应用驱动式信息安全实验教学

    李经纬 李洪伟

    【摘要】为了提高信息安全实验课程的教学质量，尤其解决实验教学与实践需求脱轨的关键问题，提出了应用驱动式信息安全实验教学模式，以提升教学质量，适应信息安全技术的迅猛发展。

    【关键词】信息安全 应用驱动 实验教学

    一、信息安全实验教学现状

    1.缺乏合适的实验类教材。国内信息安全实验类教材种类繁多，但大多数教材认为实验的目的是为了更好地理解理论概念，因而只强调了理论概念本身。例如，为了让学生理解RSA算法中的大数N，很多教材只讲了N是两个素数的乘积，一些实验教材也允许学生任意产生两个素数，将其乘积作为N（正确的方式应当是，产生两个超过1024比特位的大素数）。这种教材误导学生认为“使用一般的素数也可以实现RSA算法”，让学生在真正面临生产实践时，无法正确产生安全的大数。使用这類教材的最明显后果就是，导致学生对实践需求了解不够，实验课程对学生实践能力培养不够。

    2.实验环境落后，实验内容缺乏实用性。目前，大多数信息安全实验教学仍然采用Windows?XP平台下的Visual?C++6.0集成编译环境。该编译环境早在1998年便投入使用，已经无法支持当前一些重要编程语言的最新标准（如C99标准），不再适合编程学习和应用程序开发。并且，大多数信息安全实验内容通常为教材中某些知识、定理、算法的实验性验证，尚没有从生产实践中抽象出来，具有明确针对性，并与应用问题相关的实验训练内容，因而难以适应就业市场对学生实际技能的要求，也难以激发学生探索新知识的兴趣。还有部分信息安全实验课程仍将一些已被遗弃的加密标准（如DES算法）列入教学计划。

    3.对学生学习动力的刺激不够。由于实验教材和实验内容与实践脱轨而缺乏趣味性，加剧了学生对实验类课程的忽视。导致的结果就是学生将信息安全实验课的学习视为“走过场”，很难达到课程预期的“提高学生程序设计能力，培养学生信息安全实践能力”的目的。

    4.考核手段片面。目前，大部分信息安全实验课程仍以笔试来考核学生对知识的掌握能力，无法脱离具有理论课程特色的选择、判断、填空、问答等题型;还有部分信息安全课程虽然考察学生编程能力，但要求学生在试卷上编写程序，这种考核方式单调、枯燥，无法合理反映学生的实际操作能力，也容易误导学生埋头于书本知识，忽视实际操作与应用能力的培养。

    二、应用驱动式信息安全实验教学

    本文提出以实际应用为驱动的信息安全实验的教学模式。在目前基本验证型实验的基础上，改进现有实验内容和实验环境，形成现代化信息安全实验教学平台;根据基础实验内容，增加应用前景广阔、创新空间较大的综合性实验设计，提高学生应用所学信息安全知识解决生产实践中的信息安全问题的能力;制定以问题为驱动的教学方式，鼓励学生发挥主观能动性，开发自身创新潜能;设计灵活科学的考核方式，综合考虑学生的应用实践能力以及相关实验的理论基础知识。

    1.实验环境升级。采用Linux平台下基于gcc或g++的编译环境来替代过时的Visual?C++?6.0。这种实验方式的优势包括：首先，gcc或g++支持最新的C/C++语言标准，利于学生接触最前沿的编程规范;其次，学生在程序设计语言课程之后，可以通过使用gcc和g++来了解程序编译的基本规则（之前程序设计语言课程采用集成开发环境隐藏了该规则），可以通过使用Linux来熟悉这种操作系统下的基本操作，为“编译原理”和“Unix操作系统”等课程打下基础。

    2.实验内容重设计。为了解决过去信息安全实验与生产实践脱节的缺陷，通过重设计实验内容来注重对学生应用能力的培养，包括：弱化过时信息安全算法在实验课程中的分量，并引入一些前沿新型信息安全算法（例如基于椭圆曲线的密码算法）作为选学内容（但仍讲授实践），以吸引学生兴趣;在学生理解掌握信息安全理论算法的基础上，强调灵活调用密码学库中应用程序接口的能力以适应实践生产需求;加强与企业单位和兄弟院校的合作，从科研或产业前沿获取最新的实验素材，设计解决实践中真实信息安全问题的综合性实验内容。

    2.优化教学方式。在实验过程中，教师只起到指导和协助作用，充分激发和调动学生自主学习精神，即学生不仅仅需要考虑当前所学的知识点，更需要面向问题自适应地学习新内容新方法，并与其他学生分工合作，共同解决问题。最终，提高学生解决问题的综合能力。

    4.多元化考核方式。实验课程也将采用综合的考核方式，不再由一张试卷或一次实验来确定学生的最终成绩。每个学生在实验课程的最终成绩将由教师根据其在每一次实验任务的完成情况所形成的综合评估决定。

    三、结语

    本文面向信息安全实验教学存在的教学内容脱离生产实践的问题，提出重新编排实验内容，更新实验教学环境，以应用问题驱动实验教学，实施多元化考核方式等措施实现应用驱动式信息安全实验教学，最终将实验教学与生产实践结合，降低学生毕业后从事相关工作的门槛。

    参考文献：

    [1]欧庆于，朱婷婷，张昌宏.关于信息安全实验教学的几点思考.计算机教育，2010，（10）.