能源互联网背景下的“安全技术与密码协议”教学改革研究

王亮亮 雯博 周林 周方

摘要能源互联网系统理论和部分范围内的实现为社会发展提供了新的思路，然而全球能源存在的分布不均的问题，各地实际情况各有差异，长距离的电能传输需要信息通信技术的支撑，网络信息安全就成了一大挑战。网络安全不仅会影响到技术的发展，同时还会影响到国家的安全。“安全技术与密码协议”作为计算机技术专业的核心课程之一，从能源互联网的角度出发，对该课程进行改革与创新，并且在课堂中融入思政教育的方式，不仅能提高学生的思想素质，同时还可以提高其改造世界的能力，为祖国发展培养具有优良品质的高水平人才。

关键词 安全技术与密码协议 能源互联网 思政教育 教学改革

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.23.036 Research on Teaching Reform of Security Technology and Cryptographic Protocol under the Background of Energy Internet

WANG Liangliang[1]， WEN Bo[2]， ZHOU Lin[1]， ZHOU Fang[3]

（[1]College of Computer Science and Technology， Shanghai University of Electric Power， Shanghai 201306；

[2]Publicity Department of the Party committee of Shanghai Jiaotong University， Shanghai 200240；

[3]College of Artificial Intelligence， Hebei Oriental University， Langfang， Hebei 065000）

AbstractThetheoryofenergyInternetsystemand itsrealizationinsomeareasprovide newideas forsocialdevelopment. However，theproblemofunevendistributionofglobalenergyexists，andtheactualsituationvariesfromplacetoplace.Long distance power transmission needs the support of information and communication technology， so network information security has become a major challenge. Network security will not only affect the development of technology， but also affect national security. As one ofthe corecourses ofcomputertechnology specialty， "security technologyand password protocol" reforms and innovates the course from the perspective of energy Internet， and integrates the way of Ideological and political education in the classroom， which can not only improve students’ ideological quality， but also improve their ability to transform the world， and cultivatehigh-level talents with excellent quality for the development of the motherland.

Keywordssecuritytechnologyandpassword protocol；energyInternet；Ideologicalandpoliticaleducation；teachingreform

0引言

目前，全球面對着环境污染、资源匮乏等问题，而能源互联网是近年来由美国著名学者Jeremy Rifkin在其著作《第三次工业革命》中提出的一类新型能源供应体系，[1]其主要的能量单元就是可再生能源，可以使交通运输网络和能源系统相融合，同时结合互联网技术，可以实时传输信息流、能量流。因此，互联网安全技术对能源互联网的发展具有至关重要的作用。[2]随着信息化技术的日益发展，网络技术涉及人类生活的方方面面，物联网在智能服务领域展现出巨大潜力，如智能家居、智慧医疗、能源互联网等，与此同时也为这些领域带来了新的隐私和安全问题。习近平总书记在十九大报告中提出要“营造清朗的网络空间”，而网络空间安全技术、密码学技术正是达到这一宏伟目标的有力支撑。因此，在融合能源互联网的新形势下，开展“安全技术与密码协议”课程的教学改革与创新十分必要。

“安全技术与密码协议”课程涵盖内容广，涉及的数论知识较多，同时随着网络安全技术的不断革新、密码算法的升级更新，着眼于能源互联网领域，需要学生具有较强的实践能力，将理论知识运用到行业专业应用中去。因此，要实现新工科形势下院校的新型人才培养目标，必须大力加强新型人才培养与建设。同时，十九大报告指出，教育的首要目标是“立德树人”。在培养造就人才时，需要注重加强思想教育，培养担当民族复兴大任的时代新人，通过在课堂中融入思政教育的方式，来提高思政教育的效果，从而使计算机专业的学生不仅可以提高自己的专业素养，同时还可以提高其思想觉悟，梳理正确的价值观。当前“安全技术与密码协议”已在我校计算机科学与技术学院的相关专业开设，然而还存在一定的差异：原先教学模式相对落后、一些密码算法未能与行业内具体应用相结合，导致现存的教学方式不能与学生的教育和学生后期的科研更好的融合。本文将对“安全技术与密码协议”的教学大纲、教学模式、课程内容和实践形式进行梳理，并从能源互联网的角度出发对课程进行改革与实践，进一步提高“安全技术与密码协议”课程的实用性，对培养高素质计算机人才起到应有的作用。

1能源互联网背景下的“安全技术与密码协议”教学改革重要意义

目前全球能源存在的分布不均的问题，随之产生能源互联网系统概念。2015年9月国家主席习近平出席联合国发展峰会并发表题为《谋共同永续发展做合作共赢伙伴》的重要讲话：中国倡议探讨构建全球能源互联网，推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求。[3]构建涵盖全球的能源互联网，利用其覆盖范围广、稳定安全与低碳环保等优势，成为实现新能源可持续发展的重要途径之一。由于各地实际情况各有差异，长距离的电能传输又需要信息通信技术的支撑，网络信息安全就成了非常重要的问题，特别是在多领域协同下的全球能源互联网将不可避免地遭受各种信息泄露的困扰。[4]一旦遭受网络恐怖袭击，有可能造成重大经济损失和恶劣社会影响。尤其是随着经济和科技的不断发展，经济社会形态也发生了相应的变革，产业结构也发生了巨大的变化，在这种情况下，我国对复合型创新型高级实用人才的需要量不断提高。在对人才进行培养时，不仅需要具有高水平的专业技术和实践能力，同时还需要确保其具有正确的价值观。因此，为了适应新的形势，特别是能源互联网概念提出之后，互联网行业发生了极大的变化，此时就必须要对“安全技术与密码协议”课程进行改革。“安全技术与密码协议”课程作为计算机技术专业的核心课程之一，需要融合能源互联网，将理论知识应用于行业相关领域，对该课程进行改革与创新，实现理论与实践相辅相成的教学新模式。

2能源互联网背景下的“安全技术与密码协议”教学改革存在问题

如今，“安全技术与密码协议”课程已成为信息安全技術中的一大重要学科，其核心密码算法与协议在信息安全领域中得到了广泛的关注与应用。在该课程的教学过程中，以密码应用技术为切入点介绍密码学基础知识，同时引入目前主流密码技术，辅助讲解相关的数论基础，激发学生积极性与主动性，自主查阅密码学最新研究进展，旨在为学生进入信息安全研究领域打下良好的基础，培养学生应用密码技术解决各领域复杂的安全问题。然而，要实现该课程与能源互联网的完全融合还存在一些问题：

课程教学大纲及教学内容过于陈旧。“安全技术与密码协议”课程作为计算机技术专业的核心课程，共48学时。课程涉及密码学数学基础、古典密码体制、分组密码体制、流密码体制、公钥密码体制、数字签名、哈希函数、密钥建立与管理、身份识别、安全协议与隐私保护技术等内容。缺乏对结合当今热点领域内容的追踪与讨论。目前，能源互联网技术已经成为社会的热点，也是今后能源发展的主要方向。但是，目前课程所使用的教材都比较过时，甚至没有提及能源互联网技术。

课程教学模式过于单一。“安全技术与密码协议”课程全部都是线下课堂的模式，线上教学建设还没有启动。互联网技术高速发展，在新冠疫情的影响下，单一的线下授课转变为灵活的线上教学，出现线上线下相互配合的新型教学模式。目前，“安全技术与密码协议”课程过于重视算法理论技术，忽视了非应用技术。导致学生掌握的网络知识较少，互联网技术和能力差，对他们的创新能力产生负面效应。

课程实践内容涉及较少。“安全技术与密码协议”课程是48学时，但是目前只安排了理论教学部分，没有安排实验实践部分。而该门课程是一门理论与实践并重的学科，如果缺少实践环节，这对于学生实践能力的培养是不够的。因此急需在现有的理论教学的基础上，增加实验实践环节，进一步训练专业学位研究生对常见密码算法的编程实现、网络安全协议的应用以及网络攻防实际演练的综合动手实践能力。通过本课程设计的实践案例，为进一步从事系统安全、数据和网络安全等方向学生的学习和工作积累实践经验。

课程思政内容涉及较少。教材是课堂教学的主要载体，目前大部分教师都是以教材作为依据实施具体的教学。换言之，教材的内容会直接觉得课堂教学的内容。因此，教科书的内容编排和出版将直接影响学生的学习内容和学习效果。但是，就目前的情况而言，许多教科书与思想政治内容没有多大关系。大多数教科书都关注某些专业知识的内容，因此很多教师在教学时也只关注专业知识，即使有扩展内容也仅仅是以课本为依据，很少会涉及思政教育，这最终导致实际课堂教学中缺乏思政教育。同时，一些高校的思政教育仅限于书本，严重不符合实际情况，在知识和实践也不尽相同。这就导致目前思政教育相对空缺，不可能教学生如何将理论转化为生产力和能力的力量。它没有教学生如何解决具体的实际问题。

课程教学改革成果总结不足。很多课程教学改革的宝贵经验有时都仅限于个人或几个人的教学团队，这就限制了好的教学改革成果能够更好更多的进行推广。只有总结了教学改革，才能了解到学生对安全技术和密码协议理论方面具有的基础，并以此为基础改进教学方式。但是由于目前教学忽视了对课程改革成果的总结，导致其课程改革流于表面，效果差。

因此，针对上述存在的问题，需要对“安全技术与密码协议”课程进行教学改革，在原有的教学模式下，增添新形式，以适用于能源互联网领域。

3能源互联网背景下的“安全技术与密码协议”教学改革路径

如今大部分教学都在课堂上进行，很少能有让学生自己动手实践的机会。为了使学生在掌握丰富的理论知识同时，还能主动探索更多国内外研究人员对相关方向的研究现状，从而激发学生的创新思维能力。因此，在能源互联网的背景下，提高本课程的教学质量和实用性，有必要对该课程的教学大纲、教学模式、课程内容和实践形式进行相关改革与创新。

3.1拟采用的改革方法

修订教学大纲，增补热点内容。重新对“安全技术与密码协议”的教学大纲进行修订，增加相关能源互联网的信息安全相关热点内容，同时对授课PPT进行修改增补。目前，安全技术的更新速度非常快。对此教师需要与时俱进，从学生的需求出发，对教学内容进行及时的更新和补充，确保教学内容不脱离实际。

建设线上平台课程。打造“安全技术与密码协议”课程的基于智慧树平台的线上课程资源，增加同学们的知识面的同时，还可以应对疫情时期的紧急教学任务。为了加强课程的建设，对此，学校需要成立专门的线上教学团队。汇集一批数据恢复、网络安全、密码协议等方面的专家，从而构建一支水平高的教学团队，建设线上平台课程，为学生提供丰富的学习资源。

增设实验实践环节。“安全技术与密码协议”课程增设实验环节，实验内容涉及课程主要知识点，分为基础规范型、综合设计型以及研究探索型实验。基础规范型实验训练的是学生对已有算法协议的基本实现能力；综合设计型实验锻炼的是学生对某一领域安全问题的综合解决能力；研究探索型实验促进的是学生在课程实验过程中进行小组讨论，一同分析研究并提出解决方案，培养学生善于分析问题、解决问题以及团队合作的意识和能力。此外，在课程讲授的过程中引入具体场景案例，引导学生利用信息安全技术针对具体场景安全问题进行自主研究并展开讨论。

融入思政教育内容。2019年10月，根据教育部发布的《关于一流本科课程建设的实施意见》，在教学过程中需要融入思想政治教育内容，全面贯彻落实立德树人的根本任务。[5]从思想上，高度重视思想政治课程的研究，深刻理解课程的学科现状和课程教学目标。思想政治课程对促进大学生思想政治教育具有重要的作用。充分发挥课程的教育功能，深入挖掘各课程共有的思想政治教育资源，全面实施思想政治教育，确保思想政治教育与知识转移的过程巧妙地融合在一起，与时俱进。从树立“德育为先”的教育理念、提高教师队伍力量、将思政教育内容融入课堂、创新教学方式等方式来实现思政教育和课堂教学的融合。

撰写总结课程教改成果。借助对“安全技术与密码协议”课程的教学改革的过程，总结在热点内容交叉、线上平台建设以及思政教育融合方面的经验成果，撰写相关教改论文，争取发表。同时还需要就重点问题进行梳理和总结，选择一位老师作为主讲人，进行课程改革的研究和总结，组织教师进行教学观摩、自评、互评等。通过该方式，提高教师进行课程改革的积极性，从而提高课程的质量。

3.2课程特色

增加能源互联网热点内容。本课程除了讲授密码学与信息安全相关基础理论及核心协议算法，还在教学内容中增加目前国内外研究热点能源互联网信息安全相关知识，能够很好地提高学生对这门课的兴趣。

智慧树平台线上课程建设。在学校以及学院对于智慧树平台资源额度帮助下，打造“安全技术与密码协议”课程的基于智慧树平台的线上课程资源，这不仅可以对这门课程的内容起到拓展作用，增加同学们的知识面，还可以应对特殊时期的紧急教学任务。

课程思政案例融入。可以通过在课堂中融入思政教育的方式，来提高思政教育的效果。通过对大学生思想教育意义的考虑，从而实现思政教育和课堂教育的融合。

教改创新成果总结发表。借助于对“安全技术与密码协议”课程的教改过程，总结教学模式创新、思政教育融合等相关内容经验，撰写教学改革成果论文，并进行投稿争取发表。

3.3课程创新

通过重视结合热点讲授、线上线下教育模式创新、研讨性教学以及思政教育融合，进一步促进研究生教学深化改革发展。以学生为中心，融合能源互联网的有关内容，从而确定课程设计理念，创新“安全技术与密码协议”课程。首先，使用多种教学手段来提高学生的创新能力、自主学习能力等。其次，加入课程实训环节。根据课程的教学进度安排对应的设计性实验以加深对本课程的理解。最后，完善教学资源。将思政教育、能源互联网等内容融入“安全技术与密码协议”课程中，尽量丰富教学录像、在线答疑等各类教学资源。

4结论

基于“安全技术与密码协议”课程的研究特点，在传统授课方式下结合线上教学形式，并在教学内容中增加能源互联网中信息安全的相关热点内容，融合思政案例，能够加强学生对这门课的兴趣。其次，实现理论与实践相结合的教学模式，让学生自行查找相关研究热点的文献并进行分析，参与到教学中，引导学生去自主学习，为其营造一种独立探究的学习氛围，从而提高学生的积极性。同时，可以让学生自己有目的、有意识、有目标的去进行学习，探究知识，掌握知识，最终发现问题，并鼓励其自主解决问题，提高学生学习的自觉性，从而使其成为一个发现者和探究者，提高学生的科研能力，为国家发展培养高水平、高素质的人才。

*通讯作者：雯博

课题项目：上海电力大学计算机科学与技术学院研究生教育教学改革项目，能源互联网背景下的《安全技术与密码协议》教学改革，2020.10-2021.6；上海电力大学“课程思政”精品课程建设项目，信息安全概论，2021.7-2022.6

参考文献

[1]Rifkin，J. The Third Industrial Revolution： How Lateral Power Is Transforming Energy， the Economy， and the World. Palgrave Macmillan， London，2011，5-15.

[2]周海明，刘广一，刘超群.能源互聯网技术框架研究[J].中国电力， 2014，11（11）：140-140.

[3]王继业，孟坤，曹军威，等.能源互联网信息技术研究综述[J].计算机研究与发展，2015（05）：1109-1126.

[4]刘振亚.全球能源互联网[M].北京：中国电力出版社，2015.

[5]唐春颖.网络安全专业课程思政建设探索[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2019（12）：39-40.