基于工作过程的“网页设计与制作”课程改.doc

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开放式智能化远程教学系统的设计与实现摘要:本文针对远程教学需要,创造性地开发了一个实用的基于Web的开放式智能CAI远程教学系统,该系统具有学习、练习、测试、学习向导、课程讨论和相关链接等多项功能。为模块化框架结构,可拼装、可拆卸,能够改变课程内容以适应不同课程的教学。文章首先介绍了系统总体功能结构,并详细说明了各模块的工作机制,最后结合实例说明使用该系统在实际教学中的具体运用。 　　关键词:智能CAI、网络教学、远程教育、智能教学系统 　　 　　伴随着计算机网络技术、信息技术、通信技术以及多媒体技术的迅猛发展,教育领域正在经历一场深刻的、全方位的变革。主要体现在计算机辅助教育系统的广泛应用。所谓计算机辅助教育(Computer Based Education),简称CBE,即指以计算机为主要媒介的教育教学活动。CBE在教学中的应用形式一般为CAI或智能CAI(ICAI)系统。 　　1现代远程教育与基于Web的智能CAI系统 　　1.1现代远程教育及其特点 　　远程教育(Distance Education)是指利用各种媒体所进行的非面对面教育。而现代远程教育则是凭借现代信息网络技术与运用多媒体技术所进行的远距离教育。[2]基于网络的现代远程教育具有以下的基本特点: 　　(1) 教与学不受时空地域限制。以网络为基础,运用多种媒体表现课程内容,实现异地教学。 　　(2) 具有较好的互动性。师生之间可以互动交流,教师通过网络答疑解惑。 　　(3) 节约资源,降低教学成本。利用网络进行教学,无需场地、教室还可以减少教学管理人员,因此大为降低成本。 　　1.2基于Web的智能CAI系统 　　因为现代远程教育在学习模式上最直接地体现了现代教育和终身教育的基本要求。所以,如何利用现代教育技术更好地实施远程教育便成为亟需解决的问题。目前,随着网络的发展普及,构建基于Web的智能CAI系统并应用于远程教育不失为一种很好的方法。基于Web的智能CAI(以下简称ICAI)系统以网络为载体,实现了智能化分布式教学。既提高了资源利用率,又不受时空和地区限制,特别是能够根据学生的学识水平和学习情况确定教学策略、调整学习进度,实现了学生自主学习。 　　2基于Web的开放式智能化远程教学系统的设计与实现 　　由于广播电视大学属于远程开放式教学,学员仅有几次面授辅导机会,课程学习大都依靠网络自主学习,因此,迫切需要具有良好交互性的智能化网络教学系统。为更好地进行远程教学,激发学生的学习主动性、积极性,提高教学质量,笔者设计了一个实用智能型CAI远程教学系统,该系统以“多媒体技术基础及应用”课程为实例进行开发,该系统具有交互功能、即时反馈功能、导航功能、信息过滤功能。并能针对不同能力与水平的学生实现个别化教学,即因材施教。系统为开放式模块化框架结构,可拼装、可拆卸,可根据需要添加功能模块,可以改变课程内容以适应不同课程教学的需要。下面就本系统的设计与实现作一介绍。 　　2.1系统设计 　　本系统建立在第三代远程教育系统模型(The 3th Generation Distance Learning Model,简称3GDL)的理论基础之上,以网络作为载体,综合人工智能(专家系统、数据挖掘、数据仓库)、教育心理学、人机工程学等多门学科的知识,利用计算机模拟教学专家的思维,对教师提供协作式教学、对学生实施开放式学习的智能化教学过程。设计符合ICAI系统一般结构,即由知识库模块以及系统管理员模块、教师模块、学生模块组成。系统结构图如图1所示。 　　 　　(1) 系统管理员模块。该模块包括:系统权限管理、教师审核、公告管理等子模块。 　　(2) 学生模块。主要包括:课件学习模块、提交作业模块、考试模块和在线交流四个子模块。本系统建立的学生模块采用的是具有学习历史记录的方法。对某学生已学习过的所有知识点,通过其所作过的练习题分类计算以下几个平均值: 　　P=已做过的所有练习题得分的平均值; 　　Pj=已做过的所有难度为“简单”的练习题得分的平均值; 　　Pi=已做过的所有难度为“较难”的练习题得分的平均值; 　　Pe=已做过的所有难度为“很难”的练习题得分的平均值。 　　根据这些信息建立学生档案,并录入“学习历史记录表”。可以实现个别化教学,还可以根据学生的学习情况动态地修改,学生在进行新知识学习时,系统要对其以往的学习历史有一个评估测试,根据评估值确定学生学习新知识内容的难易程度,使新知识内容与学生的学识水平相匹配。本系统以各章练习的成绩做为评估值,生成教学策略。各章习题类型有单项选择、多项选择、填空、简答、操作等,分值和数目不定,难度不等,总分为100分。根据每题的难易程度、考查的不同知识点分配权值并在“题库表”中的“权值”字段分配,这样统计的分数能较科学的反映学生的知识水平。系统学生模块的数据存放在数据库的各个表中,例如:“学生信息表”记录基本信息;“学生答案表”记录学生的练习答案及所做练习题的正误;“学生习题错误表”记录学生的错误知识点及错误次数;“点击次数表”记录学生的学习次数等。 　　(3) 教师模块。本系统教师模块主要功能是根据学生模块和知识库模块的教学策略知识作出智能化的教学决策并完成智能导航。包括4个子模块,即课件管理、作业管理、考试管理、在线交流。系统可以及时收集学生的应答信息,并加以分析处理,评判学生的成绩;为不同学生选择不同的教学内容,分析学生出错原因,判断并标志出学生当前能够学习的知识点;还可以提供有针对性的个别辅导和适当的补习材料等。 　　(4) 知识库模块。知识库包括两部分知识,一是教学知识;二是教学策略知识。其中教学知识构造为总体线性、局部非线性的结构。总体线性结构是按照课程的知识结构组织的。教学知识以超文本文件形式存放,供学生学习、查询。“多媒体技术基础及应用”课教学内容共有6章26节,按照章、节划分知识点层次结构是线性的,从节的层次开始是非线性的,学生可并行选择学习的内容,即节中的内容包含一个以上的超链接。形成教学策略的知识以数据库中表的形式存放,如:“知识点逻辑关系表”记录整个课程各知识点之间的逻辑关系,为构成不同的教学策略使用。 　　2.2系统功能及其实现 　　本系统是服务器端执行的应用系统,在客户端只需运行浏览器软件,就可以完成所有的应用、处理过程。 　　(1) 系统实现技术。 　　系统前台设计使用Dreamweaver8;Flash8;Fireworks8,后台设计使用Microsoft Visual Studio2008以及C#程序设计语言,数据库构建采用SQL Server2005。 　　(2) 系统功能。 　　① 学习向导功能。该功能主要是对学生的学习状况进行全面的量化评定,给出适当建议。学生每次进入系统时应首先进入此模块,了解自己的学习状况,查看系统建议,以便选择下一步学习内容,从而科学地进行学习。系统能够统计学生学习了哪些章节,已做章节练习所获得的分数并以列表的形式显示。 　　② 学习功能。系统学习功能模块可自行统计出各章节学生已做练习的分数,然后据此确定哪些章节是该学生可以学习的,并显示提示信息。如果某章节学生已做练习的分数未达到要求,则屏蔽其后各个章节,使该生无法进入。学习功能主要以目录和搜索方式实现。 　　③ 练习功能。练习模块是形成学生模型的主要依据。练习题题型有:单选题、多选题、填空题、判断题、操作题。学生可任做某章的习题,系统把学生的答案保留在“学生答案表”中,系统将其与题库表中的正确答案进行比较,判断正误,记录错题数目以及习题错误次数,并把结果显示出来。 在题库表中,系统对所有习题都有标注,已做过的题给出分数,未做的题标注“未做”。题库中的每题都涉及一个或几个知识点,所以,若某题错误,系统到“错误知识点表”中去查看这些知识点是第几次错。当某知识点错误是第一次,则知识点为超链接形式显示。当某知识点错误二次时,系统会打开“知识点解释表”,给出此知识点的从不同于教学内容的另一角度的解释举例。当某知识点错误三次时,系统会打开“知识点逻辑关系表”,查找到此知识点的上位知识点,以超链接形式显示。以便帮助学生了解错误原因,掌握该知识并对错误加以改正。当某知识点错误次数大于等于四次时,系统给出建议,请重新学习全章或全节的内容。 　　④ 测试功能。主要是自测试和考试部分,在系统中包括了安全可靠的组卷功能、自动阅卷功能和试题库。利用测试功能,系统可进行各章或全部内容的测试,可以随机组卷。学生任选某一试卷后,即可进行答题,单击“提交”按钮后,系统会立即统计并显示成绩。成绩的显示以列表给出题号、学生答案、正确答案、正确答案解释四项内容,正确答案解释一项为超链接形式,点中会显示详细的答案解释。而且,可以选择限时答卷方式,利用系统定时功能,当时间到,停止答题,自动提交。 　　⑤ 课程讨论区。系统设置了课程讨论区,实现讨论与答疑功能,能够支持教师与学生、学生与学生之间的多模式交流(实时、非实时)形式,为网络教育提供了真正的人与人直接交流的通道。学生与学生之间可以在讨论区进行交流,从而实现了学习者的交互。另外,教师还可以利用课程讨论区定期或不定期地通过发帖来答疑解惑,弥补学生自学的不足,为师生交流提供方便。 　　⑥ 相关链接。学习者通过相关链接可以进入其他学习网站或娱乐网站,以便学习相关知识或者在学习后稍事休息。 　　3应用实例 　　开放式智能化远程教学系统应用于天津广播电视大学河西分校的“多媒体技术及应用”课程的教学过程。学生可以在任何地方任何时间通过网络利用本系统进行学习,首次进入系统需要注册,否则只需输入学号、密码登录。进入系统之后,可以根据需要选择不同功能模块。建议首先进入学习向导,阅读系统提示和建议,然后再进行相应的学习。当然,也可以直接进入课件界面学习。学完一节内容后,一般应通过做作业或随机测试来检验知识掌握的程度,当完成测试题之后系统将给出成绩,系统还将答题情况和结果进行记录并判断学生是否可进行下一步学习。如果在学习中遇 基于CDIO的“双百论坛”会议即时信息服务项目教学 摘要：本文以“双百论坛”会议即时信息服务项目为案例，论述了笔者对CDIO工程教育模式及项目制教学的认识，案例较为完整地体现了从构思、设计，到实施改进以及项目的运行、反馈和总结各个工作环节。 　　关键词：CDIO；项目制教学；会议即时信息服务 　　1　对CDIO工程教育模式及项目教学的认识 　　 　　CDIO是构思(conceive)，设计(Design)，实施(Implement)，运行(Operate)4个英文单词的缩写，它是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达，它以工程项目从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程，使学生养成现代工程技术的职业素养。特别是构思与设计两个环节，对于学生主动完成任务和做成事的能力培养具有非常重要的作用。目前，一些公司专门为CDIO毕业生制定了高于其他教育模式下毕业生15％的工资标准，表明产业界对此种教育模式的高度肯定。 　　 　　国际上一般把项目定义为“一种临时性的、创造惟一产品和服务的任务”，具有完整的工作过程。实施项目教学目的是培养学生主动完成任务与做成事的能力(获取知识的能力、运用知识的能力、团队合作与沟通的能力)，实际上项目教学强调的是课程群的知识和技能的综合应用，很有可能跨专业实施。下面以“双百论坛”会议即时信息服务项目为案例对项目教学的实施过程加以说明。 　　 　　2　项目简介 　　 　　2008年12月20日，中国高等教育学会、国家示范性高等职业院校建设工作协作委员会在北京举办了“百所名高职、百家名企业”合作发展论坛暨国家示范性高等职业院校建设二周年专业改革成果展示会(简称“双百论坛”)，合作论坛网站如图1所示。 　　“双百论坛”将全部会议服务工作分解为若干个服务项目，由参会院校以教师带领学生开展生产性实训的方式自愿申报承担。我院申报了“会议即时信息服务”项目。 　　会议即时信息服务是一种新型的会议服务形式，会议期间时间上常有调整，所以服务项目尤其适合于会议期间的临时通知情形。另外，有些信息用文字传达可能需要好几页纸，用动画展示可能只需要十几秒钟，而且形象生动，并能一直保存在随身携带的手机中，查阅方便快捷。经过这次服务项目的验证，这种新型的会议服务形式受到了大家的欢迎，截止会议结束当日的反馈数据统计：97％是“满意”以上评价。短信息的覆盖率是100％，彩信就限于能支持并开通彩信业务的手机了。通过调查发现，有些与会者对开通彩信服务的资费有顾虑，其实彩信的接收是免费的，如果能在会议通知中告知所有的与会者效果会更好! 　　 　　3　以真实的工作任务驱动教学实训 　　 　　以“双百论坛”会议即时信息服务项目为任务驱动，教学实训过程体现CDIO理念。根据“双百论坛”会议实际需求，移动通信技术专业和软件技术专业师生结合课程的生产性实训，依托校内生产性实训基地——苏州工业园区鼎信科技有限公司，拓展实训内容，开发“手机彩信互动平台”，为会议提供即时多媒体信息服务。通过项目的构思(c)、设计(D)、实施(I)和运行(0)4个阶段，提升学生专业技能，培养合作、组织、沟通意识。本服务项目是通过校企合作，工学结合来实现，是生产性实训的拓展。实训内容主要是通过企业、教师和学生共同完成会议即时信息服务项目的各阶段任务，来巩固和培养学生的综合项目实践能力。 　　11月16日至12月21日，项目组师生的实训分阶段有条不紊地展开： 　　(1)构思——分析会议需求、进行模拟测试，制定项目方案和进程表。 　　“双百论坛”作为一次大型会议，由“百所名高职、百家名企业”共同参加，与会者众多。如何在会议期间为参会者提供准确、实时、高效、丰富的各种相关信息，是一个值得深入研究的问题。传统上，对于会议议程、实时通知、服务信息等多采用印刷品发放、广播通知等形式。近年来，随着通信技术、计算机软件等技术的飞速发展，逐步出现了手机短信、视频会议、信息网站等新型信息发布形式，但尚未有完整的解决方案。 　　在孙海泉副院长的直接指导下，我们成立了项目小组，由信息工程系主任兼移动通信专业主任付勤老师担任组长，校内实训基地——苏州工业园区鼎信科技有限公司左晓晖总经理、信息工程系软件专业主任吴建明老师担任副组长，来自移动通信技术专业和软件技术专业的二十余名同学为项目组成员。 　　根据会议实际需求，结合本院移动通信专业和软件技术专业教学生产性实训需要，我们构思开发一套“手机彩信互动平台”为本次会议提供即时信息服务，首先进行了模拟测试，论证了项目的可行性。 　　根据会议需求和模拟测试情况，我们制定了项目方案及进程如表1所示。 　　(2)设计——开发系统软件和彩信模板、整合技术平台。 　　由于本项目是本院移动通信技术和软件技术专业人才培养方案所必须的实践教学环节，因此，是否能够实现教学实训目标成为项目成败的关键。 　　通过贯彻CDIO理念，实现对移动和软件专业学生能力的培养。项目由教师带领学生在校内生产性实训基地进行，并接受来自该企业的兼职教师的指导。 　　设计过程主要包括：对项目服务中的互动平台的软件系统进行开发设计；组织对服务平台进行开发，通过实训让学生理解软件开发中的规范、制度，并锻炼学生编程实践能力：开发内容模版，组织对内容模版进行开发，熟悉企业生产的氛围，并培养学生的学习和创造能力；测试服务平台，按照项目需求制定测试方案，并对服务平台和内容模版进行完善；确定服务实施和维护计划，根据项目服务的需求进行修改和确认，制定服务实施和维护计划(图2)。 　　(3)实施一一在学院十周年校庆实际项目中完成实战演习，完善功能。 　　项目小组陆续完成服务平台搭建、系统软件和彩信模板开发制作、模拟测试和平台整合等准备工作。并在12月5至6日学院十周年校庆活动中，完成了真刀真枪的整体测试(图3)。这对于北京项目的实施很有帮助。 　　本次会议为政府领导、专家、外宾、企业贵宾、兄弟院校贵宾、专家贵宾、新闻媒体、校友、本校教师、外校教师、企业嘉宾、会务工作人员等近400人提供了即时信息服务3563条，其中彩信1200条。 　　虽然会议只有一天时间，但两处会址，三处用餐，车辆调度及会议时间上均有调整。项目实施上有一定的难度。通过这次实战演习，我们总结如下： 　　信息服务的可信度是第一位的。事前尽可能进行预测，做一份较为详尽的执行方案。具体执行过程中，由于有不确定因素，现场需要专职联络人，及时沟通协调。最重要的是：提供手机号千万要准确。由于时间仓促，与会人员的变动等原因，有一部分与会人员没有提供手机号、部分提供的手机号码有误，导致有59条信息发送失败。 　　12月6日至12月16目，项目组对学院十周年校庆即时信息服务情况进行总结，同时结合“双百论 坛”的要求，对即时信息反馈、汇总、统计等软件功能进行了再开发和再测试，为可能用到的彩信准备了多套模板，对系统试运行中的各种问题准备了多套解决方案，从软件和硬件做好了最充分的准备。 　　(4)运行——“双百论坛”会议即时信息服务与项目总结。 　　这是在以往实训的基础上，由几十位移动通信技术专业和软件技术专业师生共同参与的一个拓展项目教学。限于各方面条件考虑，最后选择了2名学生与指导教师一起前往北京现场服务。12月18日上午，项目组师生一行6人到京后立即投入紧张的工作。通过与会务组周进民老师充分沟通，确定了最后的项目执行方案和执行流程：所有的信息内容须经会务组审核，在发送信息之前须与会务组协调员再次确认发送时间、发送对象和信息内容。实际操作也证明：与会务组进行充分、即时、有效的沟通尤为重要a 　　为了保证信息服务的即时性，项目小组成员都是从每天早晨六点钟，一直工作到夜里两、三点钟，期间，学院单强院长、孙海泉副院长、王应海院长助理、招生就业部苏桂香主任等都到工作现场进行了指导(图4)。进入服务对象数据库的数据涵盖了参会的贵宾、院校代表、企业嘉宾、媒体记者和常常工作到深夜的会务组成员等。 　　12月21日下午，我们利用即时信息服务系统进行了服务满意度调查。截至当日16：30分，共收到196份有效回复，其中97％是“满意”以上评价，2％评价“还可以”，1％(共1份)评价“不满意”。 　　书面反馈，共回收有效调查问卷102份，统计数据为：82％的人喜欢或很喜欢这种会议信息服务的方式；86％的人对这次会议信息服务很满意或基本满意，12％的人反馈还可以，1％的人觉得不满意：37％的人认为图文导引最实用，40％的人认为即时性最适用，13％的人认为会议议程最实用；10％的人认为互动调查最实用；86％的人认为该系统有推广价值；39％的人反馈希望能提供更多的信息内容，44％的人希望有更多的交互。 　　这些数据说明，这种新型的会议服务形式，已经被大家接受，把项目成果做成一款成熟的产品将会有一定的应用市场。 　　 　　4　实训教学的苦与乐：做中学、做中教 　　 　　“做中学、做中教”，就是帮助学生在“经验”中学习，在实践操作中学习，让学生融入到对知识的发现和探究的过程中，在“做”的过程中学习、掌握和应用知识。 　　生产性实训教学是移动通信技术和软件技术专业人才培养方案所必须的实践教学环节，是学生理论联系实际的课堂。这次会议即时信息服务项目以任务为驱动，需要移动通信技术和软件技术2个专业的师生协同完成，是生产性实训的拓展，实施难度和要求都比平时提高了，这对老师和学生都是一次挑战。 　　根据项目要求，我们对实训教学对象进行分工，由企业和校内实训指导教师共同指导，完成实训并给予评价。针对此实训项目的特点，我们事先明确了实训目标，具体实训要求如下： 　　(1)熟悉企业内部项目小组各类人员的组成情况及各成员之间的相互 以行业需求为依据\就业为导向,培养可持续发展高职人才　摘要:本文总结了笔者在两年精品课程建设过程中,对静态图形图像处理课程所做的教学改革,提出以行业需求为依据,利用网络资源实现工学结合,注重学习能力、职业能力培养的教学改革思想。 　　关键词:自主学习;工学结合;四元结构递进教学模式;考核评价 　　 　　从高职院校的特点出发,依据本行业的需求,我们要求高职学生应具备较强的自学能力和终身的学习思想,具备坚实的实际操作技能,具备技能综合运用的能力,具备市场洞察力与知识创新能力。面对诸多能力的培养要求,目标单一的传统教学模式已难以做到,只有坚持“以就业为目标,以项目为导向,以实用为基础,以能力培养为标准”的教学理念,采用多种教学方法与教学手段的结合,才能较好地实现这些教学要求。 　　 　　1教学主体改革——自主学习 　　 　　将自学习惯与自学能力的培养放在第一位,是近几年教学的一个重点。网络时代的到来,使知识更新速度不断加快,计算机行业的软、硬件资源都以“摩尔定律”不断增长,且计算机技术不断渗入各行各业,成为必须掌握的基本技能。学校的教学内容大多是社会已成熟运用的技术,对未来技术的发展只能推断与展望,或者说是更实用的知识,必须靠学生自学完成。终身学习已成为现代人必须拥有的学习理念,优秀的学习方法能更好更快捷地掌握所需的知识。 　　作为计算机美工专业的必修课程,Photoshop是一门集知识和技能于一体、实践性很强的专业技能课。我们在课程教学的整个过程贯穿了“以学生为本位,以能力为本位”的教学理念。 　　1.1采用“自学—实践—总结—实践”的教学过程 　　具体方法为: 　　(1) 教师创建、提供丰富的自学资料(精品课程网、网络学院、电子实例书等)。 　　(2) 在上次课结束前,介绍下次课要掌握的内容,要求学生学习(自学)。 　　(3) 上课时,教师给出新的案例,师生互动做基本分析后,要求学生随堂独立完成(摸索实践)。 　　(4) 针对完成情况,分析学生存在的问题,提炼本次课的知识点(总结)。 　　(5) 给出工作项目,要求学生运用本次所学技能完成(运用实践)。 　　每次新课的学习都必须以自主学习为前提,整个教学过程以学生为主体,旨在培养学生的高效学习能力。 　　1.2基于工作过程的实践教学过程 　　具体方法为: 　　(1) 教师通过课前对大量真实工作任务的提炼,形成适合学生能力的工作项目,发布工作项目,提出设计要求。 　　(2) 工作小组做市场调研、需求分析。 　　(3) 收集素材,学生自主学习或合作学习,积累知识需求。 　　 (4) 小组讨论,确定设计方案。 　　(5) 协作完成设计作品。 　　(6) 书写作品创意书,开办作品鉴定会。 　　教师精心准备的工作项目,将行业需求与教学知识点有机结合,在教学过程中,模拟本行业真实工作流程,让学生以工作形式完成学习,在做中学、学中做,自主管理、自主学习,使学习能力、沟通能力、岗位适应能力等各方面都得到提高。 　　 　　2教学内容改革——让身边的项目进入实践教学 　　 　　课程建设中,教学团队通过下厂挂职锻炼、企业走访、聘请企业教师等形式,进行了大量的行业需求与学生就业形势分析。通过分析,我们在教学内容中,拟定了若干创新性工作项目,并完全由本地、学生身边日常可见的设计构成。举例如下: 　　创新性工作项目——DM单设计 　　国胜名茶出产于闻名世界的第二大裂谷(四川攀枝花),川滇交界结合部,百灵山腹地,这里峰峦叠翠、山脉连绵,终年云雾叠障、气候独特。本品采用海拔1800米以上、3800米以下的高山生态茶园优良茶树品种嫩尖、嫩芽为原料,经先进技术加工精制而成。其叶型秀美、色泽翠绿、口感醇厚、汤色清澈绿亮,有独特的香型,是饮用之佳品。攀枝花市紫荆山茶行为进一步拓展销售市场,特招标制作三折页产品宣传广告。 　　设计要求:背景颜色、背景图、LOGO、字体要搭配协调,广告页展开尺寸为24cm×17cm,产品特点、企业信息可通过网站查询。 　　设计时限:本设计课内用时4～6学时,课外用时不限。 　　图片选用合理,文字搭配协调,能充分体现国胜茶特色; 　　宣传语自行设计,注意突出主题; 　　相关图文资料可通过网站查询,建议设计者实地考查,采集特色图文资料。 　　这样的工作项目完全与行业需求,以及就业能力挂钩,学生能够进行最直接的市场调研与需求分析,实地收集设计素材,并且可以从已存在的设计中寻找优劣点,以激发学生的创作灵感。 　　 　　3教学形式改革——工学结合 　　 　　3.1威客——跨区域、多元化、开放式实践基地 　　除了在校的理论教学、实验实训等项目外,充分利用企业资源,创造真实的社会实践环境,是增强学生学习积极性、提升学生就业竞争力的重要措施。由于专业特点,采用批量化、规模化的下厂实践方式,对于本课程是无法实现的;也正是由于本专业的特点,在Internet的环境中,威客为高职计算机教育提供了一个跨区域的、选择性的、多元化的、开放式的实践基地。 　　威客,英文为Witkey,是The key of wisdom 的缩写,是指通过互联网把自己的智慧、知识、能力、经验转换成实际收益的人,他们在互联网上通过解决科学、技术、工作、生活、学习中的问题,从而让知识、智慧、经验、技能体现经济价值。威客网站是一种通过悬赏机制解决用户问题的知识交易平台。由知识需求者(企业方)、知识提供者(学生)、市场管理者(威客网站)三方面组成。实践学生通过注册(成为威客)——竞标——中标,获取需求者提供的悬赏资金,整个交易过程由威客网站方管理。 　　从2007级开始,威客正式纳入我系本课程的实践教学。在这个无地域制约的、真实的、开放的实践平台中,学生通过在威客中选取并完成与知识能力、学习兴趣相符的实践项目,解决了书本与市场的统一、理论与实践的融合问题。另一方面,在工作任务的完成中,学生所获得的成就感与经济回报、知识的不断扩充,进一步激发学生的学习热情,磨砺出高效的学习能力。 　　3.2学生制作室——校内实现工学结合 　　在学院领导与系领导的大力支持下,校内学生制作室已基本建立。该制作室由计算机协会主管,课程组专业教师指导,制作室成员通过在校园内开展数码照片处理、自荐书封面设计等服务,使自己的图像处理知识得到实践与运用,从而提高对知识的综合运用能力。同时,作品的成型制作以及作品的社会效应,使得学生可以全面掌握电脑美工的市场应用技能,为其自主创业提供一定的实战经验。学生制作室如图1所示。 　　 　　 　　4教学方法改革——四元结构递进教学模式 　　 　　为了培养学生的创新精神与实践能力,实现学生综合能力的全面提升,本课程结合职业教育要求,依据课程特点,经过三年教学实践,逐步完善课程教学体系,确立了案例教学、基础实验教学、专业实验教学和创新性实验教学组成的“1+3”四元结构教学体系。四元结构递进教学模式“重实践、强素质”,引导学生完成“理论基础-能力培养-综合运用”的打通,实现从“基础为先”向“实践成才”的完整模型[1]。 　　四元结构递进教学模式中,整个教学环节皆在操作现场执行,教师边讲课、边演示、边指导;学生边学习、边操作、边提问,实现了“教、学、做”的完美结合。这样的教学模式使学生能够直接运用所学知识,看到学习效果,同时在操作运用过程中,发现问题,得到教师的指导,从而获得更多的新知识,实现课堂理论教学与实践技能培养的融合与统一。四元结构递进教学模式示意图如图2所示。   RSA算法的攻击与防范 　　关键词:公钥密码算法;RSA算法;缺陷;攻击;防范 摘要:作为对典型的公钥密码算法,RSA算法在信息安全领域得到了广泛的应用,但是其安全性却一直是学者们议论的话题。本文首先介绍RSA公钥加密算法的工作原理,对RSA算法的缺陷以及对其所可能遭受的攻击进行分析,最后讨论了针对RSA算法攻击的防范措施。 　　一、引言 　　计算机和互联网络的飞速发展使世界范围内信息的传递变得越来越方便,同时,也带来了保障信息安全的新问题。而密码学理论和技术的研究与应用,为保证信道中信息的安全传输奠定了基础。 　　现代密码体制主要分为私钥密码体制和公钥密码体制,其中私钥体制又称单钥体制或对称密码体制,其加密密钥和解密密钥相同,密钥严格保密;公钥体制又称双钥体制或非对称密码体制,其所用的加、解密钥不同,加密密钥公开,解密密钥不公开,适用于开放的使用环境。1976年Diffie和Hellman发表了《密码学的新方向》一文,首次提出了公开密钥的密码学,即公钥密码学,打破了长期使用单密钥体制的束缚。 　　目前比较流行的公钥密码算法主要有两种:一类是基于大素数因子分解问题的,其中最典型的代表就是RSA公钥密码算法; 1977年R.L.River,A.Shamir和L.Adleman3人共同提出了RSA算法,并很快成为了一种典型的公钥体制密码算法。另一类是基于离散对数问题的,如ELGamal公钥密码算法和椭圆曲线公钥密码算法等。 　　二、RSA算法简介 　　RSA公钥加密算法是1978年由美国麻省理工学院(MIT)的Rivest、Shamirh和Adleman共同提出的,它是目前最有影响力的公钥加密算法。RSA算法基于一个非常简单的数学难题:将两个大素数相乘十分容易,但想要对其乘积进行因式分解却非常困难,用很简单的形式实现了非常可靠的密码算法。RSA的安全性依赖于大数的因子分解,而大整数因子分解问题是数学上的著名难题,至今没有有效的方法予以解决,因此能够确保RSA算法的安全性。 　　RSA算法是目前最优秀的公钥方案之一,除加密功能外,公钥系统还用于身份验证(Authentication)或数字签名(Digital Signature),因此它为公用网络上信息的加密和鉴别提供了一种基本的方法。大多数使用公钥密码进行加密和数字签名的产品和标准使用的都是RSA算法。它通常是先生成一对RSA 密钥,其中之一是保密密钥,由用户保存;另一个为公开密钥,可对外公开,甚至可在网络服务器中注册,人们用公钥加密文档发送给个人,个人就能够用私钥解密接受。 　　三、RSA的算法描述 　　(一)RSA算法密钥的产生 　　1.选两个大的素数p,q(保密); 　　2.计算n=p*q(公开),欧拉函数Ф(n)=(p-1)*(q-1); 　　3.随机选取e作为公钥(加密密钥),满足gcd(e,Φ(n))=1(公开); 　　4.计算私钥d(解密密钥),满足ed≡l(mod(Φ(n))),即e≡d-1(mod(Φ(n)); 　　5.销毁p,q及Φ(n); 　　6.得到所需的公开密钥和保密密钥。 　　公开密钥:EK={e,n};保密密钥:DK={d,n}; 　　(二)RSA算法加密和解密变换 　　首先将明文分块并数字化,每个数字化的明文的长度不大于[㏒2n],然后对每个明文块m(0≤m≤n)一次进行加解密变换: 　　1.加密变换:使用公钥e和明文m,获得密文c≡me(modn) 　　2.解密变换:使用私钥d和密文c,获得明文m≡cd(modn) 　　四、RSA算法的缺陷 　　RSA密码算法作为公钥密码体制的代表被广泛地应用于现代信息安全的各个领域,它的安全性的理论基础是大素数的因子分解问题,此问题至今没有很好的算法,但是它本身却存在着一些缺陷,综合来说,RSA算法的不足或者缺陷主要包括: 　　(一)RSA算法所要求的n,p,q都要求为很大的整数或素数,实现时采用的是重复平方求模和相乘后求模的迭代方法来实现,此方法在进行数据加密时耗费时间过长。 　　(二)RSA算法中所用的p,q如果太接近的话,密码分析者可以通过计算 ,然后在附近搜索p,q来分解n。 　　(三)对于一个明文消息m(0≤m　　(四)同态性。由RSA算法知对于一切x1,x2∈Zn,有Ek(x1,x2)≡Ek(x1)Ek(modn)是RSA算法的一个缺陷,因为攻击者知道C1,C2的明文,就可以知道C1C2(modn)对应明文m1m2(modn)。 　　基于以上的缺陷,攻击者想来对RSA算法进行攻击的一系列攻击方法,其中最常用的攻击方法有因子分解攻击、选择密文攻击、同模攻击、小指数/指数攻击、迭代循环攻击、定时攻击等。 　　五、常见的RSA攻击方法 　　(一)因子分解攻击 　　易知,若n=pq被因子分解,则可以得到p(n)=(p-1)*(q-1)的值,从而利用ed≡l(mod(Φ(n)))解出d。较早出现的因子分解攻击方法是试除法,即通过尝试小于n的所有素数,来找到因子。这种办法理论上是有效的,但对于大数n,由于要花费更多时间使其变得不可能完成。 　　由于因子分解的时间复杂性并未降到多项式时间,所以仍是一个计算上的难题。但是随着计算速度的提高,分解的速度会越来越快,2002年人们成功分解了RSA-158。 　　(二)选择密文攻击 　　选择密文攻击是通过骗取掌握私钥者的签名实现攻击。假设攻击者截获了密文y,想得到明文x,可以采用如下方法:选择一个随机数r,r (三)共模攻击 　　共模攻击是由于在RSA体制的实现过程中,不同用户使用相同的模n、不同的指数值e和d所引起的。由于出现这种情况可能导致下列三个主要问题,所以会使得系统变得不再安全。 　　1.若相同的明文分送给两个不同的使用者,且此二使用者的公开密钥为互素,则此系统并不安全。 　　2.拥有一对的加/解密密钥就能因子分解n。 　　3.拥有一对加/解密密钥,能在不必分解n的情况下,求出另一对加解密密钥。 　　(四)小指数攻击 　　从计算速度角度考虑,公钥指数e越小加密速度越快。可是,当明文也很小时就会出现问题。比如我们取e=3,明文x小于N 的三次方,密文y=xe(modN)=x3(modN)=x3,这样直接对密文y开三次方就会得到明文x。 　　(五)定时攻击 　　定时攻击主要针对RSA核心运算是非常耗时间的模乘,只要能精确监视RSA的解密过程,获得解密时间,就可以估算出私有密钥d。模指数运算是通过一位一位来计算的,每次迭代执行一次模乘,并且如果当前位是l,则还需要进行一次模乘.对于有些密

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