王小妹, 陳紅松

(北京科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院， 北京 100083)

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信息安全專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新實(shí)踐教育體系的構(gòu)建

王小妹, 陳紅松

(北京科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院， 北京 100083)

創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)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(shí)踐能力和主動(dòng)創(chuàng)新能力的有效途徑。對(duì)于信息安全專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)體系的構(gòu)建，進(jìn)行了深入研究和探討，總結(jié)出了一套培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立創(chuàng)新思考能力的、誘發(fā)式的教育方式，結(jié)合教學(xué)案例，充分證明了教學(xué)改革的效果。創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建包括規(guī)劃信息安全專(zhuān)業(yè)課程體系建設(shè)，營(yíng)造良好的求知背景，全面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)大環(huán)境，以及創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)理念，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)等。

信息安全; 創(chuàng)新實(shí)踐教育; 教學(xué)體系構(gòu)建

0 引 言

近年來(lái)隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的發(fā)展，信息安全在社會(huì)生活中的作用顯得尤為突出。信息安全已發(fā)展成為一個(gè)綜合的、交叉的學(xué)科，它需要綜合利用計(jì)算機(jī)、通信、電子、數(shù)學(xué)、物理和生化技術(shù)等諸多學(xué)科和領(lǐng)域[1-2]，是目前社會(huì)最為熱門(mén)的技術(shù)之一。隨著各種網(wǎng)絡(luò)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(huì)需求的應(yīng)用型人才。信息安全又是一個(gè)直接面向工程、面向應(yīng)用的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，因此高校在培養(yǎng)信息安全專(zhuān)業(yè)人才的時(shí)候應(yīng)該重視人才的培養(yǎng)方式和培養(yǎng)目標(biāo)[3-4]。如何讓高校信息安全專(zhuān)業(yè)學(xué)生在課堂理論的基礎(chǔ)上將實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐的作用得到充分發(fā)揮，對(duì)學(xué)生進(jìn)一步深化理論技術(shù)的認(rèn)識(shí)具有重要的意義[5-8]。在國(guó)家和社會(huì)需要大量信息安全人才的形勢(shì)下, 我校計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院發(fā)揮了自己的優(yōu)勢(shì), 構(gòu)建了信息安全專(zhuān)業(yè)具有創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)功能的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。

1 實(shí)踐課程群建設(shè)，統(tǒng)一規(guī)劃專(zhuān)業(yè)課程體系

隨著我校本科教育教學(xué)改革等課建研究項(xiàng)目的不斷推進(jìn)和深入，本科生專(zhuān)業(yè)課在設(shè)置上進(jìn)行了相當(dāng)比例的調(diào)整，更加重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手部分在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中的作用。計(jì)通學(xué)院相當(dāng)程度地增加了學(xué)生實(shí)驗(yàn)課時(shí)在專(zhuān)業(yè)課中的比例，增設(shè)了多門(mén)信息安全專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)計(jì)和實(shí)踐類(lèi)課程。

進(jìn)行本科教育教學(xué)改革以來(lái)，我院信息安全專(zhuān)業(yè)由9門(mén)必修和選修課增至13門(mén)課程，由原來(lái)的1門(mén)實(shí)踐類(lèi)課程增至4門(mén)實(shí)踐類(lèi)和課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課，由部分課程不設(shè)實(shí)驗(yàn)課時(shí)變成所有課程都包含實(shí)驗(yàn)課時(shí)。如表1所示，是我校信息安全專(zhuān)業(yè)本科生部分實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排。

表1 我校信息安全專(zhuān)業(yè)本科生部分課程實(shí)驗(yàn)安排

進(jìn)行實(shí)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(lái)設(shè)計(jì)培養(yǎng)計(jì)劃，真正實(shí)現(xiàn)了學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目系統(tǒng)構(gòu)建能力整合在同一個(gè)培養(yǎng)計(jì)劃中，將相應(yīng)的知識(shí)和學(xué)習(xí)目標(biāo)聯(lián)系起來(lái)，并且以明確的方式將工程能力和多學(xué)科合作能力聯(lián)系起來(lái)[9]。

通過(guò)增加學(xué)生實(shí)驗(yàn)課的動(dòng)手和實(shí)踐的機(jī)會(huì)，豐富學(xué)生實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生對(duì)于課堂上學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)有了更具體和感性的認(rèn)識(shí)。在動(dòng)手過(guò)程中遇到的各種實(shí)際問(wèn)題，又反過(guò)來(lái)促使學(xué)生有興趣去翻書(shū)本，達(dá)到了理論和實(shí)踐更好地結(jié)合運(yùn)用的目的[10]。

2 營(yíng)造良好的求知背景，全面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)大環(huán)境

在實(shí)踐規(guī)劃專(zhuān)業(yè)課程群建設(shè)的基礎(chǔ)上，將實(shí)驗(yàn)課程全過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，以學(xué)習(xí)資源庫(kù)為支撐為學(xué)生提供實(shí)踐環(huán)境，進(jìn)一步靈活教學(xué)方法，精心設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)作為切入點(diǎn)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的探索。以學(xué)生為主體，積極參與到與學(xué)生的互動(dòng)中去，動(dòng)態(tài)的監(jiān)控整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，提高學(xué)生主動(dòng)性使得學(xué)生在大量的實(shí)驗(yàn)課時(shí)進(jìn)行過(guò)程中不是機(jī)械地驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，甚至抄襲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、偷工減料，而是能夠在充足的課堂實(shí)踐中發(fā)揮主觀能動(dòng)性，開(kāi)發(fā)出具有創(chuàng)新性、實(shí)用性的實(shí)驗(yàn)成果。

2.1 形式新穎的課堂內(nèi)容

“數(shù)字簽名與身份認(rèn)證技術(shù)課程設(shè)計(jì)”是我院一門(mén)課程設(shè)計(jì)類(lèi)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生首先在課堂上可以選擇自己熟悉的同學(xué)組成興趣小組，在課堂提供的多種實(shí)驗(yàn)器材中選擇自己感興趣的實(shí)驗(yàn)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(wú)線(xiàn)路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在已選的器材上設(shè)計(jì)具有實(shí)用價(jià)值和安全功能的成品，比如會(huì)議簽到管理系統(tǒng)，公交卡讀卡充值一體機(jī)等。學(xué)生在學(xué)習(xí)信息安全的同時(shí)，融合了硬件、編程、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)等多方面的知識(shí)，并且學(xué)以致用，提高了學(xué)習(xí)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(shí)驗(yàn)

基于學(xué)院對(duì)于學(xué)生在本科階段培養(yǎng)的總體安排，決定了大學(xué)四年不可能每一門(mén)課程都有大量的實(shí)驗(yàn)課時(shí)，針對(duì)課時(shí)少的實(shí)驗(yàn)課我們會(huì)給學(xué)生在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上更多選擇的余地。

“網(wǎng)絡(luò)安全與管理”是我院計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)、信息安全專(zhuān)業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必修課，課堂容量大，課程知識(shí)點(diǎn)多，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)相對(duì)較少。我們將這門(mén)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排為選修，每位同學(xué)登錄我們的實(shí)驗(yàn)選課系統(tǒng)，在系統(tǒng)中提供的6個(gè)大實(shí)驗(yàn)中選擇自己感興趣的3個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生按照系統(tǒng)選課時(shí)間和內(nèi)容安排來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)即可。這樣雖然教師備課和授課的工作量大了，但是針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，他們選擇的余地也大了，學(xué)生根據(jù)自身的專(zhuān)業(yè)背景和興趣愛(ài)好以及時(shí)間安排，可以更靈活地來(lái)做實(shí)驗(yàn)，收到了良好的效果。

圖2 網(wǎng)絡(luò)信息安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)硬件及內(nèi)容模塊

3 創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)

信息安全專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)強(qiáng)調(diào)教育與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合、理論與實(shí)踐相結(jié)合，并以該方向課程體系、實(shí)踐教學(xué)、實(shí)習(xí)競(jìng)技等環(huán)節(jié)作為專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)的核心內(nèi)容，著重培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及溝通能力，以達(dá)到培養(yǎng)基礎(chǔ)理論知識(shí)扎實(shí)，具有較強(qiáng)分析解決問(wèn)題能力、主動(dòng)獲取知識(shí)能力以及綜合應(yīng)用能力的高素質(zhì)信息安全創(chuàng)新人才[11-13]。

圖3 創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)理念層次模型

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)多驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、演示性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生只能學(xué)習(xí)到實(shí)驗(yàn)過(guò)程、看到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不僅實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊且缺乏實(shí)用性，而且學(xué)生容易在學(xué)習(xí)過(guò)程中機(jī)械性操作，缺少了動(dòng)腦思考，同學(xué)之間學(xué)習(xí)交流和合作的機(jī)會(huì)。針對(duì)這些問(wèn)題，我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中依據(jù)新的教學(xué)理念，逐步改革陳舊的教學(xué)方法[14-15]。《現(xiàn)代密碼學(xué)》是我院本科生一門(mén)基礎(chǔ)性的專(zhuān)業(yè)必修課，對(duì)稱(chēng)密碼算法和非對(duì)稱(chēng)密碼算法的實(shí)驗(yàn)就是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解算法的加密過(guò)程和解密過(guò)程。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容調(diào)整以后，學(xué)生需要組隊(duì)實(shí)驗(yàn)、討論設(shè)計(jì)出算法流程圖、使用一門(mén)編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)算法、小組內(nèi)成員通過(guò)計(jì)算機(jī)通信實(shí)現(xiàn)加密解密的整個(gè)過(guò)程。這樣，一個(gè)簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)變成了一個(gè)小組成員協(xié)同完成，能夠設(shè)計(jì)、編程實(shí)現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)通信的完整實(shí)驗(yàn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著教學(xué)改革的深入探索和實(shí)施，近年來(lái)我院信息安全專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)踐教育體系已經(jīng)初具規(guī)模,不僅具有系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)理念、豐富的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，更有創(chuàng)新的實(shí)踐教學(xué)方法與嚴(yán)格的管理制度，以及充足的軟硬件設(shè)備和師資力量，能夠滿(mǎn)足目前信息安全本

科在校生200多人的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

在收集學(xué)生對(duì)目前實(shí)驗(yàn)課堂的感受評(píng)價(jià)中，學(xué)生們的滿(mǎn)意度達(dá)到了97%以上。由于培養(yǎng)的本科生具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力和實(shí)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(xué)生的就業(yè)率為100%，繼續(xù)深造的學(xué)生占畢業(yè)總?cè)藬?shù)的52.16%。近年來(lái)，在科技競(jìng)賽方面，信息安全專(zhuān)業(yè)的學(xué)子們參加了“全國(guó)大學(xué)生信息安全競(jìng)賽”、“藍(lán)橋杯全國(guó)軟件和信息技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才大賽”、“全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽”、“中國(guó)大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”等多項(xiàng)全國(guó)性比賽，僅2015年獲得了國(guó)家級(jí)各項(xiàng)競(jìng)賽獎(jiǎng)勵(lì)共14項(xiàng)，省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)10項(xiàng)，校級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)55項(xiàng)。在創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的培養(yǎng)下，信息安全專(zhuān)業(yè)本科生的綜合素質(zhì)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(xué)基金資助(4142034);北京市青年英才計(jì)劃資助(YETP0380)；北京科技大學(xué)教育教學(xué)改革與研究項(xiàng)目(JG2015M25);北京市科技計(jì)劃項(xiàng)目(D141100003414002)

王小妹(1982-)，女，山東萊州人，碩士，工程師，主要從事網(wǎng)絡(luò)攻防和安全多方計(jì)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