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雙語教學(xué)模式在信息安全課程上的研究與實踐論文
本文研究信息安全課程特點，將虛擬仿真實驗和基于CLIL（Content and Language IntegratedLeaning）雙語教學(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程中將英語的語言能力培養(yǎng)與信息安全的專業(yè)內(nèi)容融合起來，語言和學(xué)科共同發(fā)揮作用；運用虛擬仿真實驗等輔助手段，將信息安全的理論知識和實踐知識結(jié)合起來，提高學(xué)生對信息安全專業(yè)的認(rèn)知程度。
一、引言
信息安全學(xué)科是在信息技術(shù)及其應(yīng)用的快速發(fā)展中逐漸形成的，它針對信息生成、存儲、傳輸、處理和交互的各個環(huán)節(jié)，用數(shù)學(xué)方法刻畫和描述其變換的過程和狀態(tài)，建立安全控制與管理模型，進(jìn)而保障信息及信息系統(tǒng)的高安全性、高可信性和高可用性。在當(dāng)前信息化和經(jīng)濟全球化的時代背景下，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(yīng)全球形勢變化的復(fù)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(yǎng)方面做了很多工作。其計算機科學(xué)學(xué)院、數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)學(xué)院在本科階段開設(shè)了信息安全方面的課程，計算機科學(xué)學(xué)院的信息安全專業(yè)碩士點于2012年開始招生。其中計算機科學(xué)學(xué)院從2006年開設(shè)《信息安全》雙語課程。信息安全教學(xué)研究方面還有長足的發(fā)展提升空間。
針對信息安全課程的特點，結(jié)合我們雙語教學(xué)的經(jīng)驗和體會，就《信息安全》雙語課程教學(xué)提出幾點新的和若干建議，其中關(guān)于教材的論述等課程相關(guān)情況見孟博老師的論文[1]。
二、信息安全課程特點
《信息安全》難教，學(xué)生難懂，實驗難做。我們組成員以信息安全專業(yè)領(lǐng)域為教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行教學(xué)模式與教學(xué)方法的研究與實踐。
《信息安全》課程特點[1—3]：
1。信息安全學(xué)科基礎(chǔ)涉及面廣。信息安全是一門新興的學(xué)科，也是一門綜合性很強的交叉學(xué)科，涉及密碼學(xué)、通信、數(shù)學(xué)、計算機等諸多學(xué)科。
2。信息安全專業(yè)基礎(chǔ)課程要求多。要想較好地掌握這門課程，需要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程、電路基礎(chǔ)課程、密碼學(xué)基礎(chǔ)課程、計算機理論基礎(chǔ)課程、網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)課程等。
3。信息安全專業(yè)前沿性強，知識更新快。信息安全專業(yè)是圍繞攻防、對抗策略和技術(shù)展開研究的，隨著科學(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程中面臨的困難如下所示：
（1）民族院校的學(xué)生專業(yè)素質(zhì)和英語素質(zhì)高低不齊；
（2）信息安全相關(guān)的資源分散；
（3）英語語言的教學(xué)與專業(yè)教育的脫節(jié)；
（4）理論知識和實踐知識結(jié)合不緊密。
根據(jù)信息安全課程的特點，只有保持信息安全傳授內(nèi)容理論與實踐知識的先進(jìn)性，及時了解該學(xué)科最新研究發(fā)展動態(tài)和前沿，才能培養(yǎng)出具有實踐和創(chuàng)新能力的高層次高素質(zhì)人才。結(jié)合我們面臨的困難，考慮到兩個因素：（1）信息安全相關(guān)的前沿知識的語言載體是主要英語；（2）在課堂上嘗試將理論知識和實踐知識有機的結(jié)合起來，我們研究并實踐將虛擬仿真實驗和CLIL雙語教學(xué)應(yīng)用到信息安全課程傳授中的模式。
三、虛擬仿真實驗的概念及模式
虛擬仿真實驗教學(xué)是學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬實物實驗的計算機輔助教學(xué)軟件。目前的國內(nèi)外模擬仿真軟件總結(jié)如下。
PSPICE[4]是由SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）發(fā)展而來的用于微機系列的通用電子電路功能的仿真，是一個多功能的電路模擬試驗平臺；Tina Pro[5]是歐洲D(zhuǎn)esignSoft公司研發(fā)的一個電子設(shè)計自動化軟件，它用于模擬與數(shù)字電路的仿真分析和設(shè)計研究，分析結(jié)果可以很好地展現(xiàn)在圖表或虛擬設(shè)備中；CircuitMaker[6]軟件用于電子電路仿真實驗，是一種用于電路描述與仿真的語言與仿真器軟件，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(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺；Boson NetSim[8]模擬Cisco路由器、交換機，可自定義網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及連接。
根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》，教育部于2013年開始啟動了開展了國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作。北京郵電大學(xué)建設(shè)了國家級北郵電子信息虛擬仿真實驗教學(xué)中心，開發(fā)了“開放式虛擬仿真實驗教學(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)，其中一個教學(xué)內(nèi)容使用虛擬仿真平臺進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，如圖1所示。
四、CLIL雙語教學(xué)的概念及模式
雙語教學(xué)是在教學(xué)過程中使用除母語以外的一種外語，通過兩種語言作為教學(xué)媒介，并在教學(xué)過程中提高學(xué)生的專業(yè)能力和外語水平。關(guān)于雙語教學(xué)的模式，有多種不同的分類，如美國的“過渡式”、加拿大等“法語浸入式”等模式。20世紀(jì)20年代，CLIL（Content and Language IntegratedLeaning）[11—13]廣泛應(yīng)用于歐洲的雙語教學(xué)領(lǐng)域。CLIL中文譯為內(nèi)容和語言的融合學(xué)習(xí)，是指將一門或多門外語作為非語言學(xué)科的教學(xué)語言，在此過程中，語言和學(xué)科將共同發(fā)揮作用。以學(xué)科內(nèi)容為核心，使用真實的語言及語言材料，在課堂教學(xué)中注重學(xué)生的語言、認(rèn)知和情感等因素。CLIL是歐盟在“培養(yǎng)多語言能力公民、促進(jìn)語言教學(xué)的發(fā)展和多樣化”的決議框架下推動歐盟各國開展的一種雙語教學(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教學(xué)，為雙語教學(xué)的理論研究和實踐教學(xué)都做出了具有革新意義的貢獻(xiàn)。
選擇英語作為學(xué)習(xí)信息安全學(xué)科知識的語言媒介，是因為英語是當(dāng)今國際各種領(lǐng)域的交流合作中使用頻率最高的語言種類。為了使學(xué)生適應(yīng)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(dān)起培養(yǎng)具有國際視野、具備國際競爭能力的創(chuàng)新型、復(fù)合型高級專門人才的責(zé)任，而雙語教學(xué)可以說是承擔(dān)責(zé)任的前提或必要條件。特別是CLIL雙語教學(xué)模式對于中國的雙語教學(xué)更具有實際的借鑒意義。CLIL雙語教學(xué)模式可分為三個方面的內(nèi)容，如圖2所示。
1。內(nèi)容相關(guān)的學(xué)習(xí)（Content—related learning）。在課堂上使用的全英語教學(xué)材料，該材料是否合適教學(xué)，主要看以下幾個方面：通過本教學(xué)材料的學(xué)習(xí)，學(xué)生可否掌握兩個以上的知識點；量化掌握知識的目標(biāo)；通過什么策略讓學(xué)生來掌握這些知識點，比如在學(xué)生已有知識的層面上通過視覺、或頭腦風(fēng)暴活動、以更友好的方式展示知識點、通過不同的學(xué)習(xí)方式如游戲或者視頻支持、安排有挑戰(zhàn)性的任務(wù)給學(xué)生來完成；
2。語言相關(guān)的學(xué)習(xí)（Language—related learning）。解釋可能影響學(xué)生理解文章的單詞；量化和語言相關(guān)的學(xué)習(xí)掌握指標(biāo)；寫出讓學(xué)習(xí)者完成目標(biāo)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(biāo)下劃線、英文材料提供詞匯表等；
3。學(xué)習(xí)技能相關(guān)的學(xué)習(xí)（Learning skills—related learning）。標(biāo)出技能相關(guān)的目標(biāo)；量化這些目標(biāo)；設(shè)計好的策略幫助學(xué)習(xí)者完成這些目標(biāo)，比如重新組織知識點、通過圖表等分析知識點等。
CLIL雙語教學(xué)模式認(rèn)為人的認(rèn)知過程可分為5個漸進(jìn)過程，即記憶、理解、運用、分析、評價、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、創(chuàng)造是高層次的思維能力因為他們更抽象。
五、課程設(shè)置教學(xué)實踐方案
通過對現(xiàn)有理論和實踐經(jīng)驗的研究和探索，采用虛擬仿真實驗和CLIL雙語教學(xué)方法應(yīng)用到信息安全的課程教學(xué)實踐中。課程設(shè)置方案氛圍準(zhǔn)備階段、CLIL教學(xué)階段、虛擬仿真實驗階段，各階段描述如下：
1。準(zhǔn)備階段：配發(fā)講義，其內(nèi)容主要與《Cryptography and Network Security Principles and Practice，F(xiàn)ifth Edition》（密碼編碼學(xué)與網(wǎng)絡(luò)安全—原理與實踐）課程內(nèi)容接近，補充專業(yè)詞匯和常見表達(dá)方式。該階段按照教學(xué)進(jìn)度安排學(xué)生自學(xué)并熟悉專業(yè)詞匯，同時利用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(chǔ)上，針對不同的密碼算法設(shè)計有特色的相關(guān)的簡單的任務(wù)，教師講解，學(xué)生組成團隊合作，在給定的時間內(nèi)呈現(xiàn)設(shè)計方案并且陳述其方案，交流的過程主要使用英語完成。
3。虛擬仿真實驗階段。在教學(xué)過程中，在算法很抽象或者熟悉相關(guān)密碼算法后，老師通過虛擬仿真實驗平臺展示該算法的原理或?qū)嶋H應(yīng)用，將抽象內(nèi)容形象化和具體化。安排學(xué)生組成團隊利用虛擬仿真實驗平臺設(shè)計網(wǎng)絡(luò)安全實驗，進(jìn)一步鞏固、實踐其所學(xué)習(xí)的密碼理論知識。
六、信息安全雙語課程教學(xué)的心得與體會
將虛擬仿真實驗和基于CLIL的雙語教學(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(guī)范化、國際化，旨在提高學(xué)生專業(yè)英語聽說寫能力；加強創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)；更生動形象傳達(dá)不易理解的知識。具體意義如圖3描述，總結(jié)如下：
1。引入CLIL雙語教學(xué)理論，將語言和學(xué)科融合進(jìn)教學(xué)。學(xué)習(xí)探討國際上主流的被大家認(rèn)可的雙語教學(xué)理論如CLIL，在此基礎(chǔ)上探索適合民族院校學(xué)生特點的教學(xué)方式方法，在《信息安全》專業(yè)課程的講授過程中將英語的語言能力培養(yǎng)與信息安全的專業(yè)內(nèi)容融合起來一起學(xué)習(xí)，在此過程中，語言和學(xué)科將共同發(fā)揮作用。旨在提高學(xué)生的專業(yè)英語能力、擴大學(xué)生的知識面，為國家培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型專業(yè)人才隊伍。
2。搭建虛擬仿真實驗平臺，將理論和實踐融合進(jìn)教學(xué)。在課堂教學(xué)過程將動畫模擬、虛擬仿真、遠(yuǎn)程實驗和實物實驗優(yōu)化組合，探索各類案例的優(yōu)勢互補，旨在調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、啟迪思維、激發(fā)潛能。通過虛擬仿真實驗平臺，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，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力。
本論文的探索方法將是鼓勵課前預(yù)習(xí)、課程參與、課后實踐。講授方式的選擇將會優(yōu)化組合教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)習(xí)的主動性，提高學(xué)生的上課注意力。通過CLIL模式中各類學(xué)習(xí)技巧，逐步提高學(xué)生的英語能力和專業(yè)素質(zhì)。
七、總結(jié)
本論文探索將CLIL雙語教學(xué)模式和虛擬仿真實驗應(yīng)用到信息安全的課程教學(xué)過程中。學(xué)習(xí)探討適合信息安全課程特點和民族院校教學(xué)特點的雙語教學(xué)理論如CLIL雙語教學(xué)模式，在《信息安全》專業(yè)課程的講授過程中將英語的語言能力培養(yǎng)與信息安全的專業(yè)內(nèi)容融合起來一起學(xué)習(xí)，語言和學(xué)科將共同發(fā)揮作用；同時運用虛擬仿真實驗等輔助手段，將信息安全的理論知識和實踐知識結(jié)合起來，提高學(xué)生對信息安全專業(yè)的認(rèn)知程度。我們所做的努力最終的目標(biāo)是讓學(xué)生從記憶、理解、運用知識到能分析、評價、創(chuàng)造知識的轉(zhuǎn)變，為社會培養(yǎng)大量既有豐富的專業(yè)知識又精通英語的高素質(zhì)復(fù)合型人才。
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