摘要：圍繞北京工業(yè)大學信息安全專業(yè)建設(shè)情況，詳細介紹網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程群設(shè)置與建設(shè)情況，探討網(wǎng)絡(luò)安全課程群的教學方法和實踐教學改革思路，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合的教學方法，形成工程訓練、自主學習、創(chuàng)新培養(yǎng)并舉的特色教育理念，取得良好的教學效果。
　　關(guān)鍵詞：信息安全專業(yè)；網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程群；工程訓練；自主學習
　　
　　1研究背景
　　隨著網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)和信息安全風險日益增長。在全球范圍內(nèi)，計算機病毒、網(wǎng)絡(luò)攻擊、垃圾郵件、系統(tǒng)漏洞、網(wǎng)絡(luò)竊密、虛假有害信息和網(wǎng)絡(luò)違法犯罪等問題日漸突出。據(jù)有關(guān)國家信息安全機構(gòu)統(tǒng)計，我國每年被黑客攻擊的網(wǎng)頁達10萬數(shù)量級，釣魚網(wǎng)站數(shù)量占世界總量比例偏高，位于我國的僵尸網(wǎng)絡(luò)的肉雞數(shù)量位于世界的前列，分布式拒絕服務(wù)的受害者數(shù)量非常龐大。如何保證網(wǎng)絡(luò)的安全性，已經(jīng)成為全社會關(guān)注的問題。如應(yīng)對不當，可能會給我國經(jīng)濟社會發(fā)展和國家安全帶來不利影響。提升網(wǎng)絡(luò)普及水平、信息資源開發(fā)利用水平和信息安全保障水平，是國家近年來的信息化發(fā)展戰(zhàn)略之一。
　　社會對網(wǎng)絡(luò)安全人才的需求量在不斷擴大，急需大量具有扎實理論基礎(chǔ)并受過良好工程實踐訓練的網(wǎng)絡(luò)安全人才。培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全人才，對推動國家的網(wǎng)絡(luò)與信息安全工作有重要意義[1-4]。如何使高校的本科生教育與社會需求接軌，為社會培養(yǎng)有用的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)人才，是我們在網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程體系建設(shè)中需要考慮的重要問題。
　　本文主要圍繞北京工業(yè)大學信息安全專業(yè)建設(shè)情況，對網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程群的設(shè)置與建設(shè)情況進行詳細介紹，探討網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程群的教學方法和實踐教學改革思路。
　　2網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程群設(shè)置
　　北京工業(yè)大學信息安全專業(yè)于2003年在計算機學院成立，到2005年，建成了具有初步規(guī)模的信息安全專業(yè)教學與實驗環(huán)境。近幾年來，在國家和北京市的支持下，專業(yè)建設(shè)取得突飛猛進的進步。2007年，本專業(yè)被教育部批準為第二類特色專業(yè)建設(shè)點，2008年被北京市教委批準為特色專業(yè)，2010年被評為北京市重點學科。網(wǎng)絡(luò)安全是北京工業(yè)大學信息安全交叉學科的一個重要研究方向。
　　在沈昌祥院士的帶領(lǐng)下，信息安全專業(yè)以“立足北京、服務(wù)北京”為基本辦學定位，加強課程體系和教材建設(shè)，強化實踐教學，緊密結(jié)合國家和北京市的經(jīng)濟社會發(fā)展需求，推進專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)。該專業(yè)逐步形成了滿足培養(yǎng)國家和北京市經(jīng)濟和行業(yè)發(fā)展急需的信息安全專業(yè)創(chuàng)新型應(yīng)用人才需求的教學體系。網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程群是我校信息安全專業(yè)建設(shè)的一個重要內(nèi)容，該課程群主要培養(yǎng)信息安全系本科生在網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全方面的理論基礎(chǔ)和實踐能力[5-7]，要求學生掌握網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)安全基本理論知識，學會規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)和配置網(wǎng)絡(luò)，并具備使用防火墻、VPN、病毒防治等工具維護網(wǎng)絡(luò)安全的能力。在課程群的課程教學內(nèi)容安排上，充分體現(xiàn)由易到難、由淺入深的教學規(guī)律，并注重理論與實踐相結(jié)合的原則，圖1展示了信息安全專業(yè)課程的拓撲圖，其中網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程群設(shè)置用灰色陰影文本框表示。
　　現(xiàn)行的信息安全專業(yè)的本科教學計劃包括計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實驗、路由與交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)安全防護、信息安全體系結(jié)構(gòu)、信息安全標準、安全協(xié)議、安全協(xié)議課設(shè)、計算機病毒防護、無線網(wǎng)絡(luò)安全、防火墻技術(shù)、應(yīng)用服務(wù)器安全等系列課程，建立了一定規(guī)模的實驗環(huán)境。為了更好地安排上述課程群的教學內(nèi)容，我們結(jié)合信息安全專業(yè)不同年級學生的特點，進一步制定每一年的教學目標，使整個課程群的教學內(nèi)容成為一個有機整體。
　　針對一年級學生，主要是培養(yǎng)學生的學習興趣和奠定專業(yè)基礎(chǔ)。計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)是為信息安全專業(yè)新生開設(shè)的第一門專業(yè)課程，在信息安全整個課程體系以及網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全系列課程群中起著舉足輕重的作用。這門學科的內(nèi)容博大精深，涉及到眾多的概念、原理、協(xié)議和技術(shù)，它們以錯綜復雜的方式彼此交織在一起。為應(yīng)對計算機網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)容上的廣闊度和復雜度，使學生能夠在學習整個體系結(jié)構(gòu)中某部分的具體概念與協(xié)議的同時，也能夠掌握每一層協(xié)議在整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所處的地位和作用，我們采用自底向上和自頂向下相結(jié)合的方法。該方法能夠使學生在對計算機網(wǎng)絡(luò)的概念、原理和體系結(jié)構(gòu)有深入了解的基礎(chǔ)上，又能對協(xié)議和技術(shù)及其內(nèi)在聯(lián)系有一個全局的掌握，形成比較系統(tǒng)的知識體系。在該課的基礎(chǔ)上，第二學期開設(shè)的計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實驗課程加深學生對計算機網(wǎng)絡(luò)各層協(xié)議功能和基本工作過程的理解與掌握，以驗證性和演示性實驗為主，培養(yǎng)學生的學習興趣，使學生在一年級就能輕松接觸到網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識。
　　針對二年級學生，我們開設(shè)了路由與交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)安全與防護，培養(yǎng)學生在組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)配置方面的能力，同時使其了解網(wǎng)絡(luò)面臨的安全威脅，并具有簡單的安全防護知識。通過路由與交換技術(shù)課程的學習，學生將了解路由與交換的基本知識，掌握各種路由與交換技術(shù)的特點及其基本原理，培養(yǎng)學生的局域網(wǎng)組網(wǎng)與管理能力，使學生能夠根據(jù)具體環(huán)境和應(yīng)用目的設(shè)計合理的拓撲結(jié)構(gòu)，組建網(wǎng)絡(luò)，并具備解決網(wǎng)絡(luò)中常見問題的基本技能。網(wǎng)絡(luò)安全與防護使學生了解企事業(yè)網(wǎng)絡(luò)中存在的威脅，掌握安全評測的基本理論與方法，掌握網(wǎng)絡(luò)安全策略的設(shè)計與實現(xiàn)、安全事故處理的基本方法。通過該課程學習，學生將學會網(wǎng)絡(luò)安全防護的方法，為學生從事企業(yè)安全網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與網(wǎng)絡(luò)管理等工作打下一定的基礎(chǔ)。
　　針對三年級學生，為了加深他們對網(wǎng)絡(luò)安全知識的理解，我們開設(shè)了信息安全體系結(jié)構(gòu)、安全協(xié)議、信息安全標準課程。信息安全體系結(jié)構(gòu)課程圍繞如何構(gòu)建一個安全的信息系統(tǒng)，并對構(gòu)建安全體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵三要素(技術(shù)、管理和人員)之間的關(guān)系進行了詳細闡述。使學生掌握信息安全體系結(jié)構(gòu)中的基本概念、基本理論、基本方法，在整體上認識構(gòu)建一個安全的信息系統(tǒng)需要解決的主要問題，通過結(jié)合具體的應(yīng)用案例分析，提高學生的綜合設(shè)計、分析和解決問題的能力。安全協(xié)議課程使學生能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議有一個系統(tǒng)全面的了解，掌握各層安全協(xié)議的概念、原理和知識體系，在實踐中學會應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議知識分析解決各種網(wǎng)絡(luò)安全問題。課程包括了許多網(wǎng)絡(luò)安全的案例分析，讓學生將課堂理論與應(yīng)用實踐緊密結(jié)合起來，學會解決實際應(yīng)用中的工程技術(shù)問題，了解設(shè)計和維護安全的網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用系統(tǒng)的基本手段和常用方法。通過信息安全標準的學習，學生對國際和國內(nèi)信息安全領(lǐng)域制定的相關(guān)標準方面有一個基本的了解，并重點學習幾個信息安全領(lǐng)域中的核心標準。
　　針對四年級學生，注重對其網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，通過一些能反映網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全最新發(fā)展情況的計算機病毒防護、無線網(wǎng)絡(luò)安全、防火墻技術(shù)、應(yīng)用服務(wù)器安全等專業(yè)選修課程，開闊學生的視野，為學生實習和就業(yè)打下基礎(chǔ)。計算機病毒防護課程既注重對病毒基本概念、作用機制和防治技術(shù)的闡述，又力求反映病毒防治技術(shù)的新發(fā)展，既兼顧課程的深度，又有一定的廣度。通過學習該課程，學生將掌握防治計算機病毒的基本理論和基本技術(shù)，為進一步深入學習網(wǎng)絡(luò)安全課程奠定了良好的基礎(chǔ)。無線網(wǎng)絡(luò)安全課程則使學生對無線通信系統(tǒng)及其安全有比較全面的了解，初步掌握無線通信的分類和各種類別的基本原理，以及無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的安全措施，為今后適應(yīng)層出不窮的無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。防火墻技術(shù)課程使學生理解防火墻的基本知識，掌握防火墻的體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)以及構(gòu)建、配置防火墻的基本方法，并對防火墻技術(shù)的未來發(fā)展方向有一定的了解。應(yīng)用服務(wù)器安全課程主要講解計算機應(yīng)用系統(tǒng)面臨的安全風險、應(yīng)用安全涉及的相關(guān)技術(shù)和手段(包括數(shù)據(jù)存儲技術(shù)及其安全)、應(yīng)用系統(tǒng)安全解決方案以及方案的典型實現(xiàn)。通過該課程的學習和實踐，學生能夠基本掌握設(shè)計計算機應(yīng)用系統(tǒng)的安全方案應(yīng)考慮的若干方面，能夠從系統(tǒng)的角度看待安全問題，并能綜合利用幾年來所學的安全知識解決系統(tǒng)的安全問題。
　　
　　3網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程群教學方法改革
　　在網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程群的教學中，我們強調(diào)理論與實踐相結(jié)合的教學方法，在抓好理論教學的同時，強化實踐教學，形成了工程訓練、自主學習、創(chuàng)新培養(yǎng)并舉的特色教育理念。鑒于在實踐教學和創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的有力措施和突出成績，我們在2010年獲得了北京工業(yè)大學優(yōu)秀教育成果一等獎。
　　3.1強化實踐教學，提高學生的工程實踐能力
　　2007年，信息安全專業(yè)對實踐教學計劃進行了全面修訂，包括增加實踐教學環(huán)節(jié)的學分比例、提高綜合性與設(shè)計性實驗比例、設(shè)置自選設(shè)計環(huán)節(jié)、強化綜合設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)、加強對實踐教學體系各個環(huán)節(jié)的規(guī)范化管理。
　　針對某些比較重要的理論課程，如計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，我們設(shè)置了專門的實驗課程——計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實驗。針對技術(shù)性比較強的課程，我們設(shè)置了課內(nèi)實驗，做到理論與實踐相結(jié)合。例如對路由與交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全與防護、安全協(xié)議、防火墻技術(shù)、計算機病毒與防護、應(yīng)用服務(wù)器安全等選修課程，我們設(shè)置了課內(nèi)實驗(包括設(shè)計性實驗和綜合性實驗)，使學生掌握高級網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和具備維護網(wǎng)絡(luò)安全的技能。
　　課程設(shè)計是鍛煉學生系統(tǒng)設(shè)計能力的好機會，我們設(shè)置了安全協(xié)議課設(shè)課程。學生以小組形式進行課設(shè)，每個小組選出組長，負責一些協(xié)調(diào)工作，提高團結(jié)協(xié)作能力，使同學間互相幫助、取長補短、共同進步。
　　信息安全專業(yè)實習、信息安全綜合設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計是信息安全專業(yè)比較重要的實踐環(huán)節(jié)，是促進學生綜合運用所學知識解決實際問題的關(guān)鍵。我校信息安全專業(yè)與太極、瑞星等單位建立了校內(nèi)外實習基地，為學生提供了實習條件。信息安全綜合設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計使學生能夠有機會參加一些工程項目的研發(fā)。綜合設(shè)計題目與內(nèi)容選取有一定的工程實際背景，體現(xiàn)應(yīng)用性、先進性、綜合性。畢業(yè)設(shè)計的題目主要來自企業(yè)或?qū)W校的科研項目。一些學生在公司完成實習和畢業(yè)設(shè)計，為順利就業(yè)創(chuàng)造了條件。一些學生在學校的科研環(huán)境中進行實習和畢業(yè)設(shè)計，為考研和進一步深造奠定了基礎(chǔ)。
　　3.2提倡自主學習，提高學生的學習積極性
　　自學課程的開設(shè)對教師提出了新的要求，要求教師改變傳統(tǒng)教學模式，探索有利于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的教學模式。我們開設(shè)自學課程的教學理念是：以學生自主學習為主，教師引導和啟發(fā)學生為輔。這不僅要求教師有豐富的教學經(jīng)驗和較好的教學效果，還要有較強的責任心。該課程培養(yǎng)學生獨立學習網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全新知識，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的自主學習能力，使學生能夠適應(yīng)社會和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的要求。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計自學課程中，我們采用國外經(jīng)典教材《Cisco Network Design》，引導學生自己學習教材和閱讀相關(guān)文獻資料，通過小組分工協(xié)作完成一個真實的園區(qū)局域網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案設(shè)計，達到學以致用的目的。通過采用自評、互評、演講等多種形式來激發(fā)學生的參與力度，使學生能充分發(fā)揮學習的主動性和自覺性，把學生的興趣、愛好、學習、創(chuàng)新融為一體。
　　3.3通過創(chuàng)新活動，激發(fā)學生創(chuàng)新能力
　　結(jié)合網(wǎng)絡(luò)安全課程群的建設(shè)，我們?yōu)閷W生開設(shè)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全的創(chuàng)新活動和創(chuàng)新實踐課程，利用第二課堂活動開展專業(yè)調(diào)查、社會實踐和競賽活動。具體采取了如下措施。
　　1) 以校企聯(lián)合的形式為學生舉辦多次安全知識的講座。邀請院士、總工程師、總裁等作相關(guān)報告，使學生更好地了解信息安全產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況，對他們后續(xù)的工程實踐、實習就業(yè)有非常重要的作用。
　　2) 各種科技活動和興趣小組培養(yǎng)學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗能力。例如，我們成立了網(wǎng)絡(luò)興趣小組，促進學生參加網(wǎng)絡(luò)技能訓練；鼓勵學生申請“北京工業(yè)大學星火基金”，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
　　3) 通過組織各種競賽，引領(lǐng)學生在創(chuàng)新中成長。我們多次指導本科生參加思科網(wǎng)院杯全國大學生網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大賽、全國大學生信息安全競賽。獲得一等獎2次，二等獎3次、三等獎2次。
　　4) 安排高年級本科生進入專業(yè)實驗室，鼓勵學生參與到教師的教學科研項目，逐步引導學生獨立從事科學研究工作。在指導老師的幫助下，一些學生已經(jīng)獨立發(fā)表學術(shù)論文或與老師合作發(fā)表學術(shù)論文。
　　4結(jié)語
　　培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全的人才，對推動國家的網(wǎng)絡(luò)與信息安全工作有重要意義。我校強化實踐教學，提高學生的工程實踐能力；提倡自主學習，提高學生的學習積極性；通過創(chuàng)新活動激發(fā)學生創(chuàng)新能力，形成工程訓練、自主學習、創(chuàng)新培養(yǎng)并舉的特色教