“病毒原理與防范”課程教改探索與實(shí)踐

林春薔+王碩

摘 要 “病毒原理與防范”是我校信息安全工程學(xué)院開(kāi)設(shè)的一門(mén)較新的綜合性課程，涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、信息安全技術(shù)等方方面面，教學(xué)難度較大。如何合理開(kāi)展教學(xué)改革，提高“病毒原理與防范”課程的教學(xué)質(zhì)量，已成為該課程教改亟待解決的問(wèn)題。本文從我院學(xué)生實(shí)際情況出發(fā)，從分析課程體系、分析教學(xué)手段、分析考核方式、教改實(shí)踐等幾個(gè)方面，對(duì)本課程教改思路和方式進(jìn)行介紹，引入微視頻、翻轉(zhuǎn)課堂等新型教學(xué)手段，教學(xué)效果良好。

關(guān)鍵詞 翻轉(zhuǎn)課堂 微視頻 教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.11.040

Research and Practice on "Virus Principle and Prevention" Teaching Reform

LIN Chunqiang， WANG Shuo

（College of Information Security Engineering of Chengdu University of Information Technology， Chengdu， Sichuan 610225）

Abstract "Virus Principle and prevention" is our school Information Security Engineering opened a relatively new comprehensive curriculum， involving computer science， network technology， communication technology， information security technology and other aspects， the larger difficulty of teaching. How to reasonably carry out teaching reform， improve "virus principle and prevention"teaching quality， has become urgent question for the curriculum reform. From our students the actual situation， from the analysis of curriculum， analyze several aspects of teaching methods， analysis assessment methods， practices reform， reform of the curriculum ideas and methods are introduced， the introduction of micro-video， flipped classroom and other new teaching methods， achieved good teaching results.

Key words flipped classroom; micro video; teaching design

計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的普及給計(jì)算機(jī)病毒帶來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)會(huì)，計(jì)算機(jī)病毒給我們帶來(lái)的負(fù)面影響和損失刻骨銘心，如CIH、愛(ài)蟲(chóng)、Slammer、沖擊波、震蕩波、熊貓燒香、機(jī)器狗等無(wú)不給廣大用戶(hù)帶來(lái)巨大的損失。①了解計(jì)算機(jī)病毒的工作原理、掌握計(jì)算機(jī)病毒的防護(hù)技術(shù)，將有效對(duì)抗計(jì)算機(jī)病毒。

在這樣的大環(huán)境下，我校從2009年開(kāi)始開(kāi)設(shè)“病毒原理與防范”課程，授課對(duì)象為信息安全工程學(xué)院信息安全和信息對(duì)抗專(zhuān)業(yè)高年級(jí)同學(xué)。雖是一門(mén)新課程，但在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在不少問(wèn)題，導(dǎo)致部分學(xué)生本來(lái)對(duì)課程抱有很高的期望，但學(xué)習(xí)過(guò)程并不順利，最后收效甚微。

那如何去改變“病毒原理與防范課程的教學(xué)現(xiàn)狀，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，使“病毒原理與防范”課程的教學(xué)質(zhì)量得以提高，切實(shí)能使學(xué)生學(xué)有所獲，成為了本次教改的重中之重。因此，本文首先根據(jù)“病毒原理與防范”課程的特點(diǎn)，從課程內(nèi)容、教學(xué)實(shí)踐、考核方式等方面著手去解決教學(xué)中存在的問(wèn)題，通過(guò)教改實(shí)踐，效果良好。

1 “病毒原理與防范”課程的特點(diǎn)

近年來(lái)，國(guó)家對(duì)信息安全的重視越來(lái)越高，尤其重視網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，將網(wǎng)絡(luò)空間視為繼海、陸、空、太空后的“第五戰(zhàn)略空間”。②由于計(jì)算機(jī)病毒作為在網(wǎng)絡(luò)空間上非法獲取信息的主要手段，信息安全相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)病毒的工作原理及必要的防范措施，對(duì)其今后就業(yè)或進(jìn)一步從事相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究都具有非常重要的意義。

“病毒原理與防范”是一門(mén)涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、信息安全技術(shù)等多種學(xué)科的綜合性課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，可以了解并掌握計(jì)算機(jī)病毒產(chǎn)生和傳染的原理，具備分析、預(yù)防和對(duì)抗計(jì)算機(jī)病毒的基本能力，也為進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 “病毒原理與防范”課程教學(xué)現(xiàn)狀及問(wèn)題

2.1 課程容量較大，授課學(xué)時(shí)較少

本課程以武漢大學(xué)傅建明教授等人編寫(xiě)的《計(jì)算機(jī)病毒分析與對(duì)抗》作為教材，全書(shū)共11章，涉及計(jì)算機(jī)病毒的基本機(jī)制、引導(dǎo)型病毒、PE文件型病毒、宏病毒、腳本病毒、漏洞與網(wǎng)絡(luò)蠕蟲(chóng)、特洛伊木馬與Rootkit、病毒對(duì)抗技術(shù)等方方面面。

“病毒原理與防范”是一門(mén)專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)的課程，鑒于這門(mén)課程自身的特點(diǎn)，如果授課教師動(dòng)手能力不強(qiáng)，不具有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，課程講授就會(huì)顯得枯燥乏味，造成學(xué)生厭學(xué)情緒。且由于課程只有20學(xué)時(shí)授課時(shí)間，很多內(nèi)容就會(huì)一帶而過(guò)，這樣會(huì)導(dǎo)致部分內(nèi)容講解不透徹，教師講的很快，學(xué)生卻云里霧里，收效甚微。該課程還設(shè)計(jì)了12學(xué)時(shí)上機(jī)實(shí)驗(yàn)，但由于學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)和理論學(xué)習(xí)不到位，只有少部分同學(xué)能夠完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，動(dòng)手能力沒(méi)有得到提高，這樣就完全背離了我們的培養(yǎng)初衷。

2.2 教學(xué)手段不新穎，教學(xué)方法較傳統(tǒng)

“病毒原理與防范”課程采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即教師在教室運(yùn)用多媒體手段授課，教師處于主導(dǎo)地位，將計(jì)算機(jī)病毒原理及防范手段等理論知識(shí)傳授給學(xué)生，由于學(xué)時(shí)數(shù)少，需講解的內(nèi)容多，往往忽視掉了互動(dòng)環(huán)節(jié)，學(xué)生來(lái)不及思考，被動(dòng)接受老師所講內(nèi)容。特別是講解PE文件型病毒、DOS引導(dǎo)型病毒和緩沖區(qū)溢出漏洞等知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，會(huì)伴隨大量的操作，有些工具軟件學(xué)生很少接觸，這樣的講解方式會(huì)使學(xué)生感覺(jué)到眼花繚亂，真要到上機(jī)操作的時(shí)候，很多學(xué)生已經(jīng)把這種“填鴨式”灌輸?shù)闹R(shí)忘得一干二凈。

2.3 采用閉卷筆試進(jìn)行考核，形式單一

在當(dāng)前的教學(xué)模式下，主要采用閉卷考試來(lái)衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，僅僅對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行了考核，而學(xué)生動(dòng)手能力是否達(dá)標(biāo)，僅憑幾份實(shí)驗(yàn)報(bào)告很難判斷。同時(shí)，閉卷考核只注重標(biāo)準(zhǔn)化，而忽略了學(xué)生對(duì)問(wèn)題有不同的見(jiàn)解。這種傳統(tǒng)的教學(xué)考核制度，不可能從多方面多角度對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，使被衡量對(duì)象的真實(shí)成績(jī)無(wú)法得到確認(rèn)，在教學(xué)過(guò)程中就出現(xiàn)過(guò)動(dòng)手能力很強(qiáng)的學(xué)生，閉卷考試沒(méi)有通過(guò)的現(xiàn)象。

3 “病毒原理與防范”課程教學(xué)改革措施

3.1 豐富教學(xué)知識(shí)體系，合理編排教學(xué)內(nèi)容

本課程教材內(nèi)容豐富，但根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)，除了讓學(xué)生掌握病毒運(yùn)作的基本原理外，主要強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力，所以在進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容編排時(shí)，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的特點(diǎn)、類(lèi)型和深淺將教學(xué)內(nèi)容整合為四大模塊，每個(gè)模塊都配合有相關(guān)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)以往的授課經(jīng)驗(yàn)，課程組教師發(fā)現(xiàn)如果不對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分割，基礎(chǔ)較差的同學(xué)很難獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，所以在這次的教學(xué)設(shè)計(jì)中，我們用循序漸進(jìn)的原則對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也進(jìn)行了調(diào)整，把一個(gè)較大的綜合型實(shí)驗(yàn)分割成一個(gè)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和一個(gè)小型的綜合實(shí)驗(yàn)。具體設(shè)計(jì)如表1所示：

3.2 改進(jìn)教學(xué)手段，翻轉(zhuǎn)課堂

翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom）是一種新型的教學(xué)模式，即學(xué)生利用課余時(shí)間觀看教學(xué)視頻來(lái)代替教師的課堂講解，在課堂上，他們把精力集中在完成練習(xí)以及與教師同學(xué)的交流上。③翻轉(zhuǎn)課堂最初的構(gòu)想來(lái)自美國(guó)林地公園學(xué)校（Woodland Park）的喬納森·鉑爾曼和亞倫·薩姆斯這兩位化學(xué)教師。2007年，他們用錄屏軟件將他們授課用的課件加以講解錄制成教學(xué)視頻，并傳到網(wǎng)上供那些因故不能按時(shí)上課的學(xué)生補(bǔ)習(xí)使用。隨著兩位教師的開(kāi)創(chuàng)性教學(xué)實(shí)踐，使得這種方法成為一種新的教學(xué)模式，得到越來(lái)越多的教師關(guān)注?，F(xiàn)如今，翻轉(zhuǎn)課堂已演變成一種在北美甚至全世界廣為流傳的新型教學(xué)模式。④

3.2.1 課前：微視頻

基于本課程的一些問(wèn)題，課程組教師引入了翻轉(zhuǎn)課堂這一新型教學(xué)模式。首先我們應(yīng)用屏幕錄影專(zhuān)家和Camtasim Studio 6.0來(lái)進(jìn)行微視頻的錄制和后期制作，制作的微視頻需畫(huà)面清晰必要時(shí)應(yīng)加上字幕。錄制的視頻主要分為兩類(lèi)，一類(lèi)是供學(xué)生課前預(yù)習(xí)的微視頻，另外一類(lèi)為實(shí)驗(yàn)課講解視頻。

制作完成后，將視頻和其他電子資源上傳到學(xué)校網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，方便學(xué)生下載觀看。最終我們一共錄制了10個(gè)課前微視頻和4個(gè)實(shí)驗(yàn)講解視頻，課前微視頻每個(gè)時(shí)長(zhǎng)不超過(guò)15分鐘，主要讓學(xué)生了解本次課的教學(xué)任務(wù)及圍繞一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，學(xué)生觀看后會(huì)起到一個(gè)預(yù)習(xí)作用。由于實(shí)驗(yàn)課會(huì)用到大量的工具軟件，很多軟件學(xué)生之前鮮有接觸，光憑教師課堂講解，學(xué)生很難記住每一個(gè)步驟，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無(wú)法順利完成，而視屏可以隨時(shí)暫?；蚧胤牛瑢W(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況，反復(fù)觀看視頻，所以實(shí)驗(yàn)講解視頻錄制時(shí)間較長(zhǎng)，每個(gè)視頻時(shí)間約半小時(shí)，除了講解實(shí)驗(yàn)操作步驟，還會(huì)提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。

3.2.2 課中：分組討論+總結(jié)點(diǎn)撥

（1）合作探究階段。課堂上首先將學(xué)生分成3～5人一組，合作探究階段通過(guò)教師提出問(wèn)題，安排一定的學(xué)習(xí)任務(wù)，由小組同學(xué)一起完成。學(xué)生可以通過(guò)討論來(lái)發(fā)表各自的觀點(diǎn)，從而解決學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題。（2）問(wèn)答環(huán)節(jié)。在這個(gè)階段，教師提出問(wèn)題，由討論組的推選出一名成員或輪流作答，這樣做的主要目的是強(qiáng)調(diào)在課堂上進(jìn)行知識(shí)的“吸收內(nèi)化”，教師針對(duì)學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，在課堂上給予有效的指導(dǎo)，同學(xué)之間的相互交流更有助于促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的吸收內(nèi)化過(guò)程。（3）總結(jié)歸納階段。總結(jié)歸納階段中，首先由學(xué)生總結(jié)本次課程的收獲及已解決的疑難點(diǎn)。之后教師從學(xué)生遇到的問(wèn)題入手，針對(duì)某些較難知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行集中講授，對(duì)整節(jié)課的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)化梳理，并對(duì)課程學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)。

3.3 多方位的考核體系

根據(jù)上文所述，閉卷考試已經(jīng)不能滿足本門(mén)課程的考核需求，所以在本次教改中，我們采用多方位的考核體系，主要對(duì)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力進(jìn)行考核?？己朔绞街饕蓛刹糠謽?gòu)成：實(shí)驗(yàn)考核（占總成績(jī)40%）和設(shè)計(jì)類(lèi)題目考核（占總成績(jī)60%）。具體方案如下：

（1）以實(shí)驗(yàn)考核方式檢查學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的評(píng)價(jià)是整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不可缺少的環(huán)節(jié)，是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的重要手段。我們通過(guò)精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，比如引導(dǎo)型病毒實(shí)驗(yàn)，插入的提示信息必須為學(xué)生本人姓名及學(xué)號(hào)等特殊字符;PE文件型病毒實(shí)驗(yàn)彈出對(duì)話框顯示信息每位學(xué)生各不相同等方式，杜絕學(xué)生互相抄襲，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)步驟及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，使實(shí)驗(yàn)報(bào)告能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地反映實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和學(xué)生的收獲。另外，創(chuàng)新能力考核，那些在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并通過(guò)新的方法獨(dú)立解決問(wèn)題的學(xué)生給予加分。通過(guò)這樣的考核，可使學(xué)生更注重本門(mén)課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的綜合實(shí)力，適應(yīng)社會(huì)的需要。

（2）以設(shè)計(jì)類(lèi)題目考核方式檢查學(xué)生的綜合運(yùn)用與創(chuàng)新知識(shí)。采用課程設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行考核。首先讓學(xué)生自由組合進(jìn)行分組，一組的人數(shù)設(shè)定為2～3人，然后通過(guò)一些具體的病毒相關(guān)題目，例如讓各小組編寫(xiě)特定的病毒程序，考核以答辯的方式進(jìn)行，各小組選舉出一名代表進(jìn)行答辯，答辯時(shí)需準(zhǔn)備PPT并演示其實(shí)驗(yàn)結(jié)果。教師和班內(nèi)其他同學(xué)均可提問(wèn)，最后分?jǐn)?shù)由教師打分和同學(xué)打分組成。采用這樣的方法是考核學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，溝通能力，小組代表的組織能力及對(duì)知識(shí)掌握和應(yīng)用能力的最好途徑。

4 教改初見(jiàn)成效

4.1 考試成績(jī)對(duì)比

本次教改從2013年開(kāi)始，課程組教師首先根據(jù)新的教學(xué)內(nèi)容將翻轉(zhuǎn)課堂模式引入，第一年還是未對(duì)考核方式進(jìn)行改革，考核方式仍然沿用閉卷筆試。學(xué)生普遍對(duì)實(shí)驗(yàn)講解視頻接受度高，絕大多數(shù)同學(xué)都能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。由于實(shí)驗(yàn)成績(jī)是計(jì)入到平時(shí)成績(jī)，所以這學(xué)期平時(shí)成績(jī)有了大幅提升。將2010級(jí)信息安全專(zhuān)業(yè)（未教改班）和2011級(jí)該專(zhuān)業(yè)同學(xué)（已教改班）期末閉卷考試成績(jī)進(jìn)行對(duì)比，情況如圖1所示：

2010級(jí)學(xué)生的期末考試平均成績(jī)?yōu)?2.90分，2011級(jí)學(xué)生的平均分為71.69分，高出8.79分。我們將兩個(gè)班的期末考試成績(jī)劃分為五個(gè)分?jǐn)?shù)段：0～59分、60～69分、70～79分、80～89分、90～100分，如圖1可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)教改，60分以下不及格人數(shù)大量減少，70～79分占比36.99%，80以上的高分段占比28.77%，對(duì)比教改前，成績(jī)有了大幅度提升。

2014年，我們把新型的考核方式引入到課程中，從目前的效果看，學(xué)生非常適應(yīng)這樣的考核方式，動(dòng)手能力得到很大提高。

5 今后工作設(shè)想

在教改取得初步成效的基礎(chǔ)上，繼續(xù)探究進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量的方法與措施：（1）根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，重新編寫(xiě)適合我校信息安全相關(guān)專(zhuān)業(yè)教學(xué)的教材;（2）進(jìn)一步研究本課程內(nèi)容與其他課程的關(guān)聯(lián)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的配置，提高教學(xué)效率;（3）精心制作更多符合教學(xué)內(nèi)容的微視頻;（4）區(qū)別對(duì)待不同特點(diǎn)的學(xué)生，探索分層次教學(xué);（5）整理并更新部分實(shí)驗(yàn)，形成完整系列，使之與新的教學(xué)內(nèi)容有更好的結(jié)合，從而加深學(xué)生對(duì)理論實(shí)質(zhì)的理解。

我們下一步的目標(biāo)是提高層次，把“病毒原理與防范”課程建設(shè)為省級(jí)精品課程。長(zhǎng)風(fēng)破浪會(huì)有時(shí)，直掛云帆濟(jì)滄海，我們一定會(huì)克服困難，實(shí)現(xiàn)這一富有挑戰(zhàn)性的目標(biāo)。

注釋

① 傅建明，彭國(guó)軍.計(jì)算機(jī)病毒分析與對(duì)抗[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2009.

② 趙樹(shù)升.計(jì)算機(jī)病毒分析與防治講明教程.北京：清華大學(xué)出版社，2007.

③ 蘇麗娟.中美大學(xué)課堂教育比較研究與啟示[J].石油教育，2010（3）.

④ 王芳.翻轉(zhuǎn)課堂，未來(lái)課堂教學(xué)模式[J].中小學(xué)電教，2013（6）：20-21.