基于小項目的信息安全與對抗技術研究型教學方法

潘麗敏, 羅森林, 高 平, 蘇京霞

(北京理工大學 信息與電子學院, 信息與安全對抗實驗中心， 北京 100081)

研究型教學本質的內容是教學與科研的有機結合，在教學中貫徹科學研究的方法，特別是教學方法上采用科學研究的方式。培養科技人才起點可以是本科、碩士、博士，同樣高中畢業也可以作為起點。因此，研究型教學是經過適應性調整的基于科研人才培養模式的本科教學過程。本文提出一套基于“小項目”的適應于“信息系統安全與對抗技術”研究型課程的教學理念和框架，其實施過程可分為4個階段：理論授課、項目開題、中期檢查和結題驗收。通過實踐，該研究型課程取得了良好的實踐效果。本文就其具體建設目的、內容，以及其中的關鍵問題和實施方案展開討論，希望起到拋磚引玉的作用[1-2]。

1 建設目標及內容

1.1 建設目標

契合國家科教協同創新發展精神，打通教學科研實驗室壁壘，統籌教學、科研、實驗室資源，促進科研服務人才培養。基于信息安全與對抗課程的重點內容以及學生的專業能力，以“小項目”的方式向學生傳授科研理念、科研文化、科研價值，使學生了解科技最新發展和學術前沿動態，激發科研興趣，啟迪科研思維，培養科研道德，提升學生科學研究和科技創新的能力。建立我國信息安全領域研究型課程的示范工程，保持其特色、效果的持續提升和引領地位，逐步形成重要的推廣應用價值[3]。

1.2 主要建設內容

(1) 命題方式。本課程結合指導研究生的方法，其中包括小部分的傳統授課內容。小項目的題目來源主要有3種：學生自主提出、課程組研究項目、校企聯合項目，但最終題目由課程組統一確定。

(2) 過程跟蹤。以小項目的方式進行課程改革，大部分時間由學生自主學習和完成，只是在開題答辯、中期檢查、結題答辯時由專家組統一指導和考核。建立良好的教學過程跟蹤制度和輔導機制。

(3) 平臺建設。通過學生在實驗中發現的問題不斷完善軟、硬件平臺的建設，使整個實驗教學系統更加強大，為小項目的實施提供條件保障，推動課程改革的順利實施[4]。

(4) 交流合作。通過走出去、請進來的方式組織同行交流，每年定期安排教師去國內其他大學參觀學習，不定期請國內外同行專家來學校進行學術交流研討，通過交流、溝通使專業的學術和管理水平與時俱進，為專業核心競爭力的持續提升奠定基礎[5]。

2 關鍵問題及實施方案

2.1 關鍵問題分析

(1) 在小項目確定方面要充分涵蓋課程的核心知識點，避免不同小組之間的重復項目，同時也要考慮不同小項目之間的難度、工作量的平衡，保證學生的研究能力有較大的提升[6]。

(2) 保證合理、有效的教學過程跟蹤、考核和效果評估是個難點。課程效果的評估方法既要有科學性又要具體、可行，采用定性和定量相結合的方式。我們采用指導教師評審和學生相互打分的方式，以定量方法給出具體分值，終評可給出優、良、中、差的定性結果[7]。

2.2 實施方案

2.2.1 教學過程T1階段：理論授課階段

總計12學時，分值占總成績10%，共分為6個知識模塊，包括：第1章緒論，第2章信息系統安全概述，第5章信息安全犯罪與立法，第6章信息安全標準與安全評估(1)，第6章信息安全標準與安全評估(2)，第7章信息安全工程。

2.2.2 教學過程T2階段：研究小項目題目確定和開題階段

總計12學時，分值占總成績30%，課程模塊為研究課題開題答辯。具體要求如下：

(1) 每2人一組完成1項研究“小項目”，每人的研究項目均不同，由教師組出題或經教師組審核的由小組提出的題目；

(2) 撰寫研究小項目開題報告；

(3) 答辯以60人計算，共分成30個組，每個組開題答辯時間共計20 min，其中答辯12 min，教師提問指導8 min；

(4) 未答辯學生均要給答辯組打分，2人分數相同，學生打分占該項分值的40%，評審組打分占60%。

2.2.3 教學過程T3階段：研究小項目中期檢查階段

總計12學時，分值占總成績30%，課程模塊為研究小項目中期檢查答辯。具體要求如下：

(1) 撰寫中期檢查報告；

(2) 答辯以60人計算，共分成30個組，每個組開題答辯時間共計20 min，其中答辯12 min，教師提問指導8 min；

(3) 未答辯學生均要給答辯組打分，2人分數相同，學生打分占該項分值的40%，評審組打分占60%。

2.2.4 教學過程T4階段：研究小項目結題階段

總計12學時，分值占總成績30%，課程模塊為研究小項目結題答辯。具體要求如下：

(1) 完成研究課題，撰寫結題報告；

(2) 現場演示和答辯以60人計算，共分成30個組，每個組開題答辯時間共計20 min，其中答辯12 min，教師提問指導8 min；

(3) 未答辯學生均要給答辯組打分，2人分數相同，學生打分占該項分值的40%，評審組打分占60%[8-10]。

2.3 管理體制

(1) 建立課程教師指導組。研究型教學框架、方案、研究課題題目均需教師指導組共同討論確定，要充分體現研究型的特點。工作規范化、模板化。開題報告、中期檢查、結題答辯材料均由教師組制定模板，學生在模板的指導下進行系統性學習，同時也能夠充分體現學生的創新實踐能力。例如，結題報告內容包括研究背景與意義、研究歷史與現狀、參考文獻、研究目標、研究內容、關鍵問題與難點分析、技術路線和研究方案、創新點分析、預期研究成果、時間計劃等。答辯報告內容包括背景、目的和意義、國內外研究現狀、目前存在的問題、總體目標和思路、關鍵技術問題、難點分析、關鍵問題解決方案、總體設計和方案特色、實驗及結果分析、工作總結等。

(2) 建立大組指導教師負責機制。將學生分成4個大組，每組15人左右，平時分別由4位教師具體負責指導、督促。

(3) 建立過程跟蹤記錄存儲機制。平時文檔、考評等所有相關材料均實時整理、歸檔。

(4) 建立結題答辯專家組機制。結題答辯由專家組負責考核評分[11]。

3 實踐效果及分析

該研究型教學方法在北京理工大學信息與電子學院信息對抗技術專業進行了實踐，專業學生數為60人。取得了良好的實踐效果，具體分析如下：

(1) 形成了豐富的小項目實踐資源。課題指導小組由學生自擬的題目達到60多個，包含了目前信息安全與對抗技術的主要知識點，同時部分題目體現目前的先進技術，如某些0-day漏洞利用技術、win8的安全性分析等。

(2) 學生的實踐興趣度明顯增強。大部分課程的實驗難度偏弱、工作量小、系統性不強，對學生的實踐能力提升效果一般。研究型課題在設計與實現上難度明顯上升，要綜合利用所學知識，同時要進行系統層的設計，需要大量的時間。盡管如此，學生普遍認為效果較好，收獲較傳統課程實踐有明顯提高[12]。

(3) 學生的人文素養有較大提升。小項目要求2人合作，甚至是多人合作，同時評審過程中要求給同學打分，打分的合理性、公正性均要認真考慮，合作中需要團結，需要合理分工等，這些都有利于學生人文素養的提升。

(4) 形成了一套信息安全與對抗技術研究型教學的體系，包括教學方法、實踐方法、評價方法等。

(5) 鍛煉了專業課程教學團隊。課程教師指導組通過團隊協作共同完成課程的教學，相互學習、取長補短，共同促進和提升。

(6) 科研與教學協同發展。部分課題來源于科研項目和企業，而部分項目成果又促進了科研工作的進度和科研的實際應用擴展。

(7) 為其他專業課程提供了示范。專業課教學同基礎課有所不同，其技術在不斷發展，其“授業、解惑”內容要隨著技術的發展而不斷更新，研究型課程的實驗更有利于學生接觸先進、前沿技術。

(8) 進一步提升了專業教學與建設的影響力。該課程是國家級精品課程、專業的主干課程，具有明顯的特色和優勢。研究型教學方案的提出和試驗，進一步豐富和擴展了課程的資源，同時形成了較強的應用推廣價值。

4 總結與問題

研究型教學模式和方法，在研究型大學的發展過程中有著重要的作用。根據信息安全與對抗技術發展的特點，加強研究型教學，有利于全面促進大學生科學思維方法的掌握和提升，促進創新意識和創新能力的增強。在系統分析信息安全與對抗技術教學過程特點的基礎上，本文構建了一種研究型教學方法，包括明確了其建設目標、主要建設內容，給出了具體的實施方案，并在校實踐、評估其效果，該方法實踐效果良好，進一步豐富了教學方法和資源，加強了科研與教學的協同發展，具有較強的推廣應用價值。

該研究型教學方法，在取得良好效果的同時，還有一些問題需要深入分析與思考，包括研究型教學的師資力量如何保證，每位教師指導多少名學生合適；信息安全技術發展速度快，同時不斷出現新技術，教師如何跟上技術的發展和變化，不斷提升，素質和能力；小項目題目和內容如何適應技術的發展及新技術的出現；學生的工作如何更好地與科學研究工作相結合等。今后的課程教學中，還需逐步增強校企聯合人才的培養，因為部分小項目來源于企業實際問題，還可以增加企業指導教師參與教學。

[1] 中華人民共和國教育部.國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010—2020年)[Z].2010.

[2] 胡錦濤. 胡錦濤在慶祝清華大學建校100周年大會上的講話[Z]. 2011.

[3] 教育部,財政部. 教育部、財政部關于實施高等學校創新能力提升計劃的意見[Z].2012.

[4] 潘麗敏，羅森林.信息安全與對抗競賽中個人挑戰賽的設計方法[J].實驗技術與管理，2012,29(12):203-206.

[5] 潘麗敏, 羅森林, 張笈,等.多元密集型實踐創新能力培養體系研究[J].信息網絡安全,2010(2):67-69.

[6] 羅森林, 潘麗敏, 王越.信息對抗技術教育部特色專業建設與創新[J].信息安全與保密通信,2010 (5):64-66.

[7] 羅森林, 潘麗敏, 張笈.基于物理事理人理系統方法論的研究生培養[J].學位與研究生教育,2011(5):11-14.

[8] 羅森林,王越,潘麗敏.網絡信息安全與對抗[M].北京：國防工業出版社，2011.

[9] 王越, 羅森林.聚焦國家級精品課程《信息系統安全與對抗導論》[J].信息網絡安全,2005(7)：28-29.

[10] 潘麗敏，羅森林，珂萌.網絡動態攻防實踐平臺研制[J].實驗技術與管理，2012,29(9):89-92.

[11] 潘麗敏，羅森林.基于“培養類”的信息安全對抗特色理論教學體系[J]. 實驗技術與管理，2009,26(12):122-124.

[12] 王晶，賈國柱，黃海軍.研究生“生產與運作管理”研究型課程設計與實施 [J].學位與研究生教育,2012(6):35-39.