盧坤菲 朱雄泳

1.廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院信息工程系 廣東 廣州 510520

2.廣東第二師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系 廣東 廣州 510303

1 引言

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things，IoT)作為國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)以來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)推動(dòng)著我國的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展[1]，但物聯(lián)網(wǎng)信息安全隱患也隨之被暴露出來。根據(jù)智慧中國的戰(zhàn)略進(jìn)程，不少高等院校相繼開辦了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)信息安全也被很多學(xué)校設(shè)為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)核心課程。由于物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)多學(xué)科交叉的綜合應(yīng)用領(lǐng)域，各校對(duì)物聯(lián)網(wǎng)信息安全課程的教材和教學(xué)內(nèi)容選擇存在差異，因此尚未形成統(tǒng)一的課程教學(xué)體系。而且本科類高校教學(xué)內(nèi)容難度較高，理論學(xué)時(shí)占比多于實(shí)踐學(xué)時(shí)，不適宜直接套用在注重實(shí)踐技能培養(yǎng)的高職院校的教學(xué)中。因此，需要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的職業(yè)教育人才培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)信息安全課程教學(xué)開展探究。

2 物聯(lián)網(wǎng)信息安全課程現(xiàn)狀分析

2.1 教材多樣化 物聯(lián)網(wǎng)信息安全是一項(xiàng)新穎的技術(shù)，仍未形成統(tǒng)一的理論體系[2]，市面上教材內(nèi)容的編排五花八門。有的是在信息基礎(chǔ)知識(shí)中嵌入1-2章的物聯(lián)網(wǎng)安全知識(shí)；有的按物聯(lián)網(wǎng)分層架構(gòu)安全方案；有的側(cè)重物聯(lián)網(wǎng)安全機(jī)制與算法等等。教材是課程教學(xué)的重要載體，是人才培養(yǎng)目標(biāo)的具體化，因此應(yīng)結(jié)合本校的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)以及生源特點(diǎn)，慎重選擇適宜的教材。

2.2 實(shí)踐課時(shí)不足 物聯(lián)網(wǎng)安全課程涉及內(nèi)容的范圍廣，目前高校的物聯(lián)網(wǎng)信息安全課程授課多以理論講授為主，教師可控性強(qiáng)能夠保證完成教學(xué)內(nèi)容，本科院校生源理解能力較強(qiáng)，可接受該教學(xué)安排。但職業(yè)院校學(xué)生需要鍛煉動(dòng)手能力，而且也需要借助實(shí)踐幫助理解消化理論知識(shí)。因此為培養(yǎng)技能型人才，本校在制定物聯(lián)網(wǎng)信息安全教學(xué)計(jì)劃時(shí)應(yīng)考慮增加實(shí)踐課時(shí)的占比。

3 廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)信息安全課程教學(xué)方案

為培養(yǎng)學(xué)生具有物聯(lián)網(wǎng)信息安全意識(shí)，對(duì)常見的物聯(lián)網(wǎng)信息安全風(fēng)險(xiǎn)、危害具備預(yù)防和應(yīng)對(duì)能力，我們基于課程現(xiàn)狀分析，并結(jié)合廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院的生源特點(diǎn)及校本特色，提出以下物聯(lián)網(wǎng)信息安全課程教學(xué)方案。

3.1 物聯(lián)網(wǎng)信息安全的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置 課程教材可選擇李永忠[3]編著的《物聯(lián)網(wǎng)信息安全》(西安電子科技大學(xué)出版社)，該教材內(nèi)容全面，涵蓋了網(wǎng)絡(luò)信息安全基礎(chǔ)知識(shí)、物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)層次面臨的安全問題及解決方法和多個(gè)典型物聯(lián)網(wǎng)安全實(shí)例。教學(xué)參考書可選擇王浩等人編著的《物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)》[4]和桂小林編著的《物聯(lián)網(wǎng)信息安全》[5]。

教學(xué)需注重信息安全學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)與物聯(lián)網(wǎng)信息安全特色內(nèi)容相結(jié)合，同時(shí)開展緊扣理論知識(shí)的實(shí)驗(yàn)課，提高學(xué)生動(dòng)手能力。另外，教學(xué)團(tuán)隊(duì)還將補(bǔ)充拓展與本校林業(yè)特色相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用安全方案。我系開設(shè)的《物聯(lián)網(wǎng)信息安全》為64學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)。該課程的主要內(nèi)容及講授學(xué)時(shí)具體如下，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置及學(xué)時(shí)分配如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置及學(xué)時(shí)分配

1.物聯(lián)網(wǎng)與信息安全概述(4學(xué)時(shí))

物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng)安全概述、物聯(lián)網(wǎng)安全與信息安全的關(guān)聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)安全威脅與安全需求分析、物聯(lián)網(wǎng)安全體系結(jié)構(gòu)概述。

2.密碼學(xué)基礎(chǔ)(12學(xué)時(shí))

物聯(lián)網(wǎng)安全所需的密碼技術(shù):對(duì)稱與非對(duì)稱密碼技術(shù)、數(shù)字簽名算法及其應(yīng)用、認(rèn)證與訪問控制、密碼協(xié)議、密鑰管理。

3.網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)(8學(xué)時(shí))

網(wǎng)絡(luò)安全基本概念及各種技術(shù):網(wǎng)絡(luò)層安全協(xié)議、惡意攻擊與防御手段、防火墻技術(shù)、入侵檢測(cè)與防御技術(shù)。

4.物聯(lián)網(wǎng)安全體系結(jié)構(gòu)(16學(xué)時(shí))

物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)層次的安全:物聯(lián)網(wǎng)安全整體結(jié)構(gòu)、無線局域網(wǎng)WLAN物理層安全、物理安全威脅與防范、物聯(lián)網(wǎng)感知層安全(RFID安全、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全)、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層安全(無線局域網(wǎng)WLAN安全、移動(dòng)通信網(wǎng)安全)、物聯(lián)網(wǎng)管理服務(wù)層安全(云安全、數(shù)據(jù)安全)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層安全(Web安全、隱私安全)。

5.物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)應(yīng)用(16學(xué)時(shí))

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)及安全技術(shù)應(yīng)用:物聯(lián)網(wǎng)面向主題的安全模型及應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)機(jī)房遠(yuǎn)程監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)門禁系統(tǒng)應(yīng)用——2.4G人員定位實(shí)驗(yàn)、森林管理系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)與實(shí)踐(校本特色)。

6.典型物聯(lián)網(wǎng)安全實(shí)例(8學(xué)時(shí))

學(xué)習(xí)多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)安全實(shí)例:智慧醫(yī)院云計(jì)算數(shù)據(jù)中心安全、智慧醫(yī)院的WLAN無線查房系統(tǒng)與安全、車聯(lián)網(wǎng)及其安全簡介、智慧農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安全(校本特色)。

7.期末大作業(yè)

基于所學(xué)密碼算法設(shè)計(jì)林業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的安全方案，要求方案滿足認(rèn)證性、機(jī)密性、完整性，能抵抗匯聚節(jié)點(diǎn)攻擊、泛洪攻擊、感知數(shù)據(jù)的竊聽、篡改、重放、偽造攻擊等常見的多種攻擊。

3.2 教學(xué)資源“多整合” 整合“線上”物聯(lián)網(wǎng)安全論壇平臺(tái)素材、國內(nèi)精品慕課和“線下”校內(nèi)外相關(guān)課程資源，以提供較為豐富且與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容。

推薦的“線上資源”包括物聯(lián)網(wǎng)安全相關(guān)的最新信息資訊平臺(tái)(如:IoT Labs、綠盟科技博客等)、智慧職教網(wǎng)中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(常用資源:慕課和微課視頻、仿真實(shí)驗(yàn))、在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(如實(shí)驗(yàn)樓、實(shí)驗(yàn)吧。平臺(tái)配套步驟詳細(xì)的成熟實(shí)驗(yàn)，可用作課后練習(xí))和國外知名電子基礎(chǔ)制作教程網(wǎng)站GreatScott(適合能力較強(qiáng)的學(xué)生自主模仿實(shí)踐探究)?！熬€下資源”指校內(nèi)外相關(guān)課程資源，是教師教學(xué)的支柱，教學(xué)團(tuán)隊(duì)會(huì)定期與兄弟院校討論交流，實(shí)現(xiàn)資源互補(bǔ)。

為歸納多方資源便于學(xué)生學(xué)習(xí)，我們借助職教云共享課程平臺(tái)進(jìn)行線上建課，學(xué)生利用其進(jìn)行自主預(yù)習(xí)、自測(cè)、交流互動(dòng)，完成作業(yè)等，并且可記錄自身成長路線。教師可進(jìn)行課件匯總、題庫設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、課程答疑等活動(dòng)。另外，教師還可導(dǎo)入精選的平臺(tái)優(yōu)秀慕課資源——重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院的省級(jí)精品課程項(xiàng)目《物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)》，作為學(xué)生課外學(xué)習(xí)的補(bǔ)充。職教云共享課程平臺(tái)《物聯(lián)網(wǎng)信息安全》課程首頁如圖1所示。

圖1 職教云共享課程平臺(tái)

3.3 實(shí)踐活動(dòng)“多樣化” 為了有效提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，物聯(lián)網(wǎng)信息安全課程教學(xué)方案需重視實(shí)踐活動(dòng)。根據(jù)學(xué)生的興趣差異和能力差異，物聯(lián)網(wǎng)信息安全課程實(shí)踐活動(dòng)具體安排如下:

1.基礎(chǔ):實(shí)訓(xùn)周(對(duì)象:本專業(yè)全體學(xué)生)

在學(xué)期末安排為期兩周的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)，聘請(qǐng)校外合作企業(yè)的工程師到校內(nèi)智能家居實(shí)驗(yàn)室圍繞本學(xué)期所學(xué)的所有專業(yè)課進(jìn)行綜合應(yīng)用的實(shí)訓(xùn)教學(xué)。例如，物聯(lián)網(wǎng)信息安全課程所學(xué)“輕量級(jí)安全認(rèn)證協(xié)議”或“節(jié)點(diǎn)捕獲路由攻擊檢測(cè)”可運(yùn)用在無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，保護(hù)智能家居端節(jié)點(diǎn)中的隱私數(shù)據(jù)和重要設(shè)備。

2.進(jìn)階:“訂單班”(對(duì)象:100名學(xué)生)

為做實(shí)產(chǎn)教融合，實(shí)現(xiàn)專業(yè)人才培養(yǎng)與生產(chǎn)實(shí)際需求的無縫接軌，2020年11月我院與中興通訊股份有限公司舉行校企合作簽約儀式成立“中興通訊5G人才培養(yǎng)基地”。在系內(nèi)組織選拔100名有興趣有能力的大二學(xué)生組成“訂單班”，自大二暑期起至大三派出到中興通訊股份有限公司進(jìn)行至少半年的頂崗實(shí)習(xí)，表現(xiàn)優(yōu)異者還可直接簽訂就業(yè)協(xié)議。該“訂單班”中物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的學(xué)生通過實(shí)地培訓(xùn)與工作相結(jié)合，可盡早了解物聯(lián)網(wǎng)從業(yè)現(xiàn)狀，理解物聯(lián)網(wǎng)信息安全等專業(yè)課程所學(xué)知識(shí)在實(shí)際生產(chǎn)中的作用，有利于促進(jìn)就業(yè)率和就業(yè)質(zhì)量的提高。

3.高階:相關(guān)專業(yè)競(jìng)賽

為鼓勵(lì)學(xué)生在課余時(shí)間積極參加專業(yè)競(jìng)賽，教學(xué)團(tuán)隊(duì)組織安排多項(xiàng)競(jìng)賽活動(dòng)，例如，在校內(nèi)組織對(duì)標(biāo)廣東省職業(yè)院校學(xué)生專業(yè)技能大賽的學(xué)科競(jìng)賽，其中包括有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用、信息安全管理與評(píng)估等五個(gè)賽項(xiàng)，參賽學(xué)生達(dá)總?cè)藬?shù)30%，各賽項(xiàng)舉辦圓滿成功，讓學(xué)生有獲得感，同時(shí)也選拔出優(yōu)秀學(xué)生和指導(dǎo)老師參加下一屆的省賽。另外，課程組也指導(dǎo)學(xué)生團(tuán)隊(duì)參加院“生態(tài)杯”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，獲得良好成績。

4 結(jié)語

本文通過分析高職院校物聯(lián)網(wǎng)信息安全課程教學(xué)的現(xiàn)狀，以廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院為例，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的特點(diǎn)和培養(yǎng)目標(biāo)，探討了課程教學(xué)方案。然而，目前物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)還不是一個(gè)很成熟的專業(yè)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在物聯(lián)網(wǎng)信息安全課程的教學(xué)過程中，還將根據(jù)實(shí)際教學(xué)效果對(duì)上述教學(xué)方法做進(jìn)一步的完善，以便促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)人才的培養(yǎng)。