王小妹, 陳紅松

(北京科技大學 計算機與通信工程學院， 北京 100083)

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信息安全專業(yè)實驗室創(chuàng)新實踐教育體系的構建

王小妹, 陳紅松

(北京科技大學 計算機與通信工程學院， 北京 100083)

創(chuàng)新性實踐教學是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要環(huán)節(jié),是提高高校本科生實踐能力和主動創(chuàng)新能力的有效途徑。對于信息安全專業(yè)實驗室教學體系的構建，進行了深入研究和探討，總結出了一套培養(yǎng)學生獨立創(chuàng)新思考能力的、誘發(fā)式的教育方式，結合教學案例，充分證明了教學改革的效果。創(chuàng)新性實踐教學體系的構建包括規(guī)劃信息安全專業(yè)課程體系建設，營造良好的求知背景，全面優(yōu)化實驗大環(huán)境，以及創(chuàng)新實踐教學理念，提高學生的綜合素質等。

信息安全; 創(chuàng)新實踐教育; 教學體系構建

0 引 言

近年來隨著云計算、大數(shù)據(jù)的發(fā)展，信息安全在社會生活中的作用顯得尤為突出。信息安全已發(fā)展成為一個綜合的、交叉的學科，它需要綜合利用計算機、通信、電子、數(shù)學、物理和生化技術等諸多學科和領域[1-2]，是目前社會最為熱門的技術之一。隨著各種網(wǎng)絡及信息攻擊手段的不斷推陳出新，高校需要培養(yǎng)出符合社會需求的應用型人才。信息安全又是一個直接面向工程、面向應用的專業(yè)領域，因此高校在培養(yǎng)信息安全專業(yè)人才的時候應該重視人才的培養(yǎng)方式和培養(yǎng)目標[3-4]。如何讓高校信息安全專業(yè)學生在課堂理論的基礎上將實驗和實踐的作用得到充分發(fā)揮，對學生進一步深化理論技術的認識具有重要的意義[5-8]。在國家和社會需要大量信息安全人才的形勢下, 我校計算機與通信工程學院發(fā)揮了自己的優(yōu)勢, 構建了信息安全專業(yè)具有創(chuàng)新實踐教學功能的實驗室和實驗教學方法。

1 實踐課程群建設，統(tǒng)一規(guī)劃專業(yè)課程體系

隨著我校本科教育教學改革等課建研究項目的不斷推進和深入，本科生專業(yè)課在設置上進行了相當比例的調整，更加重視學生實驗動手部分在整個教學過程中的作用。計通學院相當程度地增加了學生實驗課時在專業(yè)課中的比例，增設了多門信息安全專業(yè)的課程設計和實踐類課程。

進行本科教育教學改革以來，我院信息安全專業(yè)由9門必修和選修課增至13門課程，由原來的1門實踐類課程增至4門實踐類和課程設計實驗課，由部分課程不設實驗課時變成所有課程都包含實驗課時。如表1所示，是我校信息安全專業(yè)本科生部分實驗課程的實驗學時和實驗內容安排。

表1 我校信息安全專業(yè)本科生部分課程實驗安排

進行實行課程體系的一體化，建立面向需求的一體化課程體系，以相互支撐的課程來設計培養(yǎng)計劃，真正實現(xiàn)了學生基礎知識和實驗項目系統(tǒng)構建能力整合在同一個培養(yǎng)計劃中，將相應的知識和學習目標聯(lián)系起來，并且以明確的方式將工程能力和多學科合作能力聯(lián)系起來[9]。

通過增加學生實驗課的動手和實踐的機會，豐富學生實驗課的實驗內容，學生對于課堂上學習的基礎知識點有了更具體和感性的認識。在動手過程中遇到的各種實際問題，又反過來促使學生有興趣去翻書本，達到了理論和實踐更好地結合運用的目的[10]。

2 營造良好的求知背景，全面優(yōu)化實驗大環(huán)境

在實踐規(guī)劃專業(yè)課程群建設的基礎上，將實驗課程全過程進行優(yōu)化，以學習資源庫為支撐為學生提供實踐環(huán)境，進一步靈活教學方法，精心設計學習任務作為切入點，為學生創(chuàng)設實驗情境，引導學生進行相關知識的探索。以學生為主體，積極參與到與學生的互動中去，動態(tài)的監(jiān)控整個學習過程，提高學生主動性使得學生在大量的實驗課時進行過程中不是機械地驗證實驗結果，甚至抄襲實驗數(shù)據(jù)、偷工減料，而是能夠在充足的課堂實踐中發(fā)揮主觀能動性，開發(fā)出具有創(chuàng)新性、實用性的實驗成果。

2.1 形式新穎的課堂內容

“數(shù)字簽名與身份認證技術課程設計”是我院一門課程設計類實驗，學生首先在課堂上可以選擇自己熟悉的同學組成興趣小組，在課堂提供的多種實驗器材中選擇自己感興趣的實驗器材，包括不同功能的傳感器套裝、各種形式的NFC模塊，搭配無線路由器等網(wǎng)絡設備，在已選的器材上設計具有實用價值和安全功能的成品，比如會議簽到管理系統(tǒng)，公交卡讀卡充值一體機等。學生在學習信息安全的同時，融合了硬件、編程、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡等多方面的知識，并且學以致用，提高了學習的積極性和創(chuàng)造性。

圖1 NFC卡和傳感器套裝

2.2 豐富多樣的可選實驗

基于學院對于學生在本科階段培養(yǎng)的總體安排，決定了大學四年不可能每一門課程都有大量的實驗課時，針對課時少的實驗課我們會給學生在實驗內容的安排上更多選擇的余地。

“網(wǎng)絡安全與管理”是我院計算機專業(yè)、信息安全專業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學生的必修課，課堂容量大，課程知識點多，實驗學時相對較少。我們將這門課的實驗內容安排為選修，每位同學登錄我們的實驗選課系統(tǒng)，在系統(tǒng)中提供的6個大實驗中選擇自己感興趣的3個實驗，學生按照系統(tǒng)選課時間和內容安排來進行實驗即可。這樣雖然教師備課和授課的工作量大了，但是針對不同專業(yè)的學生，他們選擇的余地也大了，學生根據(jù)自身的專業(yè)背景和興趣愛好以及時間安排，可以更靈活地來做實驗，收到了良好的效果。

圖2 網(wǎng)絡信息安全實驗教學系統(tǒng)硬件及內容模塊

3 創(chuàng)新實踐教學理念，培養(yǎng)學生綜合素質

信息安全專業(yè)實驗課程建設強調教育與產業(yè)相結合、理論與實踐相結合，并以該方向課程體系、實踐教學、實習競技等環(huán)節(jié)作為專業(yè)實驗課程建設的核心內容，著重培養(yǎng)學生技術創(chuàng)新能力、工程實踐能力、團隊協(xié)作能力及溝通能力，以達到培養(yǎng)基礎理論知識扎實，具有較強分析解決問題能力、主動獲取知識能力以及綜合應用能力的高素質信息安全創(chuàng)新人才[11-13]。

圖3 創(chuàng)新實踐教學理念層次模型

傳統(tǒng)的實驗多驗證性實驗、演示性實驗，實驗過程中學生只能學習到實驗過程、看到實驗結果，不僅實驗內容陳舊且缺乏實用性，而且學生容易在學習過程中機械性操作，缺少了動腦思考，同學之間學習交流和合作的機會。針對這些問題，我們在教學實踐中依據(jù)新的教學理念，逐步改革陳舊的教學方法[14-15]?！冬F(xiàn)代密碼學》是我院本科生一門基礎性的專業(yè)必修課，對稱密碼算法和非對稱密碼算法的實驗就是驗證性實驗，學生可以通過實驗了解算法的加密過程和解密過程。經過實驗內容調整以后，學生需要組隊實驗、討論設計出算法流程圖、使用一門編程語言實現(xiàn)算法、小組內成員通過計算機通信實現(xiàn)加密解密的整個過程。這樣，一個簡單的驗證性實驗變成了一個小組成員協(xié)同完成，能夠設計、編程實現(xiàn)、網(wǎng)絡通信的完整實驗。

4 結 語

隨著教學改革的深入探索和實施，近年來我院信息安全專業(yè)實驗創(chuàng)新實踐教育體系已經初具規(guī)模,不僅具有系統(tǒng)的實踐教學理念、豐富的實踐教學內容，更有創(chuàng)新的實踐教學方法與嚴格的管理制度，以及充足的軟硬件設備和師資力量，能夠滿足目前信息安全本

科在校生200多人的實驗教學。

在收集學生對目前實驗課堂的感受評價中，學生們的滿意度達到了97%以上。由于培養(yǎng)的本科生具有較強的動手能力和實踐能力，畢業(yè)生受到各大招聘企業(yè)的青睞，2015年信息安全本科生畢業(yè)后參加就業(yè)學生的就業(yè)率為100%，繼續(xù)深造的學生占畢業(yè)總人數(shù)的52.16%。近年來，在科技競賽方面，信息安全專業(yè)的學子們參加了“全國大學生信息安全競賽”、“藍橋杯全國軟件和信息技術專業(yè)人才大賽”、“全國大學生數(shù)學建模競賽”、“中國大學生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”等多項全國性比賽，僅2015年獲得了國家級各項競賽獎勵共14項，省部級獎勵10項，校級獎勵55項。在創(chuàng)新實踐教學的培養(yǎng)下，信息安全專業(yè)本科生的綜合素質和創(chuàng)新能力有了明顯提高。

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Construction of the Innovational and Practical Education System of the Laboratory of the Major of Information Security

WANGXiao-mei,CHENHong-song

(School of Computer and Communication Engineering, University of Science and Technology of Beijing, Beijing 100083, China)

Innovational practical education is an important part of developing creative people, it is also an effective way of improving the practical ability and proactive creative ability of the undergraduates in universities. The construction of laboratory education system for the major of information security was explored and researched in depth in this paper. A set of persuasive education methods that cultivate students’ ability of thinking independently and creatively were summarized. By combining teaching cases, the effects of the education reformation were sufficiently proved. The construction of the innovational practical education system includes planning of development of course system of information security, constructing good study background, comprehensive optimization of the experimental environment and innovational and practical education idea, and improving students’ overall quality, etc.

information security; innovational practical education; development of practical education system

2015-06-01

北京市自然科學基金資助(4142034);北京市青年英才計劃資助(YETP0380)；北京科技大學教育教學改革與研究項目(JG2015M25);北京市科技計劃項目(D141100003414002)

王小妹(1982-)，女，山東萊州人，碩士，工程師，主要從事網(wǎng)絡攻防和安全多方計算方向的研究。

Tel.：13581797775； E-mail：wangxiaomei@ustb.edu.cn

TP 309.5; G 642.0

A

1006-7167(2016)05-0174-04