘具有自身課程特色的育人內(nèi)容、全面推動形成各類課程與思政課程協(xié)同并進(jìn)的高校立德樹人新局面［3］。

如何從專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，提出整個專業(yè)課程思政體系是在專業(yè)課程中進(jìn)行思政教育需要考慮的另一個問題。 李等［4］圍繞新工科人才培養(yǎng)中專業(yè)基礎(chǔ)課的課程思政建設(shè)難點(diǎn)，從構(gòu)建專業(yè)基礎(chǔ)課的課程思政工作體系出發(fā)，提出如何形成協(xié)同育人機(jī)制，建立課程思政標(biāo)準(zhǔn)體系。 賴等［5］以專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)作為設(shè)計(jì)專業(yè)思政的總依據(jù)，提出與專業(yè)知識融合的專業(yè)思政的縱向構(gòu)建和橫向構(gòu)建方法。

除了理論探索外，為提高課程思政效果，不同高校結(jié)合自己學(xué)校特點(diǎn)和課程特點(diǎn)，在專業(yè)課程教學(xué)中增加了思政元素。 清華大學(xué)從基礎(chǔ)課、通識課、工科、醫(yī)學(xué)、實(shí)驗(yàn)等不同類型99 門進(jìn)行思政總結(jié)，探索不同類型課程思政的方法和手段。 西安電子科技大學(xué)選出多門優(yōu)質(zhì)示范課，以觀摩課的方式來展示不同類型課程的思政要素。本文在充分借鑒不同高校課程思政的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)密碼學(xué)在整個專業(yè)培養(yǎng)中的地位和目標(biāo)，以及密碼學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，將整個教學(xué)內(nèi)容分成8 個模塊。 根據(jù)不同模塊的教學(xué)內(nèi)容，挖掘思政要素，開發(fā)思政教學(xué)案例，加強(qiáng)對學(xué)生進(jìn)行革命傳統(tǒng)教育和科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)。

2 密碼學(xué)思政教育思路和主要內(nèi)容

密碼學(xué)是密碼科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、信息安全專業(yè)和網(wǎng)絡(luò)空間安全等專業(yè)的公共基礎(chǔ)課，一般在大學(xué)二年級完成課程學(xué)習(xí)。 教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生系統(tǒng)掌握密碼學(xué)的基礎(chǔ)理論和基本方法，理解密碼算法和密碼協(xié)議的方法和原理，為后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，為未來的工作做好鋪墊。 密碼與思政教育有著天然的聯(lián)系，在思政教育的大背景下，任課教師積極發(fā)掘思政元素，緊密結(jié)合教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，探索密碼學(xué)教學(xué)中的思政教育。 密碼學(xué)思政教育基于課程在整個專業(yè)中地位和作用，以及相關(guān)專業(yè)思政教育頂層設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)，與教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)融合。

在教學(xué)過程中，根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容，一方面結(jié)合典型歷史事件和人物故事進(jìn)行愛黨愛國教育和紅色傳統(tǒng)革命教育；另一方面，適當(dāng)增加課上教學(xué)內(nèi)容的難度和廣度，課下推薦學(xué)生了解密碼發(fā)展科技史，不斷拓寬學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)情懷和科學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動力。 編碼與破譯是密碼學(xué)中永恒的話題，教學(xué)中通過講解不同算法發(fā)展歷程，一方面讓學(xué)生了解信息技術(shù)的發(fā)展給算法的安全性帶來什么挑戰(zhàn)；另一方面了解破譯理論和方法的發(fā)展如何促進(jìn)設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出安全強(qiáng)度更高的密碼算法。 通過算法編碼與破譯的講解，讓學(xué)生理解絕對安全和相對安全的辯證唯物主義概念。

3 密碼學(xué)教學(xué)中的思政要素

根據(jù)密碼學(xué)教學(xué)內(nèi)容，本文將整個課程分為綜述、古典密碼學(xué)、序列密碼、分組密碼、公鑰密鑰、摘要算法、密碼協(xié)議、密碼實(shí)驗(yàn)8 個教學(xué)模塊，根據(jù)不同模塊具體教學(xué)內(nèi)容發(fā)掘思政要素。下面分別闡述不同教學(xué)模塊中的思政要素。

3.1 綜述模塊中的思政要素

從教學(xué)目標(biāo)上看，該教學(xué)模塊主要讓學(xué)生對密碼知識和密碼技術(shù)發(fā)展歷程有初步認(rèn)識和了解。 從教學(xué)內(nèi)容上，該模塊以信息技術(shù)發(fā)展為脈絡(luò)，分別講解不同時期信息技術(shù)存在的安全問題以及如何用密碼技術(shù)來解決問題，讓學(xué)生對密碼技術(shù)發(fā)展歷程以及不同時期密碼技術(shù)的地位和作用有初步認(rèn)識和了解。 在講解中通過插入不同時期密碼故事，以深入淺出的方式讓學(xué)生了解不同時期密碼學(xué)地位、作用、以及采用的技術(shù)手段，同時結(jié)合一些密碼故事對學(xué)生進(jìn)行紅色傳統(tǒng)革命教育和愛黨愛國教育。

具體教學(xué)中結(jié)合第一、二次世界大戰(zhàn)密碼故事，講解加解密原理，讓學(xué)生了解通信時代，密碼學(xué)主要解決機(jī)密性的核心技術(shù)。 隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，對安全提出完整性、不可否認(rèn)性等新的要求，以及密碼學(xué)專家采用哪些新的理論和技術(shù)手段來解決新的技術(shù)問題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)情懷和不斷思考的科學(xué)素質(zhì)。

在講解信息技術(shù)發(fā)展的同時，穿插一些革命戰(zhàn)爭時期的密碼故事，讓學(xué)生了解如何應(yīng)用技術(shù)手段保證信息安全的同時，密碼工作者所發(fā)揮的重要作用，進(jìn)一步體會密碼工作人員與敵人斗智斗勇的英勇事跡以及他們對黨忠誠無私奉獻(xiàn)精神。 該部分推薦學(xué)生了解密碼科技?xì)v史、觀看不同時期密碼故事，加深學(xué)生對密碼地位和作用的了解、加強(qiáng)對學(xué)生愛國主義教育和紅色傳統(tǒng)革命教育。

3.2 古典密碼學(xué)模塊中的思政要素

從教學(xué)目標(biāo)來看，古典密碼學(xué)主要讓學(xué)生了解古典密碼學(xué)的方法和原理。 從教學(xué)內(nèi)容上，包括代替密碼和移位密碼的原理，以及乘積密碼思想。 除此之外，讓學(xué)生對密碼分析有初步的認(rèn)識和了解。 講解時，以凱撒密碼為切入點(diǎn)，講解古典密碼中代替密碼和移位密碼的原理，最后給出凱撒密碼實(shí)際上是一種特殊的代替密碼體制。以二戰(zhàn)時期德國恩尼格碼密碼機(jī)的設(shè)計(jì)原理為例，講解如何應(yīng)用代替密碼、移位密碼以及乘積密碼的思想設(shè)計(jì)密碼機(jī)。 通過分析恩尼格碼密碼機(jī)密鑰變化量，讓學(xué)生了解如何利用乘積密碼思想，基于基本密碼模塊構(gòu)造安全密碼算法。 讓學(xué)生從感性和理性上認(rèn)識乘積密碼思想在密碼設(shè)計(jì)中地位和作用。 在上述教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生思考如何基于基本密碼模塊設(shè)計(jì)出安全可靠的密碼算法和密碼設(shè)備。

算法設(shè)計(jì)與分析永遠(yuǎn)是矛和盾的關(guān)系。 通過分析方法講解，讓學(xué)生了解絕對安全和相對安全的辯證唯物主義概念。 結(jié)合經(jīng)典密碼分析故事，進(jìn)一步理解密碼學(xué)如何發(fā)展成為一門科學(xué)，數(shù)學(xué)在現(xiàn)代密碼體制的重要地位、作用、以及計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的必然性。 經(jīng)典故事講解中同時傳達(dá)出嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神以及默默無聞的奉獻(xiàn)精神。

該部分推薦學(xué)生了解第二次世界大戰(zhàn)中密碼破譯故事，了解密碼破譯關(guān)鍵人物圖靈故事，進(jìn)一步加強(qiáng)對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)以及默默無聞奉獻(xiàn)精神的培養(yǎng)。

3.3 序列密碼模塊中的思政要素

從教學(xué)目標(biāo)來看，序列密碼主要讓學(xué)生了解序列密碼設(shè)計(jì)的方法和原理。 從教學(xué)內(nèi)容上，包括線性反饋移位寄存器等序列密碼基本模塊，以及典型序列密碼算法。 在講解典型序列密碼算法時，以Estream 工程中序列密碼征集活動為切入點(diǎn)，讓學(xué)生了解序列密碼算法評價準(zhǔn)則，以及算法設(shè)計(jì)中相關(guān)知識。 通過講解算法設(shè)計(jì)中不斷修改完善過程，讓學(xué)生了解科學(xué)研究中孜孜不倦的探索精神，以及算法設(shè)計(jì)人員、工程設(shè)計(jì)人員密切配合，體會出團(tuán)隊(duì)的力量、團(tuán)結(jié)協(xié)作的重要性。 通過ZUC 算法原理、算法設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化過程的講解，讓學(xué)生了解我們國家的算法設(shè)計(jì)人員探索真理的科學(xué)精神；了解為增強(qiáng)綜合國力、提高國際影響力和地位，密碼科技工作者所付出的辛苦和努力。 同時讓學(xué)生初步了解國際標(biāo)準(zhǔn)在信息社會的地位和作用，為什么核心技術(shù)必須掌握在自己手上，科技強(qiáng)國戰(zhàn)略地位，讓學(xué)生深感自己責(zé)任和使用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

該部分通過推薦學(xué)生了解ZUC 算法設(shè)計(jì)和國際標(biāo)準(zhǔn)化過程，讓學(xué)生了解我國學(xué)者在序列密碼設(shè)計(jì)中發(fā)揮的地位和作用，進(jìn)一步加強(qiáng)對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的自豪感和榮譽(yù)感，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3.4 分組密碼模塊中的思政要素

從教學(xué)目標(biāo)來看，分組密碼主要讓學(xué)生了解分組密碼設(shè)計(jì)方法和原理。 從教學(xué)內(nèi)容上，包括基本分組密碼模塊，以及典型分組密碼算法DES、AES、SM4 等分組密碼算法。 通過S 盒、P置換等分組密碼模塊，讓學(xué)生充分理解擴(kuò)散性和混亂性在密碼設(shè)計(jì)中的作用。 講解典型分組密碼算法時，以DES 和AES 密碼征集活動為切入點(diǎn)，讓學(xué)生了解分組密碼算法評價準(zhǔn)則、算法設(shè)計(jì)相關(guān)知識，進(jìn)一步深刻理解乘積密碼思想在現(xiàn)代密碼體制地位和作用。 通過對DES 安全性分析，讓學(xué)生理解信息技術(shù)發(fā)展對密碼技術(shù)提出的新要求，以及絕對安全和相對安全這一辯證唯物主義思想。 同時通過我國密碼學(xué)者設(shè)計(jì)的SM4算法講解，讓學(xué)生深刻理解科技強(qiáng)國戰(zhàn)略地位，并進(jìn)一步對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，加強(qiáng)學(xué)生的自豪感和榮譽(yù)感，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

該部分通過推薦學(xué)生了解SM4 算法設(shè)計(jì)和國際標(biāo)準(zhǔn)化過程，讓學(xué)生了解我國學(xué)者在分組密碼設(shè)計(jì)中發(fā)揮的地位和作用，進(jìn)一步加強(qiáng)對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3.5 公鑰密碼模塊中的思政要素

從教學(xué)目標(biāo)來看，公鑰密碼主要讓學(xué)生了解公鑰密碼思想和原理、公鑰密碼與對稱密碼的不同和優(yōu)缺點(diǎn)。 從教學(xué)內(nèi)容上，包括典型公鑰密碼體制、計(jì)算復(fù)雜性理論。 講解時，以對稱密碼通信模型中存在的問題，并以Diffe 和Hellman 發(fā)表的密碼發(fā)展新方向論文為切入點(diǎn)，引出公鑰密碼思想以及公鑰密碼解決的問題，并以RSA、Elgama、ECC 等公鑰密碼體制基于的數(shù)學(xué)難題，讓學(xué)生理解公鑰密碼體制數(shù)學(xué)原理，以及隨著計(jì)算機(jī)發(fā)展對密碼體制提出新的挑戰(zhàn)。 除此之外，介紹量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)對公鑰密碼體制提出的新的挑戰(zhàn)，以及后量子密碼發(fā)展的最新動態(tài)。

該部分推薦學(xué)生了解RSA 發(fā)明者故事，同時讓學(xué)生查閱資料了解量子計(jì)算機(jī)發(fā)展對密碼技術(shù)挑戰(zhàn)，以及目前后量子密碼體制，拓寬學(xué)生視野。

3.6 摘要算法模塊中的思政要素

從教學(xué)目標(biāo)來看，摘要算法主要讓學(xué)生了解摘要算法的方法和原理。 從教學(xué)內(nèi)容上，主要講解典型摘要算法，以及摘要算法在典型密碼中的應(yīng)用。 在講解摘要算法時，介紹我國學(xué)者王小云院士幾十年磨一劍，經(jīng)過潛心研究，破譯美國MD5 算法。 通過王小云院士破譯摘要算法的故事，讓學(xué)生了解王小云院士默默無聞、孜孜不倦的科學(xué)精神，加強(qiáng)對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。 通過算法破譯過程，讓學(xué)生深刻理解摘要算法的設(shè)計(jì)原則和方法、摘要算法在密碼體制中的地位和作用；深刻理解王小云院士的工作對國際信息安全性的影響，為什么MD5 算法破譯直接引起SHA3算法競賽。

3.7 密碼協(xié)議模塊中的思政要素

從教學(xué)目標(biāo)來看，密碼協(xié)議主要讓學(xué)生了解數(shù)字簽名、密鑰管理、認(rèn)證等方法和原理。 從教學(xué)內(nèi)容上，包括數(shù)字簽名體制、認(rèn)證協(xié)議、秘密共享與密鑰分配等。 該部分可以結(jié)合不同教學(xué)內(nèi)容選取不同思政素材。

在講解數(shù)字簽名、認(rèn)證、密鑰管理時，從日常生活例子為出發(fā)點(diǎn)，引出數(shù)字化時代數(shù)字簽名、認(rèn)證、密鑰管理的必要性，提出數(shù)字簽名的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和安全認(rèn)證協(xié)議必要性，并結(jié)合日常生活例子，引導(dǎo)學(xué)生如何分析存在的安全問題，以及如何應(yīng)用密碼知識來解決，提高系統(tǒng)安全性。 通過最新的科技熱點(diǎn)，比如云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、6G 網(wǎng)絡(luò)和量子計(jì)算等，讓學(xué)生了解密碼技術(shù)在未來科技發(fā)展中的地位和作用，了解自己肩上的重?fù)?dān)和神圣使命。

該部分推薦學(xué)生了解信息安全熱點(diǎn)問題，思考如何應(yīng)用密碼技術(shù)解決安全問題、提高系統(tǒng)安全性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、拓寬學(xué)生視野、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。

3.8 密碼實(shí)驗(yàn)?zāi)K中的思政要素

密碼實(shí)驗(yàn)主要是將部分理論教學(xué)中的內(nèi)容提煉出來，讓學(xué)生進(jìn)行動手實(shí)踐。 通過實(shí)驗(yàn)一方面是對課內(nèi)理論教學(xué)中知識鞏固，另一方面培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動手能力，同時為后續(xù)課程設(shè)計(jì)和其他更高級的實(shí)踐環(huán)節(jié)打好基礎(chǔ)。 實(shí)際教學(xué)中，一方面要注意引導(dǎo)學(xué)生如何應(yīng)用課內(nèi)理論知識，注意理論知識和實(shí)踐的銜接；另一方面注重培養(yǎng)學(xué)生工程思維、大國工匠精神和科學(xué)家精神，培養(yǎng)學(xué)生敢于嘗試，不怕出錯的探索精神。 同時及時發(fā)現(xiàn)一些有潛力的學(xué)生，引導(dǎo)這些學(xué)有余力的學(xué)生參與學(xué)科競賽和教師科研項(xiàng)目中，為高級密碼人才選好儲備軍。

4 結(jié)論

在密碼學(xué)教學(xué)中，根據(jù)該課程在專業(yè)教學(xué)中的定位和作用，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)和具體教學(xué)內(nèi)容，選用不同類型的思政教學(xué)案例，采用深入淺出的方法，從愛黨愛國教育、紅色傳統(tǒng)革命教育、辯證唯物主義、科學(xué)素養(yǎng)等方面對學(xué)生進(jìn)行思政教育，加強(qiáng)對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和專業(yè)精神的培養(yǎng)，提高學(xué)生的自豪感和榮譽(yù)感，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。課下通過密碼科技發(fā)展歷史、英雄人物等相關(guān)知識推薦，進(jìn)一步拓寬學(xué)生視野。