高職網(wǎng)絡安全課程教學改革的探討與實踐

吳培飛

摘 要： 分析了高校計算機網(wǎng)絡安全課程的特點及知識構成，對于如何提高該門課程的教學質量， 分別從情境的設計、情境教學的開展、情境教學推進學生主動學習、評估方法的創(chuàng)新等四個方面進行探討。根據(jù)課程特點設計多個學習情境，通過基于案例的課堂教學和基于任務驅動的引導型實踐教學，將學生置身于具體的網(wǎng)絡情境中開展學習；以多種方法推動學生的主動學習，提升學生自學能力，促進學生的實踐能力和綜合素質的全面提升。

關鍵詞： 網(wǎng)絡安全； 課程教學； 主動學習； 實踐教學

中圖分類號：G712 文獻標志碼：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，許多高職院校計算機專業(yè)開設了計算機網(wǎng)絡安全課程。但由于這是一門新興的學科，教學內容和方法沒有嚴格的規(guī)范，因此各學校的教學內容和方法都各有不同?？傮w上講， 該門課程具有如下特點：①涉及的知識面較廣，更新較快；②課程的預備知識要求較高，前導專業(yè)課程多；③課程離不開實踐，只有讓學生親手去操作，才能真正理解和運用，實踐性較強；④對實驗環(huán)境的要求較高，很多實驗要求在模擬的真實環(huán)境下進行；⑤由于要做多種攻防實驗， 因此實驗具有破壞性；⑥由于涉及到很多個學科，內容十分廣泛，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)絡安全是一門強調理論與實踐相結合的專業(yè)性課程，課程知識近年來發(fā)展迅速，涉及面廣，內容豐富。但目前教學上存在一些問題。

⑴ 教材問題

教材內容的更新與網(wǎng)絡的發(fā)展不協(xié)調，導致了課堂教學知識與實際工程實踐相脫節(jié)。

⑵ 教學方法問題

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

⑶ 實驗環(huán)節(jié)問題

隨著學校發(fā)展，實驗室為本課程所提供的實驗儀器與實驗設備嚴重不足，主要體現(xiàn)于數(shù)量和性能不足，后者更為嚴重，這使許多新技術、新方法無法通過實驗驗證，不利于學生掌握。

⑷ 現(xiàn)代教育技術和創(chuàng)新問題

過去教育教學中很少采用現(xiàn)代教育技術手段，對學生創(chuàng)新教育也不夠重視。這不利于豐富課堂教學內容和提高教學效率與教學質量，也不利于培養(yǎng)出社會所需要的復合型學生[2]。

隨著網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，內容不斷更新，如何讓學生能夠準確地理解與掌握安全理論，并盡可能的將所學知識有效的結合到實際應用中，同時根據(jù)所學知識解決具體安全問題，為社會輸送所需要的復合型學生，已成為當前網(wǎng)絡安全課程教學改革迫切需要解決的問題。

1 情境的設計

我們通過對本專業(yè)目標崗位網(wǎng)絡安全工程師、網(wǎng)絡管理員展開崗位調研， 獲得大量職業(yè)資質需求，結合本課程特點，設計四個學習情境，每個學習情境包含多個項目，如表1所示。學習情境由簡單到復雜，過渡自然，符合學習規(guī)律，有利于學生循序漸進，深入課程。網(wǎng)絡通信主要環(huán)節(jié)有：主機（源主機、目的主機）、網(wǎng)絡（源主機所在網(wǎng)絡、目的主機所在網(wǎng)絡）、傳輸通道。

學習情境1 通過學習局域網(wǎng)的通信特點和安全隱患，掌握局域網(wǎng)的安全部署。

學習情境2 讓學生以本人使用的主機為起點，了解主機容易遭受的病毒和攻擊，學習如何保護主機的安全。

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

學習情境4 將前三個學習情境應用到具體的網(wǎng)絡環(huán)境中，根據(jù)校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)具體的特點和安全需求來設計安全方案，這一過程既是所學知識的回顧也是將知識應用的實踐和創(chuàng)新。

針對每個項目，在教學中都設置具體的基本任務和拓展任務?；救蝿帐菍椖炕緝热莸木C合應用和考察重點，主要在課堂教學和實驗教學環(huán)節(jié)完成；拓展任務具有一定的難度，是對本項目知識在深度和廣度上延伸，也可將本項目與其他項目結合起來考查學生能力，一般布置在課外或自學環(huán)節(jié)。如在項目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，而將針對聊天軟件QQ或在線視頻播放器PPTV等網(wǎng)絡通信的捕獲與分析作為拓展任務， 或者將IP協(xié)議分析與網(wǎng)絡攻防結合起來作為拓展任務，從多個方面、層次激發(fā)學生自學的興趣，培養(yǎng)其鉆研精神。

2 情境教學的開展

2.1 基于情境—案例的課堂教學

將案例教學引入“網(wǎng)絡安全”的課堂教學，有助于把較為抽象的網(wǎng)絡安全基本原理和技術知識蘊含于具體的案例中，變枯燥的理論學習為主動解決問題的求知過程，從而激發(fā)起學生的興趣并充分調動學習的積極性[3]。我們根據(jù)所設計的學習情境開展教學，表1中，學習情境1設計了竊取密碼、郵件的安全傳輸、校外訪問校內網(wǎng)資源、信用卡電子交易犯罪、Web通信身份認證和加密等案例；學習情境2首先由教師講解計算機病毒的發(fā)展歷程，輔以尼姆達、CIH、梅麗莎和熊貓燒香等著名病毒為例，指導學生關注計算機病毒及操作系統(tǒng)安全；學習情境3中，教師從已有的經典網(wǎng)絡攻擊案例入手，通過講解攻擊原理進而分析對應的防御方法，講解防火墻時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；學習情境4以校園網(wǎng)為經典案例，向學生介紹網(wǎng)絡安全體系的結構、安全策略的制定、安全技術的應用、安全工具的部署及安全服務防范體系的建立。

2.2 基于情境—任務驅動的實踐教學

“網(wǎng)絡安全”課程的實踐教學采用“實踐說明—示范引導—任務布置—糾錯重做—總結拓展”的模式開展?！皩嵺`說明”指實驗開始前需對實驗內容、目的、要求、考核方法等進行詳細的說明；“示范引導”指教師邊演示邊講解實驗的基本內容，然后向學生布置實驗任務，教師在巡視中給予學生實驗的開展以糾錯和針對性指導，并在實驗完成后總結學生的實驗過程和表現(xiàn)，進而向學生布置與本實驗相關的拓展任務作為自學內容。

以學習情境1為例，教師可采用以下步驟組織實踐教學：第一，教師在課前實驗準備中搭建好捕獲環(huán)境；第二，課程開篇介紹背景知識，讓學生了解局域網(wǎng)的通信特點，教師執(zhí)行一次捕獲，得到FTP用戶名和密碼，向學生直觀展示FTP協(xié)議的安全隱患，鼓勵學生在10分鐘內通過閱讀教材或互聯(lián)網(wǎng)搜索的方式學習和了解協(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踐任務（ 需告知學生本次實踐的考核標準）；第四，學生兩人一組分工合作完成實踐任務，重在提高學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行針對性指導，組織學生對協(xié)議分析的方法、網(wǎng)絡協(xié)議的安全性開展討論，由教師完成課堂教學內容的總結；第六，教師提出拓展實踐的任務，要求學生捕獲其他網(wǎng)絡協(xié)議并進行分析，進一步培養(yǎng)學生自學及靈活應用知識的能力。

3 情境教學推進學生主動學習

主動學習使學生直接參與到問題的思考和解決中，從而獲得更多的知識，明白自己學到了什么和怎樣學習?！熬W(wǎng)絡安全”課程在情境教學中結合授課疑點卡、自選講題和安全周報等方法推進學生的主動學習[4]。

3.1 學習情境的動態(tài)觀察—安全周報

“安全周報”指每周邀請一位同學解讀國家互聯(lián)網(wǎng)應急響應中心（CNCERT/CC）最近一期的網(wǎng)絡安全信息與動態(tài)周報，鑒于該周報內容豐富、更新及時，涉及本周網(wǎng)絡病毒的活動情況、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)絡安全事件與威脅及業(yè)界動態(tài)等多個方面，及時了解周報不僅有助于學生了解本周網(wǎng)絡安全的現(xiàn)狀，而且能夠促使學生進一步直觀感受網(wǎng)絡安全復雜度高、涉及面廣、變化快等特點[5]。

3.2 學習情境的深入研究—自選講題

自選講題要求學生自由組成3-4人的學習小組，通過討論確定講題對象和類型，獨立完成學習報告，并制作成PPT演示文件向教師及全班同學進行匯報演講?！熬W(wǎng)絡安全”課程的每個學習情境均設有案例和綜述兩種類型的講題，案例類講題要求學生針對該情境中的一個經典案例展開深度分析和講解；綜述類講題要求學生針對該情境中某一項安全技術展開研究，要求涉及技術背景、技術現(xiàn)狀以及技術展望等[6]。教師對學生選題應有所調控，保證每個學習情境及每種講題類型都有小組涉及。實踐結果表明，自選講題的方法能夠充分調動學生自學的積極性，營造良好的合作氛圍，提高學生的表達能力。

3.3 學習情境的全面回顧—授課疑點卡

授課疑點卡指在每一個學習情境將要結束時，教師要求每位學生對所學知識進行思考，并寫下學習中對概念、內容或實踐環(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予以講解，個別問題則通過回復電子郵件的方式來解答。記錄學習中的問題和建議有助于學生回顧學習過程、理清知識結構和學習思路，以便開展更有效的學習活動，也有助于教師及時糾正學生的錯誤理解，進而改進以后的教學。

3.4 學習情境的綜合應用—方案設計

方案設計要求學生針對校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)或政府網(wǎng)設計出一個網(wǎng)絡安全方案，這是對學生綜合能力的一次考評，有利于學生回顧整個課程的學習，將知識全面應用到一個具體的網(wǎng)絡環(huán)境中，健全其整個安全知識的結構。

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)平時工作內容；注重工作結果的考評，平時作業(yè)存檔作為評分依據(jù)；注重工作理解的考評，在實驗打分中考查學生對實驗的理解層次。具體應用中采用筆試、口試、表現(xiàn)評分、實驗報告與大作業(yè)相結合的方法來測評學生的學習情況[7]。

筆試是傳統(tǒng)而有效的考核方法，筆試題目要求反映學習效果，并根據(jù)學習效果考查學生的成績。口試要求學生對學習情境中的概念問題加以闡述。表現(xiàn)評分根據(jù)學生在自選講題和安全周報中的具體表現(xiàn)予以評價。實驗報告要求學生記錄實驗的目標、實驗內容、實驗步驟、結果綜述以及拓展任務的開展和完成情況，這一考核幫助學生理清本次實驗的思路，總結經驗，督促學生在課外完成拓展任務并給出詳細的記錄。大作業(yè)要求學生針對校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)或政府網(wǎng)給出一個網(wǎng)絡安全方案，這是對學生綜合能力的一次考評，有利于學生回顧整個課程的學習，將知識全面應用到一個具體的網(wǎng)絡環(huán)境中，健全其整個安全知識結構。筆試一般安排在整個課程結束之后，集中開展；口試安排在每個學習情境結束之后，分批開展；表現(xiàn)評分、實驗日志和大作業(yè)在學生完成任務或遞交作業(yè)之后開展，并及時予以評價，有利于學生在課程后繼環(huán)節(jié)中及時調整學習方法，更有效地開展學習。

5 結束語

本文總結了從事計算機網(wǎng)絡安全課程教學實踐的經驗和體會，實踐證明這些方法的應用確實給教學帶來了很多的幫助，但由于這門課程是一個不斷發(fā)展的學科，其教學內容和教學方法還會隨著知識的更新而出現(xiàn)新的問題，如何讓學生能夠準確地理解與掌握安全理論，并盡可能的將所學知識有效的結合到實際應用中，同時根據(jù)所學知識解決具體的安全問題等，正是今后在教學過程中要繼續(xù)深入研究的內容。

參考文獻：

[1] 遲恩宇，姜惠民，蘇東梅，王東，施麗男.高職高專網(wǎng)絡安全與防護課程教學探索與實踐[J].職業(yè)技術教育，2010.31.

[2] 鄭暉.關于網(wǎng)絡安全技術的教學模式創(chuàng)新[J].職教論壇，2011.20.

[3] 李祥，何月順.主題討論法在《網(wǎng)絡安全技術》課程教學中的應用[J].職教論壇，2011.17.

[4] 顧佩華，沈民奮，陸小華.重新認識工程教育—國際CDIO培養(yǎng)模式與方法[M].高等教育出版社，2009.

[5] 石志國，薛為民，尹浩.計算機網(wǎng)絡安全教程[M].清華大學出版社，2007.

[6] 甘剛，曹荻華，王敏.網(wǎng)絡攻擊與防御[M].清華大學出版社，2008.

[7] 楊云江.計算機與網(wǎng)絡安全實用技術[M].清華大學出版社，2007.