基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的《網(wǎng)絡(luò)安全》課程教學(xué)模式探索與實(shí)踐

段國(guó)云

(湖南科技學(xué)院網(wǎng)絡(luò)中心，湖南 永州 425199)

基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的《網(wǎng)絡(luò)安全》課程教學(xué)模式探索與實(shí)踐

段國(guó)云

(湖南科技學(xué)院網(wǎng)絡(luò)中心，湖南 永州 425199)

文中分析了傳統(tǒng)教學(xué)方法在《網(wǎng)絡(luò)安全》課程教學(xué)中存在的問題，根據(jù)此課程的教學(xué)目標(biāo)與特點(diǎn)提出采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式進(jìn)行改革。教學(xué)中以項(xiàng)目為導(dǎo)向，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)、學(xué)生為中心，加大實(shí)驗(yàn)課教學(xué)課時(shí)，使學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)的過程中進(jìn)一步明確教學(xué)目標(biāo)；通過任務(wù)內(nèi)容激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)其分析和處理問題的能力。教學(xué)對(duì)比結(jié)果顯示：任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)模式，更適合于培養(yǎng)應(yīng)用型人才，值得同類課程借鑒。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)；網(wǎng)絡(luò)安全；教學(xué)模式；教學(xué)方法

1．引言

隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，計(jì)算機(jī)已經(jīng)滲透到各個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域。在網(wǎng)絡(luò)工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的本科教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃中，《網(wǎng)絡(luò)安全》是教學(xué)過程中的一門專業(yè)核心課程，以多門課程的知識(shí)為基礎(chǔ)。多數(shù)高校所制定的培養(yǎng)計(jì)劃課時(shí)比例和考核方式不太合理，大多數(shù)75%以上的理論課時(shí)加極少部分實(shí)驗(yàn)課時(shí)，這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式還是以老師為主體灌輸傳授理論知識(shí)[1]；考核主要以筆試為主，無法評(píng)估學(xué)生的動(dòng)手和創(chuàng)新能力。因此，過分的理論課教學(xué)和當(dāng)前不夠完善的實(shí)踐教學(xué)體系導(dǎo)致大部分學(xué)生感覺多數(shù)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)難度大、理論抽象、難以理解，無法達(dá)到理想的教學(xué)效果。

在國(guó)家部署信息化發(fā)展戰(zhàn)略[2]和地方高校辦學(xué)模式急需改革的今天，本文結(jié)合就業(yè)市場(chǎng)對(duì)計(jì)算機(jī)及信息安全類人才的需求和地方高校辦學(xué)特點(diǎn)，以《網(wǎng)絡(luò)安全》課程教學(xué)為例，嘗試采用系統(tǒng)化的教學(xué)內(nèi)容和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式對(duì)本課程進(jìn)行改革。改革過程中結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目需求，模擬真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境制定任務(wù)進(jìn)行教學(xué)，以就業(yè)為導(dǎo)向[3]，充分培養(yǎng)本科生學(xué)習(xí)的自主性和創(chuàng)造力，并將所學(xué)的專業(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。

2．任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式是建立在構(gòu)建主義理論基礎(chǔ)之上[4]，以學(xué)生為中心，利用所掌握的知識(shí)完成課程任務(wù)的一種探究式教學(xué)方法。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生在老師的幫助下以相同的任務(wù)為中心，學(xué)習(xí)者帶著真實(shí)的任務(wù)利用已有的學(xué)習(xí)資源和知識(shí)不斷地探索、進(jìn)行挖掘式學(xué)習(xí)[5]。學(xué)生在完成任務(wù)的過程中，不斷地獲得成就感，學(xué)習(xí)者的求知欲望不斷地被激發(fā)，逐步形成自主思考、解決問題的良性循環(huán)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探索、勇于創(chuàng)新等能力，它打破了傳統(tǒng)教學(xué)方法中從易到難、循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)習(xí)慣，使學(xué)生根據(jù)自己對(duì)知識(shí)的掌握情況完成知識(shí)結(jié)構(gòu)的自我構(gòu)筑過程。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式在具體的實(shí)施過程中分別從任務(wù)提出、任務(wù)分析、任務(wù)完成和評(píng)價(jià)檢測(cè)[6]四個(gè)方面入手進(jìn)行課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

3．教學(xué)目標(biāo)及課程特點(diǎn)

3．1 教學(xué)目標(biāo)《網(wǎng)絡(luò)安全》課程的開設(shè)在本科階段的教學(xué)目標(biāo)是按應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求，以就業(yè)為導(dǎo)向，通過完成設(shè)計(jì)的實(shí)踐項(xiàng)目使學(xué)習(xí)者建立適合自身的知識(shí)體系，從而完成高技能人才的培養(yǎng)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生必須掌握網(wǎng)絡(luò)安全的基本概念、常見安全威脅的來源及應(yīng)對(duì)措施、安全評(píng)價(jià)體系及管理標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)的法律法規(guī)等知識(shí)點(diǎn)。具備解決網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目中的常見安全問題的能力，能勝任相關(guān)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)安全環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)工作。

3．2 課程特點(diǎn)

本課程涉及的知識(shí)面廣泛，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、組網(wǎng)技術(shù)、加解密技術(shù)、入侵檢測(cè)等多門課程的知識(shí)為基礎(chǔ)，同時(shí)又涵蓋了一些法律知識(shí)，主要表現(xiàn)為以下三個(gè)特點(diǎn)。

（1）知識(shí)面廣，綜合性強(qiáng)?！毒W(wǎng)絡(luò)安全》主要涉及到操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、密碼學(xué)理論、網(wǎng)絡(luò)工程、網(wǎng)絡(luò)管理、防火墻技術(shù)等課程，也包括安全標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)等知識(shí)，是一個(gè)涵蓋了多領(lǐng)域的復(fù)雜體系。

（2）對(duì)前導(dǎo)課程要求高，實(shí)踐性強(qiáng)。課程中要求同學(xué)們有一定的語言編程基礎(chǔ)，了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)并對(duì)TCP/IP體系有相當(dāng)程度的了解，熟練掌握常用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)協(xié)議的工作原理及通信過程，如HTTP(Hypertext transfer protocol)、FTP(File Transfer Protocol)、SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)、DNS(Domain Name System)等應(yīng)用層協(xié)議。學(xué)習(xí)過程中對(duì)實(shí)踐性要求很強(qiáng)，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)伴隨著一個(gè)或多個(gè)實(shí)驗(yàn)，要求同學(xué)們有較強(qiáng)的動(dòng)手能力；如果脫離實(shí)驗(yàn)進(jìn)行純理論教學(xué)，勢(shì)必影響同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。

（3）知識(shí)更新快。隨計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了飛速發(fā)展；在網(wǎng)絡(luò)安全管理中，攻防技術(shù)相互較量，更是推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的日新月異的發(fā)展。高校是各行各業(yè)信息技術(shù)人才培養(yǎng)的主要來源，網(wǎng)絡(luò)安全課程的教學(xué)必須跟進(jìn)并及時(shí)更新。

4．任務(wù)驅(qū)動(dòng)方法的實(shí)施過程

本文的教學(xué)過程中，首先調(diào)整教學(xué)計(jì)劃并做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，教師再根據(jù)課程特點(diǎn)對(duì)真實(shí)網(wǎng)絡(luò)安全項(xiàng)目的分析、構(gòu)思、搭建網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)制定整體的課程任務(wù)，并按知識(shí)結(jié)構(gòu)針對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)在課程任務(wù)的基礎(chǔ)上劃分任務(wù)單元，最后將課程知識(shí)點(diǎn)融入到任務(wù)中，老師引導(dǎo)學(xué)生深入思考并完成任務(wù)單元。下面我們按任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的步驟進(jìn)行教學(xué)。

4．1 任務(wù)設(shè)計(jì)

任務(wù)設(shè)計(jì)的是否合理是任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式成功的基礎(chǔ)，對(duì)促進(jìn)學(xué)生是否主動(dòng)學(xué)習(xí)起著決定性作用。在教學(xué)改革的過程中，將課程總體任務(wù)規(guī)劃為五個(gè)類20個(gè)任務(wù)單元，其中第五類任務(wù)中根據(jù)每個(gè)知識(shí)分類安排一個(gè)任務(wù)單元為課后實(shí)踐項(xiàng)目。五類任務(wù)分別為基本任務(wù)、進(jìn)階任務(wù)、擴(kuò)展任務(wù)、安全項(xiàng)目設(shè)計(jì)和課后任務(wù)，每類任務(wù)不但注重了課程知識(shí)點(diǎn)和學(xué)生特點(diǎn)還注重實(shí)用性。

如在基本任務(wù)分類中設(shè)計(jì)的“通過抓取數(shù)據(jù)包分析FTP協(xié)議并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)嗅探”任務(wù)單元；此任務(wù)與生活中實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)有著緊密的聯(lián)系，任務(wù)實(shí)施過程中，采用抓取學(xué)校FTP的登錄信息進(jìn)行分析。類似的任務(wù)設(shè)計(jì)能激發(fā)學(xué)習(xí)者濃厚的學(xué)習(xí)興趣，在順利完成任務(wù)單元的同時(shí)對(duì)TCP的“三次握手與四次揮手”連接建立與釋放過程的大部分知識(shí)有深入的了解，還能進(jìn)一步掌握數(shù)據(jù)包的獲取方法及分析工具OmniP-eek的靈活使用。在課后任務(wù)中可布置學(xué)生搭建FTP服務(wù)器，對(duì)服務(wù)器搭建的相關(guān)知識(shí)起到了復(fù)習(xí)作用。

4．2 任務(wù)分析

任務(wù)分析過程的詳細(xì)情況是決定任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式成功的關(guān)鍵。制定好教學(xué)任務(wù)后，教師在引導(dǎo)學(xué)生分析任務(wù)過程中按以下步驟進(jìn)行：(1)根據(jù)學(xué)習(xí)者對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握程度進(jìn)行回顧，復(fù)習(xí)與當(dāng)前任務(wù)相關(guān)的知識(shí)；(2)講解在《網(wǎng)絡(luò)安全》課程中與當(dāng)前任務(wù)有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目進(jìn)行分析、演示關(guān)鍵知識(shí)在項(xiàng)目中的應(yīng)用；(3)根據(jù)復(fù)習(xí)和所講解的知識(shí)對(duì)當(dāng)前任務(wù)進(jìn)行分析，引導(dǎo)同學(xué)們進(jìn)行探索和小組討論，制定出可實(shí)施步驟及方法。

如在進(jìn)階任務(wù)中的“DNS服務(wù)的攻擊與防范”任務(wù)單元，我們對(duì)此任務(wù)進(jìn)行分析的方法如下：(1)復(fù)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中所學(xué)的DNS的原理、域名樹的結(jié)構(gòu)、域名解析的通信過程和IP相關(guān)知識(shí)。(2)講解根據(jù)DNS技術(shù)怎樣對(duì)DNS服務(wù)器及通信過程進(jìn)行攻擊；文中根據(jù)DNS的通信過程講解采用“中間人”攻擊的方式截取并篡改DNS通信報(bào)文，并成功轉(zhuǎn)發(fā)到DNS目標(biāo)地址。(3)通過上述分析，同學(xué)們興趣高漲，引導(dǎo)同學(xué)們?cè)谔摂M機(jī)中模擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中的“中間人”攻擊環(huán)境，并要求提出防范其攻擊的解決方案。

4．3 任務(wù)實(shí)施

通過任務(wù)實(shí)施的效率和質(zhì)量來驗(yàn)證任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式教學(xué)的效果。任務(wù)實(shí)施過程中，教師進(jìn)行巡回指導(dǎo)，觀察學(xué)生實(shí)施任務(wù)的詳細(xì)過程，收集學(xué)生提出的問題進(jìn)行歸類分析，了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。針對(duì)新知識(shí)點(diǎn)存在的問題，師生共同采用探索的方式一步一步解決，針對(duì)普遍存在的基礎(chǔ)性問題進(jìn)行統(tǒng)一課堂講解；針對(duì)個(gè)別提問采用單獨(dú)或小組講解的方式進(jìn)行答疑。通過上述方式進(jìn)行教學(xué)和任務(wù)的實(shí)施，確定了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主導(dǎo)地位，能充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)建力、調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力和創(chuàng)新意識(shí)有很大的幫助。

進(jìn)行前面兩個(gè)階段的學(xué)習(xí)后，我們講解進(jìn)階任務(wù)中的“誘騙性攻擊與防范”任務(wù)單元的實(shí)施過程。指導(dǎo)老師帶領(lǐng)同學(xué)們模擬真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，誘騙性攻擊常用的攻擊手段有網(wǎng)站框架掛馬、BODY掛馬、偽裝掛馬等，掛馬攻擊方式涉及到ASP(Active Server Page)、HTML(Hyper Text Markup Language)等Web程序代碼及Web服務(wù)器的安全配置。在此任務(wù)的實(shí)施過程中，同學(xué)們常碰到IP地址計(jì)算、Web服務(wù)器的安全配置、Asp源碼安全測(cè)試等知識(shí)難點(diǎn)，教師在引導(dǎo)過程中，根據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度進(jìn)行提示，讓學(xué)生按任務(wù)的要求獨(dú)立完成。對(duì)于Web服務(wù)器的安全過濾的配置，知識(shí)點(diǎn)有相當(dāng)?shù)碾y度，指導(dǎo)老師先進(jìn)行演示，再安排學(xué)生依葫蘆畫瓢進(jìn)行配置，學(xué)生理解后，可根據(jù)任務(wù)要求進(jìn)行變通從而掌握并靈活運(yùn)用。

4．4 學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)

效果評(píng)價(jià)是任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是通過實(shí)踐任務(wù)檢測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)質(zhì)量的一種手段。在教學(xué)過程中，每完成一個(gè)任務(wù)單元將組織同學(xué)們對(duì)任務(wù)的過程、結(jié)果和收集到的問題進(jìn)行總結(jié)、評(píng)價(jià)并予以解決；每個(gè)項(xiàng)目均挑出兩到三個(gè)完成得比較好的同學(xué)講解其實(shí)施過程，與其它同學(xué)分享經(jīng)驗(yàn)。評(píng)價(jià)過程中，在激發(fā)學(xué)習(xí)者創(chuàng)新思維和成就感的同時(shí)，要開展同學(xué)自評(píng)和教師點(diǎn)評(píng)，以給予學(xué)生更好的鼓勵(lì)。在本課程的學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)體制中，采用理論考試、任務(wù)平時(shí)成績(jī)和期末任務(wù)操作三者相結(jié)合的方式進(jìn)行考核?！毒W(wǎng)絡(luò)安全》課程在教與學(xué)的過程中容易激起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和好奇心，教師進(jìn)行專業(yè)內(nèi)容教學(xué)的同時(shí)也要進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆煞ㄒ?guī)教育，免得出現(xiàn)背離教學(xué)目標(biāo)而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)犯罪等惡果。

5．結(jié)束語

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在實(shí)際教學(xué)過程中與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，主要發(fā)生了四個(gè)轉(zhuǎn)變：首先是轉(zhuǎn)變了教學(xué)理念，其次是由教學(xué)為中心轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生為中心，接下來是由理論課為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橥瓿蓪?shí)踐任務(wù)為中心，最后由課堂為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐哉n堂和實(shí)踐相結(jié)合為中心。采用此方法對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)一個(gè)班進(jìn)行一個(gè)學(xué)期《網(wǎng)絡(luò)安全》課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)，與未采用此方法的班級(jí)對(duì)比，效果比較明顯，學(xué)生明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)，不但學(xué)習(xí)興趣高漲，還能利用所學(xué)的知識(shí)模擬網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目中的安全問題并解決，提高了學(xué)生自學(xué)、動(dòng)手、分析和處理問題的能力，為培養(yǎng)應(yīng)用型人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但美中不足的地方是實(shí)踐環(huán)境不夠成熟，很多實(shí)際工程項(xiàng)目中的安全案例無法在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬，無法為學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。

[1]阮曉芳．基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在職業(yè)教育中的應(yīng)用[J]．成人教育，2012，08：45-46．

[2]中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《2006—2020年國(guó)家信息化發(fā)展戰(zhàn)略》[J]．時(shí)政文獻(xiàn)輯覽，2007：456-467．

[3]姚合生，江晉劍，江克勤．以就業(yè)為導(dǎo)向的高師院校計(jì)算機(jī)專業(yè)本科培養(yǎng)方案與課程體系改革研究與實(shí)踐[J]．計(jì)算機(jī)教育，2009，02：43-46．

[4]袁利永，屠雄剛，瞿有甜．任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)在高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的實(shí)踐[J]．計(jì)算機(jī)時(shí)代，2005，(11)：6-7．

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【 Abstracttract】This paper analyzes the problems of the traditional teaching method existing in the“network security”course. Based on the characteristics of the teaching goal of this course,it puts forward the task driven teaching mode.The teaching is oriented to the project and takes students as center.It extends the experiment teaching class time to make learners in the process of learning to be clear of further teaching goal;uses the task content to arouse student’s interest in learning and arouse the subjective initiative of students;cultivates their ability to analyze and deal with problems.The results show that the task driven teaching mode is superior to the traditional teaching mode and is more suitable for cultivating applied talents,which is worthy of reference for the similar courses.

【 Keywordswords】task driven;network security;teaching mode;teaching methods

Exploration and Practice of Teaching Mode for the“Network Security”Course Based on Task Driving Method

Duan Guoyun
(Hunan University of Science and Engineering,Yongzhou 425199,Hunan)

段國(guó)云，男，湖南永州人，碩士，講師，工程師，研究領(lǐng)域：網(wǎng)絡(luò)與信息安全,Web技術(shù),課程教學(xué)方法。

湖南省教育廳項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：No．11C0600，本文得到湖南科技學(xué)院計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)學(xué)科資助。