高遠(yuǎn) 馬力

摘 要：開(kāi)設(shè)《信息安全》通識(shí)課程是高校落實(shí)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)空間安全戰(zhàn)略、加強(qiáng)信息安全教育的重要措施，然而當(dāng)前高校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中因教學(xué)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)條件不足，無(wú)法有效提升學(xué)生的信息安全技能。為了設(shè)計(jì)適應(yīng)《信息安全》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的環(huán)境，文章以長(zhǎng)期開(kāi)展《信息安全》通識(shí)課程教學(xué)的某高校為例，通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中主要存在內(nèi)容展示方式單一、理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)比重失調(diào)、實(shí)驗(yàn)環(huán)境簡(jiǎn)陋等問(wèn)題，然后按照智慧教室的建設(shè)內(nèi)容和服務(wù)功能，設(shè)計(jì)了“分組+圓桌”型空間布局，由學(xué)生端、教室端和資源端三部分組成實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，最后結(jié)合信息安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，提出了講授型、講授與演示結(jié)合型和演示型三種教學(xué)模式，并根據(jù)教師和學(xué)生兩種角色，設(shè)計(jì)了智慧教室實(shí)驗(yàn)環(huán)境下《信息安全》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本流程，為信息安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的設(shè)計(jì)提出了新方案。

關(guān)鍵詞：智慧教室;信息安全;通識(shí)課程;實(shí)驗(yàn)教學(xué);環(huán)境設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393;G642? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1673-8454（2020）16-0020-06

一、引言

2017年6 月 1 日起開(kāi)始實(shí)施的《網(wǎng)絡(luò)安全法》明確提出：“國(guó)家支持企業(yè)、高等學(xué)校和職業(yè)學(xué)校等教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)教育與培訓(xùn)”。教育部發(fā)布的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》也提出：“要開(kāi)展多種形式的網(wǎng)絡(luò)安全教育和培訓(xùn)，提高全體人員的網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)?！?018年4月，習(xí)近平主席在全國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全和信息化工作會(huì)議上提出了“要深入開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)安全知識(shí)技能宣傳普及”的重要要求[1]。

為落實(shí)國(guó)家相關(guān)的政策和要求，培養(yǎng)信息時(shí)代的新型人才，我國(guó)部分高校除了開(kāi)設(shè)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)科培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)人才外，還將《信息安全》作為一門(mén)通識(shí)類(lèi)必修課程，納入學(xué)校本科人才培養(yǎng)公共課程體系，以提升學(xué)生信息安全素養(yǎng)。

由于《信息安全》課程涉及數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、通信、信息、法律、管理等許多學(xué)科知識(shí)，具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，[2]需要教師在教學(xué)中進(jìn)行實(shí)際操作演示，但是傳統(tǒng)教室因教學(xué)媒體的展示和交互能力有限，無(wú)法提供實(shí)驗(yàn)實(shí)操環(huán)境，[3]對(duì)于信息安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)說(shuō)并不能達(dá)到理想的效果。

近年來(lái)，智慧教室開(kāi)始成為高校課堂信息化教學(xué)的重要支撐條件，為課堂教學(xué)改革提供了全新的信息生態(tài)支撐和智能化的教學(xué)手段。那么，如何設(shè)計(jì)智慧教室的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，提高信息安全實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果，成為當(dāng)前信息技術(shù)與課程深度融合中的一個(gè)值得研究的問(wèn)題。

二、高?！缎畔踩吠ㄗR(shí)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問(wèn)題分析

1.《信息安全》通識(shí)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況調(diào)查研究設(shè)計(jì)

《信息安全》通識(shí)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是針對(duì)信息安全基本技能，要求學(xué)生運(yùn)用多門(mén)課程綜合知識(shí)解決信息安全問(wèn)題的綜合訓(xùn)練活動(dòng)。[4]目前，國(guó)家還沒(méi)有統(tǒng)一制定高?！缎畔踩吠ㄗR(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)，因此，各個(gè)高校開(kāi)設(shè)的《信息安全》通識(shí)課程在教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容方面各有側(cè)重，但大多涵蓋信息安全的基礎(chǔ)理論和基本技能。

為了摸清高校《信息安全》通識(shí)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況，筆者選擇了一所將《信息安全》課程作為公共基礎(chǔ)必修課已經(jīng)超過(guò)10年的雙一流建設(shè)高校作為代表性研究對(duì)象。在2018年秋季學(xué)期，筆者對(duì)該校學(xué)習(xí)《信息安全》課程的278名大一本科生進(jìn)行了調(diào)查和測(cè)評(píng)。調(diào)查主要安排在該門(mén)課程開(kāi)課前，以師生見(jiàn)面座談和問(wèn)卷調(diào)查的形式了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)習(xí)慣，測(cè)評(píng)主要安排在學(xué)生學(xué)習(xí)該門(mén)課程之前和之后，主要利用董李鵬設(shè)計(jì)的信息安全素養(yǎng)量化指標(biāo)[5]、郭佳等人研發(fā)的信息安全素養(yǎng)測(cè)評(píng)系統(tǒng)[6]，從信息安全知識(shí)、意識(shí)、技能和倫理四個(gè)維度對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的前后情況進(jìn)行了一系列的測(cè)評(píng)對(duì)比研究分析。

2.《信息安全》通識(shí)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題分析

該校在2008年就根據(jù)上級(jí)統(tǒng)一要求，面向大一新生開(kāi)設(shè)了《信息安全》通識(shí)課，該課程以提高學(xué)生信息安全素養(yǎng)為目標(biāo)，緊緊圍繞信息化條件下的物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全和管理安全等方面，以安全威脅和防護(hù)技能為主線組織教學(xué)內(nèi)容，既有抽象性的理論知識(shí)，也有相對(duì)復(fù)雜的技術(shù)與實(shí)踐，需要學(xué)生在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，體驗(yàn)信息安全防護(hù)過(guò)程，掌握信息安全防護(hù)技能。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的課程教學(xué)改革與實(shí)踐，該校已經(jīng)形成了一些成功的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，但是近年來(lái)該校學(xué)生的信息安全技能考核成績(jī)較差，經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)主要存在以下一些問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)版塊的課程內(nèi)容展示方式單一

該校《信息安全》課程主要包括四部分內(nèi)容：一是信息安全意識(shí)培養(yǎng)模塊，設(shè)計(jì)了信息安全面臨的嚴(yán)峻形勢(shì)和國(guó)內(nèi)外采取的應(yīng)對(duì)措施等形勢(shì)與政策內(nèi)容;二是信息安全基礎(chǔ)知識(shí)模塊，設(shè)計(jì)了信息安全的內(nèi)涵，存儲(chǔ)介質(zhì)、通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)終端與網(wǎng)絡(luò)的安全隱患，信息安全防護(hù)體系與管理等內(nèi)容;三是信息安全防護(hù)技能模塊，設(shè)計(jì)了防電磁輻射、移動(dòng)通信安全防護(hù)方法、計(jì)算機(jī)終端安全環(huán)境建立和安全檢查的方法等實(shí)踐性?xún)?nèi)容;四是信息安全倫理道德模塊，設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)安全法律、等級(jí)保護(hù)制度、信息安全管理制度與管理機(jī)制等內(nèi)容。

這些內(nèi)容以文字描述等方式在教材中展現(xiàn)，但是體現(xiàn)技能型知識(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊內(nèi)容較少，在教材中僅僅通過(guò)文字描述原理，關(guān)于操作步驟缺乏圖文結(jié)合的流程說(shuō)明，缺乏對(duì)信息安全實(shí)驗(yàn)配置環(huán)境和參數(shù)的描寫(xiě)。從學(xué)生的學(xué)習(xí)需要和習(xí)慣來(lái)看，大部分學(xué)生期望能夠在課堂上或課后參與信息安全實(shí)驗(yàn)操作，但是僅僅通過(guò)教材或講義中的文字描述和教師的講解，無(wú)法完成探究式的操作。

（2）理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)比例不協(xié)調(diào)

通過(guò)與學(xué)生座談，大部分學(xué)生反映他們?cè)诖髮W(xué)以前接觸信息安全教育較少，期望通過(guò)《信息安全》課程了解信息安全基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)際操作來(lái)加深理解和掌握工程性技能，以便應(yīng)對(duì)可能面臨的信息安全風(fēng)險(xiǎn)。但是從課程內(nèi)容的組成比重來(lái)看，《信息安全》課程的實(shí)驗(yàn)部分內(nèi)容占全部課程內(nèi)容的三分之一，因受實(shí)驗(yàn)環(huán)境和條件限制，在實(shí)際教學(xué)中所安排的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)僅為全部授課時(shí)數(shù)的10%，與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容所占比重不相稱(chēng)的問(wèn)題突出，因時(shí)間問(wèn)題很多實(shí)驗(yàn)在課內(nèi)無(wú)法開(kāi)展，而課外受學(xué)習(xí)條件限制，更無(wú)法開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。

針對(duì)學(xué)生的調(diào)查顯示（見(jiàn)圖1），學(xué)生課堂看完演示完成全部實(shí)驗(yàn)的僅為17%，完成部分實(shí)驗(yàn)的占37%，沒(méi)有參加實(shí)驗(yàn)的占24%，僅觀看部分實(shí)驗(yàn)演示的占19%，因缺乏充足的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)和條件，絕大多數(shù)學(xué)生還不能達(dá)到掌握相關(guān)技能層次的教學(xué)目標(biāo)。

（3）實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件欠缺

信息安全實(shí)驗(yàn)需要模擬或再現(xiàn)安全場(chǎng)景，配置實(shí)驗(yàn)用服務(wù)器，安裝部分信息安全工具和實(shí)驗(yàn)軟件，模擬攻擊或不安全因素（如病毒、木馬等），還要配置一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，提供足夠的終端供學(xué)生操作體驗(yàn)安全攻擊的過(guò)程、防護(hù)的策略和方法。但是學(xué)校在實(shí)驗(yàn)環(huán)境方面還不完善，實(shí)驗(yàn)工具和實(shí)驗(yàn)對(duì)象數(shù)量有限，實(shí)驗(yàn)環(huán)境生成困難，學(xué)生無(wú)法獨(dú)立完成，在傳統(tǒng)教室中演示實(shí)驗(yàn)因缺乏互動(dòng)環(huán)境條件，多數(shù)教師只能以視頻演示形式代替動(dòng)手實(shí)踐供學(xué)生觀摩，實(shí)驗(yàn)效果并不理想。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是鍛煉學(xué)生技能的重要方式和途徑，直接影響著學(xué)生信息安全技能的提升，以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題直接影響了《信息安全》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，從調(diào)查班級(jí)信息安全素養(yǎng)平均水平來(lái)看（見(jiàn)圖2），對(duì)比學(xué)生學(xué)習(xí)前（深色部分）與學(xué)習(xí)后（淺色部分）的信息安全素養(yǎng)（滿分100分制，意識(shí)占45分，知識(shí)占15分，技能占32分，倫理占8分），信息安全意識(shí)維度和倫理維度提升幅度較大，但是信息安全技能提升幅度極小，在一定程度上反映了信息安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況。

三、智慧教室實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)

1.智慧教室的建設(shè)內(nèi)容

近年來(lái)，高校建設(shè)的智慧教室大多是在傳統(tǒng)教室或多媒體教室的基礎(chǔ)上改造升級(jí)，一是改造環(huán)境，即改造教室布局及配套桌椅，形成布局靈活、適合互動(dòng)交流的空間格局。二是配套設(shè)備，即升級(jí)多媒體教學(xué)設(shè)備，改造教室聲場(chǎng)環(huán)境和顯示系統(tǒng)，增加視頻采集系統(tǒng)。三是覆蓋網(wǎng)絡(luò)，即增加物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)泛在覆蓋。四是對(duì)接資源，即實(shí)現(xiàn)教學(xué)終端與教學(xué)資源平臺(tái)、教務(wù)系統(tǒng)的對(duì)接。五是配套應(yīng)用，配套錄播系統(tǒng)、學(xué)情分析系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用系統(tǒng)等，提高教室智慧化應(yīng)用服務(wù)能力。通過(guò)上述五個(gè)方面的改造，實(shí)現(xiàn)集設(shè)備智能管控、大數(shù)據(jù)運(yùn)維、環(huán)境智能感知于一體的提供智能化管理和服務(wù)的新型現(xiàn)代化教室。[7]

2.智慧教室提供的服務(wù)

文獻(xiàn)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，多數(shù)研究者認(rèn)為智慧教室不僅可以更加形象地表達(dá)知識(shí)、多維度地展示抽象的原理和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，而且還可以提供更加靈活的課堂教學(xué)互動(dòng)，促進(jìn)學(xué)習(xí)從淺層次學(xué)習(xí)向深度學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)辟了新的實(shí)施環(huán)境。[8]

與傳統(tǒng)教室相比，智慧教室主要具備以下六項(xiàng)功能：一是智能感知，可以采集環(huán)境內(nèi)所有裝備的狀態(tài)信息。二是智能控制，能實(shí)現(xiàn)教學(xué)設(shè)備的全過(guò)程調(diào)度及效果的監(jiān)視。三是智能管理，能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境內(nèi)各類(lèi)信息或數(shù)據(jù)的生成、采集、匯聚和推送。四是互動(dòng)反饋，支持教師和學(xué)生在活動(dòng)過(guò)程中的全方位交互。五是虛擬現(xiàn)實(shí)，強(qiáng)化視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)及觸覺(jué)等效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。六是分析決策，具備綜合運(yùn)用教學(xué)活動(dòng)的信息和數(shù)據(jù)。

3.智慧教室中的實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)

智慧教室不僅要適應(yīng)理論課的授課方式，還需要滿足實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)類(lèi)課程的授課需要?！缎畔踩氛n程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與大多數(shù)實(shí)驗(yàn)課程一樣，需要在傳統(tǒng)教室的基礎(chǔ)上，改變教室空間布局和配套實(shí)驗(yàn)用硬件、軟件設(shè)備，按照智慧教室建設(shè)的內(nèi)容和提供的服務(wù)進(jìn)行改造。

（1）智慧教室實(shí)驗(yàn)環(huán)境“分組+圓桌”型布局方式

實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅要體現(xiàn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，還要體現(xiàn)學(xué)生教師之間的多邊互動(dòng)交流。[9]因此，教室橫排型的學(xué)生座位布局模式雖然整齊，但是不方便師生、生生相互交流和互動(dòng)，不適合實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中團(tuán)隊(duì)協(xié)作特性，將教室布局成“小組+圓桌”模式，如圖3所示，教師端配置講臺(tái)（操作臺(tái)）。這種模式以學(xué)生分組的形式，增加了教室的活動(dòng)空間，每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組之間的學(xué)生可以面對(duì)面地交流，也可以進(jìn)行組與組之間的互訪和觀摩教師示范，教師也可以隨機(jī)進(jìn)入每個(gè)小組指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。

（2）智慧教室實(shí)驗(yàn)環(huán)境的設(shè)備與資源配置

根據(jù)智慧教室實(shí)驗(yàn)環(huán)境各部分的功能，如圖4所示，在設(shè)備配置時(shí)可以分為以下三個(gè)部分：

①學(xué)生端部分

每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組的學(xué)生需要在真實(shí)環(huán)境中對(duì)實(shí)驗(yàn)工具操作，還需要相互協(xié)作在模擬環(huán)境（在線實(shí)驗(yàn)軟件）中進(jìn)行操作，同時(shí)在線填報(bào)操作過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，學(xué)生端以小組圓桌的形式，每組提供實(shí)一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、學(xué)生操作PC終端4—6個(gè)、配置路由器和交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，作為用戶(hù)之間以及用戶(hù)與資源之間的通信設(shè)備，將用戶(hù)和平臺(tái)連接起來(lái)。配置一臺(tái)防火墻，作為每個(gè)小組的防火墻出口安全設(shè)備。實(shí)驗(yàn)環(huán)境同時(shí)為每個(gè)圓桌安裝可控高清攝像頭一個(gè)，可以由教師和學(xué)生控制機(jī)位，實(shí)時(shí)采集學(xué)生端的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程。學(xué)生可以利用學(xué)生端來(lái)對(duì)資源端的服務(wù)器進(jìn)行用于攻擊、防御和其他行為的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

②教師端部分

因教師需要向?qū)W生演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程，監(jiān)控學(xué)生的操作行為，查看學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此在教師端配置實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)（講臺(tái)），提供教師管理終端和實(shí)驗(yàn)操作電腦1臺(tái)，并安裝可調(diào)節(jié)高清攝像頭一個(gè)，用于采集教師端的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程。同時(shí)，因信息安全實(shí)驗(yàn)中部分實(shí)驗(yàn)用的木馬和病毒等模擬工具可能會(huì)傳入校園網(wǎng)，威脅其他系統(tǒng)安全，因此還需要將教師端接入校園網(wǎng)身份認(rèn)證設(shè)備和安全管理設(shè)備，從而對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全防護(hù)。

③資源端部分

部署在校園互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，保證學(xué)生、教師在校內(nèi)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)使用。其主要包括三部分：一是虛擬實(shí)驗(yàn)用服務(wù)器，可以虛擬各類(lèi)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，作為實(shí)驗(yàn)的靶機(jī)，供師生攻擊或進(jìn)行防御操作。二是云計(jì)算設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備，作為實(shí)驗(yàn)過(guò)程采集的圖像存儲(chǔ)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算與存儲(chǔ)環(huán)境。三是信息安全實(shí)驗(yàn)軟件和教學(xué)資源等軟件服務(wù)平臺(tái)，在線為信息安全實(shí)驗(yàn)提供資源服務(wù)。

其中最主要的是信息安全實(shí)驗(yàn)軟件平臺(tái)，該平臺(tái)符合信息安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)，集計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、編程語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)、信息安全實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)攻防實(shí)驗(yàn)、無(wú)線攻防實(shí)驗(yàn)、教務(wù)管理、學(xué)習(xí)行為分析于一體，如圖5所示。根據(jù)信息安全的教學(xué)內(nèi)容，該實(shí)驗(yàn)軟件需要涵蓋主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)配置輔助教學(xué)的課程資源包。在實(shí)驗(yàn)操作區(qū)域，學(xué)生使用鍵盤(pán)和鼠標(biāo)操作實(shí)驗(yàn)對(duì)象。同時(shí)提供實(shí)驗(yàn)環(huán)境配置功能模塊，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的參數(shù)進(jìn)行配置，進(jìn)而形成不同難度的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。提供實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，以視頻形式展示實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程和要點(diǎn)。上傳實(shí)驗(yàn)報(bào)告功能，實(shí)驗(yàn)過(guò)程將會(huì)被自動(dòng)錄屏，以視頻形式形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

四、智慧教室實(shí)驗(yàn)環(huán)境在《信息安全》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用策略

智慧教室為改革教學(xué)內(nèi)容、轉(zhuǎn)變師生地位、優(yōu)化教學(xué)過(guò)程提供了基本條件，[10]尤其是在智慧教室中設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以凸顯學(xué)生的主體地位，增加學(xué)生獲取知識(shí)的途徑和參與課堂的機(jī)會(huì)，提高發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力。

1.《信息安全》通識(shí)課的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

《信息安全》通識(shí)課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)一般有兩種方式：一種是根據(jù)信息安全包括的物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全和管理安全等層次設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，[11]適合于信息安全專(zhuān)業(yè)人才的技能培訓(xùn)。另一種是根據(jù)日常生活中接觸的信息安全相關(guān)場(chǎng)景和面臨的威脅設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以科普教育的形式，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)用的信息安全防護(hù)技能。此種方式適合《信息安全》通識(shí)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)。因此，該校根據(jù)后者實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置方式，結(jié)合該校教學(xué)目標(biāo)，將信息安全實(shí)驗(yàn)分為六個(gè)類(lèi)別，具體如表1所示。因授課學(xué)時(shí)有限，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以分為必修和選學(xué)兩類(lèi)，共30多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可滿足學(xué)生課堂訓(xùn)練和課外自學(xué)的需要。

2.基于智慧教室的《信息安全》實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程

在智慧教室環(huán)境下，《信息安全》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容可以分為三部分：第一部分是實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)環(huán)境的描述，屬于理論性較強(qiáng)的知識(shí)，適合教師利用多媒體屏幕講授。第二部分是實(shí)驗(yàn)過(guò)程與方法，屬于操作性較強(qiáng)的知識(shí)，必須配套實(shí)驗(yàn)環(huán)境，由教師分步驟向?qū)W生演示，學(xué)生觀摩后和嘗試練習(xí)。第三部分是實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示，這部分內(nèi)容具有理論和技術(shù)并重的特點(diǎn)，既需要教師總結(jié)和點(diǎn)評(píng)，又需要對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的結(jié)果進(jìn)行分析。因此，從課程內(nèi)容屬性和教學(xué)方法兩個(gè)維度出發(fā)，在智慧教室環(huán)境下，可以將《信息安全》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容分為講授型、演示型、講授+演示結(jié)合型三種教學(xué)模式，如圖6所示。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為了提高教學(xué)效率，可以將實(shí)驗(yàn)教學(xué)按照“學(xué)在課外，習(xí)在課內(nèi)”的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式進(jìn)行組織，[12]如圖7所示，分為三個(gè)階段：

（1）課前準(zhǔn)備階段

主要完成實(shí)驗(yàn)材料與環(huán)境的準(zhǔn)備。教師和學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)教材熟悉實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和目標(biāo)，然后由教師通過(guò)信息安全實(shí)驗(yàn)軟件配置實(shí)驗(yàn)環(huán)境，向?qū)W生分發(fā)實(shí)驗(yàn)所需的工具和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料。學(xué)生登錄信息安全實(shí)驗(yàn)軟件，在線預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的基本要求，熟悉實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

（2）課內(nèi)探究階段

主要完成學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作。教師通過(guò)講授法，利用多媒體設(shè)備講授實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)的原理，在操作臺(tái)演示實(shí)驗(yàn)的過(guò)程、步驟和原理，使抽象的內(nèi)容形象化、復(fù)雜內(nèi)容簡(jiǎn)單化、靜態(tài)內(nèi)容生動(dòng)化。[13]操作臺(tái)的視頻采集設(shè)備實(shí)時(shí)記錄信號(hào)并通過(guò)視頻分發(fā)功能傳遞給學(xué)生端，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作關(guān)鍵環(huán)節(jié)和步驟。

教師演示完畢后，允許學(xué)生限時(shí)完成實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生登錄信息安全實(shí)驗(yàn)軟件，按照實(shí)驗(yàn)步驟對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行探究，以學(xué)生自主實(shí)踐探究為主，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，利用智慧教室提供的信息安全實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等實(shí)驗(yàn)情景和工具，進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)，完成個(gè)人知識(shí)構(gòu)建。[14]每個(gè)小組的學(xué)生端視頻采集終端同時(shí)記錄學(xué)生的實(shí)驗(yàn)行為（包括實(shí)物操作行為視頻和電腦操作錄屏信號(hào)），教師可以隨時(shí)調(diào)閱每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)操作情況，并擴(kuò)展到講臺(tái)大屏幕和每個(gè)小組的電腦顯示器，供學(xué)生觀看。教師針對(duì)學(xué)生操作的問(wèn)題進(jìn)行解答，關(guān)鍵步驟可以點(diǎn)評(píng)或調(diào)取屏幕展示。

（3）課內(nèi)評(píng)價(jià)階段

主要完成實(shí)驗(yàn)總結(jié)與反思任務(wù)。在限定實(shí)驗(yàn)時(shí)間后，每組學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和過(guò)程進(jìn)行反思和匯報(bào)，教師可以調(diào)取匯報(bào)小組的視頻信號(hào)，供其他小組觀摩，也可以對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。智慧教室可以根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)和行為，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行智慧化評(píng)價(jià)，給出評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)于沒(méi)有實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的小組，可以允許學(xué)生進(jìn)入下一次實(shí)驗(yàn)，形成迭代實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)信息安全知識(shí)的內(nèi)化和遷移，[15]提高學(xué)生主動(dòng)分析問(wèn)題與創(chuàng)新解決問(wèn)題的能力。

五、小結(jié)

利用智慧教室開(kāi)展信息安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)是改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件的一種方式，它可以豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息展示手段、記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程、評(píng)價(jià)教學(xué)效果，有效改進(jìn)信息安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。但是，目前國(guó)家還沒(méi)有制定相對(duì)完善的智慧教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，各學(xué)校對(duì)智慧教室的理解和建設(shè)內(nèi)容還不統(tǒng)一，這也給高校改造教學(xué)環(huán)境，推進(jìn)信息安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革工作提出了新的挑戰(zhàn)。

另外，利用智慧教室開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)還需要配套在線教學(xué)資源和實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件，培養(yǎng)教師實(shí)踐教學(xué)能力，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)環(huán)境功能的提升，優(yōu)化配置教學(xué)資源和人員素養(yǎng)相匹配的教學(xué)新生態(tài)，才能探索智慧教室環(huán)境下更為科學(xué)的實(shí)踐教學(xué)模式。

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（編輯：李曉萍）