摘要：圍繞北京工業(yè)大學(xué)信息安全專業(yè)建設(shè)情況，詳細(xì)介紹網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程群設(shè)置與建設(shè)情況，探討網(wǎng)絡(luò)安全課程群的教學(xué)方法和實(shí)踐教學(xué)改革思路，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法，形成工程訓(xùn)練、自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新培養(yǎng)并舉的特色教育理念，取得良好的教學(xué)效果。
　　關(guān)鍵詞：信息安全專業(yè)；網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程群；工程訓(xùn)練；自主學(xué)習(xí)
　　
　　1研究背景
　　隨著網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)和信息安全風(fēng)險(xiǎn)日益增長。在全球范圍內(nèi)，計(jì)算機(jī)病毒、網(wǎng)絡(luò)攻擊、垃圾郵件、系統(tǒng)漏洞、網(wǎng)絡(luò)竊密、虛假有害信息和網(wǎng)絡(luò)違法犯罪等問題日漸突出。據(jù)有關(guān)國家信息安全機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，我國每年被黑客攻擊的網(wǎng)頁達(dá)10萬數(shù)量級，釣魚網(wǎng)站數(shù)量占世界總量比例偏高，位于我國的僵尸網(wǎng)絡(luò)的肉雞數(shù)量位于世界的前列，分布式拒絕服務(wù)的受害者數(shù)量非常龐大。如何保證網(wǎng)絡(luò)的安全性，已經(jīng)成為全社會關(guān)注的問題。如應(yīng)對不當(dāng)，可能會給我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國家安全帶來不利影響。提升網(wǎng)絡(luò)普及水平、信息資源開發(fā)利用水平和信息安全保障水平，是國家近年來的信息化發(fā)展戰(zhàn)略之一。
　　社會對網(wǎng)絡(luò)安全人才的需求量在不斷擴(kuò)大，急需大量具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)并受過良好工程實(shí)踐訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)安全人才。培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全人才，對推動國家的網(wǎng)絡(luò)與信息安全工作有重要意義[1-4]。如何使高校的本科生教育與社會需求接軌，為社會培養(yǎng)有用的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)人才，是我們在網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程體系建設(shè)中需要考慮的重要問題。
　　本文主要圍繞北京工業(yè)大學(xué)信息安全專業(yè)建設(shè)情況，對網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程群的設(shè)置與建設(shè)情況進(jìn)行詳細(xì)介紹，探討網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程群的教學(xué)方法和實(shí)踐教學(xué)改革思路。
　　2網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程群設(shè)置
　　北京工業(yè)大學(xué)信息安全專業(yè)于2003年在計(jì)算機(jī)學(xué)院成立，到2005年，建成了具有初步規(guī)模的信息安全專業(yè)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)環(huán)境。近幾年來，在國家和北京市的支持下，專業(yè)建設(shè)取得突飛猛進(jìn)的進(jìn)步。2007年，本專業(yè)被教育部批準(zhǔn)為第二類特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，2008年被北京市教委批準(zhǔn)為特色專業(yè)，2010年被評為北京市重點(diǎn)學(xué)科。網(wǎng)絡(luò)安全是北京工業(yè)大學(xué)信息安全交叉學(xué)科的一個(gè)重要研究方向。
　　在沈昌祥院士的帶領(lǐng)下，信息安全專業(yè)以“立足北京、服務(wù)北京”為基本辦學(xué)定位，加強(qiáng)課程體系和教材建設(shè)，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，緊密結(jié)合國家和北京市的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求，推進(jìn)專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)。該專業(yè)逐步形成了滿足培養(yǎng)國家和北京市經(jīng)濟(jì)和行業(yè)發(fā)展急需的信息安全專業(yè)創(chuàng)新型應(yīng)用人才需求的教學(xué)體系。網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程群是我校信息安全專業(yè)建設(shè)的一個(gè)重要內(nèi)容，該課程群主要培養(yǎng)信息安全系本科生在網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全方面的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐能力[5-7]，要求學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)安全基本理論知識，學(xué)會規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)和配置網(wǎng)絡(luò)，并具備使用防火墻、VPN、病毒防治等工具維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全的能力。在課程群的課程教學(xué)內(nèi)容安排上，充分體現(xiàn)由易到難、由淺入深的教學(xué)規(guī)律，并注重理論與實(shí)踐相結(jié)合的原則，圖1展示了信息安全專業(yè)課程的拓?fù)鋱D，其中網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程群設(shè)置用灰色陰影文本框表示。
　　現(xiàn)行的信息安全專業(yè)的本科教學(xué)計(jì)劃包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、路由與交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)、信息安全體系結(jié)構(gòu)、信息安全標(biāo)準(zhǔn)、安全協(xié)議、安全協(xié)議課設(shè)、計(jì)算機(jī)病毒防護(hù)、無線網(wǎng)絡(luò)安全、防火墻技術(shù)、應(yīng)用服務(wù)器安全等系列課程，建立了一定規(guī)模的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。為了更好地安排上述課程群的教學(xué)內(nèi)容，我們結(jié)合信息安全專業(yè)不同年級學(xué)生的特點(diǎn)，進(jìn)一步制定每一年的教學(xué)目標(biāo)，使整個(gè)課程群的教學(xué)內(nèi)容成為一個(gè)有機(jī)整體。
　　針對一年級學(xué)生，主要是培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和奠定專業(yè)基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)是為信息安全專業(yè)新生開設(shè)的第一門專業(yè)課程，在信息安全整個(gè)課程體系以及網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全系列課程群中起著舉足輕重的作用。這門學(xué)科的內(nèi)容博大精深，涉及到眾多的概念、原理、協(xié)議和技術(shù)，它們以錯綜復(fù)雜的方式彼此交織在一起。為應(yīng)對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)容上的廣闊度和復(fù)雜度，使學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)整個(gè)體系結(jié)構(gòu)中某部分的具體概念與協(xié)議的同時(shí)，也能夠掌握每一層協(xié)議在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所處的地位和作用，我們采用自底向上和自頂向下相結(jié)合的方法。該方法能夠使學(xué)生在對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念、原理和體系結(jié)構(gòu)有深入了解的基礎(chǔ)上，又能對協(xié)議和技術(shù)及其內(nèi)在聯(lián)系有一個(gè)全局的掌握，形成比較系統(tǒng)的知識體系。在該課的基礎(chǔ)上，第二學(xué)期開設(shè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程加深學(xué)生對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各層協(xié)議功能和基本工作過程的理解與掌握，以驗(yàn)證性和演示性實(shí)驗(yàn)為主，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在一年級就能輕松接觸到網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識。
　　針對二年級學(xué)生，我們開設(shè)了路由與交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)安全與防護(hù)，培養(yǎng)學(xué)生在組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)配置方面的能力，同時(shí)使其了解網(wǎng)絡(luò)面臨的安全威脅，并具有簡單的安全防護(hù)知識。通過路由與交換技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將了解路由與交換的基本知識，掌握各種路由與交換技術(shù)的特點(diǎn)及其基本原理，培養(yǎng)學(xué)生的局域網(wǎng)組網(wǎng)與管理能力，使學(xué)生能夠根據(jù)具體環(huán)境和應(yīng)用目的設(shè)計(jì)合理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，組建網(wǎng)絡(luò)，并具備解決網(wǎng)絡(luò)中常見問題的基本技能。網(wǎng)絡(luò)安全與防護(hù)使學(xué)生了解企事業(yè)網(wǎng)絡(luò)中存在的威脅，掌握安全評測的基本理論與方法，掌握網(wǎng)絡(luò)安全策略的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、安全事故處理的基本方法。通過該課程學(xué)習(xí)，學(xué)生將學(xué)會網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)的方法，為學(xué)生從事企業(yè)安全網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)管理等工作打下一定的基礎(chǔ)。
　　針對三年級學(xué)生，為了加深他們對網(wǎng)絡(luò)安全知識的理解，我們開設(shè)了信息安全體系結(jié)構(gòu)、安全協(xié)議、信息安全標(biāo)準(zhǔn)課程。信息安全體系結(jié)構(gòu)課程圍繞如何構(gòu)建一個(gè)安全的信息系統(tǒng)，并對構(gòu)建安全體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵三要素(技術(shù)、管理和人員)之間的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)闡述。使學(xué)生掌握信息安全體系結(jié)構(gòu)中的基本概念、基本理論、基本方法，在整體上認(rèn)識構(gòu)建一個(gè)安全的信息系統(tǒng)需要解決的主要問題，通過結(jié)合具體的應(yīng)用案例分析，提高學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)、分析和解決問題的能力。安全協(xié)議課程使學(xué)生能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議有一個(gè)系統(tǒng)全面的了解，掌握各層安全協(xié)議的概念、原理和知識體系，在實(shí)踐中學(xué)會應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議知識分析解決各種網(wǎng)絡(luò)安全問題。課程包括了許多網(wǎng)絡(luò)安全的案例分析，讓學(xué)生將課堂理論與應(yīng)用實(shí)踐緊密結(jié)合起來，學(xué)會解決實(shí)際應(yīng)用中的工程技術(shù)問題，了解設(shè)計(jì)和維護(hù)安全的網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用系統(tǒng)的基本手段和常用方法。通過信息安全標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生對國際和國內(nèi)信息安全領(lǐng)域制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方面有一個(gè)基本的了解，并重點(diǎn)學(xué)習(xí)幾個(gè)信息安全領(lǐng)域中的核心標(biāo)準(zhǔn)。
　　針對四年級學(xué)生，注重對其網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，通過一些能反映網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全最新發(fā)展情況的計(jì)算機(jī)病毒防護(hù)、無線網(wǎng)絡(luò)安全、防火墻技術(shù)、應(yīng)用服務(wù)器安全等專業(yè)選修課程，開闊學(xué)生的視野，為學(xué)生實(shí)習(xí)和就業(yè)打下基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)病毒防護(hù)課程既注重對病毒基本概念、作用機(jī)制和防治技術(shù)的闡述，又力求反映病毒防治技術(shù)的新發(fā)展，既兼顧課程的深度，又有一定的廣度。通過學(xué)習(xí)該課程，學(xué)生將掌握防治計(jì)算機(jī)病毒的基本理論和基本技術(shù)，為進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)安全課程奠定了良好的基礎(chǔ)。無線網(wǎng)絡(luò)安全課程則使學(xué)生對無線通信系統(tǒng)及其安全有比較全面的了解，初步掌握無線通信的分類和各種類別的基本原理，以及無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的安全措施，為今后適應(yīng)層出不窮的無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。防火墻技術(shù)課程使學(xué)生理解防火墻的基本知識，掌握防火墻的體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)以及構(gòu)建、配置防火墻的基本方法，并對防火墻技術(shù)的未來發(fā)展方向有一定的了解。應(yīng)用服務(wù)器安全課程主要講解計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)、應(yīng)用安全涉及的相關(guān)技術(shù)和手段(包括數(shù)據(jù)存儲技術(shù)及其安全)、應(yīng)用系統(tǒng)安全解決方案以及方案的典型實(shí)現(xiàn)。通過該課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，學(xué)生能夠基本掌握設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的安全方案應(yīng)考慮的若干方面，能夠從系統(tǒng)的角度看待安全問題，并能綜合利用幾年來所學(xué)的安全知識解決系統(tǒng)的安全問題。
　　
　　3網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程群教學(xué)方法改革
　　在網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程群的教學(xué)中，我們強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法，在抓好理論教學(xué)的同時(shí)，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，形成了工程訓(xùn)練、自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新培養(yǎng)并舉的特色教育理念。鑒于在實(shí)踐教學(xué)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的有力措施和突出成績，我們在2010年獲得了北京工業(yè)大學(xué)優(yōu)秀教育成果一等獎。
　　3.1強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力
　　2007年，信息安全專業(yè)對實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行了全面修訂，包括增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)分比例、提高綜合性與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比例、設(shè)置自選設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、強(qiáng)化綜合設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、加強(qiáng)對實(shí)踐教學(xué)體系各個(gè)環(huán)節(jié)的規(guī)范化管理。
　　針對某些比較重要的理論課程，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，我們設(shè)置了專門的實(shí)驗(yàn)課程——計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。針對技術(shù)性比較強(qiáng)的課程，我們設(shè)置了課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。例如對路由與交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全與防護(hù)、安全協(xié)議、防火墻技術(shù)、計(jì)算機(jī)病毒與防護(hù)、應(yīng)用服務(wù)器安全等選修課程，我們設(shè)置了課內(nèi)實(shí)驗(yàn)(包括設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn))，使學(xué)生掌握高級網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和具備維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全的技能。
　　課程設(shè)計(jì)是鍛煉學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力的好機(jī)會，我們設(shè)置了安全協(xié)議課設(shè)課程。學(xué)生以小組形式進(jìn)行課設(shè)，每個(gè)小組選出組長，負(fù)責(zé)一些協(xié)調(diào)工作，提高團(tuán)結(jié)協(xié)作能力，使同學(xué)間互相幫助、取長補(bǔ)短、共同進(jìn)步。
　　信息安全專業(yè)實(shí)習(xí)、信息安全綜合設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)是信息安全專業(yè)比較重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是促進(jìn)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的關(guān)鍵。我校信息安全專業(yè)與太極、瑞星等單位建立了校內(nèi)外實(shí)習(xí)基地，為學(xué)生提供了實(shí)習(xí)條件。信息安全綜合設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生能夠有機(jī)會參加一些工程項(xiàng)目的研發(fā)。綜合設(shè)計(jì)題目與內(nèi)容選取有一定的工程實(shí)際背景，體現(xiàn)應(yīng)用性、先進(jìn)性、綜合性。畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目主要來自企業(yè)或?qū)W校的科研項(xiàng)目。一些學(xué)生在公司完成實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，為順利就業(yè)創(chuàng)造了條件。一些學(xué)生在學(xué)校的科研環(huán)境中進(jìn)行實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，為考研和進(jìn)一步深造奠定了基礎(chǔ)。
　　3.2提倡自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性
　　自學(xué)課程的開設(shè)對教師提出了新的要求，要求教師改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，探索有利于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的教學(xué)模式。我們開設(shè)自學(xué)課程的教學(xué)理念是：以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，教師引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生為輔。這不僅要求教師有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和較好的教學(xué)效果，還要有較強(qiáng)的責(zé)任心。該課程培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全新知識，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的自主學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生能夠適應(yīng)社會和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的要求。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)自學(xué)課程中，我們采用國外經(jīng)典教材《Cisco Network Design》，引導(dǎo)學(xué)生自己學(xué)習(xí)教材和閱讀相關(guān)文獻(xiàn)資料，通過小組分工協(xié)作完成一個(gè)真實(shí)的園區(qū)局域網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案設(shè)計(jì)，達(dá)到學(xué)以致用的目的。通過采用自評、互評、演講等多種形式來激發(fā)學(xué)生的參與力度，使學(xué)生能充分發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動性和自覺性，把學(xué)生的興趣、愛好、學(xué)習(xí)、創(chuàng)新融為一體。
　　3.3通過創(chuàng)新活動，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力
　　結(jié)合網(wǎng)絡(luò)安全課程群的建設(shè)，我們?yōu)閷W(xué)生開設(shè)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全的創(chuàng)新活動和創(chuàng)新實(shí)踐課程，利用第二課堂活動開展專業(yè)調(diào)查、社會實(shí)踐和競賽活動。具體采取了如下措施。
　　1) 以校企聯(lián)合的形式為學(xué)生舉辦多次安全知識的講座。邀請?jiān)菏?、總工程師、總裁等作相關(guān)報(bào)告，使學(xué)生更好地了解信息安全產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，對他們后續(xù)的工程實(shí)踐、實(shí)習(xí)就業(yè)有非常重要的作用。
　　2) 各種科技活動和興趣小組培養(yǎng)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。例如，我們成立了網(wǎng)絡(luò)興趣小組，促進(jìn)學(xué)生參加網(wǎng)絡(luò)技能訓(xùn)練；鼓勵學(xué)生申請“北京工業(yè)大學(xué)星火基金”，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
　　3) 通過組織各種競賽，引領(lǐng)學(xué)生在創(chuàng)新中成長。我們多次指導(dǎo)本科生參加思科網(wǎng)院杯全國大學(xué)生網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大賽、全國大學(xué)生信息安全競賽。獲得一等獎2次，二等獎3次、三等獎2次。
　　4) 安排高年級本科生進(jìn)入專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，鼓勵學(xué)生參與到教師的教學(xué)科研項(xiàng)目，逐步引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立從事科學(xué)研究工作。在指導(dǎo)老師的幫助下，一些學(xué)生已經(jīng)獨(dú)立發(fā)表學(xué)術(shù)論文或與老師合作發(fā)表學(xué)術(shù)論文。
　　4結(jié)語
　　培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全的人才，對推動國家的網(wǎng)絡(luò)與信息安全工作有重要意義。我校強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力；提倡自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；通過創(chuàng)新活動激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力，形成工程訓(xùn)練、自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新培養(yǎng)并舉的特色教