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摘要：《信息隐藏》课程具有理论与实践并重的特点。基于学习周期理论，从完整性和时效性两方面着手对课程的教学设计和教学内容安排进行了教学改革实践，增强了学生的自主学习能力和实践能力，并进一步培养了创新性思维。
关键词：信息隐藏；课程教学；改革实践
本文引用格式：李莉.《信息隐藏》课程教学改革实践[J].教育现代化,2019,6(04):65-67.
一《信息隐藏》课程存在的教学问题
（一）课程简介
信息隐藏是指利用公开的多媒体信息隐藏秘密信息，以不引起攻击者注意的一种技术，是涉及到信息论，密码学，信号处理，多媒体处理，通信理论，视听觉感知等多个领域的交叉性学科。《信息隐藏》课程是高校安全类专业的一门重要的专业基础课程，也可以作为计算机类和信息类专业的高阶选修课。该课程的教学目标是使学生了解并掌握信息隐藏技术所涉及的基本理论和方法，具备信息隐藏的基本实践能力。《信息隐藏》课程以数字隐写和数字水印为两条主线，具体内容包括信息隐藏的概念，数字隐写的原理和常用方法，隐写分析理论及方法，数字水印的基本概念、原理和常用的实现方法，水印攻击，数字取证等。
（二）课程特点
基于学科内容，该课程具有以下特点。一是理论基础要求高。在学习具体算法时会涉及到密码学、信息论、统计学等内容，对学生的理论基础和理论学习能力要求都很高。二是实践性强。信息隐藏是面向应用的学科，学习的最终目的是用技术解决实际问题的。因此，要求学生在一定编程能力基础上能够实现课程涉及的主流算法。三是要求创新能力。信息隐藏是在不断发展中的前沿技术，尚未形成成熟的理论模型，需要学习者能够在现有的研究成果基础上进行创新性研究。
（三）存在的教学问题
目前，《信息隐藏》课程在教学中主要分为理论课和实验课两部分，在教学方式多以教师课堂讲授理论，学生在实验课进行实践练习的方式进行。在教学内容安排上，通常将数字隐写和隐写分析分开学习，将数字水印和水印攻击分开学习。这种模式的优势是知识脉络比较清晰，便于教师安排教学内容，但存在的问题是将理论与实践分割开来，将学生的学习周期拉的过长，不能够在有效学习时间形成学习闭环，再加上该课程的算法知识点抽象、枯燥，前沿算法更新速度快等，导致学生在学习过程中学生容易产生厌倦心理。另外，实践课的时间安排很难与理论课进度同步，同时算法实现需要具备一定编程基础，学生的实验完成率不高，练习效果不佳，很难调动学生对该门课程的学习热情和积极性。这种传统的以教师为主体的教学方式以及按照教科书章节划分教学内容的方式已经不利于学生积极性和创造性的培养。
本文探索将学习周期理论应用于《信息隐藏》课程的教学改革实践，通过缩短学习周期提升学生的学习兴趣，提高学习效率，加深对知识的理解，同时优化“教”与“学”的关系，使学生真正掌握信息隐藏技术的技能，为日后的工作或研究打下坚实的基础。
二 基于学习周期理论的教学改革思路
（一）学习周期理论
库伯认为，学习过程是从具体经验(CE)、到反思观察(RO)、再到抽象概括(AC)、最后到主动实践(AE)这四个环节相互联系构成的循环过程。学习者必须经历以上四个环节才算真正完成了一个学习周期，如图1。
其中，具体体验（感知）阶段强调体验在学习中的作用，学习者开阔思路，感应变化，从“感受”中学习；反复观察（理解）阶段的学习特点为重视细心观察、多视角多维度地看待问题、理解学习内容；抽象概括（慎思）阶段则注重思考、客观逻辑地分析问题，学习者已运用已有的知识开动脑筋、积极思考；积极实践（应用）阶段强调从做中学，学习者勇于探索，并采取具体的方法解决实际问题。这四个环节都可以作为学习的起始点。
库伯的学习周期理论并未给出具体的学习步骤，只是搭建了一个关于经验学习的框架。在该框架下，研究者可以根据不同的对象制定有针对性的学习模式。
（二）两个侧重点
基于库伯的学习周期理论，本文主要从两个方面进行重点实践。第一个是学习周期的完整性，是指学习者必须完成所有阶段的学习才能够是一个有效的学习。学习者必须适应这种循环过程中的不同阶段，从观察者到主动参与者，然后再回到开始阶段，将新知识作为下一阶段学习的经验，形成一个螺旋式上升的过程，同时还要能够处理具体和抽象的内容，从而达到学习的升华。这一侧重点带来的实际意义是，教师在进行教学设计时要有意识的将四个阶段与教学过程相对应。第二个侧重点是学习周期的时效性。一个合理的学习周期的长短能够有效促进学习的高效进行。学习周期的长短对学习过程的影响主要体现在以下几方面。1.对学习兴趣的影响。研究表明，人更加喜欢短期激励，希望自己的学习结果能够得到一个及时的评价。学习周期越短，学习者对学习的兴趣就越大。学习周期的缩短，使学习者能及时知道自己学习成果的意义所在,从而提高了学习的积极性和主动性。2.对学习效率的影响。一般而言，学习周期越短，学习效率越高。在理工科的学习过程中，通常将主动体验作为当前学习周期的最终阶段，因此在这一阶段，所学知识能够得到一定程度的内化。如果周期很长，外在知识还来不及内化，就已经被遗忘了。3.对知识的理解深度的影响。学而不用，往往对学习对象的掌握和理解比较肤浅。如果在一个较短的周期内完成具体体验到主动检验的过程，会使获得的外在知识进行内化，从而加深对知识的理解程度。具体实施：突破以往将隐写与隐写分析，水印与水印攻击分开讲授的模式，以具体的项目为主线，以解决问题为最终目标促进学生主动探究。综上所述，缩短学习周期能够带来更好的学习效果。
三 课程改革实践
基于对学习周期理论的分析，针对《信息隐藏》课程的教改实践主要从教学设计和教学内容的合理安排这两个方面着手进行。具体实施时采用突破以往将隐写与隐写分析，水印与水印攻击分开讲授的模式，以具体的项目为主线，以解决问题为最终目标促进学生主动探究。
本文以“基于JPEG的数字隐写”模块为对象来进行具体实践。在进行教学设计时，不再将隐写与隐写分析完全分割开来，而是采用发现问题，改进方法，再发现问题，再改进这一渐进式的主线，相对缩短了学习周期，同时，在每个周期都能够与四个阶段相对应。如图2所示，是该模块学习的第一个周期。以JSteg隐写方法的学习为起始点，通过安全性分析，找到该方法在安全性上的缺陷，从而使得攻击者能够进行秘密信息的检验，在理论上进行卡方检验，最后，学习者急需要通过实践验证在理论上的证明。由此，一个周期完成。将隐写方法和对应的隐写方法放在一个学习周期之内，相对之前学习完所有的隐写方法再学习隐写分析方法的方式，周期明显缩短了，能够让学习者在产生疑问，到分析问题，再到解决问题，验证问题的过程中不断探究，产生强烈的求知欲。如图3所示，是在完成一个学习周期之后，让学习者又回到起点，尝试对最初的方法进行改进，得到F3隐写方法，于是开始下一个学习周期。由此，形成螺旋式上升的认知过程。知识不断地从外在经验，到内化，再到外化中转变，学习者始终处在一个思考的过程。
四小结
本文将学习周期理论应用于《信息隐藏》课程的改革实践，从完成四个学习阶段、缩短学习周期两方面着手，解决了学生面对枯燥理论不愿意听，动手能力弱的问题，增强了学生的自主学习能力和实践能力，进一步地培养了创新性思维。
参考文献
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