信息安全技術實踐環節教學探析論文

  一、引言

  信息與網絡安全是當今計算機研究領域的一個重要研究方向,隨著信息技術的發展,特別是互聯網的迅速普及和廣泛應用,信息安全的地位越來越重要,已經引起各政府、企業部門的高度重視。目前,我國在信息安全技術方面的起點還較低,國內只有少數高等院校開設信息安全技術專業,信息安全技術人才奇缺。特別是在政府機關、國家安全、銀行、金融、證券等部門和領域,對信息安全人才的需求量更是驚人。因此信息安全變得至關重要,信息安全已成為信息科學的熱點課題。因此信息安全技術的專業人才培養在高校計算機專業中的重要性日益凸顯。從市場需求來看,需要大量的熟悉信息安全產品銷售、推廣、安裝、維護與用戶培訓的信息安全人才,也需要從事網絡安全管理、保證企業網絡安全運行的信息安全人才,還需要能夠迅速排除或解決網絡故障的信息安全人才。由此而論,信息安全專業的市場需求是潛力無限的。我院信息安全技術專業自開設以來,就以培養技能型安全技術應用人才為目標,經過專家委員會指導,結合社會市場調研,制定培養計劃和教學計劃,力求讓培養體系達到科學合理。我校作為應用型本科人才的培養基地,在計算機本科各專業中逐漸開設了“信息安全技術”課程,其中有課內實踐環節。早在教育部教高[2001]4號文件中就明確提出“實踐教學對于提高學生的綜合素質、培養學生的創新精神與實踐能力具有特殊作用。”。基于目前的課程設置,對“信息安全技術”課程中實踐教學環節的教學研究和改革任務非常迫切。信息安全技術課程是“軟件工程”專業和“計算機科學與技術”專業分別在大學三年級上學期和下學期開設的專業必修課。課程的目的與任務是使學生了解信息與網絡安全的基本知識,理解現代主流的信息加密與解密方法,掌握當前常用的信息與網絡安全技術。由于信息安全技術是一門實踐性較強的課程,如果僅僅通過書本內容,沒有動手操作,學生是不可能深入地掌握信息安全的常用技術。因此如何合理安排有限的實驗課時,如何編寫合適的實驗項目指導是實踐教學環節中的重要任務。

  二、實踐方案設計

  在確定軟件工程專業為卓越計劃試點專業后,軟件工程專業的培養計劃進行了較大調整,特別是“信息安全技術”課程結合“卓越工程師”培養目標,減少了理論課時數,而實踐環節從無到有,總學時數減至40,其中實踐環節課時數為8。依據此調整,向卓越班開設的“信息安全技術”課程需要重新組織,而其中新增加的僅8個學時實踐課,如何與理論課結合,創新地進行實踐設計和編寫實驗項目指導,的確需要深入細致的探討和設計。首先,由于課程開設時間短,課時數有限,要想將信息安全技術的全部知識都灌輸給學生,是不可能的任務。教師的第一要務是授之以漁,而不是授之以魚。計算機專業的日新月異是大家面對的常態,今天教會學生某種程序語言,可能過幾年后早已被淘汰。因此在設計實驗方案時,不能過于注重具體的某種軟件環境,而應該關注教給學生設計思路和方法,具體實現和執行可以有多種表現形式。其次,在設計實踐方案時,參考和借鑒了國內外同行們的教學理念,基于教與學是一個雙方互動的過程,在實驗方案的設計中采用了“任務驅動模式”,在實驗項目中安排一些需要學生思考或者課后完成的任務。這也是對學生實踐進行考評的重要依據。在測評學生實踐成績時,不是簡單地看實驗報告或結果,而是注重實驗過程和學生自己查找問題、解決問題的創新能力。第三,實踐教學中要充分發揮學生的主觀能動性。編寫實驗項目時不能只有規定好的步驟和參數,學生簡單地重復實驗指導的內容。這樣的弊端是學生做完后容易遺忘。因此實驗項目的編寫要有創新性,不再是從實驗數據到實驗結果都與老師做的一模一樣的“死的實驗”,而是每個學生可能有不同答案的實驗。由于結果是未知的,學生更能興致盎然地投入其中。在實驗中還可以安排一些學生可能感興趣的選做內容,以便自己去研究探索。

  三、實驗項目實現

  在新的指導思想下,創新地設計了六個實驗項目,包含了必做實驗和選做實驗,學生可以根據自己的興趣方向和實踐能力選擇完成4個實驗項目。實驗項目具體內容在新編寫的實驗指導書中描述,下表是新建實驗項目簡介。由于課程的理論基礎是不變的,在理論課時中已介紹了目前常用的加密和解密方法,體現在實驗中分別是古典加密算法實驗和現代加密算法實驗。在古典加密算法實驗中選取了相對較易編程實現的凱撒密碼,給出了加密和解密公式,并且有關鍵實現語句的提示,這樣學生在編程實現時比較容易完成。在思考任務中,要求學生擴展思路,改變密鑰關鍵值,從而得出不一樣的密文,使得算法更具有擴充性。學生可以用不同的流程圖和編程語言,只要有正確的算法思想,無論什么樣的軟件開發環境,都可以加以實現,也體現出了更具個體化的教學特點。現代加密算法實驗由于算法復雜,加密過程龐大,學生較難獨立編程完成,因此在授課時采取了簡化的DES算法(Simple-DES)講解和作業,講清算法原理,在加密步驟中用S-DES讓學生完成作業。實驗項目中選取了非對稱加密體制的RSA算法,學生只要掌握了加密原理,可以采用較簡單的可分解小素數來編程實現加密和解密過程。在實驗中還增加了讓學生自行查找如何判斷大素數的算法任務,學生可能會找到不同的檢驗算法,這也是實踐成績評價的重要組成部分。“信息安全技術”課程內容廣泛,既涵蓋基礎密碼理論,還有當前與每個人息息相關的計算機安全。這部分內容又包含著計算機系統安全、網絡安全、軟件安全、Web安全等等豐富的內涵,在有限的課時內不可能全部講深講透。因此在介紹理論知識之后,實踐內容中安排了系統安全實驗和Web安全實驗,這2部分內容可以讓學生根據每個人對計算機操作系統和軟件的熟悉程度,自行選做部分實驗,體現出因材施教的特點。隨著計算機網絡和網上購物的普及,網絡安全問題被越來越多地重視。因此在設計實踐方案時,將網絡安全實驗和網上支付作為必做實驗,幫助學生了解常用的網絡服務工具,掌握基本的網絡安全技能,培養課后對網絡安全的重視和研究。現在基本上學生都有接觸網絡的條件,但是很多人還沒有建立網絡安全的意識,在上網時面臨著巨大的風險。實驗項目中選擇常見網絡問題,常用網絡工具,來幫助學生掌握網絡安全基礎知識。在實踐教學中我們欣喜地看到,學生的潛力是無窮的,當他們喜歡鉆研某件事,某個問題時,不需要老師太多的幫助,學生會廢寢忘食地研究,激發出巨大的潛能。在以往的教學和實踐中,我們已經看到了這樣的成果。這也是在“信息安全技術”實踐教學中探索的重要課題。教育的目的是通過教學的過程去喚醒受教育者的內力,而不是灌輸無盡的知識。只有當學生主動地“我想要知道它”時,而不是老師主動地“我要你知道它”時,才是回歸教育的本源。

  四、結束語

  相對于其他課程,“信息安全技術”實際上是綜合性極強的一門計算機技術,課程內容也極為豐富。此次通過增加實踐教學環節,邁出了改革和探索的第一步。設想今后能否增加“信息安全技術”的課程實踐環節,要求學生在學習了理論和實踐知識后,分組為自己的宿舍或者校園機房設計一套綜合安全防御體系,提交的課程設計結果可以有多種方案,只要能利用所學知識,將加密算法、訪問控制、入侵檢測、病毒防范等技術應用到信息安全的不同層次。這樣對于提高學生的創新能力和動手實踐能力,提高實踐教學效果無疑有著極大的益處。

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