网络安全课程理论与实践教学中的几点探讨

摘要：伴随网络技术的迅猛发展，网络安全人才的需求倍增，在独立学院中如何科学合理地开展网络安全课程的教学与实践是一个重要问题。从课程教学实际出发，结合网络安全课程的现状与存在的问题，通过在课程理论与实践教学方法上进行一些有益的改进，完善实验室的建设等方法可以在这方面取得一些良好效果。

关键词：网络安全；教学方法；实验室建设

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）28-6739-03

1 概述

信息安全是一门新兴的学科，2004年成为一门正式的本科专业，目前也成为科研机构和大专院校的一个重要研究领域。网络与信息安全也是一门交叉学科，它涉及到数学、信息、通信和计算机等多门学科，综合性较强。作为一门课程，主要面向计算机科学与技术专业、网络工程专业、信息安全专业等高年级的本科生来开设，在学生掌握了一定的网络基础知识和具有一定的编程能力的基础之上，通过本课程的学习，深入了解在网络和信息安全领域的一些关键技术，例如加密技术，防火墙，VPN等。因此更加要求学生具有较强的实践动手能力。结合作者所在学校的实际情况，本文主要针对在独立学院中，考虑到学校的培养方案和学生的特点，如何让本课程能最大程度上达到原本的教学目的，分析教学和实践内容以及教学方法存在的问题，展开探讨，并尝试进行一些改革。

2 课程现状与存在的问题

2.1 人才需求和相关课程建设

从国内各个公司企业的实际需求来看，信息安全技术人员及其匮乏。专业的反病毒工程师在IT职业架构中还是空白。随着信息安全受到社会各界越来越多的关注，以及网络中日益增多的安全问题的发生，对具备一定安全技能的技术人员的需求越来越突出[1-2]。

为了适应实际需要，我校在2008年成功申报开设了网络工程专业，网络安全作为本专业中一个重要的方向。作为独立学院，立足于所在的广东省的经济发展方向，我们所培养的学生的主要目的是：在掌握了一定的专业基础知识后，要有很强的动手和实践能力，能很好的适应相关企业的实际需求。作为网络工程专业的学生，在完成了前两年的基础课和专业基础课以后，在第5和第6学期，我们开设了一系列网络应用和网络安全方面的课程。第5学期主要包括：计算机网络，网络操作系统，TCP/IP协议，网络安全。第6学期主要包括：局域网互联技术，网络管理，网络规划和设计，网络协议编程，网络攻防技术，无线网技术等一系列专业选修课程。这样本专业的学生，在掌握了计算机的基础知识以后通过这一年的学习，对网络应用及网络安全的知识结构又有了系统的了解。

2.2 教学目的及内容

本课程的主要教学内容有：1）了解网络与信息安全的相关知识、方法，了解计算机系统与网络安全的原理。了解网络与信息安全的相关策略。了解操作系统安全、因特网安全和数据库系统安全。2）掌握几种主要加密方法的算法和原理。掌握加密技术和数字签名、身份鉴别、认证之间的关系。3）重点掌握PKI、身份认证、访问控制、系统审计。重点掌握几种成熟的网络与信息安全软件的使用方法[3]。

理论课时为32学时，实验课时为16学时。理论课以课堂讲解为主，辅助多媒体课件，对主要问题进行课堂讨论，学生课后完成相关主题的课程报告。成绩考核：平时成绩占10%，实验成绩占20%，期末考试成绩占70%。

2.3 教学中存在的问题

1） 需要开展有针对性的教材建设

目前可选用的教材大部分选择了摘抄和罗列标准条款。而这些内容对那些刚刚接触网络安全的学生而言是相当晦涩的。我们认为，对于本课程中这些比较难于理解的内容，教科书应该把重点放在其导读和解析方面。

2） 学习内容过分偏向理论，与实践脱节

由于本课程是一门交叉学科，特别是密码学这部分，涉及到了数论的知识，从学生的角度来看，通常认为这部分内容很难理解，不易学习和掌握。在本课程教学中，过多偏重理论知识的学习和考察，讲授的一些安全技术，与实际联系较少，理论知识的学习过程显得枯燥无趣，目前还主要以单纯的教师讲授为主，学生只是单纯的在接收学习信息，缺少学生的参与和互动，从很大程度上削减了学生的学习积极性，逐渐脱离了应用人才的培养目标。

3） 实验环境相对复杂，实验室建设困难

网络技术发展迅速，设备更新换代快，即使建成高效完整的实验室，也会在较短时间内陈旧过时。目前，高校网络实验室的设备大多只用来进行局域网实验，而对于网络安全方面的常用技术，如网站的入侵检测、SQL注入、VPN 等，则难以开展实验教学。只依靠扩大经费投入、增加设备购置进行网络实验室建设，不能解决上述问题，也无法适应网络安全技术飞速发展的需要。利用模拟实验软件，与现有实验设备相结合，搭建虚实结合的网络实验平台，解决实验项目落后，提高实验教学效果的有效解决方法[4]。

3 教学与实践环节的改进

3.1 多样化的教学方式

本课程以课堂教学作为主要的组织形式并辅以实验教学，并应用多种教学方法。理论部分主要以课堂教学和讲授法为主，以多媒体教学手段为辅，为后面的应用和实践部分打下好的基础。为了在应用和实用技术部分有效地培养学生的各种技能和提高学生的动手能力，采用了多种教学方法，大大加强学生参与的机会。其中基础介绍性的部分采用讲授法以提高效率，具体技术和工具的应用部分应用实验教学并辅以学生自学、讨论法。

1） 强调理论与实践结合

本课程要求学生较系统地掌握网络安全领域中所必需的基础理论知识和基本技能，具有较强的实践动手能力，掌握网络安全相关协议，安全防御与攻击技术，安全检测的方法，构建安全网络技术[5]。

通过本课程的学习，在学生掌握和具备了扎实的计算机网络安全知识基础上，鼓励网络工程专业的同学积极参与国际上认可的思科网络安全认证考试，使学生较早了解实际工作要求和社会需求，检验自己专业知识学习的水平。由于课时数的限制，无法对本门课程中所涉及的各学科知识过多介绍，这会对学生深入理解及融合相关知识带来影响。在课程教学中采用理论与应用相结合的方法，激发学生学习兴趣，通过阅读相关文献，针对身边的应用学习技术，并上升到理论，进一步理解和掌握各种网络安全技术的原理与应用。结合实验课，在实验中培养动手能力，学会查阅文献、分析问题、解决问题的方法。掌握举一反三、学以致用的学习方法。

2） 采用启发式教学方法，鼓励学生主动思考

在课程内容安排上先提出网络中存在的威胁、分析产生威胁的原因，然后介绍安全体系结构，使学生能够对信息安全框架有一个整体的认识，在其他各种安全技术的讲解中，重点内容采用实例分析和动画演示，使学生能够深刻理解学习内容，激发学生的学习兴趣，取得了良好的教学效果。采用启发式教学方法。针对现实中网络上的安全问题，例如网上银行的信息保密，鼓励学生自己去了解问题，分析问题，查找资料去了解目前采用的解决方案，然后以小论文的形式自己总结。

3） 培养学生动手能力，鼓励创新

网络安全是计算机学科的一个新方向，很多技术在现有的教科书中都没有涉及，特别是一些国内外的新产品和研究成果。把这些内容安排到学生的课外作业中，不仅能拓宽学生的知识面，还能增强学生的研究兴趣。

3.2 实验室建设

建设网络安全实验室是为了构建一个完整的配套实验环境，以便开展实验课及实训课，实验环境的建设包括硬件和软件两个方面。

在硬件建设上，学校采购主流网络厂商的网络设备，包括路由器、交换机、防火墙等。因为不同的网络设备商的产品会有所区别，虽然同类型的设备结构基本一致，但不同厂商的产品操作方式是有区别的。为了让学生更好的熟悉不同类型和不同厂商的的产品，我们把网络设备分组，每组中至少包含一台路由器、一台三层交换机。不同组的设备型号和厂商会不同，每次实验不同组的同学可以进行对比和交换实验台进行实验。

在软件实施上，采用中软吉大的“网络与信息安全教学实验平台系统”。对于密码学，系统安全，网站漏洞检测，病毒防御，VPN等主要内容，此实验平台都提供了模拟的实验环境，能够满足对于本课程的实验操作需求，而且有较详细的实验原理解释，提供了大部分的实验工具，为实验准备节省了大量时间，可以让老师和学生把主要精力集中在对应的实验原理理解与操作过程中。此外，因为网络安全实验对实验环境要求较高， 实验操作也具有一定破坏性。我们还利用安装虚拟机的方式消除实验环境所带来的影响。利用虚拟机进行所需网络环境的组建，学生的实践动手能力得到了很大的提高，利用网络上开源的工具软件，也能快速熟悉常见的网络安全技术的实现与使用。这在实验教学上取得了不错的效果。

3.3 实验项目设置

为了更好的让学生将理论与实践融合，深入理解理论课所学知识，我们重新设计了实验内容（表1）。并且采用了分组实验，“任务驱动”的方式进行，极大提高了学生动手实践的主动性。

4 总结

网络安全是网络工程专业本科生较为重要的一门课程，它涉及到知识面广泛，又不断出现新技术，使得教学与实践中不断有问题出现。为使学生能够掌握关键的网络安全技术，具备规划安全网络方案的能力，本文在理论教学方法，实验室建设，实验内容的设置上进行了一些有益的尝试。在独立学院的教学过程中，我们注重培养学生动手实践能力，采用多元化的教学方式，通过理论联系实际，使学生尽快掌握所学知识，取得了良好的教学效果。

参考文献：

[1] 陈志奎，刘旸，丁宁.基于项目管理方式的信息安全实验教学方法探讨[J].计算机教育，2009（15）：140-143.

[2] 王昭顺.“信息安全”本科专业人才培养的研究[J].计算机教育，2006（10）：73-75.

[3] 王凤英，程震.网络与信息安全[M].北京：中国铁道出版社， 2006.

[4] 柳婵娟.计算机网络实验教学模式的改革[J].计算机教育，2010（13）：145-148.

[5] 张千里，陈光英.网络安全新技术[M].北京：人民邮电出版社，2003.