“信息安全技术”实践环节教学探析

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一、引言

信息与网络安全是当今计算机研究领域的一个重要研究方向，随着信息技术的发展，特别是互联网的迅速普及和广泛应用，信息安全的地位越来越重要，已经引起各政府、企业部门的高度重视。目前，我国在信息安全技术方面的起点还较低，国内只有少数高等院校开设信息安全技术专业，信息安全技术人才奇缺。特别是在政府机关、国家安全、银行、金融、证券等部门和领域，对信息安全人才的需求量更是惊人。因此信息安全变得至关重要，信息安全已成为信息科学的热点课题。因此信息安全技术的专业人才培养在高校计算机专业中的重要性日益凸显。从市场需求来看，需要大量的熟悉信息安全产品销售、推广、安装、维护与用户培训的信息安全人才，也需要从事网络安全管理、保证企业网络安全运行的信息安全人才，还需要能够迅速排除或解决网络故障的信息安全人才。由此而论，信息安全专业的市场需求是潜力无限的。我院信息安全技术专业自开设以来，就以培养技能型安全技术应用人才为目标，经过专家委员会指导，结合社会市场调研，制定培养计划和教学计划，力求让培养体系达到科学合理。我校作为应用型本科人才的培养基地，在计算机本科各专业中逐渐开设了“信息安全技术”课程，其中有课内实践环节。早在教育部教高[2001]4号文件中就明确提出“实践教学对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力具有特殊作用。”。基于目前的课程设置，对“信息安全技术”课程中实践教学环节的教学研究和改革任务非常迫切。信息安全技术课程是“软件工程”专业和“计算机科学与技术”专业分别在大学三年级上学期和下学期开设的专业必修课。课程的目的与任务是使学生了解信息与网络安全的基本知识，理解现代主流的信息加密与解密方法，掌握当前常用的信息与网络安全技术。由于信息安全技术是一门实践性较强的课程，如果仅仅通过书本内容，没有动手操作，学生是不可能深入地掌握信息安全的常用技术。因此如何合理安排有限的实验课时，如何编写合适的实验项目指导是实践教学环节中的重要任务。

二、实践方案设计

在确定软件工程专业为卓越计划试点专业后，软件工程专业的培养计划进行了较大调整，特别是“信息安全技术”课程结合“卓越工程师”培养目标，减少了理论课时数，而实践环节从无到有，总学时数减至40，其中实践环节课时数为8。依据此调整，向卓越班开设的“信息安全技术”课程需要重新组织，而其中新增加的仅8个学时实践课，如何与理论课结合，创新地进行实践设计和编写实验项目指导，的确需要深入细致的探讨和设计。首先，由于课程开设时间短，课时数有限，要想将信息安全技术的全部知识都灌输给学生，是不可能的任务。教师的第一要务是授之以渔，而不是授之以鱼。计算机专业的日新月异是大家面对的常态，今天教会学生某种程序语言，可能过几年后早已被淘汰。因此在设计实验方案时，不能过于注重具体的某种软件环境，而应该关注教给学生设计思路和方法，具体实现和执行可以有多种表现形式。其次，在设计实践方案时，参考和借鉴了国内外同行们的教学理念，基于教与学是一个双方互动的过程，在实验方案的设计中采用了“任务驱动模式”，在实验项目中安排一些需要学生思考或者课后完成的任务。这也是对学生实践进行考评的重要依据。在测评学生实践成绩时，不是简单地看实验报告或结果，而是注重实验过程和学生自己查找问题、解决问题的创新能力。第三，实践教学中要充分发挥学生的主观能动性。编写实验项目时不能只有规定好的步骤和参数，学生简单地重复实验指导的内容。这样的弊端是学生做完后容易遗忘。因此实验项目的编写要有创新性，不再是从实验数据到实验结果都与老师做的一模一样的“死的实验”，而是每个学生可能有不同答案的实验。由于结果是未知的，学生更能兴致盎然地投入其中。在实验中还可以安排一些学生可能感兴趣的选做内容，以便自己去研究探索。

三、实验项目实现

在新的指导思想下，创新地设计了六个实验项目，包含了必做实验和选做实验，学生可以根据自己的兴趣方向和实践能力选择完成4个实验项目。实验项目具体内容在新编写的实验指导书中描述，下表是新建实验项目简介。由于课程的理论基础是不变的，在理论课时中已介绍了目前常用的加密和解密方法，体现在实验中分别是古典加密算法实验和现代加密算法实验。在古典加密算法实验中选取了相对较易编程实现的凯撒密码，给出了加密和解密公式，并且有关键实现语句的提示，这样学生在编程实现时比较容易完成。在思考任务中，要求学生扩展思路，改变密钥关键值，从而得出不一样的密文，使得算法更具有扩充性。学生可以用不同的流程图和编程语言，只要有正确的算法思想，无论什么样的软件开发环境，都可以加以实现，也体现出了更具个体化的教学特点。现代加密算法实验由于算法复杂，加密过程庞大，学生较难独立编程完成，因此在授课时采取了简化的DES算法（Simple-DES）讲解和作业，讲清算法原理，在加密步骤中用S-DES让学生完成作业。实验项目中选取了非对称加密体制的RSA算法，学生只要掌握了加密原理，可以采用较简单的可分解小素数来编程实现加密和解密过程。在实验中还增加了让学生自行查找如何判断大素数的算法任务，学生可能会找到不同的检验算法，这也是实践成绩评价的重要组成部分。“信息安全技术”课程内容广泛，既涵盖基础密码理论，还有当前与每个人息息相关的计算机安全。这部分内容又包含着计算机系统安全、网络安全、软件安全、Web安全等等丰富的内涵，在有限的课时内不可能全部讲深讲透。因此在介绍理论知识之后，实践内容中安排了系统安全实验和Web安全实验，这2部分内容可以让学生根据每个人对计算机操作系统和软件的熟悉程度，自行选做部分实验，体现出因材施教的特点。随着计算机网络和网上购物的普及，网络安全问题被越来越多地重视。因此在设计实践方案时，将网络安全实验和网上支付作为必做实验，帮助学生了解常用的网络服务工具，掌握基本的网络安全技能，培养课后对网络安全的重视和研究。现在基本上学生都有接触网络的条件，但是很多人还没有建立网络安全的意识，在上网时面临着巨大的风险。实验项目中选择常见网络问题，常用网络工具，来帮助学生掌握网络安全基础知识。在实践教学中我们欣喜地看到，学生的潜力是无穷的，当他们喜欢钻研某件事，某个问题时，不需要老师太多的帮助，学生会废寝忘食地研究，激发出巨大的潜能。在以往的教学和实践中，我们已经看到了这样的成果。这也是在“信息安全技术”实践教学中探索的重要课题。教育的目的是通过教学的过程去唤醒受教育者的内力，而不是灌输无尽的知识。只有当学生主动地“我想要知道它”时，而不是老师主动地“我要你知道它”时，才是回归教育的本源。

四、结束语

相对于其他课程，“信息安全技术”实际上是综合性极强的一门计算机技术，课程内容也极为丰富。此次通过增加实践教学环节，迈出了改革和探索的第一步。设想今后能否增加“信息安全技术”的课程实践环节，要求学生在学习了理论和实践知识后，分组为自己的宿舍或者校园机房设计一套综合安全防御体系，提交的课程设计结果可以有多种方案，只要能利用所学知识，将加密算法、访问控制、入侵检测、病毒防范等技术应用到信息安全的不同层次。这样对于提高学生的创新能力和动手实践能力，提高实践教学效果无疑有着极大的益处。

作者:张成姝 林捷 于万钧 单位:上海应用技术学院