基于案例教学的信息隐藏技术课程教学探讨

张正伟+王伟敏+吴礼发

摘 要 案例教学是将理论知识和应用实践相结合，通过理论指导具体实践的过程，有利于提高缺乏开发经验的学生理解和掌握信息隐藏理论的能力。针对该门课程特点，首先指出现阶段信息隐藏课程教学存在的相關问题，然后对该课程应用案例教学法的可行性与必要性进行系统分析，并对信息隐藏教学中引入案例教学所采用的方式、步骤及注意事项进行探讨。

关键词 信息隐藏；信息隐藏技术课程；案例教学

中图分类号：G642.3 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）22-0100-03

Research on Course Teaching of Information Hiding Technology based on Case Teaching//ZHANG Zhengwei， WANG Weimin， WU

Lifa

Abstract Case teaching is the combination of theoretical knowledge and practical application. It is a process which is guided by theory to

practice， which is beneficial to improve students ability to under-stand and grasp the information hiding theory. According to the cha-

racteristics of this course， this paper firstly points out that the modern

information hiding problems existed in the course teaching， then carries on the system analysis the feasibility and necessity of the course， application of case teaching method， and the information hiding teaching into the teaching case of the methods， steps and matters needing attention are discussed.

Key words information hiding； course of information hiding techno-

logy； case teaching

1 引言

信息隐藏是隐蔽通信和知识产权保护等的主要手段。信息隐藏技术课程是一门实践性和理论性都较强的计算机信息专业课程，可作为高等院校具有一定计算机基础的信息安全专业、通信工程专业、密码学专业及计算机专业的研究生或高年级本科生教程，其基本知识涉及数学、密码学、人工智能、图像处理和机器学习等多个学科。在实际教学中，由于课时数有限，不能将课本知识面面俱到，为了保证课堂教学质量，通常教师会采用“教师课堂授课—教师课堂案例演示—学生课下模拟”这一传统的教学方式，以教师讲授为主，以学生学习和模仿为辅。采用案例教学法进行课堂教学[1]，有利于激发学生学习动力，增强学生思维效力，改善学生理论联系实践的融会贯通能力。

案例教学法旨在增强学生分析问题、解决问题的能力，注重于实际应用。案例教学法是由哈佛大学在20世纪20年代提出来的，其主要采用一种新颖案例方式来完成课堂教学[2]。通过这种模式教学，有利于培养学生发现问题、积极思考探索、主动参与集体讨论并取得很好的效果。

普通本科院校鉴于其教育及管理定位，易造成学生基本理论知识不够完善、应用实践能力较弱，如何提高学生的综合素质能力，以更好满足社会对高素质人才要求的需求，是当前普通高等教育亟待探究的关键所在[3]。在信息隐藏技术课程教学中采用案例法教学，有助于培养学生的思维能力和实践应用能力。将项目案例运用到课堂教学[4]，能使学生更加体会到成功的快乐，激发学习兴趣，有助于增强学习动力。

2 信息隐藏技术课程教学中存在的问题

信息隐藏技术作为计算机信息类专业的一门核心课程，有着较强的理论性和应用实践性。

理论性偏强，数学知识掌握要求高 信息隐藏技术这门课程虽然内容繁杂，但可以通过分析处理数字信号的方式和过程进行授课。信号可以看作一个二维有界向量，可以在空域或频域对其进行分析处理，因此，有关信号处理理论和方式都能应用到信息隐藏上来。信息隐藏技术具有较强的理论基础，需要学生掌握较好的基础知识，这对普通高校学生来说存在较大压力。同时，许多原理、公式演算和模型构建贯穿整个课程，其内容学习起来枯燥无味，容易使学生产生厌学情绪，影响学习效果。

实践技能偏弱，应用能力不强 信息隐藏技术是一门理论与实践相辅相成、紧密结合的专业性课程，这要求学生不仅要了解和掌握信息隐藏基本概念和原理，而且应具备较强的编程应用能力，能够通过编程实现各种信息隐藏处理。经历这些年的教学研究，笔者深感学生的编程实践技能有待提高，即便完成本科阶段学习，也很难实现一个简单算法，更谈不上用所学知识去完成一个综合的、系统的开发任务。

相关基础知识不扎实 信息隐藏主要是利用相关计算机技术将信息隐藏到某一载体中。该门课程主要采用工程实践的原理、算法及相关技术来完成信息的嵌入与提取。因此，该门课程涉及的知识点较多，如矩阵论、密码学、机器学习、信号分析与处理等。学生在学习该门课程时，由于并没有对这些知识进行系统的学习，因此较难理解和掌握这门课程。

3 案例教学法的含义

案例教学法是一种以案例设计与分析为基础，结合课堂讲授的教学方法。教师在教学中充当启蒙者和激励者的角色，诱导学生积极思考问题和解决问题。区别于传统教学法，案例教学法要求教师根据实际教学需要，设计并选择适当案例，指导学生对案例进行分析和探讨，并进行实践操作的教學过程。在这一过程中，学生是主体，教师是整个教学活动的指路人。选择什么样的案例，决定了该教学法能否取得成功。课堂授课是对案例决策、案例分析与选择的关键，可以激发学生思维，提高动手能力。课后案例分析报告则是经由案例教学达成教学目的的保证。案例教学与传统教学的区别如表1所示。

信息隐藏技术作为一门专业课程，其内容相对比较抽象和枯燥。传统授课通常采用“课堂讲授，课堂演示”的教学模式，无法调动学生学习积极性，导致理论记忆不深。该课程偏重工程应用研究，而目前使用的教材其内容侧重基础理论且算法较为陈旧，学生在学习该门课程后无法应用于实践，学习热情不高。近几年，学校虽已逐渐重视对学生实践环节能力的培养，但也仅仅是机械地对理论知识进行编程操作，属于被动的对学生能力的培养。跟课程相关的实验环节也多以验证性实验为主，对学生的创新性要求不高，学生实际操作还有待加强。

4 案例设计

案例教学法是一种以案例设计与分析为主、理论知识讲解为辅的教学模式。授课中要求以案例为中心，激发教师和学生的积极性和能动性，突出学生的主动性。

设计原则 案例教学法强调以学生主动学习为主，注重培养学生思维创新能力，能够较好地解决一些实际问题。项目设计要体现“以学生主动学习为主，教师课堂讲授为辅”的教学理念，摆脱过去那种“以教师讲授为主，学生学习和模仿为辅”的传统教学思想。任课教师要尽可能设计出一些带有诱发性、启导性和思维性的项目，以激发学生的学习热情和学习兴趣。

1）目的性。信息隐藏技术课程是一门工程应用性较强的学科，对学生的动手操作能力要求较高，需要注重培养学生的工程实践性技能，通过工程实践教学来提高学生的理论知识掌握能力。为了更好地提高学生的应用技能，案例的选择与设计必须遵循教学目的和教学大纲。

2）真实性。以能满足实际应用为探讨目标，理论联系实践，将社会实际应用问题引入课堂中，有利于增强学生的实践操作能力。这将为学生未来从事相关开发与研究打下坚实基础。

3）代表性。考虑到信息隐藏技术课程教学学时有限，不能面面俱到讲解课程所有知识点，因此，所选取或设计的教学案例应具有专一性、实时性、代表性和可操作性，这样有助于培养学生解决实际问题和思维创新能力。

4）实用性。信息隐藏技术课程主要讲解的是信息嵌入、信息提取和篡改定位等相关内容，这要求所选取案例一定要结合实际，满足社会实际应用的要求。

5）生动性。信息隐藏技术课程其理论原理相对较为枯燥，很难调动学生学习积极性。将客观枯燥的原理通过生动的案例进行形象描述，这将有助于培养学生学习该课程的兴趣。

案例设计的基本方法 信息隐藏技术案例教学主要围绕案例准备、案例实施、案例评价等几个步骤展开。

1）案例准备。教师需要根据实际应用设计出一个能充分激发学生兴趣、提高动手能力的案例。教师和学生对此案例进行沟通理解，划分小组，指定组长，明确各组员任务。通过组内成员共同撰写目标，明确各自不同的兴趣，确定任务和预期效果。

2）案例实施。首先，教师要组织学生对案例进行分析理解，通过各组的讨论、分析并提出实施思路。其次，教师根据学生的实施思路进行针对性讲解后，要求学生对实施思路进行讨论修改，并提出修改方案。最后，由学生各组共同协作完成案例制作。在制作过程中，教师要不断激励学生要勇于创新、突破自我，充分发挥想象力。

3）效果评价。案例效果评价主要用来检验学生的学习状况。不能用单一的评价指标来评价案例教学法的优劣，需要倡导学生的主体地位，鼓励团队协作，分层进行评价。同时需要展开团队互评及个人自评等形式。案例教学法以学生学习为主体，存在多个实践环节，需要教师对相关环节进行记录，了解和掌握学生的实际操作情况，并予以指导。

5 案例教学法在信息隐藏技术教学中的应用

案例教学法既能有效提高学生的动手能力，又能加深学生对理论知识的理解，贯穿于信息隐藏技术课程教学的全过程。首先，通过案例来讲解信息隐藏的基本原理，将一个典型的、易于理解的和具有实际应用意义的案例引入教学中，将复杂的概念用形象生动的案例来进行阐述。其次，不同学生的学习能力有所差异，需对不同学生设置相对应要求。通过对案例教学法的初步引入，教师对学生的编程、分析问题能力有了初步了解。通过对不同层次的学生设置不同的教学规程，运用案例教学法才有可能真正提高不同层次学生的综合学习能力。

前期 就信息隐藏技术而言，案例教学法因该课程涉及内容广、深，相应算法复杂，而使教学过程变得烦琐。如果在案例教学法的初始阶段就要求学生完全独立编程，实现某一算法，容易打击学生学习的积极性和降低学习兴趣，产生畏难心理，这将很难取得较好的教学效果。因此，该阶段教师可以多提供易懂代码给学生，让学生在模拟编程中感受课程学习的乐趣。在经过一段练习实践后，学生的编程能力会有所增强，此时可适当减少所供代码比例。

中期 该阶段是培养学生实践编程能力的重要时期，其案例内容的设计与选择需因不同类型学生的差异而有所改变。

1）对于有一定编程能力的学生，教师可以提供一些参考资料，让学生自主编写一些基础程序。

2）具有一定分析能力但编程能力一般的学生，可以通过对算法原理分析来对教师提供的部分代码做适当改进，以验证改进算法的优越性。

3）信息隐藏实验在信息嵌入时，有时为了提高算法性能，需要调整嵌入参数，这时就可以让编程能力相对较弱的学生完成数据验证与分析的任务。

后期 案例教学法的案例内容必须具备完整性、实用性和系统性，这将很好地激发学生学习积极性。案例教学法可以让学生积极参与其中，营造团队合作的良好氛围[5]。随着学生综合能力的提高，可在后期安排课程实习、课程设计等相关任务让学生来完成，如水印嵌入、水印提取等。课后可以通过相关通信媒介来加强学生之间的讨论以及师生间的交流，这样做可以减少课堂讨论时的不可控因素，节约课时，以提高学生动手操作能力。

6 总结

案例教学法可以将理论和实践更好地结合起来，不仅可以很好地调动学生学习的积极性，而且改善了传统课程授课的教学质量，培养学生想学、爱学、学而不厌的态度。学生通过对案例进行分析、设计，可以更好地加深对课程理论知识的理解。案例教学法可以使学生参与实际应用，解决社会现实问题，达到学以致用的目的。案例教学法是对传统教学方法的有益扩充，信息隐藏技术的基本原理必须通过教师课堂讲授，学生才能牢固掌握，才能更好地去指导实践。

淮阴工学院将案例教学法运用到信息隐藏技术课程教学中并已取得显著效果。教学实践表明，案例教学法改变了传统教学中以教师课堂讲授为主的教学方式，以学生为中心，诱导学生主动学习，提高学习兴趣。案例教学法有效地改善了教学体系，提高了教学质量，使学生更全面地掌握信息隐藏算法所涉及的相关认识。传统教学法在理论教学、保持系统完整性方面有着案例教学法无法替代的功效。因此，将两种教学模式有机结合、相辅相成，才能在教学上获得更好的效果。■

参考文献

[1]田保军.软件工程课程案例教学方法的研究[J].内蒙古师范大学学报：教育科学版，2008，21（1）：103-105.

[2]王灿辉，张舒，林郎碟.案例教学法在软件工程教学中的应用[J].计算机教育，2012（1）：20-23.

[3]张忠林.基于项目驱动模式下的“软件工程”教学改革[J].计算机教育，2009（2）：53-55.

[4]许进杰.实践案例教学与应用型人才培养模式探析[J].大学教育，2013（6）：60-61.

[5]马卫红，倪晋平，田会.“数字图像处理”课程教学内容优化的探索和实践[J].中国电力教育，2011（31）：99-100.