网络安全下的Python语言教学

◆成少梅

（青岛西海岸新区辛安初级中学 山东 266510）

随着大数据、物联网、人工智能技术发展，万物相连的时代逐渐来临。人们生活中越来越广泛地应用信息与网络技术，网络安全开始成为全球关注的热点问题。现阶段，网络安全问题较为严重，全世界爆发的“永恒之蓝”病毒，短期让140个国家遭受攻击，用户计算机受到病毒进攻后，硬盘数据随之锁定，解码则需要支付一定的金额，这也在一定程度上导致用户的网络安全受到严重打击，甚至形成严重的网络安全危机。

在Python语言教学中，学生面对的难点问题众多，教师为学生解决问题的同时，也要帮助学生树立网络安全思维，使其意识到使用网络过程中应当注意的问题，将网络安全与Python教学相结合，深度激发学生学习Python语言的兴趣与效率。

1 Python语言教学现状

1.1 Python语言发展现状

Python语言作为一种动态性的脚本语言，适用于没有基础的入门学习者，Python语言具有理想的可读性，便于新手理解及学习。现阶段的语言编程发展，Python语言已经成为各个年龄段学生计算机课程中的重要环节，Python语言语法较为完整，可实现语句级、面向过程程序开发，相比其他语言形式，可准确表达逻辑算法。Python语言又名生态性语言，产生于生态背景下，其语言间接，受到人们的广泛认可，已经成为全球内最大化的单一语言编程。

1.2 Python语言教学情况

在我国各级学校的教学过程中，学生的计算机基础存在差异。受到地区性因素影响，部分学生较早的接触计算机相关知识，部分地区学生对计算机知识理解较为浅薄，部分学生逻辑思维能力差，初期接触编程时兴趣较为浓郁，但随着课程的深化，学生兴趣容易弱化，甚至放弃对编程课程的学习。传统教学环境中，教师对教学内容过度关注，照本宣科，而极少有培养编程与应用相结合的意识，导致学生在Python语言学习中视野打不开，学习无法深化，Python语言学习效率低，进步慢。

结合国家对网络安全人才的迫切需求，结合本人技术所长，拟从网络安全角度浅析初中Python语言教学。

2 Python语言教学意义

2017年，为抢抓人工智能发展的重大战略机遇，构筑我国人工智能发展的先发优势，国务院颁发了《新一代人工智能发展规划》，人工智能已经上升为国家战略发展的需要。基于此认知，青少年编程被提上日程，全面纳入教育教学课程。

Python语言作为我国初中、高中信息技术课程的重要内容，课程中教师会引领学生系统学习Python语言语法，建立程序设计思想。Python语言内容简单、操作便捷、程序运行速度快。通过Python语言学习，有利于培养学生解决问题的能力。

学生对信息技术课程普遍较为喜爱，在Python语言的学习中，可以对工作中的核心概念进行设计，锻炼学生统筹规划能力，从而学会自下而上的解决实际问题，使学生在学习中、工作中终身受益。

随着Python语言课程不断改革，设计的课程已经能满足不同年龄段学生的学习要求。在教学过程中，教师适当渗透网络安全知识，Python教学与网络安全知识相融合，教学与思想引导相结合，帮助学生树立网络安全意识，培养学生积极健康的人生观、世界观及价值观，才能为国家培养出真正合格的建设人才。大数据时代，信息铺天盖地，各种新思潮也扑面而来，学生必须兼具学识与胸怀，才能成长为国家、民族、社会真正意义上的接班人。

3 网络安全下的Python语言教学方法

3.1 趣味性及实用性教学

在Python语言教学中，案例教学方法较为常见。Python语言具有趣味，在教学过程中，可以应用Turtle库完成案例设计，利用randnom库及jieba库等完成特定功能教学，帮助学生建立编程思维。比如，通过random库中的随机函数设计猜数游戏，或者剪子包袱锤游戏等。

在实践教学中，教师通过灵活的方式引入趣味性的网络安全案例，让学生认识到学习Python语言，进入不安全的网页时应当及时修复系统漏洞，避免操作失误导致系统被病毒侵袭。Turtle库又名海龟绘图库，属于Python语言中的基础图形库，在应用程序中可以对海龟爬行进行控制，将运动轨迹转变为图形。通过Turtle库进行Python语言学习，可以为学生引入案例，除基础图形外，学生也能掌握结构设计方法。趣味性的案例有利于激发学生的学习兴趣，在绘制海龟图片时，不仅能绘制海龟图形，也能让学生举一反三设计其他图形。

比如，前几年非常著名的病毒“熊猫烧香”，教师以该图形为例，为学生讲解网络安全意识，渗透网络安全知识后，让学生绘制熊猫烧香动图。使用图形库，可以帮助学生尽快找到相关的图形，学生使用代码进行编写，从而体现出个人设计特点。

在Python语言教学中，教师应当培养学生举一反三的能力，对学生观察图形变化能力进行引导，让学生认识到改变一个程序，即可实现不同图形变化。对程序内容进行调整，Python语言也能完成不同图形绘制，教师不断引导学生思考，培养学生独立思考的能力同时，让学生参与到实践中。对于Python语言教学，教师从兴趣和应用的角度促进学生进入学习状态，在学习丰富知识的同时，也能树立网络安全意识。

3.2 Python语言中的网络攻防

Python语言是免费及跨平台解释型编程语言，应用领域较为广泛，包括网络安全、数据分析、计算机可视化、逆向工程等，在人工智能及网站开发、大数据处理中均有应用。Python语言除解释执行源代码能力的同时，也可通过伪编译提升字节加载进程，并支持Py2exe及py2app及其他应用工具，这也是保护知识产权及源代码的常见方式。Python语言包括函数式编程、命令式编程两种模式，语言较为简洁，功能较为强大，容易学习及使用，最为主要的是支持各类领域中的程序扩展，具有较强的通用性。

现阶段，Python官网发布Python2.x及3.x两个版本，版本中很多用法无法兼容。常见的Python开发环境除官网安装包外，也支持Anaconda3及Eclinpse等，IDLE作为Python安装包开发环境，没有拓展库。网络安全工作人员往往喜爱制作拓展库，通过Python完成蜜罐及沙盒、漏洞编写。Python操作简单、容易学习、具有扩展性，通过几行代码即可实现Java的代码功能，Python具有跨平台功能，在Windows及Linux上均可利用，可以实现网络攻击想法。对此，通过Python语言可以实现攻防一体工具开发，开发的工具可以查询网络攻击行为，及时作出防御及回击。

初中阶段的Python语言学习中，我们可以设置python与网络攻防技术相结合的课程，让学生了解网络欺诈、网络攻击与防护、安全策略、安全网络设计等。教学内容偏重于培养学生网络安全意识，系统讲解信息收集、网络欺诈、网络道德、安全策略等。代码学习部分，因初中生认知能力所限，侧重于密码的加密、解密、暴力破解等。

3.3 Python语言程序设计课程教学

在Python语言教学中，程序设计课程是其中的重要组成部分。教师在教学前，应当对知识进行学习，提升个人素质。教师在教学过程中应当建立起符合自己需求的知识体系，具有良好的业务能力。教师应当在工作中以身作则，为学生做出表率，强化自身网络知识学习，在教学过程中应当具备爱国情怀，树立科学精神和严谨的教学态度。

在教学过程中，教师应当帮助学生树立学习目标，文化知识教育与思想教育不断融合，应当将教学与育人作为并重的教学要求。在网络安全环境下，网络安全思想与教学工作融合，有利于拓宽学生视野，将专业知识的价值最大程度发挥。伴随时代进展，多种教学方法混合的教学模式成为主流。在《Python语言程序设计》一书中谈到，通过混合教学模式可以更好地实现编程教育与网络安全教育目标。

Python语言程序设计课程，包括理论课程及实践课程，教师应当对教学设计完善，开发出网络安全与Python语言课程融合的点，通过混合教学模式完成渗透。

在课前，教师可以利用微课传输关于本节课的知识，通过微课视频激发学生的兴趣，在课程中提出重点知识，其中代入网络安全元素，课后则可以进行终端调查，了解学生掌握情况，了解学生对网络安全及Python语言的认知等。

研讨Python语言产生背景时，可以采取师生交换角色的教学方法。让学生广泛搜集国内外的编程语言发展历史，网络病毒进化史等，从而自己归纳总结出Python语言在防御病毒上的优势。

讲解分支语句时，可以采用启发式教学。比如在计算机上展示大客车选择路口的方式，一条是捷径、但非常危险，一条是正常路径，但非常安全，让学生认识到网络攻击行为是一种危险行为，对别人产生威胁，自身也会承担法律责任。避免学生在未来的学习中攻击他人的计算机。通过网络安全知识及Python语言知识，向学生传达正确的价值观、世界观，避免学生误入歧途。

学习While循环语句时，可以采用任务驱动教学模式，调用Turtle库，通过形象生动的绘图，了解While语句的运行过程。教师将Turtle库的命令与参数告诉学生，让学生从三角形、四边形开始尝试，直到能够绘制出红色的五角星。在帮助学生建立循环思维的同时，引领学生思考红色代表的意义，激发学生的民族自豪感，让学生未来能积极应用自身学习的编程技术和网络技术，抵御外来病毒的侵袭，保卫数据安全。

4 结束语

与过往的BV语言相比，Python语言涵盖的知识点丰富、趣味性强，非常适合初中学段的学生学习。在教学过程中，常见的教学模式是传授课程知识，但这种教学模式忽视学生兴趣，导致学生单纯学习理论及技术，忽视应用，也忽视了编程道德素养的形成。

新时期，培养学生网络安全意识具有重要意义。互联网技术在人们的生活中得到了越来越广泛的应用，若学生没有网络安全意识，在未来的成长过程中，一方面他们可能无意识地进入病毒网站，导致计算机受到病毒侵害，造成严重的经济损失；另一方面，学到一定编程知识后，被好奇心驱使的学生，还有可能侵入别人的网站，违反网络安全道德，甚至触犯法律。

在Python语言教学中，本文基于网络安全角度上展开教学研究，希望为初中学生学习Python语言知识及网络安全知识提供帮助。