潘丽敏, 罗森林, 高 平, 苏京霞
(北京理工大学 信息与电子学院, 信息与安全对抗实验中心, 北京 100081)
研究型教学本质的内容是教学与科研的有机结合,在教学中贯彻科学研究的方法,特别是教学方法上采用科学研究的方式。培养科技人才起点可以是本科、硕士、博士,同样高中毕业也可以作为起点。因此,研究型教学是经过适应性调整的基于科研人才培养模式的本科教学过程。本文提出一套基于“小项目”的适应于“信息系统安全与对抗技术”研究型课程的教学理念和框架,其实施过程可分为4个阶段:理论授课、项目开题、中期检查和结题验收。通过实践,该研究型课程取得了良好的实践效果。本文就其具体建设目的、内容,以及其中的关键问题和实施方案展开讨论,希望起到抛砖引玉的作用[1-2]。
契合国家科教协同创新发展精神,打通教学科研实验室壁垒,统筹教学、科研、实验室资源,促进科研服务人才培养。基于信息安全与对抗课程的重点内容以及学生的专业能力,以“小项目”的方式向学生传授科研理念、科研文化、科研价值,使学生了解科技最新发展和学术前沿动态,激发科研兴趣,启迪科研思维,培养科研道德,提升学生科学研究和科技创新的能力。建立我国信息安全领域研究型课程的示范工程,保持其特色、效果的持续提升和引领地位,逐步形成重要的推广应用价值[3]。
(1) 命题方式。本课程结合指导研究生的方法,其中包括小部分的传统授课内容。小项目的题目来源主要有3种:学生自主提出、课程组研究项目、校企联合项目,但最终题目由课程组统一确定。
(2) 过程跟踪。以小项目的方式进行课程改革,大部分时间由学生自主学习和完成,只是在开题答辩、中期检查、结题答辩时由专家组统一指导和考核。建立良好的教学过程跟踪制度和辅导机制。
(3) 平台建设。通过学生在实验中发现的问题不断完善软、硬件平台的建设,使整个实验教学系统更加强大,为小项目的实施提供条件保障,推动课程改革的顺利实施[4]。
(4) 交流合作。通过走出去、请进来的方式组织同行交流,每年定期安排教师去国内其他大学参观学习,不定期请国内外同行专家来学校进行学术交流研讨,通过交流、沟通使专业的学术和管理水平与时俱进,为专业核心竞争力的持续提升奠定基础[5]。
(1) 在小项目确定方面要充分涵盖课程的核心知识点,避免不同小组之间的重复项目,同时也要考虑不同小项目之间的难度、工作量的平衡,保证学生的研究能力有较大的提升[6]。
(2) 保证合理、有效的教学过程跟踪、考核和效果评估是个难点。课程效果的评估方法既要有科学性又要具体、可行,采用定性和定量相结合的方式。我们采用指导教师评审和学生相互打分的方式,以定量方法给出具体分值,终评可给出优、良、中、差的定性结果[7]。
2.2.1 教学过程T1阶段:理论授课阶段
总计12学时,分值占总成绩10%,共分为6个知识模块,包括:第1章绪论,第2章信息系统安全概述,第5章信息安全犯罪与立法,第6章信息安全标准与安全评估(1),第6章信息安全标准与安全评估(2),第7章信息安全工程。
2.2.2 教学过程T2阶段:研究小项目题目确定和开题阶段
总计12学时,分值占总成绩30%,课程模块为研究课题开题答辩。具体要求如下:
(1) 每2人一组完成1项研究“小项目”,每人的研究项目均不同,由教师组出题或经教师组审核的由小组提出的题目;
(2) 撰写研究小项目开题报告;
(3) 答辩以60人计算,共分成30个组,每个组开题答辩时间共计20 min,其中答辩12 min,教师提问指导8 min;
(4) 未答辩学生均要给答辩组打分,2人分数相同,学生打分占该项分值的40%,评审组打分占60%。
2.2.3 教学过程T3阶段:研究小项目中期检查阶段
总计12学时,分值占总成绩30%,课程模块为研究小项目中期检查答辩。具体要求如下:
(1) 撰写中期检查报告;
(2) 答辩以60人计算,共分成30个组,每个组开题答辩时间共计20 min,其中答辩12 min,教师提问指导8 min;
(3) 未答辩学生均要给答辩组打分,2人分数相同,学生打分占该项分值的40%,评审组打分占60%。
2.2.4 教学过程T4阶段:研究小项目结题阶段
总计12学时,分值占总成绩30%,课程模块为研究小项目结题答辩。具体要求如下:
(1) 完成研究课题,撰写结题报告;
(2) 现场演示和答辩以60人计算,共分成30个组,每个组开题答辩时间共计20 min,其中答辩12 min,教师提问指导8 min;
(3) 未答辩学生均要给答辩组打分,2人分数相同,学生打分占该项分值的40%,评审组打分占60%[8-10]。
(1) 建立课程教师指导组。研究型教学框架、方案、研究课题题目均需教师指导组共同讨论确定,要充分体现研究型的特点。工作规范化、模板化。开题报告、中期检查、结题答辩材料均由教师组制定模板,学生在模板的指导下进行系统性学习,同时也能够充分体现学生的创新实践能力。例如,结题报告内容包括研究背景与意义、研究历史与现状、参考文献、研究目标、研究内容、关键问题与难点分析、技术路线和研究方案、创新点分析、预期研究成果、时间计划等。答辩报告内容包括背景、目的和意义、国内外研究现状、目前存在的问题、总体目标和思路、关键技术问题、难点分析、关键问题解决方案、总体设计和方案特色、实验及结果分析、工作总结等。
(2) 建立大组指导教师负责机制。将学生分成4个大组,每组15人左右,平时分别由4位教师具体负责指导、督促。
(3) 建立过程跟踪记录存储机制。平时文档、考评等所有相关材料均实时整理、归档。
(4) 建立结题答辩专家组机制。结题答辩由专家组负责考核评分[11]。
该研究型教学方法在北京理工大学信息与电子学院信息对抗技术专业进行了实践,专业学生数为60人。取得了良好的实践效果,具体分析如下:
(1) 形成了丰富的小项目实践资源。课题指导小组由学生自拟的题目达到60多个,包含了目前信息安全与对抗技术的主要知识点,同时部分题目体现目前的先进技术,如某些0-day漏洞利用技术、win8的安全性分析等。
(2) 学生的实践兴趣度明显增强。大部分课程的实验难度偏弱、工作量小、系统性不强,对学生的实践能力提升效果一般。研究型课题在设计与实现上难度明显上升,要综合利用所学知识,同时要进行系统层的设计,需要大量的时间。尽管如此,学生普遍认为效果较好,收获较传统课程实践有明显提高[12]。
(3) 学生的人文素养有较大提升。小项目要求2人合作,甚至是多人合作,同时评审过程中要求给同学打分,打分的合理性、公正性均要认真考虑,合作中需要团结,需要合理分工等,这些都有利于学生人文素养的提升。
(4) 形成了一套信息安全与对抗技术研究型教学的体系,包括教学方法、实践方法、评价方法等。
(5) 锻炼了专业课程教学团队。课程教师指导组通过团队协作共同完成课程的教学,相互学习、取长补短,共同促进和提升。
(6) 科研与教学协同发展。部分课题来源于科研项目和企业,而部分项目成果又促进了科研工作的进度和科研的实际应用扩展。
(7) 为其他专业课程提供了示范。专业课教学同基础课有所不同,其技术在不断发展,其“授业、解惑”内容要随着技术的发展而不断更新,研究型课程的实验更有利于学生接触先进、前沿技术。
(8) 进一步提升了专业教学与建设的影响力。该课程是国家级精品课程、专业的主干课程,具有明显的特色和优势。研究型教学方案的提出和试验,进一步丰富和扩展了课程的资源,同时形成了较强的应用推广价值。
研究型教学模式和方法,在研究型大学的发展过程中有着重要的作用。根据信息安全与对抗技术发展的特点,加强研究型教学,有利于全面促进大学生科学思维方法的掌握和提升,促进创新意识和创新能力的增强。在系统分析信息安全与对抗技术教学过程特点的基础上,本文构建了一种研究型教学方法,包括明确了其建设目标、主要建设内容,给出了具体的实施方案,并在校实践、评估其效果,该方法实践效果良好,进一步丰富了教学方法和资源,加强了科研与教学的协同发展,具有较强的推广应用价值。
该研究型教学方法,在取得良好效果的同时,还有一些问题需要深入分析与思考,包括研究型教学的师资力量如何保证,每位教师指导多少名学生合适;信息安全技术发展速度快,同时不断出现新技术,教师如何跟上技术的发展和变化,不断提升,素质和能力;小项目题目和内容如何适应技术的发展及新技术的出现;学生的工作如何更好地与科学研究工作相结合等。今后的课程教学中,还需逐步增强校企联合人才的培养,因为部分小项目来源于企业实际问题,还可以增加企业指导教师参与教学。
[1] 中华人民共和国教育部.国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)[Z].2010.
[2] 胡锦涛. 胡锦涛在庆祝清华大学建校100周年大会上的讲话[Z]. 2011.
[3] 教育部,财政部. 教育部、财政部关于实施高等学校创新能力提升计划的意见[Z].2012.
[4] 潘丽敏,罗森林.信息安全与对抗竞赛中个人挑战赛的设计方法[J].实验技术与管理,2012,29(12):203-206.
[5] 潘丽敏, 罗森林, 张笈,等.多元密集型实践创新能力培养体系研究[J].信息网络安全,2010(2):67-69.
[6] 罗森林, 潘丽敏, 王越.信息对抗技术教育部特色专业建设与创新[J].信息安全与保密通信,2010 (5):64-66.
[7] 罗森林, 潘丽敏, 张笈.基于物理事理人理系统方法论的研究生培养[J].学位与研究生教育,2011(5):11-14.
[8] 罗森林,王越,潘丽敏.网络信息安全与对抗[M].北京:国防工业出版社,2011.
[9] 王越, 罗森林.聚焦国家级精品课程《信息系统安全与对抗导论》[J].信息网络安全,2005(7):28-29.
[10] 潘丽敏,罗森林,珂萌.网络动态攻防实践平台研制[J].实验技术与管理,2012,29(9):89-92.
[11] 潘丽敏,罗森林.基于“培养类”的信息安全对抗特色理论教学体系[J]. 实验技术与管理,2009,26(12):122-124.
[12] 王晶,贾国柱,黄海军.研究生“生产与运作管理”研究型课程设计与实施 [J].学位与研究生教育,2012(6):35-39.