網絡與信息安全專業實驗室管理改革探索

張立江　王虎　謝林

摘 要：文章以中國礦業大學計算機科學與技術學院網絡與信息安全實驗室為例，闡述了專業實驗室的管理與教學的重要關系，在專業實驗室的管理環節進行改革嘗試，通過加強管理、保證管理與教學體系的統一，顯著提高了實驗教學質量，增強了學生的實踐創新能力。

關鍵詞：網絡與信息安全專業;實驗室管理;實驗教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 收稿日期：2020-07-03 文章編號：1674-120X（2020）35-0112-02

一、引言

目前在高等學校中，很多專業實驗課程已從原有理論課程體系中脫離出來，這樣以便系統地構建形式多樣的專業實驗課程模塊，且這些專業實驗課程一般都依托于專業實驗室來開展。學校通過專業實驗室的多種實踐課程實訓，來加強學生對專業知識的掌握，增強學生實踐創新的能力，因此專業實驗室的重要性不言而喻。但是專業實驗室又有其獨特的特點，比如，隨著技術的飛速發展，專業實驗室的設備和實驗課程更替的頻率較快，這給專業實驗室的運行和管理帶來了一定的困難，如何提高專業實驗室的運行效率和教學效果成為一個重要的課題。

二、網絡與信息安全專業實驗室的實驗教學體系

中國礦業大學計算機科學與技術學院（以下簡稱“我院”）于2005年建成網絡與信息安全實驗室，為學生提供了良好的實驗環境，并開展了一系列網絡安全方面的實踐教學工作。目前實驗室已開設的網絡實踐系列課程有：網絡系統與安全實踐、網絡安全課程設計、信息安全綜合實踐、網絡攻防實踐、密碼學課程設計等。這些實踐課程的學習，能夠使學生了解和掌握當前網絡與信息安全的主流技術，認識影響網絡安全的主要設備，熟練地配置和使用網絡安全互聯的設備，利用網絡安全技術與網絡安全設備設計、構建、管理和維護中小型企業的安全網絡，具有一定的網絡攻防實戰能力，在滲透測試中能針對具體實際的網絡安全問題給出解決方案。

三、實驗教學與實驗室管理的改革勢在必行

傳統的實驗教學模式以教師為中心，學生按照教師準備好的設備和儀器，根據實驗指導書上的方法和步驟按部就班地進行。這種模式的實驗教學存在一定的弊端，即在整個實驗過程中，學生始終處于被動的學習狀態。這樣不僅打擊了學生的學習主動性和積極性，也不利于學生個性的發展，以及創新思維的培養。

網絡實驗室的管理也存在一定的不足之處，如設備管理混亂、規章制度缺失等。下面就網絡與信息安全實驗室教學與管理中的不足進行闡述：

（一）課程建設和教學改革工作滯后

自2006年至今，網絡安全實踐系列課程尚未進行相關的課程建設和教學改革工作，尤其是相關的課程大綱、實驗指導書、實驗教材等未進行過修訂。當今互聯網飛速發展，新技術層出不窮，網絡安全實踐課程的知識體系、教學內容都亟須更新，亟須相關教師深入研究如何提高網絡安全實踐系列課程的教學質量，深入思考如何對網絡安全實踐系列課程的教學內容、教學方法進行改革以及編寫新的實驗指導書。

（二）未形成課程體系，缺乏教學平臺

目前計算機學院已開設的網絡安全實踐系列課程，如網絡系統與安全實踐、網絡安全課程設計、信息安全綜合實踐、網絡攻防實踐、密碼學課程設計等。這些課程之間如何銜接，課程之間的教學內容如何區分等教學的階梯尚未完全形成，即未形成系統的課程體系。這些課程內容有很多相通的部分，如網絡安全基礎知識，交換機、路由器與防火墻等安全設備的基本知識等，但目前各門課程的教學內容仍相互獨立，未形成一個相互聯系的課程平臺。

（三）網絡實驗室未得到充分利用

我院的網絡安全實踐系列課程都在該網絡與信息安全實驗室進行，加上相關課程配套的實驗課，每學期的總課時數約150課時。其余時段網絡實驗室僅作為普通開放式實驗室管理和使用，其交換機、路由器、防火墻、AP等昂貴的專業網絡設備和現有的實驗平臺利用率較低。很多非計算機專業的學生對網絡安全等知識非常感興趣，但他們卻沒有在此實驗室學習實踐的機會。因此，很多學生只能退而求其次，額外付費參加社會上的培訓機構學習課程，這對學校和學生而言都是資源的浪費。所以，學校亟須建設網絡實踐系列課程，在目前的專業課基礎上，建立課程體系，針對不同層次的學生，開設不同的實踐課程。

（四）網絡實驗室的管理滯后，與實驗教學脫節

網絡與信息安全實驗室有大量專業的網絡設備，需要專業人員精心維護才能保證設備的正常運行。但目前實驗室采用開放式管理，學生使用頻繁，無專人管理和維護，故障設備往往得不到及時的排除，耗材缺乏嚴重。因此，針對網絡與信息安全實驗室這樣的高端專業實驗室需要制訂一整套管理和運行方案。只有這樣，才能更好地為網絡實踐課程教學提供服務。

四、實驗教學與實驗室管理的改革思路

（一）課程體系的改革

教師應對現有的網絡實踐系列課程大綱進行修訂，并據此對網絡實踐系列課程實驗指導書重新進行編寫。加強網絡實踐系列課程教學體系的建設，對網絡系統與安全實踐、網絡安全課程設計、信息安全綜合實踐、網絡攻防實踐、密碼學課程設計、物聯網安全實踐、Web安全編程實踐等幾門課程的教學內容進行劃分，定位教學目標，明確每門課程的知識點、學習目標，配合新教學大綱對實驗內容等進行改進。

（二）教學方法的改革和教學平臺的建設

制作網絡系統與安全實踐、網絡安全課程設計、信息安全專業綜合實踐、網絡攻防實踐、密碼學課程設計等幾門課程CAI電子課件;將實驗內容模塊化、套餐化;在教學方式上將講解、實驗和評價結合，提高實驗質量;在實驗方式上將小組實驗和多組實驗結合;量化課程考核指標與考核方式，綜合評價學生水平。學校組織相關教師進行網絡實驗教學平臺建設，并對相關教師進行培訓。

（三）實驗室管理與運行方案的建設與改革

教師應改變以前實驗室傳統的管理模式，使教師真正參與到專業實驗室的教學和管理過程當中，對在教學過程中發現的問題及時提出具體的解決方案，變教師配合管理人員的模式為實驗室管理人員配合教師的模式。教師還應從專業實驗室的課程設置、使用以及維護等各個方面進行統一的協調管理，做到環環相扣，避免相互獨立脫節的現象發生。

五、實驗教學與實驗室管理的改革成效

經過對實驗課程體系和實驗室的運行、維護、使用等各個方面的改革，新的實驗教學模式取得了很好的教學效果。具體表現主要有以下幾個方面：

（一）專業實驗室課程體系更新加快，實驗更貼合課堂教學

通過對實驗室承擔的專業課程進行梳理，教師針對不同專業對課程的大綱、實驗內容等進行改進和更新，更注重與其相關的專業課程內容相結合，使專業實驗室真正成為專業課的實踐基地，進一步加強學生對專業知識的理解和掌握。根據專業培養方案，結合教學實際，建立了完整的課程體系，如下圖所示。

（二）提高了實驗室使用率

以前網絡與信息安全專業實驗室的設備每年的使用時間為3個月左右，其他時間專業實驗設備都處于閑置狀態。經過對實驗室的改革，通過實驗室開放項目、選修課等方式提高了實驗室和設備的使用率。

（三）減少了設備故障的出現，設備性能得到充分利用

此前的實驗室僅有管理人員進行維護，在設備出現故障的時候只能等待管理人員的處理，耽誤了實驗的時間和進度?，F在實驗室的管理改為以教師為主體，對常見的故障設備，教師可以自行處理。而且教師在實驗前對實驗設備進行統一調試，確保了實驗過程中各設備的正常運行，提高了實驗效率。

（四）提高實驗室維護的效率

在實驗室的維護期間，應由教師和管理人員共同執行。如此一來，避免了在維護過程中管理人員對實驗設備存在的問題不清楚，而教師知道的故障設備又得不到維護的現象。通過教師和管理人員的通力配合，實驗室設備的維護次數和時間都大幅減少。

（五）提高了實驗效果

對專業實驗室而言，實驗效果才是最重要的。通過前面的一系列措施，學生在做實驗時能更好地了解實驗內容，使用實驗室設備，使實驗過程變成了一種愉快的過程。學生參與專業實驗的積極性明顯提高，實驗效果也得到了顯著提高。

六、結語

通過網絡與信息安全專業實驗室的改革嘗試，我們發現實驗教學和實驗室管理是不可分割的兩個部分，實驗室的使用主體（學生和教師）與管理主體（管理人員）之間也是相互聯系、相輔相成的兩個部分。只有兩者緊密配合，才能提高實驗室的管理、運行水平，提高實驗教學效果。

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