《網絡數據分析與信息還原》實驗課程改革與實踐

唐永旺　王剛　王波

摘要：針對《網絡數據分析與信息還原》實驗課程的特點，應用創新的實踐教學理念，采用網絡數據獲取、分析、還原這條主線的實驗方法，改革實驗教學的考核方式，提高了學生的學習興趣及工程實踐動手能力，獲得了良好的教學效果。

關鍵詞：網絡數據獲取；協議分析；信息還原

一、引言

《網絡數據分析與信息還原》是面向筆者所在學校計算機類專業學生開設的一門選修課，主要應用在網絡數據包的還原分析、網絡數據的獲取、網絡管理、網絡安全、網絡信息內容監管等方面，是從事網絡數據信息處理所必備的專業知識。

該課程的實驗課對學生的動手能力要求非常高，不僅要求掌握常見的應用層的協議，對涉及協議識別與信息還原的算法也有一定的涉足。實驗過程中筆者引入科研工程實踐，采用問題引入、現場演示、實際操作等方式進行，這有利于培養、提高學生的實際動手能力以及綜合運用所學知識分析、解決實際問題的能力，可為其今后深入地進行科學研究和獨立工作奠定良好的基礎。

二、創新實踐教學理念

《網絡數據分析與信息還原》是一門工程性、實踐性很強的課程，以實際工程為背景，以工程應用為主線，著力提高學生的工程意識與工程素質，核心是學生工程實踐能力的培養。在課堂教學過程中，教師與學生、學生與學生之間的直接交流以及學生在教師的引導下的主動思考與實踐變得越來越重要，這種交流和思考是以培養創新精神和創新能力為主導的課程教學與實踐的靈魂。這就要求我們在實驗教學改革中加強對學生工程實踐能力的培養，積極探索以培養工程實踐能力為宗旨的教學模式。

課程組精心討論、設計相應的實驗內容，以網絡數據的獲取、網絡數據的分析、網絡數據的還原為主線，精心安排每次實驗課程的內容，在實驗過程中，努力將復雜抽象的問題簡單化，讓每位學生樂于動手、敢于動手。

三、實驗內容的設計與改革

（一）以往實驗課的做法

由于本門課程是新開設的一門課程，在以往的教學中，由于實驗學時少的原因，僅僅開設了以下5個驗證性的實驗：網絡協議分析器Ethereal入門，電子郵件相關協議分析實驗，HTTP協議分析實驗，FTP協議分析實驗，信息還原的相關實驗。

隨著知識的更新，實驗內容也在不斷地變換，從2013年開始，實驗內容也發生了變化，從最初的驗證性實驗逐漸向工程實踐轉移，加快了科研項目的推進和推廣進一步豐富和拓展了實驗內容。

（二）目前的一些想法和做法

改變傳統的實驗教學觀念，讓工程應用這條主線貫穿整個《網絡數據分析與信息還原》實驗教學過程。在實驗教學過程中，通過實際工程案例結合理論知識分析講解知識點，并強調案例對各個知識點的貫通能力，同時設置具有工程性和實用性的實驗項目，讓學生經歷工程的全過程，在真刀真槍的練習中理解理論知識。

統籌安排理論和實驗課，采用一體化教學方法，將實踐性、拓展性內容放在實驗課中，使實驗課不再消極、被動地適應理論課，而成為對理論課內容的有機補充，通過實驗讓學生更加牢固地掌握知識。

借助實驗可以激發學生的興趣和好奇心。提高學生興趣的關鍵，就是要提高學生上課時的主動性和參與性。當學生參與進去，勇于表達自己，并認為自己對于從事的活動非常重要時，學生就會開始自主思考。教師可以通過巧妙的設計'將教學知識和內容暗含在實驗當中，培養學生獲取并應用知識的能力和開拓創新精神。

在實驗課程的實施安排上，采用邊學習邊思考邊實踐的工程技術類課程授課模式，與理論教學合理穿插，有利于提高授課效率。可以在課程開始或者進行中根據課程重點、難點布置實驗任務，學生現場完成實驗，讓學生自己去體驗應用所學知識解決問題的樂趣，然后老師與學生一起分析、探討實驗現象和問題。目前，實驗內容設計如下：

第一，電子郵件數據的抓取，簡化工具的使用。這就要求學生課下有更多的時間去學習工具的使用，分析電子郵件數據包。第二，電子郵件數據包的分析與還原。讓學生自己分析自己抓取的數據包，對于加深學生對課程教學內容的理解比最簡單的電子郵件內容的還原更為重要。第三，網頁數據包的抓取與分析。基于前兩次實驗對學生動手能力的培養，學生能快速分析網頁數據包中的內容。第四，網頁數據包還原。網頁中包含有文本、圖片、視頻等多種媒體，讓學生對這些媒體內容數據包進行分析，對于今后從事實踐工作有重要的幫助。第五，其他網絡數據的分析與還原。網絡數據中不僅包含我們常見的應用協議，對于其他形式的應用怎么處理，也是學生今后從事這方面工作所面臨的問題。

（三）今后實驗內容設計的想法

課程組經常在一起討論新內容的變換，計劃以后的實驗內容從大課題入手，以網絡數據獲取和信息還原為主線，增強學生的工程實踐動手能力。

傳統的實驗教學，更多的還是關注學生實驗的結果正確與否，無法有效提高學生的工程實踐能力，在《網絡數據分析與信息還原》實驗課程教學改革中，要更加注重學生的實驗過程與實驗方案的設計，通過參與、設計實驗項目，提高學生的創新能力和動手能力。通過以上舉措，不僅提高了學生的動手能力，還對學生的工程素質和工程意識的培養起到了很好的促進作用。

為適應不同學生的需求，教師應該從實際出發，運用創造性的教學方法，根據具體的教學目標、不同的知識基礎、各學科的特點、學生的心理特征和教學時間的多少，進行綜合考量，使教學方法的運用得到優化。同時，對于每個善于自主學習的學生而言，他們都有不同的學習要求，要促進學生個性的進一步發展，一定要在營造學生自主學習、自主選擇的教育氛圍上下大功夫，進而給學生創造充分的自主學習條件。

優化和整合課程教學和實踐內容壓縮理論學時，增加實踐學時，最終實現重基礎、強能力、育創新的全面改革的目的。

四、改革考核方法

課程考核對于學生掌握學習內容、提高實驗技能和創新能力具有很大的促進作用。然而，傳統的實驗課程的考核主要是要求學生提交實驗報告，對學生的實踐動手能力很難做出客觀的評價。

因此，針對這門課程，在考核方法上，應加大實驗課的比重，要求學生不僅提交實驗報告，還應提交自己的作品與分析過程，客觀進行分析。這樣不僅能掌握學生對課程的綜合掌握程度，還能激發學生學習的積極性、主動性，提高其實踐創新能力。

實驗教學是學生理論與實踐結合的重要環節，通過實驗教學中的綜合設計和創新實驗等環節，可以讓學生形成良好的思維能力和實踐能力，是素質培養必不可少的環節。一個新的教學體系的建立需要一個探索改革與完善的過程，需要在實踐中總結提高，從而促進素質教育培養向縱深發展。

責編：曉成endprint