吳培飛

摘 要： 分析了高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全課程的特點(diǎn)及知識構(gòu)成，對于如何提高該門課程的教學(xué)質(zhì)量， 分別從情境的設(shè)計(jì)、情境教學(xué)的開展、情境教學(xué)推進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、評估方法的創(chuàng)新等四個(gè)方面進(jìn)行探討。根據(jù)課程特點(diǎn)設(shè)計(jì)多個(gè)學(xué)習(xí)情境，通過基于案例的課堂教學(xué)和基于任務(wù)驅(qū)動的引導(dǎo)型實(shí)踐教學(xué)，將學(xué)生置身于具體的網(wǎng)絡(luò)情境中開展學(xué)習(xí)；以多種方法推動學(xué)生的主動學(xué)習(xí)，提升學(xué)生自學(xué)能力，促進(jìn)學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)的全面提升。

關(guān)鍵詞： 網(wǎng)絡(luò)安全； 課程教學(xué)； 主動學(xué)習(xí)； 實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2015）04-62-03

Abstract： In this paper， the characteristics of computer network security course in university are analyzed. In order to improve the teaching quality， the suggestions on situation design， the situational teaching development， the situational teaching to promote the students' active learning， and the innovation evaluation method are put forward. In the "network security" course， according to the characteristics of the course， multiple learning situations are designed， and through classroom teaching and practice teaching， put students in the specific network context to study. In a variety of methods to promote active learning of students， improve the students' self-learning ability， and improve students' comprehensive practical ability and comprehensive quality.

Key words： network security； curriculum teaching； active learning； practice teaching

0 引言

目前，許多高職院校計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全課程。但由于這是一門新興的學(xué)科，教學(xué)內(nèi)容和方法沒有嚴(yán)格的規(guī)范，因此各學(xué)校的教學(xué)內(nèi)容和方法都各有不同?？傮w上講， 該門課程具有如下特點(diǎn)：①涉及的知識面較廣，更新較快；②課程的預(yù)備知識要求較高，前導(dǎo)專業(yè)課程多；③課程離不開實(shí)踐，只有讓學(xué)生親手去操作，才能真正理解和運(yùn)用，實(shí)踐性較強(qiáng)；④對實(shí)驗(yàn)環(huán)境的要求較高，很多實(shí)驗(yàn)要求在模擬的真實(shí)環(huán)境下進(jìn)行；⑤由于要做多種攻防實(shí)驗(yàn)， 因此實(shí)驗(yàn)具有破壞性；⑥由于涉及到很多個(gè)學(xué)科，內(nèi)容十分廣泛，有些章節(jié)之間聯(lián)系不大， 所以知識缺乏系統(tǒng)性[1]。

由于網(wǎng)絡(luò)安全是一門強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合的專業(yè)性課程，課程知識近年來發(fā)展迅速，涉及面廣，內(nèi)容豐富。但目前教學(xué)上存在一些問題。

⑴ 教材問題

教材內(nèi)容的更新與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致了課堂教學(xué)知識與實(shí)際工程實(shí)踐相脫節(jié)。

⑵ 教學(xué)方法問題

目前的教學(xué)方法基本沿用以課堂教學(xué)為主，驗(yàn)證為輔的傳統(tǒng)模式，與現(xiàn)代教育教學(xué)手段不相適應(yīng)。

⑶ 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)問題

隨著學(xué)校發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室為本課程所提供的實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)設(shè)備嚴(yán)重不足，主要體現(xiàn)于數(shù)量和性能不足，后者更為嚴(yán)重，這使許多新技術(shù)、新方法無法通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，不利于學(xué)生掌握。

⑷ 現(xiàn)代教育技術(shù)和創(chuàng)新問題

過去教育教學(xué)中很少采用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，對學(xué)生創(chuàng)新教育也不夠重視。這不利于豐富課堂教學(xué)內(nèi)容和提高教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量，也不利于培養(yǎng)出社會所需要的復(fù)合型學(xué)生[2]。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，內(nèi)容不斷更新，如何讓學(xué)生能夠準(zhǔn)確地理解與掌握安全理論，并盡可能的將所學(xué)知識有效的結(jié)合到實(shí)際應(yīng)用中，同時(shí)根據(jù)所學(xué)知識解決具體安全問題，為社會輸送所需要的復(fù)合型學(xué)生，已成為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)安全課程教學(xué)改革迫切需要解決的問題。

1 情境的設(shè)計(jì)

我們通過對本專業(yè)目標(biāo)崗位網(wǎng)絡(luò)安全工程師、網(wǎng)絡(luò)管理員展開崗位調(diào)研， 獲得大量職業(yè)資質(zhì)需求，結(jié)合本課程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)四個(gè)學(xué)習(xí)情境，每個(gè)學(xué)習(xí)情境包含多個(gè)項(xiàng)目，如表1所示。學(xué)習(xí)情境由簡單到復(fù)雜，過渡自然，符合學(xué)習(xí)規(guī)律，有利于學(xué)生循序漸進(jìn)，深入課程。網(wǎng)絡(luò)通信主要環(huán)節(jié)有：主機(jī)（源主機(jī)、目的主機(jī)）、網(wǎng)絡(luò)（源主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)、目的主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)）、傳輸通道。

學(xué)習(xí)情境1 通過學(xué)習(xí)局域網(wǎng)的通信特點(diǎn)和安全隱患，掌握局域網(wǎng)的安全部署。

學(xué)習(xí)情境2 讓學(xué)生以本人使用的主機(jī)為起點(diǎn)，了解主機(jī)容易遭受的病毒和攻擊，學(xué)習(xí)如何保護(hù)主機(jī)的安全。

學(xué)習(xí)情境3 展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息離開本地主機(jī)、本地網(wǎng)絡(luò)后所面對的外網(wǎng)通信環(huán)境，分析在傳輸通道中存在的大量安全威脅，提出具體的保護(hù)策略。

學(xué)習(xí)情境4 將前三個(gè)學(xué)習(xí)情境應(yīng)用到具體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，根據(jù)校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)具體的特點(diǎn)和安全需求來設(shè)計(jì)安全方案，這一過程既是所學(xué)知識的回顧也是將知識應(yīng)用的實(shí)踐和創(chuàng)新。

針對每個(gè)項(xiàng)目，在教學(xué)中都設(shè)置具體的基本任務(wù)和拓展任務(wù)?；救蝿?wù)是對項(xiàng)目基本內(nèi)容的綜合應(yīng)用和考察重點(diǎn)，主要在課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)完成；拓展任務(wù)具有一定的難度，是對本項(xiàng)目知識在深度和廣度上延伸，也可將本項(xiàng)目與其他項(xiàng)目結(jié)合起來考查學(xué)生能力，一般布置在課外或自學(xué)環(huán)節(jié)。如在項(xiàng)目1中，可將基本的IP、TCP等協(xié)議的捕獲與分析作為基本任務(wù)，而將針對聊天軟件QQ或在線視頻播放器PPTV等網(wǎng)絡(luò)通信的捕獲與分析作為拓展任務(wù)， 或者將IP協(xié)議分析與網(wǎng)絡(luò)攻防結(jié)合起來作為拓展任務(wù)，從多個(gè)方面、層次激發(fā)學(xué)生自學(xué)的興趣，培養(yǎng)其鉆研精神。

2 情境教學(xué)的開展

2.1 基于情境—案例的課堂教學(xué)

將案例教學(xué)引入“網(wǎng)絡(luò)安全”的課堂教學(xué)，有助于把較為抽象的網(wǎng)絡(luò)安全基本原理和技術(shù)知識蘊(yùn)含于具體的案例中，變枯燥的理論學(xué)習(xí)為主動解決問題的求知過程，從而激發(fā)起學(xué)生的興趣并充分調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性[3]。我們根據(jù)所設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)情境開展教學(xué)，表1中，學(xué)習(xí)情境1設(shè)計(jì)了竊取密碼、郵件的安全傳輸、校外訪問校內(nèi)網(wǎng)資源、信用卡電子交易犯罪、Web通信身份認(rèn)證和加密等案例；學(xué)習(xí)情境2首先由教師講解計(jì)算機(jī)病毒的發(fā)展歷程，輔以尼姆達(dá)、CIH、梅麗莎和熊貓燒香等著名病毒為例，指導(dǎo)學(xué)生關(guān)注計(jì)算機(jī)病毒及操作系統(tǒng)安全；學(xué)習(xí)情境3中，教師從已有的經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)攻擊案例入手，通過講解攻擊原理進(jìn)而分析對應(yīng)的防御方法，講解防火墻時(shí)以古城墻為例比較二者的功能與作用，從而更加生動地詮釋出防火墻的作用和地位；學(xué)習(xí)情境4以校園網(wǎng)為經(jīng)典案例，向?qū)W生介紹網(wǎng)絡(luò)安全體系的結(jié)構(gòu)、安全策略的制定、安全技術(shù)的應(yīng)用、安全工具的部署及安全服務(wù)防范體系的建立。

2.2 基于情境—任務(wù)驅(qū)動的實(shí)踐教學(xué)

“網(wǎng)絡(luò)安全”課程的實(shí)踐教學(xué)采用“實(shí)踐說明—示范引導(dǎo)—任務(wù)布置—糾錯(cuò)重做—總結(jié)拓展”的模式開展。“實(shí)踐說明”指實(shí)驗(yàn)開始前需對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、目的、要求、考核方法等進(jìn)行詳細(xì)的說明；“示范引導(dǎo)”指教師邊演示邊講解實(shí)驗(yàn)的基本內(nèi)容，然后向?qū)W生布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，教師在巡視中給予學(xué)生實(shí)驗(yàn)的開展以糾錯(cuò)和針對性指導(dǎo)，并在實(shí)驗(yàn)完成后總結(jié)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程和表現(xiàn)，進(jìn)而向?qū)W生布置與本實(shí)驗(yàn)相關(guān)的拓展任務(wù)作為自學(xué)內(nèi)容。

以學(xué)習(xí)情境1為例，教師可采用以下步驟組織實(shí)踐教學(xué)：第一，教師在課前實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備中搭建好捕獲環(huán)境；第二，課程開篇介紹背景知識，讓學(xué)生了解局域網(wǎng)的通信特點(diǎn)，教師執(zhí)行一次捕獲，得到FTP用戶名和密碼，向?qū)W生直觀展示FTP協(xié)議的安全隱患，鼓勵(lì)學(xué)生在10分鐘內(nèi)通過閱讀教材或互聯(lián)網(wǎng)搜索的方式學(xué)習(xí)和了解協(xié)議捕獲的方法及原理；第三，教師演示協(xié)議捕獲的完整過程并布置實(shí)踐任務(wù)（ 需告知學(xué)生本次實(shí)踐的考核標(biāo)準(zhǔn)）；第四，學(xué)生兩人一組分工合作完成實(shí)踐任務(wù)，重在提高學(xué)生的動手能力并培養(yǎng)合作精神；第五，教師對每一組的完成情況予以檢查并進(jìn)行針對性指導(dǎo)，組織學(xué)生對協(xié)議分析的方法、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的安全性開展討論，由教師完成課堂教學(xué)內(nèi)容的總結(jié)；第六，教師提出拓展實(shí)踐的任務(wù)，要求學(xué)生捕獲其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議并進(jìn)行分析，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)及靈活應(yīng)用知識的能力。

3 情境教學(xué)推進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)

主動學(xué)習(xí)使學(xué)生直接參與到問題的思考和解決中，從而獲得更多的知識，明白自己學(xué)到了什么和怎樣學(xué)習(xí)?！熬W(wǎng)絡(luò)安全”課程在情境教學(xué)中結(jié)合授課疑點(diǎn)卡、自選講題和安全周報(bào)等方法推進(jìn)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)[4]。

3.1 學(xué)習(xí)情境的動態(tài)觀察—安全周報(bào)

“安全周報(bào)”指每周邀請一位同學(xué)解讀國家互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急響應(yīng)中心（CNCERT/CC）最近一期的網(wǎng)絡(luò)安全信息與動態(tài)周報(bào)，鑒于該周報(bào)內(nèi)容豐富、更新及時(shí)，涉及本周網(wǎng)絡(luò)病毒的活動情況、網(wǎng)站安全情況、重要的安全漏洞、政府監(jiān)管和政策法規(guī)動態(tài)、網(wǎng)絡(luò)安全事件與威脅及業(yè)界動態(tài)等多個(gè)方面，及時(shí)了解周報(bào)不僅有助于學(xué)生了解本周網(wǎng)絡(luò)安全的現(xiàn)狀，而且能夠促使學(xué)生進(jìn)一步直觀感受網(wǎng)絡(luò)安全復(fù)雜度高、涉及面廣、變化快等特點(diǎn)[5]。

3.2 學(xué)習(xí)情境的深入研究—自選講題

自選講題要求學(xué)生自由組成3-4人的學(xué)習(xí)小組，通過討論確定講題對象和類型，獨(dú)立完成學(xué)習(xí)報(bào)告，并制作成PPT演示文件向教師及全班同學(xué)進(jìn)行匯報(bào)演講。“網(wǎng)絡(luò)安全”課程的每個(gè)學(xué)習(xí)情境均設(shè)有案例和綜述兩種類型的講題，案例類講題要求學(xué)生針對該情境中的一個(gè)經(jīng)典案例展開深度分析和講解；綜述類講題要求學(xué)生針對該情境中某一項(xiàng)安全技術(shù)展開研究，要求涉及技術(shù)背景、技術(shù)現(xiàn)狀以及技術(shù)展望等[6]。教師對學(xué)生選題應(yīng)有所調(diào)控，保證每個(gè)學(xué)習(xí)情境及每種講題類型都有小組涉及。實(shí)踐結(jié)果表明，自選講題的方法能夠充分調(diào)動學(xué)生自學(xué)的積極性，營造良好的合作氛圍，提高學(xué)生的表達(dá)能力。

3.3 學(xué)習(xí)情境的全面回顧—授課疑點(diǎn)卡

授課疑點(diǎn)卡指在每一個(gè)學(xué)習(xí)情境將要結(jié)束時(shí)，教師要求每位學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行思考，并寫下學(xué)習(xí)中對概念、內(nèi)容或?qū)嵺`環(huán)節(jié)最不清楚的地方，且以電子郵件的形式反饋給教師，教師對普遍存在的問題在下次授課時(shí)予以講解，個(gè)別問題則通過回復(fù)電子郵件的方式來解答。記錄學(xué)習(xí)中的問題和建議有助于學(xué)生回顧學(xué)習(xí)過程、理清知識結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)思路，以便開展更有效的學(xué)習(xí)活動，也有助于教師及時(shí)糾正學(xué)生的錯(cuò)誤理解，進(jìn)而改進(jìn)以后的教學(xué)。

3.4 學(xué)習(xí)情境的綜合應(yīng)用—方案設(shè)計(jì)

方案設(shè)計(jì)要求學(xué)生針對校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)或政府網(wǎng)設(shè)計(jì)出一個(gè)網(wǎng)絡(luò)安全方案，這是對學(xué)生綜合能力的一次考評，有利于學(xué)生回顧整個(gè)課程的學(xué)習(xí)，將知識全面應(yīng)用到一個(gè)具體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，健全其整個(gè)安全知識的結(jié)構(gòu)。

4 評估方法的創(chuàng)新

該課程的評估原則有：注重工作能力的考評，在試卷中體現(xiàn)平時(shí)工作內(nèi)容；注重工作結(jié)果的考評，平時(shí)作業(yè)存檔作為評分依據(jù)；注重工作理解的考評，在實(shí)驗(yàn)打分中考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解層次。具體應(yīng)用中采用筆試、口試、表現(xiàn)評分、實(shí)驗(yàn)報(bào)告與大作業(yè)相結(jié)合的方法來測評學(xué)生的學(xué)習(xí)情況[7]。

筆試是傳統(tǒng)而有效的考核方法，筆試題目要求反映學(xué)習(xí)效果，并根據(jù)學(xué)習(xí)效果考查學(xué)生的成績?？谠囈髮W(xué)生對學(xué)習(xí)情境中的概念問題加以闡述。表現(xiàn)評分根據(jù)學(xué)生在自選講題和安全周報(bào)中的具體表現(xiàn)予以評價(jià)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟、結(jié)果綜述以及拓展任務(wù)的開展和完成情況，這一考核幫助學(xué)生理清本次實(shí)驗(yàn)的思路，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，督促學(xué)生在課外完成拓展任務(wù)并給出詳細(xì)的記錄。大作業(yè)要求學(xué)生針對校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)或政府網(wǎng)給出一個(gè)網(wǎng)絡(luò)安全方案，這是對學(xué)生綜合能力的一次考評，有利于學(xué)生回顧整個(gè)課程的學(xué)習(xí)，將知識全面應(yīng)用到一個(gè)具體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，健全其整個(gè)安全知識結(jié)構(gòu)。筆試一般安排在整個(gè)課程結(jié)束之后，集中開展；口試安排在每個(gè)學(xué)習(xí)情境結(jié)束之后，分批開展；表現(xiàn)評分、實(shí)驗(yàn)日志和大作業(yè)在學(xué)生完成任務(wù)或遞交作業(yè)之后開展，并及時(shí)予以評價(jià)，有利于學(xué)生在課程后繼環(huán)節(jié)中及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)方法，更有效地開展學(xué)習(xí)。

5 結(jié)束語

本文總結(jié)了從事計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全課程教學(xué)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)和體會，實(shí)踐證明這些方法的應(yīng)用確實(shí)給教學(xué)帶來了很多的幫助，但由于這門課程是一個(gè)不斷發(fā)展的學(xué)科，其教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法還會隨著知識的更新而出現(xiàn)新的問題，如何讓學(xué)生能夠準(zhǔn)確地理解與掌握安全理論，并盡可能的將所學(xué)知識有效的結(jié)合到實(shí)際應(yīng)用中，同時(shí)根據(jù)所學(xué)知識解決具體的安全問題等，正是今后在教學(xué)過程中要繼續(xù)深入研究的內(nèi)容。

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