應用驅動式信息安全實驗教學

李經緯 李洪偉

【摘要】為了提高信息安全實驗課程的教學質量，尤其解決實驗教學與實踐需求脫軌的關鍵問題，提出了應用驅動式信息安全實驗教學模式，以提升教學質量，適應信息安全技術的迅猛發展。

【關鍵詞】信息安全 應用驅動 實驗教學

一、信息安全實驗教學現狀

1.缺乏合適的實驗類教材。國內信息安全實驗類教材種類繁多，但大多數教材認為實驗的目的是為了更好地理解理論概念，因而只強調了理論概念本身。例如，為了讓學生理解RSA算法中的大數N，很多教材只講了N是兩個素數的乘積，一些實驗教材也允許學生任意產生兩個素數，將其乘積作為N（正確的方式應當是，產生兩個超過1024比特位的大素數）。這種教材誤導學生認為“使用一般的素數也可以實現RSA算法”，讓學生在真正面臨生產實踐時，無法正確產生安全的大數。使用這類教材的最明顯后果就是，導致學生對實踐需求了解不夠，實驗課程對學生實踐能力培養不夠。

2.實驗環境落后，實驗內容缺乏實用性。目前，大多數信息安全實驗教學仍然采用Windows?XP平臺下的Visual?C++6.0集成編譯環境。該編譯環境早在1998年便投入使用，已經無法支持當前一些重要編程語言的最新標準（如C99標準），不再適合編程學習和應用程序開發。并且，大多數信息安全實驗內容通常為教材中某些知識、定理、算法的實驗性驗證，尚沒有從生產實踐中抽象出來，具有明確針對性，并與應用問題相關的實驗訓練內容，因而難以適應就業市場對學生實際技能的要求，也難以激發學生探索新知識的興趣。還有部分信息安全實驗課程仍將一些已被遺棄的加密標準（如DES算法）列入教學計劃。

3.對學生學習動力的刺激不夠。由于實驗教材和實驗內容與實踐脫軌而缺乏趣味性，加劇了學生對實驗類課程的忽視。導致的結果就是學生將信息安全實驗課的學習視為“走過場”，很難達到課程預期的“提高學生程序設計能力，培養學生信息安全實踐能力”的目的。

4.考核手段片面。目前，大部分信息安全實驗課程仍以筆試來考核學生對知識的掌握能力，無法脫離具有理論課程特色的選擇、判斷、填空、問答等題型;還有部分信息安全課程雖然考察學生編程能力，但要求學生在試卷上編寫程序，這種考核方式單調、枯燥，無法合理反映學生的實際操作能力，也容易誤導學生埋頭于書本知識，忽視實際操作與應用能力的培養。

二、應用驅動式信息安全實驗教學

本文提出以實際應用為驅動的信息安全實驗的教學模式。在目前基本驗證型實驗的基礎上，改進現有實驗內容和實驗環境，形成現代化信息安全實驗教學平臺;根據基礎實驗內容，增加應用前景廣闊、創新空間較大的綜合性實驗設計，提高學生應用所學信息安全知識解決生產實踐中的信息安全問題的能力;制定以問題為驅動的教學方式，鼓勵學生發揮主觀能動性，開發自身創新潛能;設計靈活科學的考核方式，綜合考慮學生的應用實踐能力以及相關實驗的理論基礎知識。

1.實驗環境升級。采用Linux平臺下基于gcc或g++的編譯環境來替代過時的Visual?C++?6.0。這種實驗方式的優勢包括：首先，gcc或g++支持最新的C/C++語言標準，利于學生接觸最前沿的編程規范;其次，學生在程序設計語言課程之后，可以通過使用gcc和g++來了解程序編譯的基本規則（之前程序設計語言課程采用集成開發環境隱藏了該規則），可以通過使用Linux來熟悉這種操作系統下的基本操作，為“編譯原理”和“Unix操作系統”等課程打下基礎。

2.實驗內容重設計。為了解決過去信息安全實驗與生產實踐脫節的缺陷，通過重設計實驗內容來注重對學生應用能力的培養，包括：弱化過時信息安全算法在實驗課程中的分量，并引入一些前沿新型信息安全算法（例如基于橢圓曲線的密碼算法）作為選學內容（但仍講授實踐），以吸引學生興趣;在學生理解掌握信息安全理論算法的基礎上，強調靈活調用密碼學庫中應用程序接口的能力以適應實踐生產需求;加強與企業單位和兄弟院校的合作，從科研或產業前沿獲取最新的實驗素材，設計解決實踐中真實信息安全問題的綜合性實驗內容。

2.優化教學方式。在實驗過程中，教師只起到指導和協助作用，充分激發和調動學生自主學習精神，即學生不僅僅需要考慮當前所學的知識點，更需要面向問題自適應地學習新內容新方法，并與其他學生分工合作，共同解決問題。最終，提高學生解決問題的綜合能力。

4.多元化考核方式。實驗課程也將采用綜合的考核方式，不再由一張試卷或一次實驗來確定學生的最終成績。每個學生在實驗課程的最終成績將由教師根據其在每一次實驗任務的完成情況所形成的綜合評估決定。

三、結語

本文面向信息安全實驗教學存在的教學內容脫離生產實踐的問題，提出重新編排實驗內容，更新實驗教學環境，以應用問題驅動實驗教學，實施多元化考核方式等措施實現應用驅動式信息安全實驗教學，最終將實驗教學與生產實踐結合，降低學生畢業后從事相關工作的門檻。

參考文獻：

[1]歐慶于，朱婷婷，張昌宏.關于信息安全實驗教學的幾點思考.計算機教育，2010，（10）.