基于CDIO《网络信息安全》课程中教学研究与实践

孙颖

摘 要：本文分析了《网络信息安全》课程传统教学模式下的不足，针对课程的教学现状，研究设计了基于CDIO的《网络信息安全》课程探究式教学模式、探讨了基于CDIO的教学方法的改革与实践，提高学生的团队协作能力，取得了较好的实践教学改革实施效果。

关键词：CDIO 探究式教学 网络教学平台 网络信息安全

引言

近几年来，随着国际互联网Internet的迅猛发展，计算机网络在工商业、政企、高等院校等领域的渗透，在网络给人们日常工作生活带来便利的同时，也给人们带来了很多的安全问题。计算机系统特别是网络系统面临着很大的威胁，并成为严重的社会问题之一。网络信息安全技术作为信息安全技术和通信技术紧密结合的产物，在当今计算机网络领域中处于最活跃的部分。《网络信息安全》课程已成为计算机、电子信息、电子商务、经济管理等专业的重要课程。培养新型符合社会需要的复合型的人才，保护网络安全，建立合理的网络安全体系显得至关重要。

CDIO即构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），作为当今国际高等工程教育的一种创新模式，更注重扎实的工程基础理论和专业知识的培养，并通过贯穿于整个人才培养过程团队设计和创新实践环节的训练，培养既有过硬的专业技能，又有良好的职业道德的国际化工程师。这正是现阶段一般高等院校所需要的人才，以增加其在社会竞争中得影响力。

1.传统教学模式下《网络信息安全》课程教学的不足网络信息安全是一门涉及计算机科学、网络技术、信息论、应用数学、通信技术、密码技术、等领域多种学科交叉的综合性科学，是目前计算机网络领域最为热门的技术之一。但在传统的教学模式下，随着各种网络安全攻击手段的不断推陈出新，陈旧的教学内容、枯燥的教学方法，无法培养出社会需要的应用型人才。

1.1理论基础与学习实践脱离，缺少工程化的思想指导

传统的《网络信息安全》的学习内容，从密码学基础到PKI技术、数据库安全、防火墙、入侵检测系统、VPN、IPsec等。都过于偏重理论基础的掌握、注重知识积累，是传统高等教育的人才培养模式，与现阶段培养目标、特别目前高竞争的就业环境对一般高等院校人才的需求不相适应。学习过程中仅是对知识的被动接受，无法真正培养工程应用能力。

1.2知识晦涩枯燥、涉及面广、课时有限

《网络信息安全》知识抽象、枯燥，特别是涉及到许多应用数学的知识，对学生来说更是犹如天书，而内容又多，教师没时间准备、学生没机会复习。学生仅仅是被动被“填灌”，抑制了学生主动参与的积极性，束缚了学生的思维方法，更谈不上创新能力的培养。

1.3教学考核方法单一，知识与能力培养不协调

传统的教学方法仅以知识的传授为主，教师常常没有充足的时间和精力与学生沟通，忽视能力培养和工程实践的锻炼；而且传统的考核方法单一，仅对课堂知识的检阅，或者依据大纲对基础理论知识的考试，对实践的考核明显不足，考核方法单一。缺少工程中的过程动态监控，使得导致知识与能力培养不协调，考核结果较为片面，无法全面的考察学生的综合实践能力。

1.4教学内容陈旧过时，课程实践与实际应用脱节

网络攻击与网络防御技术的发展日新月异，而教学内容远远落后于技术应用，更无法谈及最新领域研究成果。特别是课程实践与实际应用脱节。传统的实验环节通常主要考察学生对所学内容的理解，而缺少综合性实验、设计实验以及综合工程项目实践。

2.基于CDIO的教学模式的探究

针对目前《网络信息安全》课程教学存在的问题，我们基于CDIO工程教育的理念，研究了面向CDIO的《网络信息安全》结合探究式教学模式。

1.以精心设计的学习任务作为切入点，该任务可以是一个项目、或一个工程的子系统，为学生创设一个情境，引导学生开始进行相关知识的探索。

2.由于学生来自不同专业，教学前对学生知识水平、所学课程体系的构建、根据教学大纲所应掌握的内容全面分析，明确所需学习的知识内容、知识的结构关系、知识内容的类型，并结合于工程项目中去。

3.在教学过程中，以学习资源库为支撑，为学生提供工程学习环境，在以学生为主体探究学习下，积极参与到与学生的互动中去，动态的监控整个学习过程，提高学生主动性。

4.创建一个全面的反馈与考核评价系统，对整个教学模式的设计进行反思与修订

3.基于CDIO的教学实践3.1基于项目的课堂教学实践

课堂教学是网络信息安全课程教学的第一个环节，我们将项目案例渗透到课堂教学的每个环节，以传统的数据库安全、防火墙、入侵检测系统等为基础讲解基本知识点，然后联系实际环境中“校园网安全体系”的设计与开发，讲解知识点在实际中的应用。这些知识点包括网络安全的体系结构、数据加密技术、vpn、ipsec等相关内容。同时，采用分组式教学，在课程教学开始前将学生按照五至八人的标准进行分组，为每个组分配不同的项目侧重点。考虑到不同专业学生的不同认知能力和知识架构，我们将项目设计不同的难度，从功能需求、信息安全需求等方面尽可能清晰地描述每个项目，使每个小组清楚地知道自己的重点在哪里。这种方法突出了学生学习的主体主动性。

3.2建立网络互动教学平台

为了给学生营造一个自主学习的环境，我们设计开发《网络信息安全》课程网络教学综合服务平台。延伸了教学的时间，拓展的教学的空间。教学平台包括教学大纲、电子课件等展示性内容，也实现了资源共享、在线答疑、论坛等交互性功能。同时平台还可以提供学生自我的评测，提供在线试卷功能，学生可以根据自己掌握的知识点的薄弱，设置试卷的章节及测试难易程度，真正实现一个自主的学习环境。

3.3基于案例的实验教学及课程设计

课堂教学侧重于知识点的理解，实验和课程设计环节则是学生对所学知识的巩固。实验分为验证性实验，是对所学知识点的掌握，要求各个学生独立完成；综合设计实验，是对知识点的综合掌握，要求学生分组协作共同完成。我们将在课程结束前设计一个综合设计型实验和课程设计相结合的综合设计。这样可以使每个学生都能得到全面的锻炼。课程设计的成绩主要根据每个组完成系统的总体情况进行评定和小组见成员的互评确定，强调了学生间的协调合作。

3.4建立全面的教学评价体系

考核是一个重要的学习过程，也是学习过程中的一个重要环节，通过考核学生可以了解自己的学习情况，教师也可以了解教学情况，从而做出正确的教学评价，实现教学相长。传统的教学模式的考核往往体现在一个分数或者教师片面性的评价上，很难考察学生的实践能力。这与CDIO工程教学模式相悖，我们的研究将考核作为一个教学评价体系，全面化详尽化。在教学评价设计，首先，注重评价主体的多元化，强调学生的自主评价、自我测试；其次，注重评价方式的多样化；再次，注重评价的过程性。

4.结语

《网络信息安全》这门课程实践性较强，根据一般高校的教学要求，虽然不能完全按照CDIO的教学大纲改变教学体系，但是我们从根本上改变了教学思想，对教学模式、教学方法作了相应的改变，在强调学生对理论知识的学习的同时，注重对实践能力的培养，形成理论基础的学习和实践应用之间良性互动，通过实际CDIO实践教学，加强学生的创新及动手的综合能力的培养。以小组协作的方式加强学生合作交流及个人素质、交际能力的培养。通过几个学期的综合比较与学生的反馈，取得了较好的教学效果。

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