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关键词:信息隐藏;协作学习;立体化
随着网络中信息安全事件的不断升温,网络安全教育也越来越受到高校重视。各大高校纷纷开设该类课程。本校计算机科学与技术、信息工程等专业都相继开设《网络与信息安全》、《信息安全》、《信息安全技术》等课程,普及网络安全知识,提高学生的网络安全技能,增加网络安全意识。以《网络与信息安全》课程为例,课程分配学分为4.0,采用“2+2”模式教学,其中理论2.0为课堂教学和课堂讨论课时,实验2.0为实验课时,即每周理论2节课,单周理论课时,双周讨论课,实验课每周2节课。该课程的体系结构如图1所示。[1,2]
教学过程中的基础内容
《网络与信息安全》课程分为三大模块:①网络安全基本知识概述。该模块主要讲述了网络安全的发展和现状问题,列举网络安全问题引发的各种不同影响的案例。②网络攻击技术。该模块主要讲述网络中的一些攻击现象、攻击行为以及攻击工具等。③密码学模块。该模块主要讲述古典密码学和现代密码学的一些应用,以及信息隐藏技术的一些实际作用等。④网络防护技术。该模块主要讲述网络中针对安全的一些防护措施,如防火墙、入侵监测系统等。
以信息隐藏技术为例,该部分内容在整个课程中非常重要,它将一些保密或重要的信息隐藏到另外一个可以公开的媒体之中,如把指定的信息隐藏于数字化的图像、声音或文本当中,充分利用人们的“所见即所得”的心理,来迷惑恶意的攻击者。近几年来,信息隐藏技术不断发展,越来越多地应用在生活中,如隐写术、数字水印、数字指纹、隐藏信道、阈下信道、低截获概率和匿名通信等,是目前较热的话题。[3,4]
在课程中这部分内容是整个课程的重点、难点之一,教学过程采用了比较、举例等方法,课时分配――理论教学:讨论:实验=1:1:2,理论讲授以图1中的知识框架为主线,算法原理及实现方法,讨论和实验结合中软吉大的网络信息安全系统进行教学。综合起来可以把这部分内容分为以下几部分。
1.信息隐藏位图法
位图法目前使用越来越少,但作为一种基础信息隐藏方法,仍有较高的教学应用价值。该方法作为课程中的一个基本知识点,要求学生掌握它的基本原理,并能通过一个案例,掌握主要运算过程如下:
例如,一幅24位BMP图像,文件头和图像数据由54字节组成,文件头不能隐藏信息,从第55字节开始为图像数据部分,这部分可以隐藏信息。图像数据部分是由一系列的8位二进制数所组成,因为每个8位二进制数中“1”的个数只有奇数或偶数两种可能性,因此若一个字节中“1”的个数为奇数,则称该字节为奇性字节,用“1”表示;若一个字节中“1”的个数为偶数,则称该字节为偶性字节,用“0”表示。我们用每个字节的奇偶性来表示隐藏的信息。
设一段24位BMP文件的数据为:01100110,00111100,10001111,00011010,00000000,10101011,00111110,10110000,则其字节的奇偶排序为:0,0,1,1,0,1,1,1.现在需要隐藏16进制信息4F,由于4F转化为8位二进制为01001111,将这两个数列相比较,发现第2,3,4,5位不一致,于是对这段24位BMP文件数据的某些字节的奇偶性进行调制,使其与4F转化的8位二进制相一致:第2位:将00111100变为00111101,则该字节由偶变为奇;第3位:将10001111变为10001110,则该字节由奇变为偶;第4位:将00011010变为00011011,则该字节由奇变为偶;第5位:将00000000变为00000001,则该字节由偶变为奇。
经过变化,8个字节便隐藏了一个字节的信息,这样就能很好地将信息隐藏在位图中了。当然逆向提取隐藏信息需要花费更长的时间。
2.LSB水印提取
LSB(最低有效位)算法是在位图法的基础上将输入的信号打乱,并按照一定的分配规则使嵌入的信息能够散布于图像的所有像素点上,增加破坏和修改水印的难度。水印信号嵌入模型如图2,水印信号检测模型如图3。
3.DCT变换域算法
DCT变换域算法是这一类算法的总称,在它下面的具体的算法会有一些不同。下面介绍一种基于模运算的数字水印算法。该方法将水印作为二值图像(每一像元只有两种可能的数值或者灰度等级状态的图像)进行处理,依据图像在进行DCT变换后系数的统计来选取适当的阈值,通过模处理加入水印。此算法的特点是在水印检测时不需要原始图像(如图4)。
模拟主动水印攻击教学过程
通过基础知识的学习,学生对信息隐藏技术已经有了一定的了解,为了加深记忆,使知识应用得更好,在这部分课程最后增加了一个模拟主动水印攻击的教学模块。该模块主要应用前期的知识完成。常见的水印攻击方法有:移去攻击、几何攻击、密码攻击、协议攻击(如图5)。
通过模拟攻击实验,学生对数字隐藏技术有了更深的了解,对各种算法增加了兴趣。并在课堂上针对结果展开讨论。下页图6为实验模拟攻击后的有效结果之一。
选用LSB或者DCT进行水印攻击,测试可以显示如下页图6效果。
教学成效
通过对课程中信息隐藏技术教学的改进,学生对比较难懂的数字水印部分内容有了更深一步的了解。通过改革,不仅充分调动了学生的积极性,培养了自学能力,开发了创新能力,还锻炼了学生的团队合作意识和实践能力。攻击中涉及算法的选择、操作的选择、速度的快慢,学生都能通过团队合作完成。学生在实践过程中强烈感受到了成功感和自信感。
结束语
本文以信息隐藏技术内容教学为例,阐述了三种不同的信息隐藏技术的基本知识点,分析了它们之间的关联性和区别,提高了学生的团队合作能力和创新思维的培养,加强了学生的学习兴趣。此外,本模式将教学与科研能力培养相融合,更多地引发了学生的思考。该教学模式可推广到其他课程中。
参考文献:
[1]李继芳,奚李峰,董晨.IPR―CDIO环境的计算机工程教育研究[J].计算机教育,2009(18).
[2]李继芳,奚李峰,殷伟凤,高昆.基于合作式学习的计算机导论课程教学[J].计算机教育,2008(10).
[3]于学斗.以CDIO为指导进行网络安全实验教学改革[J].计算机时代,2010(5).
关键词:高职;网络安全技术;教学改革;微课
中图分类号:G424 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2015)19-0105-01
随着计算机网络安全技术的广泛应用,导致网络不安全的因素越来越多,网络面临前所未有的安全威胁,社会对网络安全技术应用型人才的需求量不断增加,根据社会需求,培养网络安全技术人才成为高职院校的重要任务。本课程应理论联系实际应用技术,着重强调实用性和操作性。
1课程特点
网络安全技术涉及硬件平台、软件系统、基础协议等方方面面的问题,复杂多变。在高职教学中主要有如下一些突出特点。
1)知识面广。网络安全技术课程内容包含网络安全的基本,理论、网络安全技术、软件配置及使用、服务器配置与应用和网络安全维护等知识,如:网络安全的基本概念,加密技术,数字签名和认证技术,防火墙技术,入侵检测技术,端口扫描和嗅探技术,黑客攻击和防范技术等,该课程涉及知识点多而杂。
2)先修课程多。网络安全技术课程是计算机网络技术专业的核心课程,它需要的先修课程有:计算机网络基础、操作系统、网络设备配置等。学生需要掌握以上课程知识,才能更好地学习本门课程。
3)网络攻击手段变化快。随着网络安全技术的广泛应用,由于各种原因,网络攻击手段越来越复杂,与防范技术不断较量。因此,网络安全课程教学内容也需要不断地更新。
4)突出实用性。学习本课程的最终目的是能解决网络安全问题,因此学生必须能动手解决实际问题。本课程需要学生学会的内容有:windows操作系统的安全设置、使用sniffer等抓包软件进行数据分析、使用X-Scan等软件扫描系统漏洞、提升Guest用户权限、WinRoute过滤规则、用PGP加密软件发送邮件、使用sessionwall等入侵检测软件对网络进行实时监视、用ISA防火墙软件设置网络过滤规则、远程桌面连接、灰鸽子的内网上线配置、Snake跳板、EasyRecovery的数据恢复等,通过以上实训,学生能掌握网络安全的基本防护。
2网络安全技术课程教学改革与实践
高职院校以培养技术型人才为主要目标,使学生具备必要的基础理论知识,重视实务知识的学习,知识的讲授是以能用为度,侧重相关知识的实际综合运用,强化职业技能的训练。
1)教学内容改革
网络安全课程教学内容多而杂、且更新速度快,在64学时内不可能将网络安全的相关知识全部学完,这就需要教师精心挑选典型的内容,重点突出当前最紧急最重要的网络攻防内容。本课程按照网络安全防护过程划分为如下三个部分。
事前预防:本部分主要是对网络安全相关知识的介绍,包括网络安全概述、操作系统安全常识、病毒知识介绍。通过这部分的学习,学生应了解网络安全面临了哪些威胁;理解网络出现安全威胁的原因;掌握操作系统有哪些安全漏洞;掌握操作系统的安全策略如何实现;掌握网络病毒及其防治。
事中检测与治理:第二部分主要内容是关于网络运行过程中的相关安全技术,包括加密技术、防火墙技术、黑客攻击与入侵检测、虚拟专用网、网络通信安全和Web的安全。这部分内容是网络安全课程的重难点及疑点,学生学起来比较费劲,教师应在这部分内容做精心的准备。
事后恢复:最后一部分主要内容是关于在网络安全事故发生后如何恢复的技术,包括数据备份技术和安全恢复技术。
2)教学方案的改革
网络安全课程的实验环境要求复杂,需要交换机、路由器、防火墙等网络硬件设备;还需要扫描、抓包、网络监控、加密等软件工具。目前各大高职院校都存在设备不足且落后的局面,因此需要教师充分利用已经拥有的硬件设备和软件工具,并针对各自的情况制定严密的教学方案。
微课教学法。微课是指以视频为主要载体记录教师围绕某个知识点或技能点开展的简短、完整的教学活动。由于《网络安全技术》这门课程难点疑点较多,且动手操作点较多,学生在学习的过程中常常会感到非常吃力。教师录制的微课则很好地解决了这一问题,课后学生可以随时随地反复观看,还能动手反复操作,做到轻车熟路。
理论与实践一体化教学。本课程的教学过程是:教师简单介绍完理论知识后,马上动手演示网络安全攻防过程,学生跟着教师动手操作实验,即边学边做。因此把上课地点安排在多媒体实训机房。多媒体实训机房包含的设备有:投影仪、麦克风、手写白板;60台安装了若干网络安全防护软件的计算机;10组交换机、10组路由器、10组防火墙、10组入侵检测系统等。
案例教学法。本课程内容复杂但也非常精彩和引人入胜,可以用非常有趣的例子作为项目引导学生。如:熊猫烧香病毒、特洛伊木马的电影、QQ被盗、密码破解、网络抓包监控等有趣案例来吸引学生主动解决实际生活中的问题。
3)考核方式的改革。
传统的形成性考核包括了学生的期末笔试部分、出勤、平时表现等组成,这种无法体现职业岗位需求。本文提出采用以证代考的方式来考核学生,参与工业与信息化部全国网络与信息技术培训考试项目(NTC)。NTC考试侧重于实用性,考试内容涵盖实际工作内容,考试内容充分体现技术应用的特点,能真正反映应试者的真实工作技能。以NTC考试来提升教师教学水平,增强学生的职业竞争能力,使学生能与将来的工作岗位零距离对接。
[关键词]网络安全技术与防范实践教学探索
一、课程概况
1.课程定位与目标。网络安全技术与防范课程定位突出基础理论知识的学习和应用、强化实践能力的锻炼和培养。课程的培养目标是为行业企业培养熟练掌握网络安全与防范基本知识、基本理论,具有较强实践动手能力的高技能型人才。学生在学习该课程后,通过实训平台的考试,并获得由国家反计算机入侵和防病毒研究中心颁发INSPC认证网络安全工程师证书。
课程目标是要求学生通过学习了解网络安全存在的主要问题和黑客行为,系统地掌握网络安全与防范的基础知识、基本理论和基本技术,熟练掌握网络安全攻防技术的应用和具体安全防范的方法,具有在公安、司法及其他行业、企业从事中小型网络安全管理和系统安全维护的能力。
2.课程设计指导思想网络安全技术与防范课程本着“必需够用”的原则和“懂技术、会操作、能应用”的培养目标,建设“基于工作过程”的实践教学内容和实战训练项目,以培养学生网络安全与防范基本理论、基本技能为主线,将涉及网络安全与防范的知识组合成四大模块十二个章节进行教学。在教学内容选取上删减了应用性不强的理论内容,加大了实践教学学时,使理论教学与实践教学的比例达到1:1,充分体现了课程的职业性、实践性和开放性。
三、实践教学内容的选取与组织
依据教学目标,我们根据行业企业发展需要和职业岗位工作任务的能力和素质要求选取实践教学内容,依托理论教学组织和安排实践教学内容,在系统安全技术、网络应用安全技术、安全防范技术等内容方面制定实践项目。同时,在教学过程中遵循学生职业能力培养的基本规律,以真实工作任务及工作过程需要为依据,借助实训教学平台,有针对性地开设实用性、操作性强的实训项目,创新教学模式。积极拓展学生面对新技术、自我创新的能力。通过开放实验实训室,组织学生参与专业实训室建设和课题研究等方式,提供给学生更多的动手操作的机会。积极引导学生进行探究性学习,提高学生的实践能力和学习能力。
四、实践教学模式的设计与创新
网络安全技术与防范课程将公安教育训练中的“教、学、练、战”一体化的教学模式应用到专业课程教学中。以“学为用”、“练为战”为指导,充分吸纳高职示范院校教学改革成果和行业企业典型实战经验,科学设计教学内容,强化实践教学环节,面向基层,面向实践,精讲多练,突出了学生实战技能的培养。
1.校内实验室环境建设改造。为了保证教学质量和教学效果,切实培养学生的综合素质和实践能力,提高课堂教学质量,结合本专业校内实验室的容量的实际情况,学校投资百万元建设和改造网络与安全实验室,引进防火墙、IDS等网络安全实用硬件设备和模拟仿真实训系统,能够完成网络安全基础实训、网络安全技术实训、网络攻防模拟仿真实训、网络管理基础实训、实际组网技术实训、计算机网络连接设备使用实训、小型网络搭建实训、网络技术综合应用实训等多种实践内容,良好的硬件环境为学生更好地完成网络安全与攻防实验实训创建了条件。
2.虚拟实践环境的构建。构建虚拟仿真实验环境,组织任务驱动式的实践教学项目。在实践教学过程中,黑客工具的使用、网络操作系统的安全配置、网络服务器的安全配置、数据加密系统的应用等实践内容都可以在虚拟机的环境下完成。在实验室局域网内采用虚拟方法来完成仿真、模拟实验。虚拟实践环境的建立,可以一人单独实验也可以多人合作实验,不但便于学生独立完成实验,还可以更好地锻炼学生的协同合作能力,教学效果显著。
3.校内实训基地的建设。我校与公安部第三研究所合作建立了“国家反计算机入侵和防病毒研究中心信息网络安全辽宁实训基地”。基地建设后为我校提供了该套信息安全教学方案,并对基地的后续运营工作提供长期的技术支持和保障服务。课程组依托“实训基地”的资源,发挥合作双方的优势,按照教、学、练、战一体化的模式,为辽宁省公安队伍和相关行业企业提供专业的信息网络安全教学和培训,加深学生对本课程所学知识的理解,逐步提高学生的实践操作技能。
4.校外实习基地的建设。辽宁省内14个城市公安局网络警察支队毕业生实习基地建设成熟。每年公安类专业学生统一分配到户籍所在地的网警支队进行为期半年的实习工作,提高学生应对网络安全事件的应急能力和解决实际问题的能力。
5.研讨式实践教学。教学中充分利用“理论课+研讨课+实践课”的教学模式,对重点难点部分的实践教学内容精心设计研讨课题,学生根据自己在实践课堂中的实验实训体会和解决方案进行讨论、分析、论述,师生互动,学生互动,充分探讨和争论,加深对所学知识的理解,最后,由指导教师结合理论和实践知识对每组方案的优缺点进行讲评和分析,从而培养学生的开发创新能力和独创意识。
6.实践课程的考核方式。实践课程的考核主要通过以实践性应用教学内容为主,注意学生实际动手能力的培养和考核,强化技能训练,注重学生综合能力的提高;加强学生进一步的学习和研究实践环节。对在学习和应用上有创新的学生应特别给予鼓励。积极鼓励学生参加各类职业资格和行业认证考试,将专业与就业、课程与职业资格有效地融合。
从交易金额较少的网购到大型电子商务应用、从个人通信到军事通信,互联网+时代的网络应用越来越广泛,它在改变我们生活方式的同时也渗入我们生活的点点滴滴,生活逐渐地与网络息息相关。为了避免网络安全问题给我们的生活造成无法挽回的损失,必须采取保守的应对措施解决网络中出现的各类问题。文章主要分析了影响网络安全的因素,提出应对措施,供发展网络安全技术提供理论帮助。
关键词:
网络安全;入侵检测;网络安全态势预测
引言
在“大众创新,万众创业”的互联网时代,计算机网络给人们的生活、工作以及学习方式带来了极大程度的转变,为人们的生活与工作提供了很大的便利性。但由于各国的科技水平发展不平衡,计算机技术和网络技术的运用基础不同,个人能力之间还存在着差别,因此网络黑客盛行,导致计算机网络的危险系数不断上升,计算机网络环境受到污染,这不仅威胁着网络用户的使用、个人的信息安全,还影响着我国社会的发展。因此,寻找有效的措施解决这一系列问题已经成为当务之急。
1影响网络安全的主要因素
1.1自然因素
台风、雷雨天气、地震等恶劣的自然环境都可能会破坏计算机网络的性能,从而导致网络不能正常使用或瘫痪。这些因素虽然对个人用户来说就是网络不能使用而已,但对某些实时性要求极高的网络来说是不可接受的,比如医疗救助网络。
1.2人为因素
人为因素可以分为两种:一种是故意的进行人为破坏,另一种是无意的。一方面,虽然计算机技术具有较强的专业性,普遍用户都只是会一些常用性操作,但计算机网络的使用会有复杂状况的出现,在实际使用中,有相当一部分的计算机用户没有正确认识到计算机网络安全的重要性,相关的安全防范措施常常被忽略,从而导致安全问题的出现。例如:账号密码过于简单;另一方面,随着越来越多的经济交易在网上进行,一些不法分子也将目光转移到网络中,由于当前的信息网络还不够完善,或多或少存在有漏洞,利用自身的计算机技术攻击这些漏洞的存在,侵入到一些重要的信息系统中对其中的重要信息进行窃听、获取等,或是对信息进行修改和破坏,或是利用这些信息获取利益。甚至有的不法分子为了满足自身的利益,还会直接将一定区域内的网络系统直接切断,阻碍整个区域的网络正常运作。
1.3病毒因素
计算机病毒是一种网络安全隐患,当前对数据安全的最大威胁就是计算机病毒,其属于恶意破坏行为的一种。计算机病毒作为一组具有破坏性和感染性的指令或代码,它的破坏性和潜伏性极强,在实践中,它还具有蔓延范围广、传播速度快等特点,对于网络安全具有极大的威胁。通常来说,计算机病毒会通过进入网站、文件下载、文件打开等多种方式进行传播,一旦人们运行到带有病毒的程序,该病毒就会扩散到计算机网络之中,严重的还会导致电脑瘫痪,造成极大的破坏[1]。计算机病毒具有以下特点:寄生性、隐蔽性、破坏性和传染性等[2],这些病毒具有自我复制的能力,且在计算机中进行蔓延,其传播范围不只是单机性,而是区域性的,由此可见,提高对计算机病毒的防范力度,及时清理已经感染的病毒是保障网络安全的重要手段。
2保守的应对措施
2.1养成良好的上网习惯
首先,各类聊天娱乐软件和支付应用软件要设置复杂度高的密码,并且经常更换以防暴力破解。其次,不要点击一些中奖信息的链接和陌生人发送的邮件,因为附着有病毒和木马。再则,增强网络安全防范意识,对非常重要的数据进行备份。最后,电脑、手机的杀毒软件要及时更新,检查出漏洞后要及时修补。
2.2发展网络安全技术
计算机网络的安全是一个涉及多方面的系统工程,既需要被动防御,又需要主动防御;既需要采取必要的安全技术来抵御各种攻击,又需要规范和创建必要的安全管理模式、规章制度等来约束人们的行为,保证网络的安全。所以,在制定安全策略时应遵循以下原则:即最小特权原则、阻塞点原则、失效保护状态原则、纵深防御及多样化原则、最薄弱连接原则和普遍参与原则[3]。现在已经产生的技术中没有一种技术是被公认为不存在安全漏洞的,所以网络安全技术必须与时俱进,在它被破解和攻击前技术有新的进步。
2.3应用入侵检测技术
亡羊补牢是没有任何作用的,因此我们需要在网络被破坏前就应该检测到网络正在或可能受到攻击,入侵检测技术不可或缺。入侵检测需要我们借助计算机的硬件和软件功能,以及专门针对入侵的检测技术手段进行实时地检测网络的数据流,如果发现有入侵本地网络的迹象就应及时做出反应,根据具体情况做出仔细分析后采取限制启动项、切断网络以及发挥防火墙的调整作用等措施,最后,对入侵的数据加以过滤处理。除此之外,最好还要结合其他的网络安全技术一起使用,比如安全审计等。
2.4应用网络安全态势预测方法
保障网络安全不仅需要了解此时此刻计算机网络的安全状况,还需要能够对将来网络中可能出现的安全问题进行预测,这就是网络安全态势预测。在日益复杂的网络环境和动态变化的攻防场景下,获取并理解网络中未来的安全状况及其变化趋势,可以为安全管理员的安全操作和决策提供依据和指导,从而提高网络防御的主动性,尽可能地降低网络攻击的危害[4]。目前,研究人员主要提出了以下几种网络安全态势预测方法,基于D-S证据理论的方法、时间序列分析的方法、基于博弈论的方法以及基于时空维度分析的方法。应用这些方法可以更加保守地预测、掌握网络安全的态势进而达到保障网络安全的目的。
3结束语
从上面的分析可以得出以下结论:影响网络安全的因素非常多,需要从多方面进行考虑、改进。但是,从社会工程学角度分析,这些因素又不是最主要的,人类才是网络安全破坏者。所以,在积极探索如何提高网络安全技术的同时,也应该完善相关的法律法规来约束人们的上网行为,制止人们对网络的非法入侵行动。网络安全技术没有最好的,只有更好的,网络安全学者需要孜孜不倦地学习,为网络安全事业做出应有的贡献。
作者:张婷 单位:西华师范大学
参考文献
[1]颜丹.计算机网络安全问题与应对措施分析[J].网络安全技术与应用,2016,2:4.
[2]李晨.网络安全常见威胁因素及安全技术探析[J].网络安全技术与应用,2016,2:13.
关键词:网络安全;任务驱动;结对
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)27-0111-02
随着网络威胁的增加,社会对网络安全的重视程度也越来越高[1],网络安全已经成为计算机专业的重要学科。掌握网络安全的技术不仅需要扎实的理论基础,同时还需要具备较强的实践和分析能力。因此,如何在现有的环境下培养出理论扎实,实践和分析能力强的学生以适应社会和企业的需求[2],成为高校网络安全教学的一个重大挑战。
1 《网络安全》课程特点
《网络安全》课程需要的理论知识范围较广,且与之相关的技术也繁多,该课程主要有具有以下几个特点:
1)知识综合性强。《网络安全》是一门涵盖性非常广的课程,包含密码学技术、病毒技术、防火墙技术、入侵检测技术、VPN技术、WEB技术等。正因为《网络安全》的涵盖面非常广,所以该课程对于前导课程的要求也是比较高,需要学习计算机操作系统、程序设计、计算机网络、WEB设计、数据库技术、Linux应用等一系列课程。此外,除了课程需要的技术较多,对于每门技术也都需要扎实的理论基础。
2)更新速度快。网络中各种威胁层出不穷,而且技术手段也越加复杂。为了保证网络的安全,抵抗和消除网络的威胁,网络安全技术也正快速更新以应对复杂多变的网络威胁。因此,《网络安全》课程的知识点也需要不断地更新,以培养适应社会需求的人才。
3)实践能力强。网络安全绝不是纸上谈兵,而是注重实操能力。同一个问题在稍有差异的环境下,解决方法都不尽相同。同一问题,也可应用不同的方法去解决,每一种方法都可以灵活运用。熟练掌握网络安全技术,需要不断地进行实践。
4)分析能力要求高。网络威胁总是先于网络防护技术而出现,对于如何保证网络的安全需要基于已有知识理论和经验对网络新威胁进行分析,并进行实践尝试。《网络安全》课程无法也不应该穷尽所有的网络安全知识,而是需要培养学生的独立分析、独立动手能力。
2传统教学存在的不足
传统《网络安全》课程教学一般是先讲授理论知识,再进行实验教学。从学生实际反馈来看,这种教学方法不太好,因为理论与实践之间有时间差,学生在学习枯燥的理论知识时,没有实践加以补充,学生在实验课教学时对于理论知识都记忆模糊。
传统《网络安全》课程的内容安排一般是以理论知识点为中心展开,然后再介绍与理论对应的所有实践环节。学生在学习的过程中反应很平淡,知识内容很散,学生对于知识的运用也不灵活。如果对教学内容,以项目为驱动,设定达成目标,利用不同工具实现目标,并辅以原理解释。学生对于知识点的记忆较深刻,教学效果较好。
《网络安全》课程旨在培养学生掌握网络安全理论相关知识,能够对网络进行安全防护。但是学生在学习完课程后,往往还停留在将问题对号入座的阶段,当网络威胁通过变换旧技术或引入新技术时,学生便束手无策。出现这种情况的原因是学生的分析和灵活应用知识的能力,这样的学生无法满足社会的需求。
3结对编程
结对编程最早应用于软件开发环境中[3],其定义为两个程序员坐在同一个工作台进行软件开发,其中一位程序员负责开发思路及并口述代码,另一位程序员负责键盘编码,并且需要两人在软件开发中频繁的交流。两个程序员具有相同的缺点和盲点的可能性较小,当进行结对编程时程序员可以技术互补,相互交流经验并即时审核代码。实践证明,通过结对编程能够有效地提高软件开发的效率,并且可以明显降低软件中存在的缺陷。此外,结对编程对于需要提高实践能力、团队协作能力和分析能力效果显著[4]。《网络安全》作为一门实践能力强,注重培养分析能力和团队协作能力的一门课程与结对编程的作用是匹配的,但目前针对此课程特点的结对编程研究还较少。
4教学设计
针对前文中描述传统《网络安全》教学中的不足,本文从教学方法和实验方法两方面进行研究探索。
在教学方法上,针对传统教学过程中理论与实践结合不紧密的问题,提出基于任务驱动式教学方法。以《密码学技术》章节为例:以“公司销售部邮件泄露”为案例描述,引入课题,设置学习目标为能够根据实际公司情况,采用对应的加密技术确保公司邮件、文件安全,进而展开理论知识讲解和安全工具的原理及配置方法。同时,教学方法采用一体化教学教室。对于学生的理论讲解与实践教学穿行,统一在一体化实验室中完成。
在实验方法上,增加学生实践课程的占比,实验过程摒弃传统教学方式:如首先配置、软件的应用,然后完成并提交实验报告。实验要求两两组合,以结对方式进行实验。以《密码学技术》章节为例:两两组合后,根据任务实际情况要求,对问题进行分析、讨论,一个同学负责解决方案的确定,选择合适的加密技术,另一个同学负责完成命令和操作的执行,确定方案的同学可以在另一同学执行方案时同步进行审查。实践过程中结对学生间的角色进行轮流互换。
从广东松山职业技术学院《网络安全》教学课堂反馈情况来看,基于结对实验方式的任务驱动型一体化教学的教学效果较好。首先,学生对于计算机网络安全的兴趣大大增加,学生不仅在课堂保持较高学习兴趣,课后也会尝试课程深度扩展。其次,采用基于任务驱动的一体化教学后,学习对于理论知识的掌握也变得更深刻,尤其在学期后的综合实践训练的课程中,可以看出学生能够较灵活的运用网络安全技术。再次,结对实验的引入,通过不断的交流与讨论,学生对于理论知识的掌握,实际的个人动手能力,分析能力和团队协作能力较传统教学方式有很大的提升。
5 结语
计算机网络安全课程旨在培养理论知识扎实,并具备分析能力、动手能力和团队协作能力的综合性人才以适应社会需要,这对计算机《网络安全》课程的教学产生了挑战。本文根据计算机网络安全课程的特点,分析传统《网络安全》课程教学上的一些不足,从教学方法和实验方法两方面进行研究探索,提出以任务驱动型教学方式,结对进行实验的教学方法。从实践结果来看,采用该教学方法后,学生对课程兴趣提升,学生的分析能力、动手能力和团队协作能力都得到明显提升。下一步研究工作,将在结对编程的基础上,在课程后期增加对抗式课程设计内容,同时尝试引用翻转课堂,旨在进一步提升学生的分析、实操和团队协作能力。
参考文献:
[1] 罗明宇,卢锡城,卢泽新,等. 计算机网络安全技术[J]. 计算机科学,2000,27(10):63-65.
[2] 教育部. 关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见[J]. 中国职业技术教育,2007(1):14-15.