《密码编码学》课程思政教学的改革与探索

陈智鹏

【摘要】课程思政是培养当代大学生成为又红又专的社会主义建设者的重要阵地，在高校的教学实践中具有不可替代的重要作用。《密码编码学》是信息类专业中的一门重要专业课，其学科内容从表面上看同思政元素的结合度不太紧密，需要进行改革和探索。本文梳理了该课程涉及的专业知识，从中设计了能够同思政教育相结合的一些课程思政元素，有助于授课教师在实际教学过程中将其融入到课堂，从而达到盐溶于水的思政教育效果。

【关键词】密码编码学  课程思政  思政元素

【基金项目】1.上海电机学院引进人才科研启动项目（项目编号：B1-0288-21-007-01-026）;2.上海电机学院企事业委托课题（项目编号：（E3-20-6302-2-221）Z-20B399）。

【中图分类号】G64   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2021）35-0040-02

在2016年的全国高校思想政治工作会议上，习近平总书记做了关于高校思政工作的重要讲话[1]。从总书记的讲话中，我们可以学习到课堂教学是思政教育的主渠道，其中思想政治理论课是思政教育的主要抓手，在大学的思政教育中是主要阵地，但除此之外，总书记还要求“其他各门课都要守好一段渠、种好责任田” [1]，也就是我们各个专业的专业课程都要守好自己的一段渠，为此，进行《密码编码学》的课程思政教学的改革与探索就是很有必要的。

1.课程思政融入专业课教育的必要性

2017年2月27日，中共中央、国务院印发了《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》。《意见》指出，要强化思想理论教育和价值引领[2]。其后，中共教育部党组制定了《高校思想政治工作质量提升工程实施纲要》，《实施纲要》指出，要大力推动以“课程思政”为目标的课堂教学改革[3]。

从上述文件中可以看出，课程思政已经是高校思政教育的重中之重，是党和政府交给各个高校的重大任务，正如高德毅在其文章中指出的那样，“课程思政”是将高校思想政治教育融入课程教学和改革的各环节、各方面，实现立德树人润物无声 [4]。综上所述，每门课程、每位老师都应该认真领会文件精神，把课程思政的元素融入到自己的课程当中，当好自己课程的护渠员。

2.《密码编码学》课程思政教学中存在的难点

2.1课程课时较少与增加思政元素的矛盾

本校开设的《密码编码学》授课时长为48课时，其中32课时为课堂讲授的理论课，授课内容包括了密码学概论、密码学基础、古典密码学、数学引论、对称密码体制、Hash函数、RSA密码体制和整数因子分解、基于离散对数问题的公钥密码体制、签名方案等内容。涉及的知识面较广、使用到的数学知识也较为艰深，在已有的32课时里要全面详细地讲授这些专业知识，同时还要加入课程思政元素，在时间上具有一定的紧迫性。

但是从第一小节的文件精神中可以看出，在专业课程中融入課程思政元素是非常必要的。那么在已经稍显不足的课时安排下，如何将课程思政元素顺利地融入到《密码编码学》的课程大纲和授课计划中是一个难点，这已成为本门课程授课老师所面临的共同问题。

2.2 《密码编码学》学科知识同思政元素表面联系较少

《密码编码学》从课程基础上讲涉及到数论、群论和有限域，模运算，离散对数，欧几里得辗转相除法、欧拉公式等;从历史沿袭上讲涉及到凯撒密码、单表替代密码、仿射密码、维吉尼亚（Vigenere）密码、希尔（Hill）密码等，从近代发展上讲涉及到分组加密、流加密、公钥加密、数字签名、哈希函数、秘钥建立与管理、身份认证、认证理论与技术和PKI技术等，这些都是专业且艰深的知识。

从表面上看，密码学的专业知识和思政课的知识联系度较低，所包含的思政元素较少，如何打通密码学这个专业学科和思政学科之间的无形之墙正是高校密码学授课老师所要思考的重要问题。

3.《密码编码学》课程思政教学设计

《密码编码学》作为专业课，一般是在大三开设的，在此阶段，大多数同学已经完成了马克思哲学、毛泽东思想、邓小平理论的相关学习，其思想也处于易受外界干扰的转换阶段。如果在此阶段所上的专业课程中融入课程思政的教育元素，能够帮助学生培养爱国主义情怀、民族自豪感，有利于学生的思想道德建设，还能防止学生受到西方不良思想的蛊惑，被西方资本主义思潮洗脑。从而让学生的思想政治素养提升，为未来成长为一名合格的社会主义建设者打下坚实的基础。

我们对《密码编码学》的教材内容进行了梳理，结合该课程的学科内容，发现可以从以下几个方面进行课程思政内容的设计。

3.1 著名科学家的事迹

《密码编码学》中不乏以著名科学家名字命名的理论和方程，如欧几里得辗转相除法、欧拉公式、RSA算法等，在讲解中可以穿插名人事迹，激励学生学习和科研的热情。比如，讲到欧几里得辗转相除法时候，就可以讲解欧几里得的生平。欧几里得活跃于托勒密一世时期的亚历山大里亚，也是亚历山大学派的成员。他一生中最重要的著作就是《几何原本》，牛顿的著名著作《自然哲学中的数学原理》就是仿照《几何原本》的体例撰写的。因此，欧几里得也被誉为几何学之父。

同时我们可以看到，除了几何之外，欧几里得也在数论方面有杰出成就，比如课堂上讲到的欧几里得辗转相除法就是其一，由此可见，伟大的科学家往往也会涉足多个领域，在几何学上的思考也会启发数论方面的灵感。

3.2 二战中的密码攻防

密码学的一个重要用途就是军事目的，军队在下达命令和传输信息时对保密要求非常高。有一场著名的密码攻防战就发生在二战期间，这场攻防战中的主角是Enigma密码机，这是一种用于加密与解密文件的密码机 [5]。

1939年，著名的计算机科学家图灵被英国皇家海军招聘，并在英国军情六处监督下从事对德国机密军事密码的破译工作。两年后他的小组成功破译了Enigma密码机，从而使得军情六处对德国的军事指挥和计划了如指掌。后世科学家估计，图灵小组的杰出工作，使得盟军提前至少两年战胜了纳粹德军[5]。

利用图灵的事迹可以鼓励学生学好密码学，强大祖国国防，为国争光。

3.3 量子卫星“墨子号”中的密码技术

2017年6月16日，墨子号首次成功实现以下量子纠缠实验：“两个量子纠缠光子被分发到相距超过1200公里的距离后，仍可继续保持其量子纠缠的状态”。量子科学实验卫星在轨运行两年期间所要执行的一大科学目标是：进行经由卫星中继的“星地高速量子密钥分发实验”，并在此基础上进行“广域量子通信网络实验”[6]。量子密钥分发实验使通信的双方能够产生并分享一个随机的、安全的密钥，来加密和解密消息。它是量子密码学任务中最著名的例子[7]。

在课堂上讲授量子加密通信这个章节的时候，就可以讲解墨子号的相关科学实验，同时介绍该领域的首席科学家潘建伟院士的相关事迹。让学生意识到在量子加密通信领域，我国不仅不再追赶西方的科技发展，反而已经走在世界最前列，要让西方人来追赶我们了。

3.4 哈希函数和中国的破解算法

讲授哈希函数部分，以《哈希函数和中国的破解算法》为例，引导学生强化道路自信，思考如何利用自己所学为国家的科技事业做出贡献。在这部分的讲授中，将介绍密码技术在国防事业上扮演着怎样的角色，从而培养学生的社会责任感，帮助学生建立专业自信，树立职业理想。

具体而言，该部分会讲解Hash函数的原理和特性、Hash函数的加密应用以及Hash函数在数字签名中的应用。尤其会重点讲解MD5和SHA-1这两种哈希函数的算法实现。

随后会着重讲解中国科学家王小云院士的工作成果，介绍王小云是如何实现对MD5哈希函数的破解的，以此加强学生的民族自豪感，也激励学生向王小云院士学习，努力钻研科学前沿问题，成长为中国信息化产业中的高级人才[8]。

4.结语

思想政治教育是中共中央、国务院、教育部下达给高校的一项重大使命，而其中的课程思政环节则是培养大学生成为又红又专的社会主义建设者和接班人的关键一招。本文探索了如何在《密码编码学》中融入课程思政教育内容，并设计了几项具体的课程思政元素，涵盖了著名科学家事迹、二战中的密码攻防、量子通信中的密码术、中国在哈希函数方面的破解等几方面的内容。通过融入这些课程思政元素，相关授课教师可以在自己的课堂上润物细无声的对学生进行思政教育，从而达到盐溶于水的教育效果。

参考文献：

[1]习近平.习近平在全国高校思想政治工作会议上强调：把思想政治工作贯穿教育教学全过程，开创我国高等教育事业发展新局面[N].人民日报，2016-12-09.

[2]中共中央.关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见[N].新华社，2017-2-27.

[3]中共教育部党组.关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见[N].新华社，2017-12-5.

[4]高德毅，宗爱东.从思政课程到课程思政：从战略高度构建高校思想政治教育课程体系[J].中国高等教育，2017，4（1）：43-46.

[5]西蒙·辛格著，劉燕芬译.码书：编码与解码的战争[M]. 江西：江西人民出版社，2018

[6]世界首颗量子科学实验卫星发射圆满成功[N].新华社，2016-08-16

[7]吴长锋.“墨子号”量子卫星：太空最耀眼的“科学之星”[N].科技日报，2020-10-13

[8]完颜文豪、李牧鸣. 密码学家王小云：十年破解MD5和SHA-1两大国际密码[N].新华每日电讯，2019-12-27