基于混合式教學(xué)的《防火墻原理與技術(shù)》課程教學(xué)的改革與實(shí)踐

葉青　閆璽璽　秦攀科

【摘 要】針對(duì)信息安全專業(yè)《防火墻原理與技術(shù)》課程的基本特點(diǎn)，分析了目前《防火墻原理與技術(shù)》課程教學(xué)模式存在的缺陷。闡明混合式教學(xué)模式的重要意義，并從課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、考核方式等方面完成混合式教學(xué)模式下《防火墻原理與技術(shù)》課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，應(yīng)用混合教學(xué)模式，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、解決問題的能力及知識(shí)應(yīng)用能力均有明顯提高。

【關(guān)鍵詞】混合式教學(xué)；防火墻原理與技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)；教學(xué)改革

0 引言

今天，大多數(shù)企業(yè)會(huì)組建一個(gè)私有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來互聯(lián)企業(yè)內(nèi)部的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由于企業(yè)業(yè)務(wù)的需要、通訊的需要以及資源共享的需要，這個(gè)私有網(wǎng)絡(luò)常常需要連接到公共網(wǎng)絡(luò)Internet。而接入公共互聯(lián)網(wǎng)在帶給人們諸多便利的同時(shí)，也帶來了數(shù)據(jù)竊取、非授權(quán)訪問、網(wǎng)絡(luò)攻擊等網(wǎng)絡(luò)安全問題。為了保護(hù)個(gè)人和企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)安全，通常會(huì)部署防火墻，IDS和防病毒系統(tǒng)等以保護(hù)其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)資源和數(shù)據(jù)免受外部的惡意攻擊。防火墻是保護(hù)內(nèi)網(wǎng)安全的第一道閘門，它是在不同網(wǎng)絡(luò)（如可信任的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和不可信的公共網(wǎng)絡(luò)）或不同網(wǎng)絡(luò)安全域之間的一系列部件的組合。它是不同網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)安全域之間信息的唯一出、入口，能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全策略控制（轉(zhuǎn)發(fā)、拒絕）出入網(wǎng)絡(luò)的信息流。

《防火墻原理與技術(shù)》是我校信息安全專業(yè)本科生必修課程，同時(shí)，也是許多高校信息安全專業(yè)必修或選修專業(yè)課程。該課程理論知識(shí)概念多、涉及面廣、實(shí)踐性也較強(qiáng)。該課程的教學(xué)目的是使學(xué)生了解防火墻的基本原理、實(shí)現(xiàn)技術(shù)、開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)以及應(yīng)用實(shí)例，提高防火墻技術(shù)應(yīng)用水平，提高網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)與安全防護(hù)能力。目前該課程廣泛采用的是在多媒體教室講授和計(jì)算機(jī)機(jī)房上機(jī)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)模式，在當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)背景下，這種教學(xué)模式顯然不能滿足教學(xué)需要，學(xué)生感覺上課枯燥無味，不能主動(dòng)參與，只能被動(dòng)吸收，久而久之，學(xué)生會(huì)缺乏主動(dòng)性、創(chuàng)造性且實(shí)踐綜合應(yīng)用能力較弱。嘗試將“線上”和“線下”相結(jié)合的混合式教學(xué)模式應(yīng)用到《防火墻原理與技術(shù)》課程的教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)自主輔助學(xué)習(xí)和課堂教學(xué)相結(jié)合的學(xué)習(xí)模式。實(shí)踐證明，此教學(xué)模式取得了良好的教學(xué)效果。

1 混合式教學(xué)模式的意義

2004年，何克抗教授首次正式提出混合式教學(xué)（B-Learning），所謂混合式教學(xué)就是要把面對(duì)面教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合，既要發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又要充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性。國(guó)際教育技術(shù)界普遍認(rèn)為，只有將面對(duì)面教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)結(jié)合起來，使兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，才能獲得最佳的學(xué)習(xí)效果。具體地講，B-learning的優(yōu)點(diǎn)如下：

1）擴(kuò)張學(xué)習(xí)空間和機(jī)會(huì)

單一的學(xué)習(xí)方式不可避免地會(huì)限制一個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)者，比如，課堂教學(xué)方式只限于那些可以在固定時(shí)間、固定地點(diǎn)參與學(xué)習(xí)的人，但虛擬課堂卻可以使一些遠(yuǎn)距離的學(xué)習(xí)者也能參與進(jìn)去，當(dāng)傳播的知識(shí)可以被記錄、下載或能重播時(shí)，那些不能在某個(gè)時(shí)間參與學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)者就可以在其他時(shí)間學(xué)習(xí)。

2）提高學(xué)習(xí)效率

混合式教學(xué)方式比單一的教學(xué)方式能夠取得更好的教學(xué)效果。斯坦福大學(xué)和田納西大學(xué)的研究表明，混合教學(xué)策略會(huì)提高學(xué)習(xí)效率，完成相同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，混合教學(xué)只需傳統(tǒng)教學(xué)時(shí)間的50%。實(shí)踐證明，混合式學(xué)習(xí)成功的案例有很多，使用混合式學(xué)習(xí)的學(xué)生，學(xué)習(xí)方式更靈活性，自主性更強(qiáng)，學(xué)習(xí)興趣也更濃厚。首先課前在線預(yù)習(xí)、提出問題，然后面對(duì)面進(jìn)行課堂講授解惑，最后課后通過錄制的課堂視頻進(jìn)行復(fù)習(xí)，學(xué)習(xí)效果大幅提高。

3）混合式學(xué)習(xí)可以平衡和優(yōu)化學(xué)習(xí)時(shí)間、費(fèi)用

如果使用純粹的在線學(xué)習(xí)，自定步調(diào)的學(xué)習(xí)，或者多媒體軟件的學(xué)習(xí)，這樣花費(fèi)是很龐大的，因?yàn)檫@需要各種技術(shù)和資源的支持。并且純粹的在線學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)于重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容，理解不夠清楚，學(xué)習(xí)效果不好，學(xué)習(xí)花費(fèi)的時(shí)間也較長(zhǎng)。如果采用混合學(xué)習(xí)方式，結(jié)合面對(duì)面的教師指導(dǎo)和自定步調(diào)的學(xué)習(xí)，這樣就可以平衡和優(yōu)化學(xué)習(xí)所花費(fèi)的時(shí)間與費(fèi)用。

2 混合式教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

所謂混合式教學(xué)（Blending Learning），就是要把面對(duì)面教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)（E-Learning）結(jié)合起來，其中，E-Learning內(nèi)容所占比例為30%～79%。近年來，我校引進(jìn)了Sakai（賽課）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，該平臺(tái)包括課程資源共享、在線考試、在線作業(yè)、在線討論等多種教學(xué)輔助功能，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。我校的《防火墻原理與技術(shù)》課程共安排32學(xué)時(shí)的教學(xué)，其中理論教學(xué)24學(xué)時(shí)，實(shí)踐教學(xué)8學(xué)時(shí)。下面借助Sakai網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，以《防火墻原理與技術(shù)》課程為例，從面對(duì)面教學(xué)（課堂教學(xué)+實(shí)驗(yàn)教學(xué)）、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、考核方式三個(gè)方面探討混合式教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。

圖1 河南理工大學(xué)Sakai網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

1）面對(duì)面教學(xué)（課堂教學(xué)+實(shí)驗(yàn)教學(xué)）

第一部分防火墻基礎(chǔ)，安排6學(xué)時(shí)。主要包括防火墻在網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)中的地位和作用、防火墻定義和功能、防火墻技術(shù)、防火墻體系結(jié)構(gòu)、防火墻的局限性和發(fā)展等內(nèi)容。這是學(xué)生第一次接觸防火墻課程，教學(xué)內(nèi)容切忌枯燥，應(yīng)通過一些生動(dòng)的實(shí)例來抓住學(xué)生的注意力，從而引發(fā)學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣。比如通過古代人用防火墻來防止火勢(shì)蔓延來引出防火墻的定義，比如通過“棱鏡”事件引出防火墻在保護(hù)內(nèi)網(wǎng)安全方面的重要作用。教師在講授這一部分內(nèi)容時(shí)可多借助圖片、音頻、視頻等多媒體手段突出防火墻在網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)中的重要作用，幫助學(xué)生理解防火墻的包過濾技術(shù)和代理技術(shù)的區(qū)別及優(yōu)缺點(diǎn)。這部分內(nèi)容的重點(diǎn)是防火墻的作用及防火墻技術(shù)，而難點(diǎn)是防火墻技術(shù)，這兩方面應(yīng)作為課堂講解的必要內(nèi)容，其他內(nèi)容教師則可以讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)自學(xué)研究，只對(duì)所提問題進(jìn)行課堂講解。

第二部分防火墻標(biāo)準(zhǔn)，安排4學(xué)時(shí)。主要包括防火墻的功能要求、性能要求、安全要求、保證要求、防火墻的功能測(cè)試、性能測(cè)試等內(nèi)容。由于這部分內(nèi)容涉及到防火墻的各方面標(biāo)準(zhǔn)，如果單純地依靠課本講解，就會(huì)顯得枯燥乏味，學(xué)生缺乏興趣，無法掌握學(xué)習(xí)重點(diǎn)。在進(jìn)行此環(huán)節(jié)時(shí)，可以采用更為靈活的方式，例如可以將學(xué)生分（下轉(zhuǎn)第72頁）（上接第92頁）為若干組，教師為每組學(xué)生提供相關(guān)的參考資料，由學(xué)生研究相關(guān)內(nèi)容并進(jìn)行重點(diǎn)知識(shí)的講解，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。這部分內(nèi)容的重點(diǎn)在防火墻的功能要求、性能要求、防火墻的功能測(cè)試，難點(diǎn)是防火墻的功能測(cè)試和性能測(cè)試，重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容及學(xué)生提出的公共問題，教師必須在課堂上進(jìn)行講解。

第三部分防火墻實(shí)現(xiàn)，安排8學(xué)時(shí)。主要包括：Windows平臺(tái)上個(gè)人防火墻實(shí)現(xiàn)技術(shù)、基于SPI的簡(jiǎn)單防火墻實(shí)現(xiàn)、基于NDIS的簡(jiǎn)單防火墻實(shí)現(xiàn)等內(nèi)容。這部分內(nèi)容的特點(diǎn)是實(shí)踐性比較強(qiáng)，編程量大，只依靠課堂講解學(xué)生很難全部理解，因此應(yīng)輔以實(shí)驗(yàn)教學(xué)。我們安排了兩次實(shí)驗(yàn)：一是Windows平臺(tái)個(gè)人防火墻實(shí)現(xiàn)（3學(xué)時(shí)），二是基于NDIS的簡(jiǎn)單防火墻實(shí)現(xiàn)（3學(xué)時(shí)）。這部分內(nèi)容重點(diǎn)是：Windows平臺(tái)上個(gè)人防火墻實(shí)現(xiàn)技術(shù)，難點(diǎn)是Windows平臺(tái)上個(gè)人防火墻實(shí)現(xiàn)技術(shù)和基于NDIS的簡(jiǎn)單防火墻實(shí)現(xiàn)，這兩部分內(nèi)容除了課堂上必須講解，授課教師也應(yīng)設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上傳至網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)用。

第四部分防火墻應(yīng)用，安排6學(xué)時(shí)。主要包括個(gè)人防火墻應(yīng)用、開源防火墻Linux iptables應(yīng)用、商業(yè)防火墻產(chǎn)品及選購(gòu)、商業(yè)防火墻應(yīng)用等內(nèi)容。此部分內(nèi)容的特點(diǎn)是既包括理論性強(qiáng)的內(nèi)容，也包含實(shí)踐性強(qiáng)的相關(guān)內(nèi)容，所以教師在理論教學(xué)同時(shí)，應(yīng)同時(shí)注意課堂實(shí)踐操作，幫助學(xué)生消化理解。我們安排了一次實(shí)驗(yàn)，開源防火墻Linux iptables實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）以強(qiáng)化理論教學(xué)效果。個(gè)人防火墻應(yīng)用、開源防火墻Linux iptables應(yīng)用既是此部分內(nèi)容的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，應(yīng)作為課堂教學(xué)的主要內(nèi)容。

2）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

對(duì)于課堂上沒有講到的內(nèi)容或者課堂內(nèi)容的延伸，可以通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行輔助教學(xué)。課前，授課教師需要將要講解內(nèi)容的PPT、資料等上傳至網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，由學(xué)生進(jìn)行自主研究學(xué)習(xí)?！斗阑饓υ砼c技術(shù)》這門課知識(shí)點(diǎn)多且較零散，學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)課上掌握，課下忘記的現(xiàn)象，因此，教師應(yīng)把上課的內(nèi)容錄制成視頻的形式，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)發(fā)布出去，學(xué)生可對(duì)課堂上的內(nèi)容進(jìn)行鞏固與復(fù)習(xí)。另外，課后思考題、作業(yè)等也要上傳至網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。

3）考核方式

考核方式是對(duì)一教學(xué)過程的教學(xué)效果的一種評(píng)價(jià)方式。傳統(tǒng)的教學(xué)考核方式以筆試為主，混合教學(xué)形式由于綜合了多種學(xué)習(xí)活動(dòng)，所以考核方式也更為復(fù)雜、多樣化，既包括考試考核，也包括網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的相關(guān)考核，例如學(xué)生網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的學(xué)習(xí)時(shí)間、作業(yè)完成情況、學(xué)習(xí)討論情況等等，均可作為最終成績(jī)的一部分。我們?cè)诳己恕斗阑饓υ砼c技術(shù)》課程時(shí)，考試成績(jī)占總成績(jī)的50%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占20%，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)情況占30%，以督促學(xué)生加強(qiáng)使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)研究的能力。

3 結(jié)束語

《防火墻原理與技術(shù)》是高校信息安全專業(yè)一門重要的專業(yè)課，本文針對(duì)該課程目前面對(duì)面教學(xué)模式的缺點(diǎn)，結(jié)合本校信息安全專業(yè)教學(xué)的實(shí)際，探討了基于混合教學(xué)模式的課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，應(yīng)用混合教學(xué)模式后，大部分學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、解決問題的能力及知識(shí)應(yīng)用能力均有明顯提高。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]