基于任務驅(qū)動法的《網(wǎng)絡安全》課程教學模式探索與實踐

段國云

(湖南科技學院網(wǎng)絡中心，湖南 永州 425199)

基于任務驅(qū)動法的《網(wǎng)絡安全》課程教學模式探索與實踐

段國云

(湖南科技學院網(wǎng)絡中心，湖南 永州 425199)

文中分析了傳統(tǒng)教學方法在《網(wǎng)絡安全》課程教學中存在的問題，根據(jù)此課程的教學目標與特點提出采用任務驅(qū)動教學模式進行改革。教學中以項目為導向，以任務為驅(qū)動、學生為中心，加大實驗課教學課時，使學習者在學習的過程中進一步明確教學目標；通過任務內(nèi)容激發(fā)其學習興趣，調(diào)動學生的主觀能動性，培養(yǎng)其分析和處理問題的能力。教學對比結(jié)果顯示：任務驅(qū)動教學模式優(yōu)于傳統(tǒng)教學模式，更適合于培養(yǎng)應用型人才，值得同類課程借鑒。

任務驅(qū)動；網(wǎng)絡安全；教學模式；教學方法

1．引言

隨計算機技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，計算機已經(jīng)滲透到各個學科和領域。在網(wǎng)絡工程、計算機應用等計算機相關(guān)專業(yè)的本科教學培養(yǎng)計劃中，《網(wǎng)絡安全》是教學過程中的一門專業(yè)核心課程，以多門課程的知識為基礎。多數(shù)高校所制定的培養(yǎng)計劃課時比例和考核方式不太合理，大多數(shù)75%以上的理論課時加極少部分實驗課時，這種傳統(tǒng)的教學模式還是以老師為主體灌輸傳授理論知識[1]；考核主要以筆試為主，無法評估學生的動手和創(chuàng)新能力。因此，過分的理論課教學和當前不夠完善的實踐教學體系導致大部分學生感覺多數(shù)知識點的學習難度大、理論抽象、難以理解，無法達到理想的教學效果。

在國家部署信息化發(fā)展戰(zhàn)略[2]和地方高校辦學模式急需改革的今天，本文結(jié)合就業(yè)市場對計算機及信息安全類人才的需求和地方高校辦學特點，以《網(wǎng)絡安全》課程教學為例，嘗試采用系統(tǒng)化的教學內(nèi)容和任務驅(qū)動教學模式對本課程進行改革。改革過程中結(jié)合實際項目需求，模擬真實網(wǎng)絡環(huán)境制定任務進行教學，以就業(yè)為導向[3]，充分培養(yǎng)本科生學習的自主性和創(chuàng)造力，并將所學的專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為有價值的社會實踐活動。

2．任務驅(qū)動教學模式

任務驅(qū)動教學模式是建立在構(gòu)建主義理論基礎之上[4]，以學生為中心，利用所掌握的知識完成課程任務的一種探究式教學方法。在學習過程中，學生在老師的幫助下以相同的任務為中心，學習者帶著真實的任務利用已有的學習資源和知識不斷地探索、進行挖掘式學習[5]。學生在完成任務的過程中，不斷地獲得成就感，學習者的求知欲望不斷地被激發(fā)，逐步形成自主思考、解決問題的良性循環(huán)，達到培養(yǎng)學生自主學習、探索、勇于創(chuàng)新等能力，它打破了傳統(tǒng)教學方法中從易到難、循序漸進的學習習慣，使學生根據(jù)自己對知識的掌握情況完成知識結(jié)構(gòu)的自我構(gòu)筑過程。任務驅(qū)動教學模式在具體的實施過程中分別從任務提出、任務分析、任務完成和評價檢測[6]四個方面入手進行課堂教學設計，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。

3．教學目標及課程特點

3．1 教學目標《網(wǎng)絡安全》課程的開設在本科階段的教學目標是按應用型人才的培養(yǎng)要求，以就業(yè)為導向，通過完成設計的實踐項目使學習者建立適合自身的知識體系，從而完成高技能人才的培養(yǎng)。通過本課程的學習，學生必須掌握網(wǎng)絡安全的基本概念、常見安全威脅的來源及應對措施、安全評價體系及管理標準以及相關(guān)的法律法規(guī)等知識點。具備解決網(wǎng)絡工程項目中的常見安全問題的能力，能勝任相關(guān)網(wǎng)絡服務安全環(huán)節(jié)的設計工作。

3．2 課程特點

本課程涉及的知識面廣泛，以計算機網(wǎng)絡、組網(wǎng)技術(shù)、加解密技術(shù)、入侵檢測等多門課程的知識為基礎，同時又涵蓋了一些法律知識，主要表現(xiàn)為以下三個特點。

（1）知識面廣，綜合性強?！毒W(wǎng)絡安全》主要涉及到操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡、密碼學理論、網(wǎng)絡工程、網(wǎng)絡管理、防火墻技術(shù)等課程，也包括安全標準、法律法規(guī)等知識，是一個涵蓋了多領域的復雜體系。

（2）對前導課程要求高，實踐性強。課程中要求同學們有一定的語言編程基礎，了解計算機系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)并對TCP/IP體系有相當程度的了解，熟練掌握常用網(wǎng)絡服務協(xié)議的工作原理及通信過程，如HTTP(Hypertext transfer protocol)、FTP(File Transfer Protocol)、SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)、DNS(Domain Name System)等應用層協(xié)議。學習過程中對實踐性要求很強，每個知識點伴隨著一個或多個實驗，要求同學們有較強的動手能力；如果脫離實驗進行純理論教學，勢必影響同學們的學習興趣。

（3）知識更新快。隨計算機網(wǎng)絡的普及，計算機技術(shù)得到了飛速發(fā)展；在網(wǎng)絡安全管理中，攻防技術(shù)相互較量，更是推動了網(wǎng)絡安全技術(shù)的日新月異的發(fā)展。高校是各行各業(yè)信息技術(shù)人才培養(yǎng)的主要來源，網(wǎng)絡安全課程的教學必須跟進并及時更新。

4．任務驅(qū)動方法的實施過程

本文的教學過程中，首先調(diào)整教學計劃并做到理論與實踐相結(jié)合，教師再根據(jù)課程特點對真實網(wǎng)絡安全項目的分析、構(gòu)思、搭建網(wǎng)絡平臺制定整體的課程任務，并按知識結(jié)構(gòu)針對每個知識點在課程任務的基礎上劃分任務單元，最后將課程知識點融入到任務中，老師引導學生深入思考并完成任務單元。下面我們按任務驅(qū)動教學法的步驟進行教學。

4．1 任務設計

任務設計的是否合理是任務驅(qū)動教學模式成功的基礎，對促進學生是否主動學習起著決定性作用。在教學改革的過程中，將課程總體任務規(guī)劃為五個類20個任務單元，其中第五類任務中根據(jù)每個知識分類安排一個任務單元為課后實踐項目。五類任務分別為基本任務、進階任務、擴展任務、安全項目設計和課后任務，每類任務不但注重了課程知識點和學生特點還注重實用性。

如在基本任務分類中設計的“通過抓取數(shù)據(jù)包分析FTP協(xié)議并進行網(wǎng)絡嗅探”任務單元；此任務與生活中實際的網(wǎng)絡有著緊密的聯(lián)系，任務實施過程中，采用抓取學校FTP的登錄信息進行分析。類似的任務設計能激發(fā)學習者濃厚的學習興趣，在順利完成任務單元的同時對TCP的“三次握手與四次揮手”連接建立與釋放過程的大部分知識有深入的了解，還能進一步掌握數(shù)據(jù)包的獲取方法及分析工具OmniP-eek的靈活使用。在課后任務中可布置學生搭建FTP服務器，對服務器搭建的相關(guān)知識起到了復習作用。

4．2 任務分析

任務分析過程的詳細情況是決定任務驅(qū)動教學模式成功的關(guān)鍵。制定好教學任務后，教師在引導學生分析任務過程中按以下步驟進行：(1)根據(jù)學習者對相關(guān)知識的掌握程度進行回顧，復習與當前任務相關(guān)的知識；(2)講解在《網(wǎng)絡安全》課程中與當前任務有關(guān)的知識點，結(jié)合網(wǎng)絡工程項目進行分析、演示關(guān)鍵知識在項目中的應用；(3)根據(jù)復習和所講解的知識對當前任務進行分析，引導同學們進行探索和小組討論，制定出可實施步驟及方法。

如在進階任務中的“DNS服務的攻擊與防范”任務單元，我們對此任務進行分析的方法如下：(1)復習計算機網(wǎng)絡中所學的DNS的原理、域名樹的結(jié)構(gòu)、域名解析的通信過程和IP相關(guān)知識。(2)講解根據(jù)DNS技術(shù)怎樣對DNS服務器及通信過程進行攻擊；文中根據(jù)DNS的通信過程講解采用“中間人”攻擊的方式截取并篡改DNS通信報文，并成功轉(zhuǎn)發(fā)到DNS目標地址。(3)通過上述分析，同學們興趣高漲，引導同學們在虛擬機中模擬現(xiàn)實網(wǎng)絡中的“中間人”攻擊環(huán)境，并要求提出防范其攻擊的解決方案。

4．3 任務實施

通過任務實施的效率和質(zhì)量來驗證任務驅(qū)動教學模式教學的效果。任務實施過程中，教師進行巡回指導，觀察學生實施任務的詳細過程，收集學生提出的問題進行歸類分析，了解學生對知識的掌握情況。針對新知識點存在的問題，師生共同采用探索的方式一步一步解決，針對普遍存在的基礎性問題進行統(tǒng)一課堂講解；針對個別提問采用單獨或小組講解的方式進行答疑。通過上述方式進行教學和任務的實施，確定了學生在學習過程中的主導地位，能充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)建力、調(diào)動學生的主觀能動性，對培養(yǎng)學生獨立解決問題的能力和創(chuàng)新意識有很大的幫助。

進行前面兩個階段的學習后，我們講解進階任務中的“誘騙性攻擊與防范”任務單元的實施過程。指導老師帶領同學們模擬真實的網(wǎng)絡環(huán)境搭建實驗平臺，誘騙性攻擊常用的攻擊手段有網(wǎng)站框架掛馬、BODY掛馬、偽裝掛馬等，掛馬攻擊方式涉及到ASP(Active Server Page)、HTML(Hyper Text Markup Language)等Web程序代碼及Web服務器的安全配置。在此任務的實施過程中，同學們常碰到IP地址計算、Web服務器的安全配置、Asp源碼安全測試等知識難點，教師在引導過程中，根據(jù)學生對知識的掌握程度進行提示，讓學生按任務的要求獨立完成。對于Web服務器的安全過濾的配置，知識點有相當?shù)碾y度，指導老師先進行演示，再安排學生依葫蘆畫瓢進行配置，學生理解后，可根據(jù)任務要求進行變通從而掌握并靈活運用。

4．4 學習效果評價

效果評價是任務驅(qū)動教學模式的最后一個環(huán)節(jié)，也是通過實踐任務檢測學生學習知識質(zhì)量的一種手段。在教學過程中，每完成一個任務單元將組織同學們對任務的過程、結(jié)果和收集到的問題進行總結(jié)、評價并予以解決；每個項目均挑出兩到三個完成得比較好的同學講解其實施過程，與其它同學分享經(jīng)驗。評價過程中，在激發(fā)學習者創(chuàng)新思維和成就感的同時，要開展同學自評和教師點評，以給予學生更好的鼓勵。在本課程的學習效果評價體制中，采用理論考試、任務平時成績和期末任務操作三者相結(jié)合的方式進行考核?！毒W(wǎng)絡安全》課程在教與學的過程中容易激起學生學習興趣和好奇心，教師進行專業(yè)內(nèi)容教學的同時也要進行適當?shù)姆煞ㄒ?guī)教育，免得出現(xiàn)背離教學目標而產(chǎn)生網(wǎng)絡犯罪等惡果。

5．結(jié)束語

任務驅(qū)動教學法在實際教學過程中與傳統(tǒng)的教學方法相比，主要發(fā)生了四個轉(zhuǎn)變：首先是轉(zhuǎn)變了教學理念，其次是由教學為中心轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生為中心，接下來是由理論課為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橥瓿蓪嵺`任務為中心，最后由課堂為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐哉n堂和實踐相結(jié)合為中心。采用此方法對計算機科學與技術(shù)專業(yè)一個班進行一個學期《網(wǎng)絡安全》課程教學實驗，與未采用此方法的班級對比，效果比較明顯，學生明確了學習目標，不但學習興趣高漲，還能利用所學的知識模擬網(wǎng)絡工程項目中的安全問題并解決，提高了學生自學、動手、分析和處理問題的能力，為培養(yǎng)應用型人才打下堅實的基礎。但美中不足的地方是實踐環(huán)境不夠成熟，很多實際工程項目中的安全案例無法在實驗室進行模擬，無法為學生設計實踐教學任務。

[1]阮曉芳．基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的任務驅(qū)動法在職業(yè)教育中的應用[J]．成人教育，2012，08：45-46．

[2]中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)《2006—2020年國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略》[J]．時政文獻輯覽，2007：456-467．

[3]姚合生，江晉劍，江克勤．以就業(yè)為導向的高師院校計算機專業(yè)本科培養(yǎng)方案與課程體系改革研究與實踐[J]．計算機教育，2009，02：43-46．

[4]袁利永，屠雄剛，瞿有甜．任務驅(qū)動教學在高校計算機基礎教學中的實踐[J]．計算機時代，2005，(11)：6-7．

[5]周志強，龍勇．競合關(guān)系中的學習策略選擇機制研究[J]．研究與發(fā)展管理，2013，04：116-125．

[6]徐瓊．“任務驅(qū)動法”在課內(nèi)實驗課的實踐[J]．教育與職業(yè)，2011，(3)：167-168．

【 Abstracttract】This paper analyzes the problems of the traditional teaching method existing in the“network security”course. Based on the characteristics of the teaching goal of this course,it puts forward the task driven teaching mode.The teaching is oriented to the project and takes students as center.It extends the experiment teaching class time to make learners in the process of learning to be clear of further teaching goal;uses the task content to arouse student’s interest in learning and arouse the subjective initiative of students;cultivates their ability to analyze and deal with problems.The results show that the task driven teaching mode is superior to the traditional teaching mode and is more suitable for cultivating applied talents,which is worthy of reference for the similar courses.

【 Keywordswords】task driven;network security;teaching mode;teaching methods

Exploration and Practice of Teaching Mode for the“Network Security”Course Based on Task Driving Method

Duan Guoyun
(Hunan University of Science and Engineering,Yongzhou 425199,Hunan)

段國云，男，湖南永州人，碩士，講師，工程師，研究領域：網(wǎng)絡與信息安全,Web技術(shù),課程教學方法。

湖南省教育廳項目，項目編號：No．11C0600，本文得到湖南科技學院計算機應用技術(shù)重點學科資助。