信息安全专业网络与网络安全课程群建设

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1、信息安全专业网络与网络安全课程群建设摘要：围绕北京工业大学信息安全专业建设情况，详细介绍网络与网络安全 课程群设置与建设情况，探讨网络安全课程群的教学方法和实践教学改革思路， 强调理论与实践相结合的教学方法，形成工程训练、自主学习、创新培养并举的 特色教育理念，取得良好的教学效果。关键词：信息安全专业；网络与网络安全课程群；工程训练；自主学习1研究背景随着网络及信息技术的发展，网络和信息安全风险日益增长。在全球范围内， 计算机病毒、网络攻击、垃圾邮件、系统漏洞、网络窃密、虚假有害信息和网络 违法犯罪等问题日渐突出。据有关国家信息安全机构统计，我国每年被黑客攻击 的网页达10万数量级，钓鱼网站数

2、量占世界总量比例偏高，位于我国的僵尸网 络的肉鸡数量位于世界的前列，分布式拒绝服务的受害者数量非常庞大。如何保 证网络的安全性，已经成为全社会关注的问题。如应对不当，可能会给我国经济 社会发展和国家安全带来不利影响。提升网络普及水平、信息资源开发利用水平 和信息安全保障水平，是国家近年来的信息化发展战略之一。社会对网络安全人才的需求量在不断扩大，急需大量具有扎实理论基础并受 过良好工程实践训练的网络安全人才。培养网络与网络安全人才，对推动国家的 网络与信息安全工作有重要意义1-4。如何使高校的本科生教育与社会需求接 轨，为社会培养有用的网络安全技术人才，是我们在网络与网络安全课程体系建 设中需

3、要考虑的重要问题。本文主要围绕北京工业大学信息安全专业建设情况，对网络与网络安全课程 群的设置与建设情况进行详细介绍，探讨网络与网络安全课程群的教学方法和实 践教学改革思路。2网络与网络安全课程群设置北京工业大学信息安全专业于2003年在计算机学院成立，到2005年，建成 了具有初步规模的信息安全专业教学与实验环境。近几年来，在国家和北京市的 支持下，专业建设取得突飞猛进的进步。2007年，本专业被教育部批准为第二 类特色专业建设点，2008年被北京市教委批准为特色专业，2010年被评为北京 市重点学科。网络安全是北京工业大学信息安全交叉学科的一个重要研究方向。在沈昌祥院士的带领下，信息安全专

4、业以“立足北京、服务北京”为基本办学 定位，加强课程体系和教材建设，强化实践教学，紧密结合国家和北京市的经济 社会发展需求，推进专业建设与人才培养。该专业逐步形成了满足培养国家和北 京市经济和行业发展急需的信息安全专业创新型应用人才需求的教学体系。网络 与网络安全课程群是我校信息安全专业建设的一个重要内容，该课程群主要培养 信息安全系本科生在网络与网络安全方面的理论基础和实践能力5-7,要求学生 掌握网络和网络安全基本理论知识，学会规划网络和配置网络，并具备使用防火 墙、VPN、病毒防治等工具维护网络安全的能力。在课程群的课程教学内容安排 上，充分体现由易到难、由浅入深的教学规律，并注重理论与

5、实践相结合的原则， 图1展示了信息安全专业课程的拓扑图，其中网络与网络安全课程群设置用灰色 阴影文本框表示。现行的信息安全专业的本科教学计划包括计算机网络基础、计算机网络基础 实验、路由与交换技术、网络设计、网络安全防护、信息安全体系结构、信息安 全标准、安全协议、安全协议课设、计算机病毒防护、无线网络安全、防火墙技 术、应用服务器安全等系列课程，建立了一定规模的实验环境。为了更好地安排 上述课程群的教学内容，我们结合信息安全专业不同年级学生的特点，进一步制 定每一年的教学目标，使整个课程群的教学内容成为一个有机整体。针对一年级学生，主要是培养学生的学习兴趣和奠定专业基础。计算机网络 基础是为

6、信息安全专业新生开设的第一门专业课程，在信息安全整个课程体系以 及网络与网络安全系列课程群中起着举足轻重的作用。这门学科的内容博大精 深，涉及到众多的概念、原理、协议和技术，它们以错综复杂的方式彼此交织在 一起。为应对计算机网络在内容上的广阔度和复杂度，使学生能够在学习整个体 系结构中某部分的具体概念与协议的同时，也能够掌握每一层协议在整个网络系 统中所处的地位和作用，我们采用自底向上和自顶向下相结合的方法。该方法能 够使学生在对计算机网络的概念、原理和体系结构有深入了解的基础上，又能对 协议和技术及其内在联系有一个全局的掌握，形成比较系统的知识体系。在该课 的基础上，第二学期开设的计算机网络

7、基础实验课程加深学生对计算机网络各层 协议功能和基本工作过程的理解与掌握，以验证性和演示性实验为主，培养学生 的学习兴趣，使学生在一年级就能轻松接触到网络相关知识。针对二年级学生，我们开设了路由与交换技术、网络设计、网络安全与防护， 培养学生在组网和网络配置方面的能力，同时使其了解网络面临的安全威胁，并 具有简单的安全防护知识。通过路由与交换技术课程的学习，学生将了解路由与 交换的基本知识，掌握各种路由与交换技术的特点及其基本原理，培养学生的局 域网组网与管理能力，使学生能够根据具体环境和应用目的设计合理的拓扑结 构，组建网络，并具备解决网络中常见问题的基本技能。网络安全与防护使学生 了解企事

8、业网络中存在的威胁，掌握安全评测的基本理论与方法，掌握网络安全 策略的设计与实现、安全事故处理的基本方法。通过该课程学习，学生将学会网 络安全防护的方法，为学生从事企业安全网络设计与网络管理等工作打下一定的 基础。针对三年级学生，为了加深他们对网络安全知识的理解，我们开设了信息安 全体系结构、安全协议、信息安全标准课程。信息安全体系结构课程围绕如何构 建一个安全的信息系统，并对构建安全体系结构的关键三要素（技术、管理和人 员）之间的关系进行了详细阐述。使学生掌握信息安全体系结构中的基本概念、 基本理论、基本方法，在整体上认识构建一个安全的信息系统需要解决的主要问 题，通过结合具体的应用案例分析

9、，提高学生的综合设计、分析和解决问题的能 力。安全协议课程使学生能够对网络安全协议有一个系统全面的了解，掌握各层 安全协议的概念、原理和知识体系，在实践中学会应用网络协议知识分析解决各 种网络安全问题。课程包括了许多网络安全的案例分析，让学生将课堂理论与应 用实践紧密结合起来，学会解决实际应用中的工程技术问题，了解设计和维护安 全的网络及其应用系统的基本手段和常用方法。通过信息安全标准的学习，学生 对国际和国内信息安全领域制定的相关标准方面有一个基本的了解，并重点学习 几个信息安全领域中的核心标准。针对四年级学生，注重对其网络与网络安全工程实践能力和创新能力的培 养，通过一些能反映网络与网络安

10、全最新发展情况的计算机病毒防护、无线网络 安全、防火墙技术、应用服务器安全等专业选修课程，开阔学生的视野，为学生 实习和就业打下基础。计算机病毒防护课程既注重对病毒基本概念、作用机制和 防治技术的阐述，又力求反映病毒防治技术的新发展，既兼顾课程的深度，又有 一定的广度。通过学习该课程，学生将掌握防治计算机病毒的基本理论和基本技 术，为进一步深入学习网络安全课程奠定了良好的基础。无线网络安全课程则使 学生对无线通信系统及其安全有比较全面的了解，初步掌握无线通信的分类和各 种类别的基本原理，以及无线网络环境中的安全措施，为今后适应层出不穷的无 线网络应用打下基础。防火墙技术课程使学生理解防火墙的基

11、本知识，掌握防火 墙的体系结构、关键技术以及构建、配置防火墙的基本方法，并对防火墙技术的 未来发展方向有一定的了解。应用服务器安全课程主要讲解计算机应用系统面临 的安全风险、应用安全涉及的相关技术和手段（包括数据存储技术及其安全）、应 用系统安全解决方案以及方案的典型实现。通过该课程的学习和实践，学生能够 基本掌握设计计算机应用系统的安全方案应考虑的若干方面，能够从系统的角度 看待安全问题，并能综合利用几年来所学的安全知识解决系统的安全问题。3网络与网络安全课程群教学方法改革在网络与网络安全课程群的教学中，我们强调理论与实践相结合的教学方 法，在抓好理论教学的同时，强化实践教学，形成了工程训练

12、、自主学习、创新 培养并举的特色教育理念。鉴于在实践教学和创新能力培养方面的有力措施和突 出成绩，我们在2010年获得了北京工业大学优秀教育成果一等奖。3.1强化实践教学，提高学生的工程实践能力2007年，信息安全专业对实践教学计划进行了全面修订，包括增加实践教 学环节的学分比例、提高综合性与设计性实验比例、设置自选设计环节、强化综 合设计和毕业设计环节、加强对实践教学体系各个环节的规范化管理。针对某些比较重要的理论课程，如计算机网络基础，我们设置了专门的实验 课程一一计算机网络基础实验。针对技术性比较强的课程，我们设置了课内实验， 做到理论与实践相结合。例如对路由与交换技术、网络安全与防护、

13、安全协议、 防火墙技术、计算机病毒与防护、应用服务器安全等选修课程，我们设置了课内 实验（包括设计性实验和综合性实验），使学生掌握高级网络技术和具备维护网络 安全的技能。课程设计是锻炼学生系统设计能力的好机会，我们设置了安全协议课设课 程。学生以小组形式进行课设，每个小组选出组长，负责一些协调工作，提高团 结协作能力，使同学间互相帮助、取长补短、共同进步。信息安全专业实习、信息安全综合设计和毕业设计是信息安全专业比较重要 的实践环节，是促进学生综合运用所学知识解决实际问题的关键。我校信息安全 专业与太极、瑞星等单位建立了校内外实习基地，为学生提供了实习条件。信息 安全综合设计和毕业设计使学生能

14、够有机会参加一些工程项目的研发。综合设计 题目与内容选取有一定的工程实际背景，体现应用性、先进性、综合性。毕业设 计的题目主要来自企业或学校的科研项目。一些学生在公司完成实习和毕业设 计，为顺利就业创造了条件。一些学生在学校的科研环境中进行实习和毕业设计， 为考研和进一步深造奠定了基础。3.2提倡自主学习，提高学生的学习积极性自学课程的开设对教师提出了新的要求，要求教师改变传统教学模式，探索 有利于创新型人才培养的教学模式。我们开设自学课程的教学理念是：以学生自 主学习为主，教师引导和启发学生为辅。这不仅要求教师有丰富的教学经验和较 好的教学效果，还要有较强的责任心。该课程培养学生独立学习网络

15、与网络安全 新知识，发现问题、分析问题、解决问题的自主学习能力，使学生能够适应社会 和网络技术发展的要求。在网络设计自学课程中，我们采用国外经典教材Cisco Network Design，引导学生自己学习教材和阅读相关文献资料，通过小组分工协 作完成一个真实的园区局域网络规划方案设计，达到学以致用的目的。通过采用 自评、互评、演讲等多种形式来激发学生的参与力度，使学生能充分发挥学习的 主动性和自觉性，把学生的兴趣、爱好、学习、创新融为一体。3.3通过创新活动，激发学生创新能力结合网络安全课程群的建设，我们为学生开设网络与网络安全的创新活动和 创新实践课程，利用第二课堂活动开展专业调查、社会实

16、践和竞赛活动。具体采 取了如下措施。1）以校企联合的形式为学生举办多次安全知识的讲座。邀请院士、总工程 师、总裁等作相关报告，使学生更好地了解信息安全产业的发展状况，对他们后 续的工程实践、实习就业有非常重要的作用。2）各种科技活动和兴趣小组培养学生研究性学习和创新性实验能力。例如， 我们成立了网络兴趣小组，促进学生参加网络技能训练；鼓励学生申请“北京工 业大学星火基金”，培养学生的创新能力。3）通过组织各种竞赛，引领学生在创新中成长。我们多次指导本科生参加 思科网院杯全国大学生网络技术大赛、全国大学生信息安全竞赛。获得一等奖2 次，二等奖3次、三等奖2次。4) 安排高年级本科生进入专业实验室，鼓励学生参与到教师的教学科研项 目，逐步引导学生独立从事科学研究工作。在指导老师的帮助下，一些学生已经 独立发表学术论文或与老师合作发表学术论文。4结语培养网络与网络安全的人才，对推动国家的网络与信息安全工作有重要意 义。我校强化实践教学，提高学生的工程实