Мектеп қабырғасында оқушыларды ақпаратты қорғау саласына, соның ішінде криптографиялық есептерді шығаруға баулу, олимпиадаларға қатысуға дайындық жасау және де болашақта осы сала бойынша бейіні бар оқушыларға мамандық таңдауға бағыт бағдар беру маңызды дайындықтың бірі.Ақпаратты қорғау мәселелері тек жоғарғы оқу орындарында ғана емес, мектепте де дамыту көзделіп отыр. Мектеп оқушыларының да ақпаратты қорғау мәселесі қызығушылықтарын тудырары сөзсіз. «Қызықты криптография» бейінді курсы криптография есептерін шешуге үйрету мақсатымен ұсынылып отыр.
Енді ақпаратты қорғаудың мектепте оқытылу жағдайына назар аударсақ Ресей мектептерінде оқушылар арасында криптографиядан олимпиадалар өткізіліп, сол олимпиадаларға арналған кітаптар шығарылған. Университеттердің басқаруымен «Қызықты криптография» клубы ашылып, оған 8-11 сынып оқушылары қалаулары бойынша қатыса алады, бұл да криптография саласын дамытуға үлкен үлес қосып отырғаны белгілі. Біздің елде Қарағандының орталығындағы Дарын мектебінің 11 сынып оқушысы Забира Омарова құпия ақпаратты қалай жеткізудің сырын әбден зерттеп, терең меңгерген. Әдістің сыры қарапайым, оны зейін қойып, зерделеген кез келген адам бірден игеріп алуына болады, сөйтіп қажет кезінде құпия тілмен хат жазысу қиын емес. Ол Кирилл әліпбиінің негізінде шифрлеу әдісін ойлап тапқан [1]. Тарихқа жүгінсек, мұндай тәсілді ежелгі жауынгерлер кеңінен қолданған. Мәселен, гректер Александр Македонский жорығының кезінде тұтқиылдан шабуыл жасайтын орындарын бір-біріне дәл осы жолмен білдіріп отырған. Бірақ 42 әріпті қазақ әліпбиіндегі шифрлеу әдісін әлемде бірінші болып оқушының ашуы әрине, үлкен жаңалық.
Дидактикалық материалдар жинақтау арқылы криптография жайлы әртүрлі қызықты материалдармен, есептерді шешу барысында ғылымның қызықты жақтарымен және криптография әлемі қиын да күрделі екенін көруге болады. Бүгінгі күні білім беру саласында оқытудың озық технологияларын меңгермейінше сауатты, жанжақты маман болу мүмкін емес. Сонымен қоса, жаңа технологияны меңгеру мұғалімнің интелектуалдық, кәсіптік, адамгершілік, рухани азаматтық тағы басқа қабілеттерінің қалыптасуына игі әсерін тигізеді.
Зерттеу жұмысы бойынша дидактикалық материалдар жинақталды. Зерттеу жұмыстың нәтижелері:
- 10 сынып оқушыларына арналған бейіндік курс бағдарламасы;
- бағдарламаға сәйкес сабақ жоспарлары (8 тақырып қарастырылды: «Қызықты криптография», ауыстыру шифріне «Сиқырлы шаршы», «Скитала» және «Айналма тор», алмастыру шифріне «Хилл шифрі» және «Виженер шифрі (ойын сабақ)» және жылжыту шифріне «Цезарь шифрі», «Криптография дегеніміз не? (әңгімелесу)»).
- сабақты откізуге арналған көрнекілік құралдар (карточкалар, үш тілде әліпбилер жиыны, сабақ жоспарларын сүйемелдейтін слайдтар);
- бақылау жұмыстары (ағымды Бақылау жұмысы – «Сиқырлы шаршы» тақырыбына, қорытынды бақылау жұмысы – курс бойынша);
- Delphi объектілі бағытталған бағдарламалау ортасында мәтінді шифрлейтін, шифрден ашатын бағдарламалары (айналма тор, Цезарь шифрі және Хилл шифрлеріне
3 тілде жұмыс жасайтын бағдарламалар) және тест тапсырмасы (Хилл шифрлеу жүйесіне);
- жаңа педагогикалық технологиялар қолданылды (Сиқырлы шаршы тақырыбына модульдік оқыту технологиясы, Цезарь шифрі тақырыбына сыни тұрғыдан ойлау технологиясы қолданылды)
«Қызықты криптография» бейінді курсының оқу бағдарламасы (Кесте 1).
Кесте 1. Күнтізбелік жоспар
|
№ |
Тақырып |
Сағ. |
|
1. |
Кіріспе. Қызықты криптография (тарихи дерекнамалар). Жалпы шолу. |
2 с. |
|
2. |
Жылжыту шифрі. Ағымдық шифрлеу жүйесі Цезарь шифрі |
2 с. |
|
3. |
Ауыстыру шифрі. Ежелгі Спарта шифрі сцитала, сиқырлы шаршы, айналма тор. |
5 с. |
|
4. |
Алмастыру шифрлері. Қарапайым және күрделі шифрлеу. Виженер шифрі. |
3 с. |
|
5. |
Аналитикалық өңдеу негізінде шифрлеу. Хилл шифрі |
3 c. |
|
6. |
Қорытынды сабақ |
3 с. |
|
Курс бойынша барлығы: |
18 с. |
Берілген курс бірнеше оқыту формаларында жүргізіледі: дәріс, практикалық жұмыстар, семинарлар, үй тапсырмалары және қорытынды бақылаулардан тұрады. Мүмкіндігінше барлық сабақ компьютерлік сыныптарда жүргізілу тиіс.
Курстан күтілетін нәтижелер:
- Криптография есептерін шешу мақсатымен қызықты математикалық мәселелермен танысу;
- Криптографиялық шифрлеу жүйелерінің үлгілерін құру.
Бейіндік курсына арналып жасалған дидактикалық материалдар жиынында «Айналма тор» (поворотная решетка) шифріне тоқталайық [2]. Шифрді қолдану үшін айналма тор деп аталатын, 2mx2k өлшемді шақпақ жолды тікбұрышты төртбұрыштан тұратын қағаз беті қолданылады. Кейбір шақпақтары қиылады. Трафаретте mk шақпақтарын таза бетке орналастырғанда оның қиындылары мүмкін болатын төрт әдіс (белгіленген жақтан жоғары, оңға, төмен, солға) толығымен беттің ауданын жабады.
Хабарлама әріптері сәйкесінше алдын – ала белгіленген тәртіпке сай төрт мүмкін жағдайдағы трафареттің қиындыларына жазылады (жол бойынша, әр жолды
солдан оңға қарай). Трафаретті алғаннан кейін, бетте шифрленген хабарлама қалады.
Осыдан «ніінжтотрышааңужыиеғдфсрткаейіыкыебмрауздошрлшаериуфтріседты» шифрленген мәтінін алынады. Әр топқа жеке есеп беруге болады: 1-ші топқа 5х4 көлеміндегі трафарет, шифрленетін сөз қызықты криптография! 2-ші топқа 4х4 көлеміндегі трафарет, шифрленетін сөз ақпаратты қорғау!
Криптография негіздерін оқытуда қолдануға болатын ақпаратты шифрлеуге және шифрден ашуға арналған бағдарламалық құралдар бар. Бірақ шифрлеу және шифрден ашу нәтижелерін байқап көру жеткіліксіз. Шифрлеу және шифрден ашу үрдісінің орындалуын көзбен көріп Бақылау арқылы үйрету әдістемелік мақсатқа лайықты. Бұл арада информатиканың түпнұсқалық негізіне сүйену керек. Криптографиялық әдістерді қолдануымен шифрлеу және шифрден ашу үрдісін көрнекілеуге Цезарь, Хилл, айналма тор шифрлеріне арналған үш тілде жұмыс жасайтын бағдарлама құрылды. Соның ішінде Айналма тор бағдарламасы.
Сурет 2. Шифрлеу және шифрден ашу бағдарлама интерфейсі
Сурет 3. Мәтінді шифрлеу терезесі
Сурет 4. Жабық мәтінді шифрден ашу
Дидактикалық материалдар жиынтығында көрсетілген Хилл шифрлеу жүйесіне жасалған ашық тест тапсырмалар негізінде бақылау бағдарлама көмегімен жүргізіледі [3].
Сурет 5. Тестілеу бағдарламасы
Сурет 6. Тест сұрақтары
Қорытындылай келгенде, «Қызықты криптография» бейіндік курсын ұсыну мақсаты: ақпаратты қорғау мәселесімен жетік танысып, болашақта осы салада тереңдетіп оқуға бағыт бағдар беру. Бұл бейіндік курс қызығушылығы бар, осы тақырып аясында зерттеулер жүргізгісі келетін және де ғылыми жобаларға қатысқысы келетін оқушыларға арналып жасалған. Сондықтан студенттерді ғана емес, оқушыларды да ақпаратты қорғау түсінігін жетік меңгертудің, криптографиялық әдістерді және оларды бағдарламалауға үйретудің жаңа әдістері мен құралдарын үнемі іздестіріп отыру қажет. Курстың бағдарламасын кеңейтіп (34 сағат көлеміне), жаңа қызықты дидактикалық материалдар жинақтарымен толықтырып, тәжірибеден өткізу және басылымға ұсыну жоспарланып отыр.
ӘДЕБИЕТТЕР
- БАҚ ақпарат. Қарағандыдағы «Дарын» мектебінің екі оқушысы ашқан екі жаңалық ел құлағын елең еткізді http:// www.bsh.kz/
- Ященко В.В. Олимпиады по криптографии и математике для школьников / Ю.А. Зубов, В.А. Зязин, Н.В. Овчинников, М.С. Рамоданов. –М., 2006. 288 б.
- Алексеев А.П. Изучение криптографии на уроках информатики // Информатика и образование. 2003. №4. 33 с.