《信息隱藏》課程教學(xué)改革實(shí)踐

?信息隱藏?課程教學(xué)改革理論〔〕:

摘要：?信息隱藏?課程具有理論與理論并重的特點(diǎn)?；趯W(xué)習(xí)周期理論，從完好性和時(shí)效性兩方面著手對(duì)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)內(nèi)容安排進(jìn)展了教學(xué)改革理論，增強(qiáng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)才能和理論才能，并進(jìn)一步培養(yǎng)了創(chuàng)新性思維。

關(guān)鍵詞：信息隱藏；課程教學(xué)；改革理論

本文引用格式：李莉.?信息隱藏?課程教學(xué)改革理論[J].教育現(xiàn)代化,2022,6(04):65-67.

一?信息隱藏?課程存在的教學(xué)問(wèn)題

〔一〕課程簡(jiǎn)介

信息隱藏是指利用公開(kāi)的多媒體信息隱藏機(jī)密信息，以不引起攻擊者注意的一種技術(shù)，是涉及到信息論，密碼學(xué)，信號(hào)處理，多媒體處理，通信理論，視聽(tīng)覺(jué)感知等多個(gè)領(lǐng)域的穿插性學(xué)科。?信息隱藏?課程是高校平安類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)根底課程，也可以作為計(jì)算機(jī)類(lèi)和信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的高階選修課。該課程的教學(xué)目的是使學(xué)生理解并掌握信息隱藏技術(shù)所涉及的根本理論和方法，具備信息隱藏的根本理論才能。?信息隱藏?課程以數(shù)字隱寫(xiě)和數(shù)字水印為兩條主線，詳細(xì)內(nèi)容包括信息隱藏的概念，數(shù)字隱寫(xiě)的原理和常用方法，隱寫(xiě)分析理論及方法，數(shù)字水印的根本概念、原理和常用的實(shí)現(xiàn)方法，水印攻擊，數(shù)字取證等。

〔二〕課程特點(diǎn)

基于學(xué)科內(nèi)容，該課程具有以下特點(diǎn)。一是理論根底要求高。在學(xué)習(xí)詳細(xì)算法時(shí)會(huì)涉及到密碼學(xué)、信息論、統(tǒng)計(jì)學(xué)等內(nèi)容，對(duì)學(xué)生的理論根底和理論學(xué)習(xí)才能要求都很高。二是理論性強(qiáng)。信息隱藏是面向應(yīng)用的學(xué)科，學(xué)習(xí)的最終目的是用技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的。因此，要求學(xué)生在一定編程才能根底上可以實(shí)現(xiàn)課程涉及的主流算法。三是要求創(chuàng)新才能。信息隱藏是在不斷開(kāi)展中的前沿技術(shù)，尚未形成成熟的理論模型，需要學(xué)習(xí)者可以在現(xiàn)有的研究成果根底上進(jìn)展創(chuàng)新性研究。

〔三〕存在的教學(xué)問(wèn)題

目前，?信息隱藏?課程在教學(xué)中主要分為理論課和實(shí)驗(yàn)課兩局部，在教學(xué)方式多以教師課堂講授理論，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課進(jìn)展理論練習(xí)的方式進(jìn)展。在教學(xué)內(nèi)容安排上，通常將數(shù)字隱寫(xiě)和隱寫(xiě)分析分開(kāi)學(xué)習(xí)，將數(shù)字水印和水印攻擊分開(kāi)學(xué)習(xí)。這種形式的優(yōu)勢(shì)是知識(shí)脈絡(luò)比擬明晰，便于教師安排教學(xué)內(nèi)容，但存在的問(wèn)題是將理論與理論分割開(kāi)來(lái)，將學(xué)生的學(xué)習(xí)周期拉的過(guò)長(zhǎng)，不可以在有效學(xué)習(xí)時(shí)間形成學(xué)習(xí)閉環(huán)，再加上該課程的算法知識(shí)點(diǎn)抽象、枯燥，前沿算法更新速度快等，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生容易產(chǎn)生厭倦心理。另外，理論課的時(shí)間安排很難與理論課進(jìn)度同步，同時(shí)算法實(shí)現(xiàn)需要具備一定編程根底，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)完成率不高，練習(xí)效果不佳，很難調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)該門(mén)課程的學(xué)習(xí)熱情和積極性。這種傳統(tǒng)的以教師為主體的教學(xué)方式以及按照教科書(shū)章節(jié)劃分教學(xué)內(nèi)容的方式已經(jīng)不利于學(xué)生積極性和創(chuàng)造性的培養(yǎng)。

本文探究將學(xué)習(xí)周期理論應(yīng)用于?信息隱藏?課程的教學(xué)改革理論，通過(guò)縮短學(xué)習(xí)周期提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)步學(xué)習(xí)效率，加深對(duì)知識(shí)的理解，同時(shí)優(yōu)化"教";與"學(xué)";的關(guān)系，使學(xué)生真正掌握信息隱藏技術(shù)的技能，為日后的工作或研究打下堅(jiān)實(shí)的根底。

二基于學(xué)習(xí)周期理論的教學(xué)改革思路

〔一〕學(xué)習(xí)周期理論

庫(kù)伯認(rèn)為，學(xué)習(xí)過(guò)程是從詳細(xì)經(jīng)歷(CE)、到反思觀察(RO)、再到抽象概括(AC)、最后到主動(dòng)理論(AE)這四個(gè)環(huán)節(jié)互相聯(lián)絡(luò)構(gòu)成的循環(huán)過(guò)程。學(xué)習(xí)者必須經(jīng)歷以上四個(gè)環(huán)節(jié)才算真正完成了一個(gè)學(xué)習(xí)周期，如圖1。

其中，詳細(xì)體驗(yàn)〔感知〕階段強(qiáng)調(diào)體驗(yàn)在學(xué)習(xí)中的作用，學(xué)習(xí)者開(kāi)闊思路，感應(yīng)變化，從"感受";中學(xué)習(xí)；反復(fù)觀察〔理解〕階段的學(xué)習(xí)特點(diǎn)為重視細(xì)心觀察、多視角多維度地對(duì)待問(wèn)題、理解學(xué)習(xí)內(nèi)容；抽象概括〔慎思〕階段那么注重考慮、客觀邏輯地分析問(wèn)題，學(xué)習(xí)者已運(yùn)用已有的知識(shí)開(kāi)動(dòng)腦筋、積極考慮；積極理論〔應(yīng)用〕階段強(qiáng)調(diào)從做中學(xué)，學(xué)習(xí)者勇于探究，并采取詳細(xì)的方法解決實(shí)際問(wèn)題。這四個(gè)環(huán)節(jié)都可以作為學(xué)習(xí)的起始點(diǎn)。

庫(kù)伯的學(xué)習(xí)周期理論并未給出詳細(xì)的學(xué)習(xí)步驟，只是搭建了一個(gè)關(guān)于經(jīng)歷學(xué)習(xí)的框架。在該框架下，研究者可以根據(jù)不同的對(duì)象制定有針對(duì)性的學(xué)習(xí)形式。

〔二〕兩個(gè)側(cè)重點(diǎn)

基于庫(kù)伯的學(xué)習(xí)周期理論，本文主要從兩個(gè)方面進(jìn)展重點(diǎn)理論。第一個(gè)是學(xué)習(xí)周期的完好性，是指學(xué)習(xí)者必須完成所有階段的學(xué)習(xí)才可以是一個(gè)有效的學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)者必須適應(yīng)這種循環(huán)過(guò)程中的不同階段，從觀察者到主動(dòng)參與者，然后再回到開(kāi)始階段，將新知識(shí)作為下一階段學(xué)習(xí)的經(jīng)歷，形成一個(gè)螺旋式上升的過(guò)程，同時(shí)還要可以處理詳細(xì)和抽象的內(nèi)容，從而到達(dá)學(xué)習(xí)的升華。這一側(cè)重點(diǎn)帶來(lái)的實(shí)際意義是，教師在進(jìn)展教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要有意識(shí)的將四個(gè)階段與教學(xué)過(guò)程相對(duì)應(yīng)。第二個(gè)側(cè)重點(diǎn)是學(xué)習(xí)周期的時(shí)效性。一個(gè)合理的學(xué)習(xí)周期的長(zhǎng)短可以有效促進(jìn)學(xué)習(xí)的高效進(jìn)展。學(xué)習(xí)周期的長(zhǎng)短對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的影響主要表達(dá)在以下幾方面。1.對(duì)學(xué)習(xí)興趣的影響。研究說(shuō)明，人更加喜歡短期鼓勵(lì)，希望自己的學(xué)習(xí)結(jié)果可以得到一個(gè)及時(shí)的評(píng)價(jià)。學(xué)習(xí)周期越短，學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)的興趣就越大。學(xué)習(xí)周期的縮短，使學(xué)習(xí)者能及時(shí)知道自己學(xué)習(xí)成果的意義所在,從而進(jìn)步了學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。2.對(duì)學(xué)習(xí)效率的影響。一般而言，學(xué)習(xí)周期越短，學(xué)習(xí)效率越高。在理工科的學(xué)習(xí)過(guò)程中，通常將主動(dòng)體驗(yàn)作為當(dāng)前學(xué)習(xí)周期的最終階段，因此在這一階段，所學(xué)知識(shí)可以得到一定程度的內(nèi)化。假設(shè)周期很長(zhǎng)，外在知識(shí)還來(lái)不及內(nèi)化，就已經(jīng)被遺忘了。3.對(duì)知識(shí)的理解深度的影響。學(xué)而不用，往往對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象的掌握和理解比擬淺薄。假設(shè)在一個(gè)較短的周期內(nèi)完成詳細(xì)體驗(yàn)到主動(dòng)檢驗(yàn)的過(guò)程，會(huì)使獲得的外在知識(shí)進(jìn)展內(nèi)化，從而加深對(duì)知識(shí)的理解程度。詳細(xì)施行：打破以往將隱寫(xiě)與隱寫(xiě)分析，水印與水印攻擊分開(kāi)講授的形式，以詳細(xì)的工程為主線，以解決問(wèn)題為最終目的促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)探究。綜上所述，縮短學(xué)習(xí)周期可以帶來(lái)更好的學(xué)習(xí)效果。

三課程改革理論

基于對(duì)學(xué)習(xí)周期理論的分析，針對(duì)?信息隱藏?課程的教改理論主要從教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)內(nèi)容的合理安排這兩個(gè)方面著手進(jìn)展。詳細(xì)施行時(shí)采用打破以往將隱寫(xiě)與隱寫(xiě)分析，水印與水印攻擊分開(kāi)講授的形式，以詳細(xì)的工程為主線，以解決問(wèn)題為最終目的促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)探究。

本文以"基于JPEG的數(shù)字隱寫(xiě)";模塊為對(duì)象來(lái)進(jìn)展詳細(xì)理論。在進(jìn)展教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，不再將隱寫(xiě)與隱寫(xiě)分析完全分割開(kāi)來(lái)，而是采用發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，改良方法，再發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，再改良這一漸進(jìn)式的主線，相對(duì)縮短了學(xué)習(xí)周期，同時(shí)，在每個(gè)周期都可以與四個(gè)階段相對(duì)應(yīng)。如圖2所示，是該模塊學(xué)習(xí)的第一個(gè)周期。以JSteg隱寫(xiě)方法的學(xué)習(xí)為起始點(diǎn)，通過(guò)平安性分析，找到該方法在平安性上的缺陷，從而使得攻擊者可以進(jìn)展機(jī)密信息的檢驗(yàn)，在理論上進(jìn)展卡方檢驗(yàn)，最后，學(xué)習(xí)者急需要通過(guò)理論驗(yàn)證在理論上的證明。由此，一個(gè)周期完成。將隱寫(xiě)方法和對(duì)應(yīng)的隱寫(xiě)方法放在一個(gè)學(xué)習(xí)周期之內(nèi)，相對(duì)之前學(xué)習(xí)完所有的隱寫(xiě)方法再學(xué)習(xí)隱寫(xiě)分析方法的方式，周期明顯縮短了，可以讓學(xué)習(xí)者在產(chǎn)生疑問(wèn)，到分析問(wèn)題，再到解決問(wèn)題，驗(yàn)證問(wèn)題的過(guò)程中不斷探究，產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲。如圖3所示，是在完成一個(gè)學(xué)習(xí)周期之后，讓學(xué)習(xí)者又回到起點(diǎn)，嘗試對(duì)最初的方法進(jìn)展改良，得到F3隱寫(xiě)方法，于是開(kāi)始下一個(gè)學(xué)習(xí)周期。由此，形成螺旋式上升的認(rèn)知過(guò)程。知識(shí)不斷地從外在經(jīng)歷，到內(nèi)化，再到外化中轉(zhuǎn)變，學(xué)習(xí)者始終處在一個(gè)考慮的過(guò)程。

四小結(jié)

本文將學(xué)習(xí)周期理論應(yīng)用于?信息隱藏?課程的改革理論，從完成四個(gè)學(xué)習(xí)階段、縮短學(xué)習(xí)周期兩方面著手，解決了學(xué)生面對(duì)枯燥理論不愿意聽(tīng)，動(dòng)手才能弱的問(wèn)題，增強(qiáng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)才能和理論才能，進(jìn)一步地培養(yǎng)了創(chuàng)新性思維。

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