CDIO理念在信息與網絡安全技術課程教學中的應用

摘要：基于CDIO理念的教學讓學生以主動的、實踐的、課程關聯的方式掌握工程的理論、技術與經驗。從教學大綱的編制、教學模式的改革、實驗和實訓體系的設計、學生培養機制的確定等幾個方面介紹了CDIO理念在徐州工程學院信息與網絡安全技術課程教學中的應用情況。經過近幾年的實踐，課程教學效果和人才培養質量明顯提升。

關鍵詞：CDIO；工程教育；信息安全；分梯度

作者簡介：康曉鳳（1978-），女，江蘇徐州人，徐州工程學院信電工程學院，講師；鮑蓉（1968-），女，上海人，徐州工程學院信電工程學院教學院長，教授。（江蘇 徐州 221000）

基金項目：本文系江蘇省高等教育教改立項研究課題（項目編號：2011JSJG253）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）32-0107-01

計算機科學與技術專業是技術發展更新最快的專業之一，而信息與網絡安全技術又是本專業技術更新最快的課程之一。為使本課程的教學內容能跟上社會對人才的知識和技能要求，在給學生奠定扎實的基礎理論的同時，還要強化動手能力，把學到的理論知識應用到實際項目中，同時在實踐應用中主動學習新知識去解決各種問題。

CDIO是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品研發到運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程的理論、技術與經驗。其核心思想是強調“做中學”和“基于項目的學習”，這個思想和所倡導的學以致用和應用指導學是一致的。

信息與網絡安全技術是一門理論與實踐高度結合的課程，學生最初學習的積極性會比較高，但是如果沒有合理的實踐教學環節，學生學習的積極性會受到影響。只有在CDIO 理念的指導下，以學生為中心，合理安排教學內容和過程，提高理論聯系實際的能力，才能達到較好的教學效果。

一、基于CDIO理念的教學大綱設計

根據CDIO工程教育理念，在構思信息與網絡安全課程的教學大綱時，著重在教學目的、課程內容、教學方法、考核方式和課程設計等幾個方面對教學提出了更高的要求。課程內容方面要求與當今的技術發展同步，將熱點問題融入到實際教學中去。例如，2013年“3.15晚會”曝光的和網絡安全相關的問題，可以融入到相關章節的教學內容，分析其成因、原理和解決方法。課程設計要能與全國大學生信息安全競賽和全國大學生軟件設計大賽等各級各類相關學科競賽的水平同步，同時定期與相關的企業和院校交流，保證能夠以社會需求為導向提高學生的技術能力。在考核方式上進行了大膽的改革，省級以上大學生實踐創新和創業項目的主要參與者和省級以上信息安全競賽的主要獲獎者，本課程就可以免修。

在上述思想的指導下，經過課程組的討論，本課程的教學內容主要包括信息安全發展現狀和前沿技術、網絡操作系統安全、網絡實體安全、網絡數據庫與數據安全、數據加密和鑒別、防火墻、網絡攻防技術與應用、Internet安全和VPN技術等，實驗項目包括密碼學（置換、替代、DES和RSA）、PKI、多級安全訪問控制、防火墻、入侵檢測、病毒、VPN和安全審計等內容。課程設計遵循以賽帶練的指導思想進行開展，主要分為兩大方向：安全作品和模擬攻防。安全作品由教師指定參考題目或學生自擬題目來實施，這些題目主要參考各級信息安全競賽而不斷更新，如文件透明加解密、基于Android平臺的安全通信錄、基于Android平臺的綠色瀏覽器、基于Android平臺的手機防護系統等。模擬攻防由教師提前創建一個模擬環境，在此環境中預留一些漏洞和層層關卡，學生在規定的時間內通過的關卡越多，則完成質量越高，環境和關卡的設置參考各級攻防賽的相關設置。

二、一個核心、一個導向、三個層次的教學模式改革

為了最大限度提高學生的學習積極性和學習效果，提出了一個核心、一個導向、三個層次的教學模式改革方案。一個核心是指以從業職位為核心，以信息安全人才未來可能從事職業的基本需求為基礎設定了三大類職位：安全軟件開發、安全顧問和紅客。引導學生在學習期間擬定職業方向，進而有針對性地提高某個方面的能力。一個導向是指以項目經理訓練為導向，即與網絡安全充分結合的綜合性的團隊式項目訓練，從團隊人員的確定、項目計劃、項目實施和項目的推廣整個過程都有項目經理來執行，培養了學生的工程基礎知識、個人能力、團隊合作能力和工程系統能力。三個層次是指本課程的教學結構和內容上分為基礎模塊、項目模塊、企業模塊三個層次。基礎模塊是本課程的理論知識學習，項目模塊是項目經理訓練，企業模塊是實訓基地的企業項目實訓。

三、分梯度的學生培養機制

徐州工程學院（以下簡稱“我校”）沒有設置信息安全專業，信息與網絡安全技術課程只是在計算機科學與技術專業的網絡工程方向開設，而信息安全人才是復合型的人才，僅僅在網絡工程方向的學生中去培養優秀的信息安全人才是困難的。學生僅僅學習這一門課程遠遠達不到社會對信息安全人才的技能要求，所以我校一般從大一開始進行選拔和培養。首先從計算機科學與技術專業中選拔一些有興趣的同學，進入學院設立的學生網絡技術學會，然后再從中選拔比較優秀的學生進入學院與企業共同設立的信息安全小組。進入信息安全小組的同學采取導師制的方式進行培養，指導老師對信息安全小組的每個同學制訂一份個性化的培養方案，指導這些學生去參加各級各類學科競賽，申請各級大學生實踐創新和創業項目，在本科學習的第四年再把這些學生送到相關的實訓基地參加實訓項目，形成了四年分梯度的信息安全人才培養機制，如圖1所示。

四、基于情景模擬的實踐、實訓教學體系

在CDIO的12條標準中，標準5和標準6對目前實踐教學中存在問題的解決有很好的指導作用。依據CDIO的指導思想和企業項目需求，課程組老師進行多方考察和篩選后，與企業合作建立了信息安全實驗室。本實驗室不僅可以進行常規的課程實驗，同時也能模擬各種信息安全應用案例，實現各類安全項目的實施。信息與網絡安全技術的實踐教學體系將課堂教學、實驗項目、課程設計、學科競賽、教師科研、實訓基地、服務社會等環節有效地融入一體。

在實踐教學中采取情景模擬教學方法。每一個實驗都進行應用情景設計，按照“設定情景—提出問題—分析問題—解決問題—總結經驗—經驗推廣”的模式進行實驗教學，使學生對每一個實驗項目都有一個全面的認識，提高其解決問題的能力。

學生在本科學習的第四年進入實訓基地學習，和校外工程導師一起參與實際項目的開發，這樣學生掌握的技能就能和企業需求實現“零距離”對接。實施以來取得了豐碩的成果并受到學生的普遍歡迎，學生在校外實訓期間參與企業各類工程集成項目多項，深受用人單位好評。

五、提高教師自身的CDIO理論和實踐能力

為了加深對CDIO的認識，并把這個理念帶到教師實際的教學和科研工作中去，要求課程組的教師認真學習CDIO的理念，同時積極參加國內組織的CDIO教學研討活動?，F在很多大學教師在自己專業知識和科研方面都是專家，但在實際工程和產業中的經驗非常有限，CDIO理念要求教師不僅要具備深厚的理論功底而且還要具備熟練的實戰動手能力。在這種思想的指導下，課程組教師積極爭取學院委派到企業進行鍛煉的機會，增強自己的實際工程和產業經驗?，F在本課程組教師都具有工程項目經歷。

六、結語

在充分研究與吸收CDIO工程教育理念的基礎上，結合我校的人才培養目標和教學理念，對信息與網絡安全技術課程從教學大綱的編制、教學模式的改革、實驗和實訓體系的設計，以及學生培養機制等方面進行實踐，取得了豐碩的成果。自2010年起，學生申請軟件著作權4項，在國內的各類期刊發表論文9篇，在省級以上信息安全技術相關的學科競賽中獲獎11余人次、申請省級以上大學生實踐創新和創新創業項目10項。在此基礎上，將繼續運用CDIO工程教育理念，深化課程的教學改革。

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