張恒汝，徐媛媛，劉忠慧，龔 捷

（西南石油大學 計算機科學學院，四川 成都 610500）

0 引 言

文獻[1]中提出的對分課堂教學方式將課堂一分為二，教師講授占用一半學時，學生討論占用另一半學時。適當錯開教師講授和學生討論的時間，利于學生在課后安排時間自主學習和個性化的內(nèi)化吸收。合理地運用該教學模式，可以理順教與學的關系，教師精準講解核心內(nèi)容和重難點，學生有充足時間消化、吸收和討論。

網(wǎng)絡安全理論與技術(shù)課程具有多學科交叉、知識面寬泛、知識更新快、應用場景復雜等特點[2]。課程的教學內(nèi)容是網(wǎng)絡安全理論、法律道德和攻擊防御技術(shù)等，教學目的是培養(yǎng)學生的網(wǎng)絡安全檢測、評估和防御能力。傳統(tǒng)課堂教學模式[3]以教師為中心、書本為中心和課堂為中心。由于網(wǎng)絡安全理論與技術(shù)課程涉及密碼學、安全協(xié)議、安全威脅、惡意代碼、入侵檢測和防火墻等諸多知識點，教師講授過多而學生接受程度低，教師講授過少而學生又無法構(gòu)建完備知識體系[4]。

將對分課堂的講授式與討論式有機結(jié)合到網(wǎng)絡安全教學中，課堂上教師圍繞“系統(tǒng)缺陷、安全威脅、安全防御”這些核心內(nèi)容進行講授，可以引導學生解決“安全檢測、安全評估、系統(tǒng)防御”問題，課后自主安排時間學習各種網(wǎng)絡安全知識。

1 網(wǎng)絡安全理論與技術(shù)課程教學現(xiàn)狀

網(wǎng)絡安全理論與技術(shù)是網(wǎng)絡空間安全、信息管理與信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)、網(wǎng)絡工程、軟件工程等專業(yè)的核心課程。它是一門涉及計算機科學、通信技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、信息安全技術(shù)、信息論與編碼、應用數(shù)學等多門學科的交叉學科。由于課程的自身特點，在教學中面臨如下問題。

1）課程涉及知識面廣，教學顧此失彼。

由于該課程是一門交叉學科，知識面特別廣。教師如果面面俱到，則受到課時數(shù)的制約；如果泛泛而講，則無法深入，學生無法建立完備的知識體系。

2）知識更新快，教學和實踐內(nèi)容難以與時俱進。

當前各種軟硬件及網(wǎng)絡基礎設施正在飛速發(fā)展，新技術(shù)、新設備層出不窮[5]。該課程由于受到實踐設備陳舊、教材更新遲緩、師資力量等因素制約，學生從課堂上獲取的知識跟不上技術(shù)的發(fā)展。

3）應用場景復雜，教學模式落后。

網(wǎng)絡安全涉及操作系統(tǒng)、因特網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫、內(nèi)存、硬盤、CPU 等多種硬軟件設備，應用場景多變且復雜，傳統(tǒng)的課堂教學模式很難適應。

2 網(wǎng)絡安全理論與技術(shù)課程的對分課堂模式改革

2.1 理論教學改革

該課程理論教學內(nèi)容包含4 個部分，第1 部分為密碼學基礎，討論對稱密碼、公鑰密碼及數(shù)據(jù)完整性算法；第2 部分為網(wǎng)絡安全，討論如何應用密碼算法和安全協(xié)議來保障網(wǎng)絡安全；第3部分為系統(tǒng)安全，討論各種安全威脅及保護計算機系統(tǒng)的技術(shù)；第4 部分為法律與道德，討論計算機和網(wǎng)絡安全相關的法律與道德問題。

理論學時共為40 學時，講授32 學時，討論8 學時，具體安排見表1。

表1 理論部分安排

根據(jù)對分課堂的3 個階段，我們設計理論教學的對分課堂模式，以對稱密碼學為例，對分課堂教學模式在安全理論教學講授、吸收和討論階段的設計見圖1。

講授分為課前、課中、課后3 個階段，主要角色是教師。課前基于對稱加密設計實踐授課內(nèi)容，確定對稱加密的基本框架、基本原理為核心內(nèi)容，再輔以DES 加密算法為例進行剖析；基于以上內(nèi)容制作課件，設置限時完成的測試題，布置讀書筆記，發(fā)布構(gòu)建對稱加密實踐子平臺的軟件和要求。這些教學資源通過超星平臺發(fā)布給學生，設置提醒功能，督促學生按時完成布置的任務。課堂上教師只須講解對稱加密的核心內(nèi)容和分組構(gòu)建對稱加密實踐子平臺的目標，基于學生提交的測試題答案和讀書筆記提問，進行教學互動，并布置課后作業(yè)。課后對本次課進行總結(jié)，對實踐平臺完成情況進行驗收，對下一次課的測試題和讀書筆記進行評閱，并分發(fā)一些補充材料。

吸收也分為課前、課中、課后3 個階段，主要角色是學生。課前學生利用超星平臺下載課件，查看任務，完成測試題，分組討論實踐平臺下達的目標任務，并閱讀下發(fā)的資料，撰寫讀書筆記，將做測試題和閱讀過程中遇到的問題記錄下來。上課的時候利用互動環(huán)節(jié)將問題提出來，或者解答教師和同學提出的問題。課后進行總結(jié)，根據(jù)設置的討論題目查找對稱密碼的相關資料，和小組同學一起制作討論的課件，并完成教師在課堂上布置的作業(yè)，在小組討論的基礎上開發(fā)對稱加密實踐子平臺。

圖1 網(wǎng)絡安全理論與技術(shù)的對分課堂理論教學模式

討論主要在課堂上進行，主要角色包括教師和學生。學生每5～6 人為一組，全班共分為8 組，每個小組選擇1 名學生上臺分享吸收階段準備的素材，展示小組開發(fā)的實踐子平臺，并提出在學習過程中的疑問和困惑，其余小組的學生根據(jù)分享的內(nèi)容和問題進行討論，分享小組的其他成員負責回答問題。教師主要以主持人的身份介入，遇到一些較難的問題幫助解答，并對整個分享進行總結(jié)。采用投票的方式，由學生選出討論階段表現(xiàn)優(yōu)異的成員。

2.2 實踐教學改革

實踐學時共為24 學時，上機20 學時，討論4 學時。根據(jù)理論教學內(nèi)容，整理出8 個專題實踐，分別為對稱密碼、公鑰密碼、文件安全傳輸、PGP 應用、Web 腳本攻擊及防御、網(wǎng)絡嗅探、Windows 系統(tǒng)安全、Linux 系統(tǒng)安全。學生每5～6 人為一組，全班共分為8 組，每個小組完成1 個實踐項目的平臺建設，具體安排見表2。

根據(jù)對分課堂的3 個階段，我們設計實踐教學的對分課堂模式，以對稱密碼專題實踐為例，對分課堂教學模式在安全實踐教學講授、吸收和討論階段的設計見圖2。

表2 實踐部分安排

圖2 網(wǎng)絡安全理論與技術(shù)的對分課堂實踐教學模式

講授分為課前、課中、課后3 個階段，主要角色是教師。課前基于對稱加密專題實踐設置目標，布置實踐要求，分發(fā)資料，組織學生搭建已有的和學生小組開發(fā)的對稱加密實踐子平臺。這些實踐資源通過超星課程平臺發(fā)布給學生，設置提醒功能，督促學生按時完成實踐方案設計。課堂上教師講解對稱加密實踐的目標及重難點，并分析學生提交的方案，將已有的和學生開發(fā)的實踐子平臺進行對比。課后對本次實踐課進行總結(jié)，對下一次課的實踐課進行分析，并分發(fā)一些補充材料及軟件。

吸收也分為課前、課中、課后3 個階段，主要角色是學生。課前學生利用超星平臺下載實踐目標及要求，查看任務，根據(jù)分發(fā)的軟件構(gòu)建對稱加密實踐子平臺，完成實踐方案設計，并整理下發(fā)的資料及軟件，將方案設計中遇到的問題記錄下來。上實踐課的時候利用互動環(huán)節(jié)學生將問題提出來，或者解答教師和同學提出的問題，根據(jù)目標及要求完成實踐項目。課后進行總結(jié)，根據(jù)布置的實踐平臺建設任務查找對稱密碼的相關資料，和小組同學一起制作實踐項目的討論課件，并提交實踐報告。

討論主要在課堂上進行，主要角色包括教師和學生。每個小組選擇1 名學生上臺分享和展示完成的對稱加密實踐子平臺建設項目，并提出在平臺建設過程中的疑問和困惑，其余小組的學生根據(jù)分享的內(nèi)容和問題進行討論，分享小組的其他成員負責回答問題。教師對學生完成項目的達成度進行評閱，并解答一些較難的問題。由其他小組采用投票的方式選出在平臺建設階段表現(xiàn)優(yōu)異的成員。

2.3 考核方式改革

與傳統(tǒng)的課堂教學模式相比，對分課堂教學模式更注重過程化學習，因此考核方式也要適應這一變化。根據(jù)網(wǎng)絡安全理論與技術(shù)課程特點，特制訂體現(xiàn)過程化評價的考核方式：①學生的總成績由平時成績、期末成績及實踐成績3 部分構(gòu)成；②平時成績由作業(yè)、考勤、在線測試、學習筆記、討論課程參與度構(gòu)成，占總成績的50%，教師必須詳細記錄每個學生平時的作業(yè)完成情況、考勤、在線測試成績、學習筆記的新穎度及討論課程參與程度，這樣保證了學習過程評價的多維度；③期末成績?yōu)閷W生參加期末考試所得的卷面成績，占總成績的30%，如此設置可以避免學生到期末采用“臨時抱佛腳”方式通過考試；④實踐成績由考勤、實踐報告、實踐平臺構(gòu)建完成度構(gòu)成，占總成績的20%。

通過平時成績比例的加大、實踐成績的增加和多維度評價體系的建立，能極大提高學生過程化學習的積極性，提升學習網(wǎng)絡安全課程的效果。

3 效果評價

對分課堂教學模式既通過課堂講授環(huán)節(jié)保證了核心知識體系的構(gòu)建，又通過吸收和討論環(huán)節(jié)擴展了學生知識面，培養(yǎng)了學生自主學習的能力。由于網(wǎng)絡安全理論與技術(shù)課程具有多學科交叉、知識面寬泛、知識更新快、應用場景復雜等特點，因此特別適合對分課堂教學模式。在實施了對分課堂教學模式后，極大地提高了網(wǎng)絡安全理論與技術(shù)課程的教學效果，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①課堂教學更有針對性，教師在課堂上講解網(wǎng)絡安全的核心內(nèi)容，學生有利于構(gòu)建知識框架，在此框架下補充相關知識，這種全新的課堂教學使教師更有專注度，學生學習的主動性和積極性更高；②吸收階段采用任務驅(qū)動式，在學習過程中教師可以考核準備討論材料的參與度、完成課后作業(yè)的質(zhì)量和讀書筆記的新穎度等，學生可以根據(jù)自己的學習情況自主安排學習時間，根據(jù)上述指標衡量自己的完成情況，對分課堂強調(diào)過程化學習，增加了學生平時學習的緊迫性，改善了學生考試之前“臨時抱佛腳”現(xiàn)象；③討論階段師生互相交流、互相啟發(fā)，在頭腦風暴下可以創(chuàng)新知識，這種方式改善了傳統(tǒng)課堂滿堂灌、師生缺乏交流的現(xiàn)象，師生換位思考也使師生關系更為融洽。

課程改革結(jié)束后，對45 名學生進行了問卷調(diào)查。問卷采用李克特五級量表[4]，從8 個方面調(diào)查學生關于對分課堂教學模式的滿意度，見表3。結(jié)果表明，大多數(shù)學生表示非常喜歡、喜歡對分課堂的講授和討論環(huán)節(jié)（平均91.11%），有少數(shù)學生持一般態(tài)度（平均8.89%），沒有不喜歡或者非常不喜歡的學生。學生的總體滿意度均值為4.82，接近五級量表最高等級即非常滿意，說明對分課堂教學模式在網(wǎng)絡安全理論與技術(shù)的應用滿意度較高。

表3 網(wǎng)絡安全理論與技術(shù)對分課堂滿意度調(diào)查

4 結(jié) 語

網(wǎng)絡安全理論與技術(shù)課程知識點繁多，傳統(tǒng)的課堂教學模式無法應對。對分課堂教學將講授和討論有機結(jié)合，教師在課堂上只講授網(wǎng)絡安全的核心理論與技術(shù)，引導學生自主學習網(wǎng)絡安全知識，實踐環(huán)節(jié)通過構(gòu)建安全平臺提高學生動手能力。問卷調(diào)查結(jié)果表明對分課堂能極大提高學生學習網(wǎng)絡安全知識的興趣，增強學生主動學習能力，互動教學方式增進了師生感情，分組討論提升了學生團隊合作和人際交往能力，優(yōu)化了教師與學生的角色，提升了教學效果。