关于网络安全网络安全实验课程系统建设与实践小结

摘要：结合“网络安全”课程的特点，建立以网络安全攻防体系为核心，以实验环境建设为基础，以实验项目为驱动，以改革实验教学方法为依托，更为科学、合理的网络安全实验课程体系。实践表明，建立完善的实验课程体系，开展攻防式的网络安全实验项目，充分发挥了学生的创新潜能，真正锻炼出学生解决实际网络安全问题的能力。
关键词：网络安全；实验教学；课程体系
作者简介：廉龙颖（1981-），女，辽宁庄河人，黑龙江科技大学计算机学院，讲师。
基金项目：本文系黑龙江省高教学会十二五教研课题（项目编号：HGJXH C110918）、黑龙江科技学院青年才俊资助项目的研究成果。
1007-0079（2013）14-0089-02
“网络安全”课程是黑龙江科技学院（以下简称“我校”）针对网络工程专业本科生开设的一门专业主干课程。根据调查问卷显示，现代企业对所需网络安全人才的职业素质要求排序，第一为工程实践能力（87%），其次为工作责任心（9%）、团队协作能力（4%）。这些数据表明，“网络安全”课程必须强化实践能力培养，而培养实践能力的基础和重点来自于实验课程。实验教学直接影响到学生的实践能力和职业素质，加强实验课程体系建设，有利于为开展后续实践教学任务打下一个坚实的基础，有利于进一步推动大学生实践教学的改革和发展。
课程组通过对网络安全实验教学进行改革，建设了一套完整的网络安全实验课程体系，不仅提高了“网络安全”课程的教学质量，而且大大提高了学生的就业竞争能力，为学生今后从事网络安全管理以及网络安全产品研发打下了坚实的基础。本文以“网络安全”课程教学改革为出发点，搭建了网络安全实验教学软环境，阐述了网络安全教学内容设置情况，改革了实验教学方法，最终构建了适合我校特点的网络安全实验课程体系。

一、网络安全技术实验教学中存在的问题

“网络安全”是与实践结合非常紧密的应用型课程，2010年课程组对学生进行了抽样调查，如图1所示。根据抽样调查统计发现82.4%的学生缺乏实践能力，当遇到实际网络安全问题时想用理论知识解决但又不知如何使用。之所以导致这一状况，主要原因是网络安全实验教学过程中存在着实验软硬件环境落后，实验教学内容单一，实验教学方法守旧等问题，理论教学与实验教学严重脱节，能力培养未能具体落实，导致学生对一些网络安全的知识没有真正理解，同时也为开展后续的课程设计、工程实训以及毕业设计等实践环节带来一定的困难。

二、构建网络安全实验课程体系

1.实验教学环境建设

网络安全实验具有综合性、应用性、攻防性、工程性等特点，对实验环境提出了更高的要求。为全面提高“网络安全”课程教学质量，提高学生的网络安全实践能力，学校建设专业的网络安全实验环境是十分必要的。网络安全实验环境建设采用插件化无缝建设模式，建成后的实验教学环境拓扑结构如图2所示，各高校可根据实际教学情况进行个性化结构调整，为学生实验提供全方位的支持。网络安全实验环境应具备以下特点：
（1）实战性。实验环境中选取Web服务器、数据库服务器、邮件服务器等Internet中广泛应用的信息系统，模拟出复杂的企业网络结构作为网络攻防实战对象。
（2）真实性。在网络攻防实战对象中存在的各种漏洞均来源于真实的网络应用，各服务器系统应用不同的安全级别，以交互式体现网络攻击和防御过程。
（3）合源于：论文封面格式范文www.618jyw.com
作性。每个实验小组由五名学生组成，小组内部形成一个小型局域网，实验项目由小组协作完成，在培养学生独立思维能力的同时，注重增强学生的团队合作意识。

2.实验教学内容设置

实验教学内容包含网络安全基础、网络安全编程、隐藏IP技术、网络扫描与网络监听、网络攻击、网络后门与清除日志、病毒攻防、防火墙技术、入侵检测、信息加密等十大专题，为每一专题中的重点理论教学内容设计一个配套的具有综合性、典型性、真实性、障碍性的实验项目，实验项目的设计采用由演示到应用再到设计的“进阶式”方式。学生完成各种攻防式实验项目，不仅可以增强学生的学习兴趣，促进学生加深对理论知识的理解，还可以锻炼学生的工程实践能力。在实验教学项目的选取上应注重以下几点：
（1）综合性。将课程中的基本原理和方法与基本实验内容进行有机融合，设置综合的项目式实验教学内容，每个实验项目相对独立和完整，使学生能够对各种网络安全问题形成一种感性认识，通过完成实验项目，提高解决实际网络安全问题的能力。
（2）典型性。实验项目能突出某个网络安全理论在实践中的典型应用，通过完成这些典型实验项目，当学生在实际工作中遇到相似问题时，能够借鉴这些典型实验项目的解决方法。
（3）真实性。每个实验项目都从某一个网络安全事件入手，通过新闻视频对本项目所依托的真实案例进行阐述，从而引发学生浓厚的兴趣，引出实验目标。
（4）障碍性。在网络配置和服务器配置上使用多个网络安全技术进行保护，这样，学生在进行网络安全攻击实验时，将遇到一些实际的障碍，学生需要根据所学的网络安全知识来进行创造性的发挥，找出解决障碍的方法和途径。设计障碍性的实验项目，可以大大提高实验教学的吸引力，充分锻炼学生解决实际网络安全问题的能力。所开设的实验内容见表1。
实验项目从“攻击准备”开始，到“网络攻击”，再到“网络防御”，其中包括攻击步骤以及网络安全防御方法，完整再现了一个“网络安全”课程的攻防体系，从而让学生在完成实验的过程中真正体会到一个网络安全工程师的工作过程。

3.实验教学方法实施

在实验教学方法实施过程中，采用开放性的方式进行，不强求实验进度、不要求实验结果，给学生一定的自由发挥的空间，重点考查学生的学习效果和实践能力。
（1）实验指导改“细”为“粗”。在实验课堂中，将采用学生为主体、教师适当引导和个别辅导的方式。教师仅提出实验项目需要解决的问题和达到的实验效果，不规定具体的实验步骤和方法，具体实验方案的设计、实验软件的选择、实验步骤的实施都由学生独立思考来完成，培养学生开放性思维，鼓励学生提出不同的解决方案，结合实验结果进行探讨。
（2）实验项目改“实”为“虚”。不对实验项目固定化、模式化，鼓励学生根据理论教学内容查阅资料、确定方案、选用软件、分析效果来自行设计实验步骤，在设计实验步骤的过程中培养学生发现、分析、解决问题的能力。
（3）成绩评定改“一”为“多”。在实验成绩评定中，摒弃单一的由教师评定成绩的方式，采用教师评定、学生互评以及学生自评相结合的方式，提高学生的积极性和主动性。
通过对网络安全实验课程体系的建设研究，建立以网络安全攻防体系为核心，以实验环境建设为基础，以实验项目为驱动，以改革实验教学方法为依托的实验课程体系，力求让学生体验实际网络安全攻防场景，充分发挥学生的创新潜能，真正锻炼出解决实际网络安全问题的能力。
三、结语
经过近3年的教学实践，“网络安全”课程的实验课程体系建设已取得初步成效。实践证明，建立完善的实验课程体系，开展攻防式的网络安全实验项目，不仅使理论课程与实验课程同步进行，实验项目和课程内容结合十分紧密，更重要的是拓宽了学生的知识面，激发了学生的学习热情，培养了学生的网络安全管理能力和工程素质。
参考文献：
王盛邦，李晓宁，陈立文.基于网络技术的计算机网络实验课程体系[J].实验室研究与探索，2010，（4）：49-51.
李曦.学课程实践教学存在的问题及改进措施[J].高等教育研究，2011，（2）：23-24.