面向工程實踐的 計算機病毒課程教學方法研究

王靜+++熊育婷+++鐘安鳴+++付宇

【摘要】為了培養具備分析與對抗計算機病毒能力的應用型信息安全人才，研究信息安全專業計算機病毒課程的教學模式，重點從教學環節、教學過程與教學方法的設計等角度進行探索，以達到提高計算機病毒課程教學質量，進而提升學生工程實踐創新能力的目標。該課程的教學模式探索也可為信息安全專業其它同類課程的教學改革提供參考。

【關鍵詞】計算機病毒；教學方法；工程實踐

【中圖分類號】G642【文獻標識碼】A

1引言

隨著信息技術的飛速發展和信息化建設的高速推進，伴隨而來的信息安全問題也日益嚴峻，為信息安全產業的發展帶來了前所未有的機遇，同時各行各業對信息安全人才的需求也越來越多，這就要求高校信息安全專業必須培養具備信息安全方面的知識并且能夠合理應用解決實際問題的信息安全專業人才。對此，教育部曾下發了《關于進一步加強信息安全學科、專業建設和人才培養工作的意見》，成立了高等學校信息安全類專業教學指導委員會， 并在《信息安全類專業指導性專業規范》中制定了專業規范實踐能力教學體系。

作為信息安全系列課程專業基礎課程之一的計算機病毒課程，不僅具有很強的理論性，同時具有很強的實踐性，許多病毒和反病毒技術必須在實踐過程中去認識、理解和掌握，因此，其教學過程中必須注重原理和實踐的良好結合。然而，目前各個高校在計算機病毒課程建設、教學積累、實驗要求上都仍處于探索階段，尤其是實踐教學環節方面，教學經驗還有待豐富，科學合理的教學模式還有待形成。

對此，本文重點從計算機病毒課程的教學環節設計與實驗教學過程安排方面進行探索，為計算機病毒課程甚至信息安全專業同類課程的教學改革提供參考。

2課程教學環節設計方案

計算機病毒是一門理論性和實踐性都非常強的課程，通過本課程的學習，應該使學生在掌握計算機病毒基本原理的基礎上，通過驗證型和設計型的實驗教學環節，深入理解不同類計算機病毒的特點、運行機制以及基本的原理，能獨立完成簡單病毒設計與實現，并自己搭建反病毒實驗室，通過各類分析工具進行病毒的多角度分析，而在本課程的拓展環節中，通過科技立項、創新創業項目、信息安全競賽等機會鍛煉學生創新實踐能力，使學生能獨立設計與實現一種病毒查殺工具。

具體的課程教學環節設計如圖1所示。

3各教學環節的教學方法與教學過程探索

3.1理論教學

計算機病毒是一門理論性和實踐性都非常強的課程，如果沒有扎實的理論知識做支撐，就不可能有良好的實驗效果。在課堂理論教學方面，本課程主要圍繞“DOS引導型病毒、Windows32 PE病毒、Word宏病毒、Java腳本病毒、VB腳本病毒、Outlook郵件病毒、蠕蟲、木馬”等典型的計算機病毒工作原理展開。

為了激發學生對病毒抽象復雜工作原理的學習興趣，提高課堂理論教學效果，采用基于案例的情景教學模式，即在每類計算機病毒工作原理的教學之前，教師首先通過對身邊網絡中流行的或自己編寫的實際典型病毒案例進行演示分析引出教學內容，使學生在“好奇”中學習掌握病毒原理。

3.2驗證型實驗教學

雖然通過案例的啟發式教學可以讓學生在一定程度上對計算機病毒保持興趣，但是，如果沒有實踐的環節讓學生“近距離”的接觸病毒，感受病毒，那么學生的興趣就會漸漸的變淡，因此，必須合理規劃和安排實驗時間，在學生還保持著興趣的情況下盡快安排實驗，使學生從對原理似懂非懂的狀態下親自實踐，深入理解病毒原理，并能夠激發學生想盡快實現病毒、分析病毒的“沖動”。

本課程驗證型實驗的開展是借助了信息安全實驗教學平臺，該平臺針對實驗內容提供了詳細的指導，包括實驗基礎、實驗原理及其動畫演示、實驗步驟和思考問題等，并提供了針對性的實驗輔助工具。該平臺可以更好地幫助學生理解每類病毒的運行機制。

3.3設計型實驗教學

通過驗證型實驗環節使學生對病毒的基本原理、運行機制有了一定的理解，但是如果不親自動手實現一個病毒，那么這種理解不會太深刻，也會有很多的細節無法解釋，對此，設計型實驗教學環節就變的很重要，本課程需要學生獨立完成幾個工作。

（1）簡單病毒的設計與實現

從病毒編些者的角度出發，設計與實現每類病毒的一些基本行為和簡單功能，深入理解和掌握不同類病毒的一些共性行為特征和個性的行為特征，以及這些行為的實現方式。

（2）搭建病毒分析實驗室，分析簡單病毒樣本

搭建病毒分析實驗室，即安裝病毒運行環境-虛擬機，并將要用到的病毒行為監控工具、病毒分析工具等都裝入其中，如Filemon、Regmon、ProcessExplorer、Tcpview、IceSword、OllDBG、IDA等，然后將最常用的工具運行起來，完成各種配置，最后在虛擬機中制作快照，以便病毒分析時直接還原快照。

在搭建好的病毒分析實驗室中，學生可以獨立分析自己編寫的病毒和老師提供的病毒樣本。病毒分析實驗室的搭建不僅可以督促學生掌握虛擬機、常用病毒行為監控工具、分析工具等的使用方法，而且可以更方便的運行和分析病毒。

3.4創新型實踐教學

計算機病毒的分析與對抗能力是在大量的實踐過程中培養起來的，因此，針對以往計算機病毒實踐方式單一，“一個題目”、“一套步驟”、“一個結果”的呆板模式，提出多方式、多途徑實現“知行合一[5]”的實踐教學模式，即通過指導學生參加科技立項、教師科研項目、知名企業實習實訓平臺、國家和天津市的信息安全競賽、畢業設計等實踐活動，鼓勵學生圍繞“病毒的分析與對抗”，自主命題、自主設計解決方案和實驗步驟，以促進學生自主學習與自主科研，提高學生的創新研究能力。

3.5法律法規教育

信息安全事關國家安全、經濟安全和社會穩定，信息安全專業學生手中所掌握的技術是一把雙刃劍，因此，要在整個計算機病毒的教學過程中貫穿信息安全法律法規教育，避免學生由于不知法、不懂法而無意或者有意利用自身的技術侵犯信息安全。

4結束語

計算機病毒課程是信息安全系列課程的專業基礎課程之一，對于信息安全人才的培養具有舉足輕重的作用。為了培養具備分析與對抗紛繁復雜的計算機病毒能力的高素質的應用型、創新型信息安全人才，本文從課程教學環節設計、教學方法與教學過程研究的角度進行了探索，為本課程的后續改革以及信息安全專業同類課程的教學改革提供參考。

參考文獻

[1] 王金娥. 基于興趣和自主的CDIO教學模式研究[J].現代教育科學，2012，（1）：89-91.

[2] 劉順蘭， 張帆. 面向工程實踐創新的信息安全教學改革研究[J].現代計算機， 2012，4： 51-53.

[3] 傅建明，彭國軍，張煥國.計算機病毒分析與對抗（第二版）.武漢大學出版社，2009.

[4] 杜志林. 計算機病毒的研究分析與防控[J]. 信息安全與技術，2013：42-45.

[5] 張志勇， 黃濤， 張麗麗， 牛丹梅. 信息安全技術課程的知行合一教學模式[J].計算機教育，2011，12：66-69.

基金項目：

2013年中國民航大學教育教學改革研究課題（項目編號CAUC-ETRN-2013-24）；2013年大學生創新創業訓練項目（項目編號IECAUC13028）。

作者簡介：

王靜（1980-），女， 博士，中國民航大學計算機科學與技術學院，講師；主要研究方向和關注領域：信息安全。

熊育婷，女，中國民航大學計算機科學與技術學院，講師；主要研究方向和關注領域：信息安全。

鐘安鳴，男，中國民航大學計算機科學與技術學院，講師；主要研究方向和關注領域：信息安全。

付宇，男，中國民航大學計算機科學與技術學院，講師；主要研究方向和關注領域：信息安全。endprint