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(湖北文理學院 數學與計算機科學學院,湖北 襄陽 441053)
摘 要:基于前期的問卷調查結果,提出大學生信息安全教育的教學內容,說明教學案例和教學策略,介紹在新生計算機基礎課程中進行教學實踐的情況。
關鍵詞 :大學生;信息安全教育;案例驅動;教學實踐
基金項目:湖北省教育科學規劃研究項目(2013B202);湖北省高等學校省級教學研究項目(2014370)。
第一作者簡介:楊建強,男,副教授,研究方向為信息安全和無線網絡技術,xfxy_yjq@126.com。
0 引 言
幾年前,國內的一些學者已經對大學生信息安全教育提出了一些建議[1-4]。但是,受多種因素影響,大學生的信息安全教育問題并未引起大多數高校的重視。盡管如此,智能手機和計算機在大學生中的普及,卻開始影響大學生對信息安全的認識。為了把握目前大學生的信息安全知識和安全意識情況,為大學生的信息安全教育提供參考,我們進行了問卷調查。結果表明,受電腦普及,特別是智能手機在學生中流行的影響,目前的大學生對信息安全知識有了一定的了解,具有一定的信息安全意識。不過,大學生的信息安全知識非常有限,缺乏系統性;他們的信息安全意識也不足以應付日益復雜的網絡環境。調查結果還表明,大學生普遍非常重視信息安全教育,希望通過計算機基礎課程學習信息安全知識,并建議采用案例驅動的教學方式[5]。基于調查結果,我們對信息安全的教學內容進行了總結和提煉,設計了教學案例和教學策略,并在部分班級計算機基礎課程中進行了教學嘗試。
1 教學內容
大學生信息安全教育包括3個方面的內容:①信息安全知識及防范技術;②信息安全法律法規;③信息安全倫理道德[1-2,4,6]。其中,第一部分是重點,第二、三部分也可以安排到法律基礎、大學生思想道德修養等課程中[5]。信息安全內容非常龐雜,在計算機專業的信息安全課程中,通常需要30多個學時來完成理論課的教學。這意味著,要在計算機基礎課程中嵌入信息安全教學內容,必須精簡信息安全教學內容,壓縮授課學時。所以,選擇哪些信息安全知識作為教學內容就變得非常重要。我們認為,所選擇的內容應該涵蓋信息安全最基本的知識點,同時具有一定的系統性;學生學習后,能夠對信息安全有一個系統的把握,掌握最基本的信息安全知識,提高信息安全意識,同時掌握實用信息安全防御技能。表1為知識單元及其對應的知識點。
2 教學案例設計
根據前面給出的信息安全知識單元和知識點,可以設計出11個教學案例,其知識點的對應關系見表2。
案例1、2是與惡意軟件有關的兩個典型案例。案例3是經典密碼案例。因為現代密碼比較抽象,難以理解,借助經典密碼有助于學生理解現代密碼的有關概念。案例4、5應用非常廣泛,是了解公鑰密碼技術非常好的案例。案例6比較常見,不過學生通常并不知道它的作用及背后的工作機制。案例7、8、9都是比較典型的安全事件,學生或多或少都了解一些。案例10中的工具是學生容易忽視,但卻非常重要的安全工具。這些工具所涉及眾多的信息安全知識也是學生需要了解或掌握的。案例11與學生日常使用的智能手機相關,有助于提高學生的安全防范技能。
另外,除了知識單元①⑧沒有專門設計教學案例外,其他知識單元都有相應的教學案例。不過,知識單元⑧實際上與大多數案例都有關系,其知識點可以放在其他案例中講授。知識單元①是對信息安全基本概念的介紹,受學時的限制,不建議設置教學案例。
3 教學策略設計
總體上來說,信息安全的教學主要圍繞表1的知識單元順序進行。各知識單元的教學策略如下。
知識單元①。以圖例的方式簡單描述信息安全事件的一些發展趨勢,比如近幾年惡意軟件的發展趨勢圖、網絡攻擊變化趨勢圖等,然后給出信息安全的含義、目標、需求和意義。知識單元①大約需要10分鐘講授完畢。
知識單元②。引入案例1,因為很多學生都遇到過U盤病毒,所以教師可以指出U盤病毒是一種蠕蟲病毒,然后給出蠕蟲病毒的特征、危害。之后以一個感染了蠕蟲病毒的U盤為例,演示手工清除U盤蠕蟲病毒的過程,同時提醒學生防范U盤感染病毒的方法。對于案例2,以生活中發生的手機惡意軟件(大多是木馬程序)事件為例,比如“超級手機病毒”事件,手機掃描二維碼中毒事件等。然后指出木馬的特征,與蠕蟲的區別。指出手機惡意軟件傳播的途徑及危害。告知學生防范惡意軟件的方法。比如,下載軟件的時候注意來源是否可靠,別人的評價如何;為手機安裝軟件的時候,注意軟件所請求的權限是否超出了它的功能;安裝安全軟件等。之后,指出傳統病毒與蠕蟲、木馬的區別,并簡單介紹其他類型的惡意軟件及流氓/間諜軟件。最后,提醒制作惡意軟件是計算機犯罪行為,將要受到法律的制裁,并給出計算機犯罪的含義,以及相關法律法規的條文說明。這部分內容大約需要40分鐘完成。
知識單元③。首先說明加密的目的,然后給出密碼學的一些基本概念,如明文、密文、密鑰等。然后引入案例3,通過一個4×4階的矩陣,演示整個“矩陣換位加密”過程,加密一個包含正好16個字符的明文。然后指出哪些是明文、密文和密鑰。說明消息超過16個字符時的處理方法。然后指出“矩陣換位加密”中的密文字符僅僅是明文字符改變位置的結果,這叫置換;指出某些經典加密算法中的密文字符是不同于明文字符的另一類字符,這叫替代。之后,給出現代對稱密碼的基本原理,即現代對稱加密算法本質上是置換和替代的多次重復。此時可以給出DES算法的框圖,讓學生進一步理解對稱密碼的基本原理。最后,指出目前廣泛使用的對稱加密算法3DES、AES等。這部分內容大約需要20分鐘完成。
引入案例4,打開顯示有下載軟件的SHA1或MD5值的網頁。提問學生是否知道SHA1或MD5的作用。然后指出SHA1或MD5是哈希算法,其作用是生成數據的指紋,可用來檢測對原始數據的更改。接下來引入案例5,打開帶有數字簽名文件的屬性對話框。比如QQ安裝程序,查看數字簽名的詳細信息,指出數字簽名的含義和作用,并說明QQ安裝程序是經過騰訊公司簽名的,如果顯示“該數字簽名正常”,則該程序是原始程序,否則被修改過,不要安裝。接下來繼續查看數字簽名對應的數字證書,查看數字證書中的哈希算法(通常是SHA1)和簽名算法(通常是SHA1RSA)。此時,就可以講授公鑰密碼的一些概念了。和對稱密碼對比,指出公鑰密碼的特點。告訴學生RSA是流行的公鑰密碼算法。當學生記住這些概念之后,就可以指出數字證書的作用了:保證公鑰的真實性。然后告訴學生證書對話框中的公鑰。接著,進一步說明數字簽名及驗證簽名的大致過程,并以QQ安裝程序為例進行說明。到此,公鑰密碼、數字簽名和數字證書的概念已經講授完畢。建議進一步向學生說明,他們所看到的數字證書,實際上是由權威機構簽名并頒發的,在證書路徑上可以看到簽名的權威機構,并讓學生看一看計算機上已安裝的“受信任的根證書頒發機構”列表。這部分內容大約需要30分鐘完成。
知識單元④。引入案例6,打開啟用了安全連接的網頁,比如中國銀行的“個人客戶網銀登錄”,提問學生該網頁與普通網頁有什么不同?然后,單擊瀏覽器上的小鎖,讓學生看到“連接是加密的”字樣;單擊“查看證書”,告訴學生這個證書如果是被信任的,則說明所訪問的網站是官方網站。接下來,打開鐵路12306網站,單擊“購票”,指出證書不被信任時電腦的表現。單擊“繼續瀏覽網站(不推薦)”,單擊瀏覽器上方的“證書錯誤”,提醒學生注意顯示的信息。進一步“查看證書”,解釋不被信任的原因。接下來,說明如果所訪問的網站的確是官方網站,如何讓計算機信任它。根據需要,可以進一步說明“受信任的根證書頒發機構”的作用。到這里,就可以指出https與SSL的關系,以及SSL的作用了。之后,簡單介紹一下SET的作用,并指出SSL和SET在應用上的主要區別。
引入案例7,如果有現成的釣魚網站,直接打開它。如果沒有,則找一個以往釣魚網站的圖片示例。比較真實網站和釣魚網站的差別,指出釣魚網站的危害性,并給出被釣魚網站欺騙的實際案例。然后,指出識別和防范釣魚網站的方法,比如通過網址識別、啟用瀏覽器的假冒網站檢測功能等。告訴學生不要輕信郵件、QQ、微信、微博等上面的鏈接,特別是要求給出敏感信息的鏈接。同時提醒這種網絡欺詐行為也是一種計算機犯罪。案例6、7所涉及的知識點大約需要30分鐘完成。
知識單元⑤。引入案例8,給出典型的示例,比如2014年1月21日的國內大量網站無法訪問這個事件。然后指出拒絕服務攻擊的含義,并說明拒絕服務攻擊只是網絡攻擊的一種形式。然后指出其他攻擊形式,比如傳播惡意軟件、釣魚網站、郵件欺騙、社會工程、網絡竊聽、網絡掃描攻擊等。給出網絡攻擊的目的、一般過程,以及防范技術和方法,比如防火墻及IDS。同時提醒學生,網絡攻擊也是一種犯罪行為。
引入案例9,指出從2011年年末開始,因特網用戶資料不斷遭到大規模泄露。打開與此相關的網絡新聞報道,提問學生是否資料遭到泄漏。然后給出用戶資料遭到泄漏的兩種原因:用戶資料庫泄漏和撞庫。告訴學生目前第一種情況越來越少,更多的是第二種情況。提醒學生不要在不同的網站上使用同樣的賬號和密碼,特別是密碼,否則會遭遇撞庫攻擊而影響到其他賬戶的安全。另外密碼不能太簡單,不要用生日、電話、QQ號碼、親朋好友寵物的名字等作為密碼。案例8、9所涉及的內容大約需要30分鐘完成。
知識單元⑥。引入案例10,首先說明Windows系統已經提供了許多保障系統安全的工具。然后逐個演示Windows系統更新、Windows防火墻、Windows Defender、MRT和EFS的基本操作。同時說明系統更新的作用及漏洞的含義,說明防火墻的作用,說明Windows Defender與MRT的作用和它們的區別,說明EFS與對稱及公鑰密碼的關系,并指出使用EFS時需要注意的事項。接下來,演示Windows賬戶設置及訪問權限設置,指出它們的含義、作用,通過創建新的賬戶,并設置某個文件夾或文件的NTFS訪問權限,讓學生切實感受到Windows賬戶和NTFS相結合的強大之處,促使學生理解并掌握相應的操作技能。這部分內容大約需要40分鐘完成。
知識單元⑦。引入案例11,給出典型的示例。比如在公共的免費Wi-Fi環境中對信用卡信息進行操作,導致信用卡里的錢款被盜的新聞事件,使用公共Wi-Fi導致手機感染病毒的新聞事件,指出示例中的計算機犯罪行為。然后指出公共Wi-Fi可能帶來的兩類威脅:個人敏感信息的泄漏,和偽裝Wi-Fi攻擊。給出防范措施:不登錄郵箱、微博,不操作網銀等。另外,移動設備Wi-Fi連接僅在需要時打開;開啟安全軟件的網絡保護和隱私保護功能。然后,指出移動設備的其他安全威脅,比如惡意軟件、設備丟失等。提醒學生除了采用前面第②單元提到的安全措施,還應該經常備份手機中的重要數據,開啟手機鎖碼功能。這部分內容大約需要20分鐘完成。
知識單元⑧。本知識單元的知識點已經分散到他知識單元的案例中了,不需要專門的教學說明。
至此,信息安全的全部知識點都已講授完畢。可以簡單地總結一下所講授的主要內容,并再次給出信息安全的含義和目標,促進學生對它們的理解和掌握。
4 教學實踐及效果
在兩個2014級新生班級的計算機基礎課程中,按照上面的教學策略,我們進行了信息安全的教學嘗試。時間安排在計算機網絡部分結束之后的兩周內,共3個下午,每次2學時,實際使用學時不到6個。
在計算機基礎課程結束之后(三周后),我們再次使用原來的調查問卷對這兩個班的學生進行了調查(回收問卷120份),并和上一次對2013級學生(當時也是新生)調查的結果進行了比較。見表3、表4、表5。順便說一下,上一次的調查問卷是基于學生沒有經過系統的信息安全學習而設計的,其中有不少題目選項并不適合本次調查,所以表3、表4、表5中的題目選項要比文獻[5]中對應的表少一些。
很明顯,和2013級學生相比,2014級學生對信息安全術語的了解比例大幅度提升。
結合上一次的調查結果及分析[5],表4中2014級學生對A、B、C三項的選擇比例基本上是一致的,說明他們的確比較了解加密等安全技術。選項D的選擇也說明了這一點。
很明顯,2014級學生比2013級的學生有更強的信息安全意識。總之,經過比較系統的學習,盡管只使用了不到6個學時,學生對信息安全的基本知識已經有了比較深入的了解,信息安全意識也得到顯著的提高。
5 結 語
信息安全素養是大學生應該具備的素養,許多學者都曾經對大學生信息安全教育進行過探索[1-4,6-7],但結果不盡如人意。為了找到解決大學生信息安全教育的有效方法,我們在2013年下半年對大學生進行了問卷調查。根據調查結果,我們對大學生信息安全的教學內容進行了提煉,并把它們融入到11個案例中。在2014級新生的計算機基礎課程中,我們按照所設計的教學策略進行了教學實踐。結果表明,在計算機基礎課程中至多增加6個學時的課時,就可以基本上解決大學生的信息安全教育問題。我們的探索為大學生信息安全教育提供了一個有效的解決方案。
參考文獻:
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[案例1]自稱“老神醫”孫女騙財百萬
“她就是老神醫的孫女”成一詐騙團伙常用開場白,這伙人短短幾個月內在中山已騙得近百萬元財物。
詐騙第一步: 尋找“老神醫”
6月3日,40歲的王女士天微微亮就出門到中山市石岐區張溪市場買菜。約莫清晨5時許,她在市場遇到一個婦女(以下稱甲婦女)向她問路:“你知道哪里有老神醫嗎?”
王女士心里奇怪,連說自己不知道。這時又過來一名中年婦女(以下稱乙婦女)搭訕說,她認識大家所說的“老神醫”,可以為她們帶路。乙婦女故作神秘,強調說,“必須要有三人一起去找老神醫才顯得夠誠意,不然老神醫就不會給你治病、消災。”
詐騙第二步:“小便宜”引人上鉤
尋找“老神醫”的甲婦女這時強烈要求王女士和她們一起去找“老神醫”。“不行,我要買菜回去給小孩做飯。”王女士起初并不愿意一同前往。
“這樣吧,你要是去的話,我到時給你一個幾百元的紅包。”甲婦女這樣向王女士承諾。王女士心想,只是帶帶路就能收到幾百元,那也相當不錯,于是答應甲乙兩婦女。
一路上,甲乙二人與王女士不斷說話,不時還問起王女士的家庭成員情況。
詐騙第三步:謊稱“老神醫”孫女
三人來到一個較為偏僻的屋子前,看到又有一名婦女(以下稱丙婦女)站在門口。乙婦女這時主動走上前,給王女士介紹說:“這個女的就是‘老神醫’孫女。”
還沒等乙婦女介紹完,丙婦女張口就來:“你們三個都不是一家人。”王女士心里一驚,她怎么知道得那么準。接著,這位“老神醫”孫女指著甲婦女說,“你是提出來找‘老神醫’的,你來的目的是為家人治病。”甲婦女連忙附和,“你說得真準,不愧是老神醫的孫女啊。”
詐騙第四步:實施迷信詐騙
丙婦女端詳了王女士好一會兒,掐掐手指,然后裝著很緊張地告訴王女士:“你家人最近幾天會有災難。”王女士心想,她剛才什么都算得很準,估計這次也沒有算錯,于是連忙向“老神醫”孫女請教怎樣消災。
丙婦女告訴王女士,只有將其家中的現金和值錢的物品拿來讓爺爺幫助“做法”,就能消除災難。王女士聽后立即回家,將自己放在家中的現金拿來交給了“老神醫”孫女。“老神醫”孫女又對王女士說,還要回家取一件物品才行。而當王女士再次回到該地點時,那3名婦女早已消失得無影無蹤。
天網恢恢:“法網”網住詐騙者
就在這3名婦女自以為得手時,不想在逃跑時被警方來了個“甕中捉鱉”。中山市警方早前了解到,有一個利用迷信詐騙他人的團伙經常出入于神灣鎮。
6月3日上午,這3名婦女又一次在石岐區張溪市場行騙時,我市警方早已根據所掌握到的情況,在市場周邊安排好了警力,當3名婦女自以為得手時,布控的民警早已把她們的一舉一動看得一清二楚。而當她們興高采烈“凱旋”時,布控在周圍的民警一舉上前,將她們抓獲。
此后,該團伙的其他14名犯罪嫌疑人在神灣鎮悉數落網。
臺詞曝光:尋找“老神醫”消災
經警方初步調查,該17名嫌疑人一般分為多組作案,每組又一般有三女兩男,有時一組會多達四女三男共七人一組。
詐騙團伙在我市范圍內多次以替事主拜神消災、治病為名行騙,通常采取把物色好的作案對象從市場、居民區等人員密集地點騙到較為偏僻的地方,然后要求事主將其財物取來作為祭祀品為事主“做法”,最后借讓事主回家取其它物品之機溜掉,卷走事主財物。
團伙作案:“家族”詐騙近百萬
據犯罪嫌疑人初步交代,他們短短幾個月內共在中山瘋狂作案數十起,涉案金額近百萬元。
通過調查,民警發現這些嫌疑人都是廣東省高州市人,他們很多都是親戚關系,有的是夫妻,有的是兄弟姐妹,還有的是父女關系。他們當中年齡最小為17歲,最大為45歲。
民警在調查中還發現,竟然有一對夫婦帶著自己17歲的女兒一起作案。更令人驚訝的是,在詢問這名17歲的女孩時,這名女孩竟說自己是跟著父母出來做生意,而在她看來這是合情合理、理所當然的賺錢途徑,卻根本意識不到這是一種違法犯罪行為。
警方提醒:類似手法常見切莫上當受騙
警方提醒市民,近年來各種詐騙案件形形,有大量的類似案件也曾在媒體上多次進行報道,所以廣大群眾一定要在多加注意,提高防范意識,切莫上當受騙。
民警還提醒市民,以前有被類似手法騙過的群眾請立即到當地派出所報案;市民應通過各類宣傳途徑了解詐騙手段,不斷提高自我防范意識;不要輕易相信他人,多多了解情況,辨明真偽;不要貪圖小利,餡餅背后很有可能就是陷阱;一旦被騙,應立即到當地公安機關報警。
[案例2]群發短信坐等“上鉤魚”
市民若接到陌生手機號碼發來的要錢短信要小心了,近期,短信詐騙警情有上升趨勢,廣州警方再度公布四種常見詐騙的手法,提醒市民務必謹慎。
一是“提供賬號匯款型”:如群發“我手機沒電了(卡壞了),速把款打入××賬號……”或直接發送“請把錢打入××賬戶”等手機短信。該類不法分子本著“全面撒網,重點捕魚”的想法,大面積群發短信,總有個別群眾上當受騙。
二是“找親友救急型”:如發送“爸媽(老友),我的錢包、手機被偷了(或是我出了點意外現在醫院),等錢急用,請速匯××元到我朋友的××卡上,切記要快”等短信內容進行詐騙,有兒女在外讀書、工作的父母容易成為此類短信的詐騙對象。
三是“高薪招聘型”:如發送“××飯店招專職員工,性別不限,體健貌端、年齡18歲至45歲,月薪過萬元”。若有急于找工作的人打電話咨詢時,騙子常以預收服裝費、面試費、保證金等名義要求其往某賬戶打入一定款項,隨后“人間蒸發”。還有人會要求受害人到指定酒店面試,受害人到達指定酒店后,作案分子并不露面,會在電話中聲稱受害人已通過面試,向指定賬戶匯入培訓、服裝等費用后即可上班。
四是“中獎型”:如發送“某公司舉行手機號碼抽獎活動,您的號碼已獲得二等獎,請電××與領獎處某小姐聯系”。打通指定電話后,對方會要求預先支付個人所得稅、公證費、手續費等后才能領獎。
[案例3]小張上網購物受騙
我校一年級學生小張,于2008年2月24日下午欲上網購物時,發現一款自己心儀已久的手機才兩百多元低價,接著又發現一臺品牌相機也低至三百多元,興奮之余立即與銷售商聯系。該同學起初對此也有疑惑,但售貨小姐巧言相告:我們的貨品是走私的,不怎么計算成本,云云,閱歷尚淺的小張很快便完全相信了,決定買下兩件貨品。那人就說貨品加起來再算上快遞是550元,要小張同學通過銀行匯款,并讓他第二天等待消息。
到了第二天中午,銷售小姐來電說貨到了,不過一個自稱是物流公司司機的人卻說:你是第一次和數碼公司合作,她們公司是走私的,為了承擔風險,你得給那公司3000元風險金。唯恐小張有疑慮,他又油嘴滑舌說了一大堆理由,并說這風險金只是形式上的,你付給她們,她們就把錢付給我,我就立即把錢退還給你,至此小張同學完全相信了這些人編織的謊言。因當時他身上只有1000元,經還價銷售小姐同意減至1500元,并由她先幫他墊付500元,貨到后還給她,于是小張又按這些人提供的帳號匯了款。
不久,“物流公司”又來電話對小張同學說,你怎么只給我們匯1500元啊?我們是講信用的,一定要3000元才給貨的!這時,小張說自己“快要瘋掉了”,腦子一片空白,想都沒想又給對方匯款1500元。等到對方再打電話來索要8000元時,小張同學才如夢初醒,深知自己受騙上當。直到這時,他才想起向學院領導和輔導員老師報告情況,在輔導員老師的陪同下向學校保衛處報了案。
從以上案例我們可以看出,不法分子的詐騙伎倆其實十分拙劣,只惜我們的學生防范意識太薄弱,才使這些不法之徒輕而易舉得逞。
[案例4]小唐和小張遭遇“教授”騙子
我校一年級學生小唐,于2008年5月10日中午接到一個匿名電話,對方稱自己是某教育培訓機構的工作人員。小唐想起自己在幾個月前曾填寫過一份調查問卷,在卷子上留下了自己的聯系方式。這時,對方以工作人員身份邀請小唐參加第二天中午他們機構舉辦的免費講座,并請小唐邀請她的同學一起前往,小唐遂邀請同宿舍的小張一起去。
5月11日中午,小唐和小張如約來到位于崗頂的某寫字樓的一間課室里,有一名自稱南京大學教授的人,給學生上課,介紹如何自主擇業,如何提高學生的綜合素質和參加面試的注意事項等等。最后,這名“教授”又說,只要學生繳納1499元和999元兩種不同級別的費用,他們就承諾幫助學生找兼職,并在學生畢業時推薦工作。
在這名“教授”油嘴滑舌的鼓動下,小唐等同學有些心動,但由于價錢太高,他們作為學生難于負擔。正在猶豫不決之際,工作人員及時出來勸說,稱機會難得,一天只有幾個這么“好”的機會,還是向“總部”申請的云云。見他們還在猶豫,“工作人員”又生一計,說向“總部”申請給予分期付款的“優惠”,現在只需交500元就可以了,剩下的靠學生以后兼職的收入償還。
經不住誘惑,小唐和小張最后簽了一份“合同”,并又留下了學生卡、身份證復印件等重要資料,答應在次日下午4:30之前交納500元。
回到學校后,幸好兩位同學想起了曾經接受過的安全防范教育,經過一番思考,她們于當天晚上在其他同學的陪同下找到年級的輔導員老師,在老師的仔細分析和耐心教育下番然醒悟,認識到這是不法分子的一個典型的騙局。當她們給所謂的工作人員打電話說不參加培訓的時候,“工作人員”又恐嚇她們說:簽了“合同”就具有“法律效應”,如不履行“合同”就要打官司,把學生名單以“不誠信”的理由告訴與其“合作”的銀行,又告知予其“合作”的大公司在學生畢業時不予錄用。
知識目標
1、知道什么是光疏介質和光密介質,理解光的全反射現象,掌握發生全反射的條件.
2、理解臨界角的物理意義,會根據公式確定光從介質射入真空(空氣)時的臨界角.
能力目標
能判斷是否發生全反射,并能解決有關的問題.
能運用全反射的知識分析和解釋一些簡單的現象了解光的全反射在光導纖維上的應用.
情感目標
1、通過這部分知識的學習,使學生對自然界中許多美好的現象進行充分的認識,學會用科學知識來解釋自然現象.
2、了解我國光纖技術的進展以及光導纖維在現代科技中的應用,培養愛國主義熱情和科學態度.
教學建議
1、初中沒有學過全反射,它對學生是一種新現象.建議作好演示實驗,使學生清楚地認識全反射現象,知道在什么條件下發生全反射.
2、全反射現象是生活中常遇到的,要讓學生認識并掌握全反射現象產生的條件:一是光由光密介質進入先疏介質,二是入射角大于,或等于臨界角.要讓學生正確理解“光密”和“光疏”的概念,要知道“密”和“疏”是相對而言的,并且要注意不要把其與介質的密度混同起來.
3、要讓學生正確理解臨界角的概念、這就要做好演示實驗,要讓學生看到:
①折射角隨入射角的增大而增大,入射角增大到某一角度時折射角趨近于90°,再增大入射角,光密介質中的折射光消失.
②隨著入射角和折射角的增大,反射光的亮度不斷增強,折射光的亮度不斷減弱,當折射光消失時,反射光最強.
4、要讓學生會用全反射的知識對一些生活中的全反射現象進行分析.建議介紹一下光導纖維可以將市場出售的纖維飾品讓學生看一下以得到感性認識,加深理解.
講過全反射之后,建議小結一下,說明光射到透明介質界面上時,一般來說,同時發生反射和折射,只有發生全反射時沒有折射光線.
''''
教學設計示例
全反射
(-)引入新課
通過光的折射實驗演示折射角和入射角的大小關系,然后由光的可逆性推斷可能發生的現象,并用實驗證實全反射現象.
(二)教學過程
1、做好演示實驗:光的折射和光的全反射實驗.
2、帶領學生分析發生全反射的條件:
光由光疏介質進入光密介質時,折射角小于入射角,不會發生全反射,而光由光密介質進入光疏介質時,折射角大于入射角,隨著入射角的增大,折射角先達到90°,就發生了全反射現象.
入射角必須大于一定的角度:臨界角
強調:
全反射:光照射到兩種介質的界面上,光線全部反射回原介質的現象叫全反射.
A、產生全反射的條件:①光線從光密介質射向光疏介質;②入射角大于或者等于臨界角.
B、當光線從光密介質射入光疏介質,在入射角逐漸增大的過程中,反射光的能量逐漸增強,折射光的能量逐漸減弱,當入射角等于臨界角時,折射光的能量已經減弱為零,發生了全反射.
C、當光由光密介質射火光疏介質時,應先判斷會不會發生全反射.為此應畫出入射角等于臨界角的光路,然后再根據折射定律或反射定律進行定量計算或動態分析.
3、棱鏡:通常指截面是三角形的三棱鏡.
探究活動
(一)
1.利用光的全反射的有關知識自制光導纖維.
2.查閱資料,了解我國光纖的發展和過程.
(二)
實驗研究:
題目:“海市蜃樓”實驗模擬
1、教室的門窗必須常年保持完好,任何人不得故意損壞。
2、門窗發現損壞,班主任有責任及時報修,同時采取相應的防范措施。
3、教室門的鑰匙班級應指定專人保管,門窗每天落實值日生隨時關鎖好。
4、學生課桌內除放書籍課本、學習用品外,不準存放其他任何貴重物品(如:現金、錢包、首飾、手表、隨身聽、計算器等)
5、學生不準在教室內追逐打鬧,隨便搬動課桌、椅。
6、學生不準在課桌上亂寫亂畫,更不得用刀具刻劃痕跡。
7、教室內不準亂拉私接電源、亂設插座、亂充電。
8、不準學生在無保護措施情況下擅自登高擦洗戶外窗玻璃,防止發生意外事故。
(二)實驗室安全管理制度
1、化學危險品應設專用安全柜存放,柜外應有明顯的危險品標志,并加雙鎖保險,由兩人負責,領用危險品必須按規定執行,以免釀成事故。
2、實驗室供電線路的安裝必須符合實驗教學的需要和安全用電的有關規定,定期檢查,及時維修。
3、實驗室要做好防火、防暴、防觸電、防中毒、防創傷等工作,要配備滅火機、砂箱等消防器材及化學實驗急救器材等防護用品。
4、實驗室要采取防盜措施,加強安全保衛工作,非實驗室工作人員不得進入儀器保管室內。
5、實驗室工作人員作為實驗室安全防護的當然責任者,應隨時隨地按照本制度進行檢查,做好安全防護工作,學校領導要經常督促檢查。
6、任何人不得私自將有毒物品帶出實驗室,違者造成后果應負一切經濟法律責任。
(三)計算機教室安全管理制度
1、計算機機房是學校重點要害部位,管理人員應高度重視安全工作,相關人員安全保衛責任落實。
2、微機房必須安裝防盜門窗和報警裝置,報警裝置須與當地派出所或學校值班室聯網,重要軟件的存放保險箱。機房應根據實際情況配備適用的滅火器具,微機工作人員熟知使用方法。
3、嚴格控制進出人員,不準任何人將陌生人帶入微機房操作微機。
4、門窗要定期檢查,嚴禁登錄黃色網站,未經管理人員同意不準私帶軟盤上機。
5、嚴禁火種進入微機房,不準在機房內吸煙。
6、學生使用計算機,必須服從老師的指揮,按程序操作。注意愛護公物,防止人為損壞。
7、現有的報警設施應經常檢查,下班、節假日要及時接通報警設施電源,發現失靈,及時報修。
7、發現計算機使用電源損壞,要及時報修,以防造成更大的損失。
(四)辦公計算機安全管理制度
1、各科室教學公用計算機為本科室人員使用,未經管理人員許可,其他人員不得擅自動用。
2、任何人不準在教學、辦公用計算機上玩游戲、聊天和登錄黃色網站。
3、禁止在計算機網絡上發表違法或有害國家的議論。
4、做好各微機室防范工作,門窗要有防盜設施并及時關鎖。
5、計算機室不準吸煙,更不得使用明火。操作人員離開微機注意及時切斷電源。
(五)危險品安全管理制度
1、嚴格采購審批制度,未經單位主管批準,任何部門、個人不得擅自購買劇毒、易燃、易爆物品。
2、嚴格進出庫登記制度,并有專人、專箱(櫥)保存,實行兩人同時加鎖開、關的制度。
3、領用危險品須經部門負責人批準,實驗多余的應及時退還給保管人員入庫。
4、使用危險品時要按規范操作使用,學生必須在指導老師指導下進行實驗實習。
5、任何個人不準私自收藏、保存危險品,違者由此發生的事故則負全部經濟、法律責任。
(五)圖書室安全管理制度
1、圖書、資料嚴格編目、登記制度,借出收回賬冊齊全,不定期檢查防盜、防濕、防霉、防鼠害、防蟲害、防火等設施是否完好。
2、圖書、資料分等級存放,特別貴重書刊的借閱實行校長特批制度,貴重書刊要有專人、專櫥收藏,保管人應定期核查。
3、門窗要有防盜設施,離開工作崗位,應隨手關好門窗,防止書刊被竊。
4、嚴禁將火種帶入圖書、資料室,內部消防器材應擺放明顯位置,便于救急使用,平時注意檢查,保持性能良好。
5、節日、寒暑假期間應切斷內部電源,實行封閉式管理。
6、對現有報警器材定期檢查,發現報警失靈應及時報修。
7、電子閱覽室是電子設備重地,為維護網絡安全,上機者不準私自裝卸、刪除隨機軟件。不準自帶設備入內連機操作,嚴禁煙火,不準吸煙,不得存放易燃、易爆及放射性物品;嚴禁在可燃物上使用電熱器具,電器易發熱部位必須做好隔熱處理。室內電器設備及線路安裝必須符合安全要求。工作人員應都會使用消防器材。下班前認真清查、關閉各終端機,關好門窗,確認安全后方可離開。
(六)多媒體教室安全管理制度
1、多媒體教室列入學校安全要害部位,必須安裝防盜門窗和報警裝置,報警裝置須與當地派出所或學校值班室聯網,
2、專人管理,計劃安排使用,未經領導批準,閑人不得入內。
3、使用計算機應實行登記制度,購入硬、軟件嚴格審批制度、專人負責審查、登記、保存、賬冊齊全;不得將黃色、有害、國家查禁等不健康的信息輸入教學多媒體內。
4、多媒體教室計算機價值貴重,使用人員必須嚴格按操作規程操作,學生應服從老師或輔導人員的指揮。
5、人離教室要隨手關窗鎖門,并注意切斷電源,做好安全防范工作。
6、禁止火種帶入室內,做好消防安全工作。
(八)網絡中心安全管理制度
1、學校網絡管理中心必須認真執行《中華人民共和國信息系統安全保護條例》。
2、任何部門或個人,不得利用聯網計算機從事危害學校網及本地局域網服務器、工作站的活動,不得危害或侵入未授權的服務器、工作站。
3、機房設施應符合國家有關規定,認真做好電源防護、防盜、防火、防水、防塵、防震、防靜電等工作,必須安裝防盜門窗和報警裝置,報警裝置須與當地派出所或學校值班室聯網,防范措施應有效得力。
4、嚴禁任何人在學校網上使用來歷不明或有毒軟件。
5、禁止利用校園網制作、復制、查閱和傳播違反國家法律法規、不利國家安全穩定的信息以及黃色等有害師生身心健康的信息。
6、網管中心的服務器、工作站未經主管部門領導同意,不得借用到校外。
7、主干服務系統發生案件,必須及時報告學校保衛處或公安機關查處。
8、嚴禁火種進入室內,人離關窗鎖門。
(十)體育活動、體育教學安全制度
體育活動
1、體育活動,實行誰組織誰負責的原則。老師組織學生體育活動,要認真檢查體育設備,對已損壞,不符合要求的設備,嚴禁學生使用,并及時報修并出示警示標志。
2、開展活動前必須對學生進行安全教育,講明活動要領,做好示范、指導以及防護工作,運動前做好各項準備活動。
3、老師不得指導學生開展有危險性的活動,學生不準離開老師自行開展有危險的活動,學生要聽從教師指導,學會正確的運動技術和自我保護。
4、在體育活動中老師有組織、指導的責任,因組織指導過錯造成學生身體傷害事故老師要負責任。
5、不要強行讓學生做一些力所不及的運動。
體育教學:
1、任課教師必須在上課時講清楚運動注意事項,準備好必要的安全防范措施,嚴格實行體育用具使用前的安全檢查。
2、學生必須遵守課堂常規,按時上課,聽從指揮、不遲到早退。
3、上體育課任課教師必須穿運動服、球鞋。
4、認真做好準備活動。
5、學生要聽從教師指導,學會正確的運動技術和自我保護。
[關鍵詞]案例教學法 案例教學法的優勢 案例來源 案例教學法應用
中圖分類號:D920.5 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)40-0286-01
員工培訓就是通過改變企業員工的知識、能力與態度,從而提高其思想水平及行為能力,以使其擁有相當的能力去處理現時擔當的工作,并準備迎接將來工作上新的挑戰。對企業而言,培訓可以解決企業的實際問題,使企業迅速適應外部環境變化,提高企業的競爭力。員工培訓問題理所當然的成為企業發展的重中之重。那么,作為一名培訓者,應如何做好現代企業制度下的員工培訓呢?或者換句話說,培訓者如何根據現代培訓的要求和受訓者的需求及特點來開展現代員工培訓,并達到良好的效果和質量,這是一個重要的課題。結合培訓工作實際,本文從案例法概述、案例教學法的優勢、案例來源、案例教學法應用等方面闡述案例教學法在安全培訓中的應用。
1 案例教學法
案例教學法又稱個案分析法,它是圍繞一定的培訓目的,把實際中真實情景加以典型化處理,形成供學員思考分析的和決斷的案例。學員依靠背景材料,通過獨立研究和相互討論的方式,分析問題,提出解決問題的方法。此方法是針對某一具有典型性的事例進行分析和解答的,所以始終要有個主題,即“你將怎么做”,而且參加者的答案必須是切實可行的。為此,案例教學法可以較好地培養學員們的分析能力、判斷能力、解決問題能力及執行工作任務能力。
2 案例教學法的優勢
人們往往把案例歸納為描述評價型與分析決策型兩大類。前者描述了解決某種問題的全過程,包括其實際后果。這樣留給學員的分析任務只是對案例中的做法進行事后評價以及提出“亡羊補牢”性的建議。后者則只介紹了某一待解決的問題,由學員去分析并提出對策,更能有效地培養學員分析決策、解決問題的能力。
案例教學在安全培訓工作中的應用, 就是把安全生產典型事故案例引入培訓課堂,按照從具體到抽象的思維規律,通過對案例的分析、討論、總結、升華,從中得出與安全生產知識相關的正確結論,提升學員安全生產意識,進而促進學員安全生產工作能力的增強。在安全培訓中引入案例教學具有以下優勢:
2.1 案例教學生動具體,直觀易學
案例教學的最大特點是它的真實性。案例是以往發生在職工身邊的事實,是油田職工用血的教訓留下的忠告。案例教學通過把以往發生的事故可以借助多媒體技術進行重現,給學員以身臨其境之感。這種實際發生的事件是最好的老師。而案例教學有利于將活生生的事實呈現給學員,通過血淋淋的事故現狀,作用其感官,在內心產生強烈的震撼,使之由感性認識通過分析、研究、討論上升為理性認識,能從主觀愿望上避免“三違”現象的發生。案例教學的過程也符合認識規律,易于被廣大學員所接受。
2.2 案例教學說服力強
事實勝于雄辯。比如油田職工最大的特點就是求實,不尚空談。特別是在市場經濟條件下,要想讓職工樹立安全第一、以人為本的觀念,心悅誠服地接受安全生產管理規范是有一定難度的。而把案例引入教學,用鐵的事實告訴職工為什么要按安全操作規程進行生產作業,總比僅僅靠不斷重復地理論說教要管用得多,往往可以達到事半功倍的效果。
2.3 案例教學能夠集思廣益
教師在課堂上不是“獨唱”,而是和大家一起討論思考,各抒己見,又可以互相評價、互相啟發、互相補充,使班集體共享個人之所得,從而獲得比較完整、深刻的認識和知識。它給學員提供了積極思考,自由發表見解的機會,可以調動思維和記憶的積極性,挖掘學員集體和個人的潛力,掃除學員個人掌握的知識和認識上的一些障礙。由于調動集體的智慧和力量,容易開闊思路,收到良好的效果。
3 案例教學法應用
3.1 案例教學法的使用原則
在案例教學法的實際應用中,要遵守以下幾點原則:
要想方設法調動學員的積極性;要引導好學員的討論;對于爭議較大的案例可以采用辯論方式;由于案例是從實際工作中收集的,學員通過閱讀案例材料,一般難以完全了解案例的全部背景及內容。因此,培訓者分發完案例材料后,應仔細解釋說明并要接受學員的質詢,以確定他們對材料的掌握正確無誤。
3.2 案例教學法的實施步驟
從案例教學的實施過程來講,案例教學可以分為案例的選擇 (搜集)、案例的討論(分析)、案例的升華三個基本步驟。
3.2.2 案例的選擇(搜集)
選擇案例的基本原則是:事故案例要有普遍性,要有廣泛的教育性,要圍繞教學目標,要貼近相關單位的實際情況,以針對性案例為主。
案例的選擇(搜集)可以采取以下幾個渠道:
教師設計、選擇案例。這是案例選擇中的關鍵,直接關系到案例教學的效果。例如:在“防噴管理”課的教學中,要選擇像近期“12.23”特大井噴事故這樣的案例,才能使職工體會到“防噴管理”的重要性,這樣才能說明問題。在“防火防爆安全技術”課的教學中分別選擇了西部新疆某油田“7.14采油井口更換盤根盒閃爆事故”和東部某油田“東莊項目部高架罐閃爆事故”案例,學員分析出事故原因,對安全生產禁令及安全生產技術都有了一次深刻的體驗。
職工談所見所聞的事故案例。這一過程既是總結經驗教訓的過程,又是自我教育的過程。
把事故案例的相關人員請進課堂。根據案例性質不同,也可以把事故現場當事人或傷亡家屬請到課堂,讓他們現身說法,說明事故的危害性及帶來的后果,激發職工搞好安全生產的積極性和主動性。
3.3 案例的討論(分析)
案例的討論是案例教學的中心環節。在案例討論中要發揚民主,鼓勵學員講真話,講實話,自由地發表觀點,鼓勵不同的觀點展開辨論,對不正確的觀點要積極地引導和糾正,同時要不斷激發學員參與教學的主動性和積極性。案例討論的過程是對學員牢固樹立“安全第一”思想觀念的整合過程,是學員增長業務知識的過程,又是全面提高學員安全防范意識的過程。這一過程可以分為以下幾個步驟。
(1)從事故案例中抽出與課堂教學相關的環節和內容,先進行理論分析和引導,再找出討論的焦點。如:“東莊項目部高架罐閃爆事故”事故案例的原因分析中,引導學員從人的不安全行為、物的不安全狀態、環境不良、管理缺陷四個方面討論,查找事故原因。
(2)讓學員暢所欲言,發表不同的觀點和看法,對學員的觀點正確的要予以肯定,錯誤的展開討論,進行分析并加以引導。
3.4 案例的升華
案例的升華就是在充分討論之后對討論的觀點進行總結歸類,然后用理論依據逐項進行分析,得出正確的結論。如:“東莊項目部高架罐閃爆事故”事故案例的原因分析中,根據學員對人機環管四因素的討論,得出結論為:人的不安全行為是操作人員違章操作,沒有按規定關閉電加熱器電源;物的不安全狀態是高架罐卸油口設計位置不符合本質安全化要求(卸油口設計在電加熱器以下);環境不良是高架罐與大氣相通,具有爆炸性混合氣體;管理缺陷是該設施使用前危害辨識不到位。這也是案例教學的最終目的之一。得出的結論不僅要有理論性、知識性,而且要給職工留下回味無窮的東西。這就要求教師通過簡短精煉的語言進行高度概括和總結,把學員的思想引入一個更高的境界,激發學員進一步思考,并把安全知識化為工作中的責任心和實際行動。
通過上述分析研究得出:安全培訓要結合教學內容,實施案例教學,根據培訓班級及學員特點,恰當選擇案例,因才施導。安全培訓教師要系統地把握好教學內容和教學環節,抓住重點,突破難點。在油田企業各個層面(決策層、管理層、操作層)的安全培訓工作中,應用案例教學更有利于實現培訓目標、達到培訓的目的、提高員工安全文化素質和業務本領,促進企業安全生產的順利進行,使安全是企業最大的經濟效益最終得到實現。
參考文獻
[1] 潘海.員工培訓與開發手冊.企業管理出版社,2001,4.