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雙語(yǔ)教學(xué)模式在信息安全課程上的研究與實(shí)踐論文
本文研究信息安全課程特點(diǎn)，將虛擬仿真實(shí)驗和基于CLIL（Content and Language IntegratedLeaning）雙語(yǔ)教學(xué)模式引入到信息安全的課程教學(xué)中。探索在信息安全課程的講授過(guò)程中將英語(yǔ)的語(yǔ)言能力培養與信息安全的專(zhuān)業(yè)內容融合起來(lái)，語(yǔ)言和學(xué)科共同發(fā)揮作用；運用虛擬仿真實(shí)驗等輔助手段，將信息安全的理論知識和實(shí)踐知識結合起來(lái)，提高學(xué)生對信息安全專(zhuān)業(yè)的認知程度。
一、引言
信息安全學(xué)科是在信息技術(shù)及其應用的快速發(fā)展中逐漸形成的，它針對信息生成、存儲、傳輸、處理和交互的各個(gè)環(huán)節，用數學(xué)方法刻畫(huà)和描述其變換的過(guò)程和狀態(tài)，建立安全控制與管理模型，進(jìn)而保障信息及信息系統的高安全性、高可信性和高可用性。在當前信息化和經(jīng)濟全球化的時(shí)代背景下，做好民族高校信息安全領(lǐng)域的教學(xué)研究工作，為國家儲備適應全球形勢變化的復合型信息安全人才越發(fā)重要。
中南民族大學(xué)在信息安全人才培養方面做了很多工作。其計算機科學(xué)學(xué)院、數學(xué)與統計學(xué)學(xué)院在本科階段開(kāi)設了信息安全方面的課程，計算機科學(xué)學(xué)院的信息安全專(zhuān)業(yè)碩士點(diǎn)于2012年開(kāi)始招生。其中計算機科學(xué)學(xué)院從2006年開(kāi)設《信息安全》雙語(yǔ)課程。信息安全教學(xué)研究方面還有長(cháng)足的發(fā)展提升空間。
針對信息安全課程的特點(diǎn)，結合我們雙語(yǔ)教學(xué)的經(jīng)驗和體會(huì )，就《信息安全》雙語(yǔ)課程教學(xué)提出幾點(diǎn)新的和若干建議，其中關(guān)于教材的論述等課程相關(guān)情況見(jiàn)孟博老師的論文[1]。
二、信息安全課程特點(diǎn)
《信息安全》難教，學(xué)生難懂，實(shí)驗難做。我們組成員以信息安全專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域為教學(xué)內容，進(jìn)行教學(xué)模式與教學(xué)方法的研究與實(shí)踐。
《信息安全》課程特點(diǎn)[1—3]：
1。信息安全學(xué)科基礎涉及面廣。信息安全是一門(mén)新興的學(xué)科，也是一門(mén)綜合性很強的交叉學(xué)科，涉及密碼學(xué)、通信、數學(xué)、計算機等諸多學(xué)科。
2。信息安全專(zhuān)業(yè)基礎課程要求多。要想較好地掌握這門(mén)課程，需要學(xué)習數學(xué)基礎課程、電路基礎課程、密碼學(xué)基礎課程、計算機理論基礎課程、網(wǎng)絡(luò )通信基礎課程等。
3。信息安全專(zhuān)業(yè)前沿性強，知識更新快。信息安全專(zhuān)業(yè)是圍繞攻防、對抗策略和技術(shù)展開(kāi)研究的，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，該研究領(lǐng)域的知識創(chuàng )新多且快。
我們在信息安全課程傳授的過(guò)程中面臨的困難如下所示：
�。�1）民族院校的學(xué)生專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和英語(yǔ)素質(zhì)高低不齊；
�。�2）信息安全相關(guān)的資源分散；
�。�3）英語(yǔ)語(yǔ)言的教學(xué)與專(zhuān)業(yè)教育的脫節；
�。�4）理論知識和實(shí)踐知識結合不緊密。
根據信息安全課程的特點(diǎn)，只有保持信息安全傳授內容理論與實(shí)踐知識的先進(jìn)性，及時(shí)了解該學(xué)科最新研究發(fā)展動(dòng)態(tài)和前沿，才能培養出具有實(shí)踐和創(chuàng )新能力的高層次高素質(zhì)人才。結合我們面臨的困難，考慮到兩個(gè)因素：（1）信息安全相關(guān)的前沿知識的語(yǔ)言載體是主要英語(yǔ)；（2）在課堂上嘗試將理論知識和實(shí)踐知識有機的結合起來(lái)，我們研究并實(shí)踐將虛擬仿真實(shí)驗和CLIL雙語(yǔ)教學(xué)應用到信息安全課程傳授中的模式。
三、虛擬仿真實(shí)驗的概念及模式
虛擬仿真實(shí)驗教學(xué)是學(xué)科專(zhuān)業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，運用虛擬現實(shí)技術(shù)模擬實(shí)物實(shí)驗的計算機輔助教學(xué)軟件。目前的國內外模擬仿真軟件總結如下。
PSPICE[4]是由SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）發(fā)展而來(lái)的用于微機系列的通用電子電路功能的仿真，是一個(gè)多功能的電路模擬試驗平臺；Tina Pro[5]是歐洲DesignSoft公司研發(fā)的一個(gè)電子設計自動(dòng)化軟件，它用于模擬與數字電路的仿真分析和設計研究，分析結果可以很好地展現在圖表或虛擬設備中；CircuitMaker[6]軟件用于電子電路仿真實(shí)驗，是一種用于電路描述與仿真的語(yǔ)言與仿真器軟件，用于檢測電路的連接和功能的完整性；Proteus[7]軟件是英國Labcenter electronics公司發(fā)布的EDA軟件，提供仿真單片機及外圍器件的工具，該軟件將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺；Boson NetSim[8]模擬Cisco路由器、交換機，可自定義網(wǎng)絡(luò )拓撲結構及連接。
根據《教育信息化十年發(fā)展規劃（2011—2020年）》，教育部于2013年開(kāi)始啟動(dòng)了開(kāi)展了國家級虛擬仿真實(shí)驗教學(xué)中心建設工作。北京郵電大學(xué)建設了國家級北郵電子信息虛擬仿真實(shí)驗教學(xué)中心，開(kāi)發(fā)了“開(kāi)放式虛擬仿真實(shí)驗教學(xué)管理平臺”[9，10]。我們嘗試將該平臺作為信息安全課堂的輔助教學(xué)，其中一個(gè)教學(xué)內容使用虛擬仿真平臺進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò )構建，如圖1所示。
四、CLIL雙語(yǔ)教學(xué)的概念及模式
雙語(yǔ)教學(xué)是在教學(xué)過(guò)程中使用除母語(yǔ)以外的一種外語(yǔ)，通過(guò)兩種語(yǔ)言作為教學(xué)媒介，并在教學(xué)過(guò)程中提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)能力和外語(yǔ)水平。關(guān)于雙語(yǔ)教學(xué)的模式，有多種不同的分類(lèi)，如美國的“過(guò)渡式”、加拿大等“法語(yǔ)浸入式”等模式。20世紀20年代，CLIL（Content and Language IntegratedLeaning）[11—13]廣泛應用于歐洲的雙語(yǔ)教學(xué)領(lǐng)域。CLIL中文譯為內容和語(yǔ)言的融合學(xué)習，是指將一門(mén)或多門(mén)外語(yǔ)作為非語(yǔ)言學(xué)科的教學(xué)語(yǔ)言，在此過(guò)程中，語(yǔ)言和學(xué)科將共同發(fā)揮作用。以學(xué)科內容為核心，使用真實(shí)的語(yǔ)言及語(yǔ)言材料，在課堂教學(xué)中注重學(xué)生的語(yǔ)言、認知和情感等因素。CLIL是歐盟在“培養多語(yǔ)言能力公民、促進(jìn)語(yǔ)言教學(xué)的發(fā)展和多樣化”的決議框架下推動(dòng)歐盟各國開(kāi)展的一種雙語(yǔ)教學(xué)模式。這種模式相對于源于北美被全球普遍采納的浸入式雙語(yǔ)教學(xué)，為雙語(yǔ)教學(xué)的理論研究和實(shí)踐教學(xué)都做出了具有革新意義的貢獻。
選擇英語(yǔ)作為學(xué)習信息安全學(xué)科知識的語(yǔ)言媒介，是因為英語(yǔ)是當今國際各種領(lǐng)域的交流合作中使用頻率最高的語(yǔ)言種類(lèi)。為了使學(xué)生適應國際化教育、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，有效獲得更多、更新的學(xué)科知識和科技信息，并能夠把我們的科技成果推向世界，高等教育承擔起培養具有國際視野、具備國際競爭能力的創(chuàng )新型、復合型高級專(zhuān)門(mén)人才的責任，而雙語(yǔ)教學(xué)可以說(shuō)是承擔責任的前提或必要條件。特別是CLIL雙語(yǔ)教學(xué)模式對于中國的雙語(yǔ)教學(xué)更具有實(shí)際的借鑒意義。CLIL雙語(yǔ)教學(xué)模式可分為三個(gè)方面的內容，如圖2所示。
1。內容相關(guān)的學(xué)習（Content—related learning）。在課堂上使用的全英語(yǔ)教學(xué)材料，該材料是否合適教學(xué)，主要看以下幾個(gè)方面：通過(guò)本教學(xué)材料的學(xué)習，學(xué)生可否掌握兩個(gè)以上的知識點(diǎn)；量化掌握知識的目標；通過(guò)什么策略讓學(xué)生來(lái)掌握這些知識點(diǎn)，比如在學(xué)生已有知識的層面上通過(guò)視覺(jué)、或頭腦風(fēng)暴活動(dòng)、以更友好的方式展示知識點(diǎn)、通過(guò)不同的學(xué)習方式如游戲或者視頻支持、安排有挑戰性的任務(wù)給學(xué)生來(lái)完成；
2。語(yǔ)言相關(guān)的學(xué)習（Language—related learning）。解釋可能影響學(xué)生理解文章的單詞；量化和語(yǔ)言相關(guān)的學(xué)習掌握指標；寫(xiě)出讓學(xué)習者完成目標需要用到的策略，如盡量將英文材料通俗易懂、將關(guān)鍵詞標下劃線(xiàn)、英文材料提供詞匯表等；
3。學(xué)習技能相關(guān)的學(xué)習（Learning skills—related learning）。標出技能相關(guān)的目標；量化這些目標；設計好的策略幫助學(xué)習者完成這些目標，比如重新組織知識點(diǎn)、通過(guò)圖表等分析知識點(diǎn)等。
CLIL雙語(yǔ)教學(xué)模式認為人的認知過(guò)程可分為5個(gè)漸進(jìn)過(guò)程，即記憶、理解、運用、分析、評價(jià)、創(chuàng )造（Remember，Understand，Apply，Analyse，Evaluate，Create）。其中記憶、理解、運用是低層次的思維能力因為他們更具體，而分析、評價(jià)、創(chuàng )造是高層次的思維能力因為他們更抽象。
五、課程設置教學(xué)實(shí)踐方案
通過(guò)對現有理論和實(shí)踐經(jīng)驗的研究和探索，采用虛擬仿真實(shí)驗和CLIL雙語(yǔ)教學(xué)方法應用到信息安全的課程教學(xué)實(shí)踐中。課程設置方案氛圍準備階段、CLIL教學(xué)階段、虛擬仿真實(shí)驗階段，各階段描述如下：
1。準備階段：配發(fā)講義，其內容主要與《Cryptography and Network Security Principles and Practice，Fifth Edition》（密碼編碼學(xué)與網(wǎng)絡(luò )安全—原理與實(shí)踐）課程內容接近，補充專(zhuān)業(yè)詞匯和常見(jiàn)表達方式。該階段按照教學(xué)進(jìn)度安排學(xué)生自學(xué)并熟悉專(zhuān)業(yè)詞匯，同時(shí)利用CLIL教學(xué)中針對詞匯測試的有趣方法對學(xué)生進(jìn)行詞匯量的教學(xué)和測試。
2。CLIL教學(xué)階段。教學(xué)過(guò)程中給出不同的和密碼算法相關(guān)的英文版本供學(xué)生閱讀、參考和討論。在此基礎上，針對不同的密碼算法設計有特色的相關(guān)的簡(jiǎn)單的任務(wù)，教師講解，學(xué)生組成團隊合作，在給定的時(shí)間內呈現設計方案并且陳述其方案，交流的過(guò)程主要使用英語(yǔ)完成。
3。虛擬仿真實(shí)驗階段。在教學(xué)過(guò)程中，在算法很抽象或者熟悉相關(guān)密碼算法后，老師通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗平臺展示該算法的原理或實(shí)際應用，將抽象內容形象化和具體化。安排學(xué)生組成團隊利用虛擬仿真實(shí)驗平臺設計網(wǎng)絡(luò )安全實(shí)驗，進(jìn)一步鞏固、實(shí)踐其所學(xué)習的密碼理論知識。
六、信息安全雙語(yǔ)課程教學(xué)的心得與體會(huì )
將虛擬仿真實(shí)驗和基于CLIL的雙語(yǔ)教學(xué)引入到信息安全的課堂教學(xué)中，使得教學(xué)模式和方法多樣化、智能化、規范化、國際化，旨在提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)寫(xiě)能力；加強創(chuàng )新精神和實(shí)踐能力的培養；更生動(dòng)形象傳達不易理解的知識。具體意義如圖3描述，總結如下：
1。引入CLIL雙語(yǔ)教學(xué)理論，將語(yǔ)言和學(xué)科融合進(jìn)教學(xué)。學(xué)習探討國際上主流的被大家認可的雙語(yǔ)教學(xué)理論如CLIL，在此基礎上探索適合民族院校學(xué)生特點(diǎn)的教學(xué)方式方法，在《信息安全》專(zhuān)業(yè)課程的講授過(guò)程中將英語(yǔ)的語(yǔ)言能力培養與信息安全的專(zhuān)業(yè)內容融合起來(lái)一起學(xué)習，在此過(guò)程中，語(yǔ)言和學(xué)科將共同發(fā)揮作用。旨在提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)能力、擴大學(xué)生的知識面，為國家培養高素質(zhì)復合型專(zhuān)業(yè)人才隊伍。
2。搭建虛擬仿真實(shí)驗平臺，將理論和實(shí)踐融合進(jìn)教學(xué)。在課堂教學(xué)過(guò)程將動(dòng)畫(huà)模擬、虛擬仿真、遠程實(shí)驗和實(shí)物實(shí)驗優(yōu)化組合，探索各類(lèi)案例的優(yōu)勢互補，旨在調動(dòng)學(xué)生學(xué)習積極性、啟迪思維、激發(fā)潛能。通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗平臺，整合信息安全的相關(guān)資源，提供智能化的教學(xué)服務(wù)同時(shí)，培養學(xué)生的創(chuàng )新能力和動(dòng)手能力。
本論文的探索方法將是鼓勵課前預習、課程參與、課后實(shí)踐。講授方式的選擇將會(huì )優(yōu)化組合教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習熱情，提高學(xué)習的主動(dòng)性，提高學(xué)生的上課注意力。通過(guò)CLIL模式中各類(lèi)學(xué)習技巧，逐步提高學(xué)生的英語(yǔ)能力和專(zhuān)業(yè)素質(zhì)。
七、總結
本論文探索將CLIL雙語(yǔ)教學(xué)模式和虛擬仿真實(shí)驗應用到信息安全的課程教學(xué)過(guò)程中。學(xué)習探討適合信息安全課程特點(diǎn)和民族院校教學(xué)特點(diǎn)的雙語(yǔ)教學(xué)理論如CLIL雙語(yǔ)教學(xué)模式，在《信息安全》專(zhuān)業(yè)課程的講授過(guò)程中將英語(yǔ)的語(yǔ)言能力培養與信息安全的專(zhuān)業(yè)內容融合起來(lái)一起學(xué)習，語(yǔ)言和學(xué)科將共同發(fā)揮作用；同時(shí)運用虛擬仿真實(shí)驗等輔助手段，將信息安全的理論知識和實(shí)踐知識結合起來(lái)，提高學(xué)生對信息安全專(zhuān)業(yè)的認知程度。我們所做的努力最終的目標是讓學(xué)生從記憶、理解、運用知識到能分析、評價(jià)、創(chuàng )造知識的轉變，為社會(huì )培養大量既有豐富的專(zhuān)業(yè)知識又精通英語(yǔ)的高素質(zhì)復合型人才。
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