“病毒原理與防范”課程教改探索與實踐

林春薔+王碩

摘 要 “病毒原理與防范”是我校信息安全工程學院開設的一門較新的綜合性課程，涉及計算機科學、網絡技術、通信技術、信息安全技術等方方面面，教學難度較大。如何合理開展教學改革，提高“病毒原理與防范”課程的教學質量，已成為該課程教改亟待解決的問題。本文從我院學生實際情況出發，從分析課程體系、分析教學手段、分析考核方式、教改實踐等幾個方面，對本課程教改思路和方式進行介紹，引入微視頻、翻轉課堂等新型教學手段，教學效果良好。

關鍵詞 翻轉課堂 微視頻 教學設計

中圖分類號：G424 文獻標識碼：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

計算機和網絡的普及給計算機病毒帶來了前所未有的發展機會，計算機病毒給我們帶來的負面影響和損失刻骨銘心，如CIH、愛蟲、Slammer、沖擊波、震蕩波、熊貓燒香、機器狗等無不給廣大用戶帶來巨大的損失。①了解計算機病毒的工作原理、掌握計算機病毒的防護技術，將有效對抗計算機病毒。

在這樣的大環境下，我校從2009年開始開設“病毒原理與防范”課程，授課對象為信息安全工程學院信息安全和信息對抗專業高年級同學。雖是一門新課程，但在教學過程中發現存在不少問題，導致部分學生本來對課程抱有很高的期望，但學習過程并不順利，最后收效甚微。

那如何去改變“病毒原理與防范課程的教學現狀，調動學生積極性，使“病毒原理與防范”課程的教學質量得以提高，切實能使學生學有所獲，成為了本次教改的重中之重。因此，本文首先根據“病毒原理與防范”課程的特點，從課程內容、教學實踐、考核方式等方面著手去解決教學中存在的問題，通過教改實踐，效果良好。

1 “病毒原理與防范”課程的特點

近年來，國家對信息安全的重視越來越高，尤其重視網絡安全問題，將網絡空間視為繼海、陸、空、太空后的“第五戰略空間”。②由于計算機病毒作為在網絡空間上非法獲取信息的主要手段，信息安全相關專業的學生掌握計算機病毒的工作原理及必要的防范措施，對其今后就業或進一步從事相關領域的科學研究都具有非常重要的意義。

“病毒原理與防范”是一門涉及計算機科學、網絡技術、通信技術、信息安全技術等多種學科的綜合性課程。通過本課程的學習，可以了解并掌握計算機病毒產生和傳染的原理，具備分析、預防和對抗計算機病毒的基本能力，也為進一步學習和研究網絡信息安全技術打下堅實的基礎。

2 “病毒原理與防范”課程教學現狀及問題

2.1 課程容量較大，授課學時較少

本課程以武漢大學傅建明教授等人編寫的《計算機病毒分析與對抗》作為教材，全書共11章，涉及計算機病毒的基本機制、引導型病毒、PE文件型病毒、宏病毒、腳本病毒、漏洞與網絡蠕蟲、特洛伊木馬與Rootkit、病毒對抗技術等方方面面。

“病毒原理與防范”是一門專業性較強的課程，鑒于這門課程自身的特點，如果授課教師動手能力不強，不具有豐富的工程經驗，課程講授就會顯得枯燥乏味，造成學生厭學情緒。且由于課程只有20學時授課時間，很多內容就會一帶而過，這樣會導致部分內容講解不透徹，教師講的很快，學生卻云里霧里，收效甚微。該課程還設計了12學時上機實驗，但由于學生基礎知識不扎實和理論學習不到位，只有少部分同學能夠完成實驗內容，動手能力沒有得到提高，這樣就完全背離了我們的培養初衷。

2.2 教學手段不新穎，教學方法較傳統

“病毒原理與防范”課程采用傳統的教學模式，即教師在教室運用多媒體手段授課，教師處于主導地位，將計算機病毒原理及防范手段等理論知識傳授給學生，由于學時數少，需講解的內容多，往往忽視掉了互動環節，學生來不及思考，被動接受老師所講內容。特別是講解PE文件型病毒、DOS引導型病毒和緩沖區溢出漏洞等知識點的同時，會伴隨大量的操作，有些工具軟件學生很少接觸，這樣的講解方式會使學生感覺到眼花繚亂，真要到上機操作的時候，很多學生已經把這種“填鴨式”灌輸的知識忘得一干二凈。

2.3 采用閉卷筆試進行考核，形式單一

在當前的教學模式下，主要采用閉卷考試來衡量學生的學習效果，僅僅對理論知識進行了考核，而學生動手能力是否達標，僅憑幾份實驗報告很難判斷。同時，閉卷考核只注重標準化，而忽略了學生對問題有不同的見解。這種傳統的教學考核制度，不可能從多方面多角度對學生進行考核，使被衡量對象的真實成績無法得到確認，在教學過程中就出現過動手能力很強的學生，閉卷考試沒有通過的現象。

3 “病毒原理與防范”課程教學改革措施

3.1 豐富教學知識體系，合理編排教學內容

本課程教材內容豐富，但根據培養目標，除了讓學生掌握病毒運作的基本原理外，主要強調動手能力，所以在進行教學內容編排時，根據知識點的特點、類型和深淺將教學內容整合為四大模塊，每個模塊都配合有相關實驗，通過以往的授課經驗，課程組教師發現如果不對實驗進行分割，基礎較差的同學很難獨立完成實驗，所以在這次的教學設計中，我們用循序漸進的原則對實驗內容也進行了調整，把一個較大的綜合型實驗分割成一個驗證型實驗和一個小型的綜合實驗。具體設計如表1所示：

3.2 改進教學手段，翻轉課堂

翻轉課堂（Flipped Classroom）是一種新型的教學模式，即學生利用課余時間觀看教學視頻來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以及與教師同學的交流上。③翻轉課堂最初的構想來自美國林地公園學校（Woodland Park）的喬納森·鉑爾曼和亞倫·薩姆斯這兩位化學教師。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視頻，并傳到網上供那些因故不能按時上課的學生補習使用。隨著兩位教師的開創性教學實踐，使得這種方法成為一種新的教學模式，得到越來越多的教師關注。現如今，翻轉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模式。④

3.2.1 課前：微視頻

基于本課程的一些問題，課程組教師引入了翻轉課堂這一新型教學模式。首先我們應用屏幕錄影專家和Camtasim Studio 6.0來進行微視頻的錄制和后期制作，制作的微視頻需畫面清晰必要時應加上字幕。錄制的視頻主要分為兩類，一類是供學生課前預習的微視頻，另外一類為實驗課講解視頻。

制作完成后，將視頻和其他電子資源上傳到學校網絡存儲，方便學生下載觀看。最終我們一共錄制了10個課前微視頻和4個實驗講解視頻，課前微視頻每個時長不超過15分鐘，主要讓學生了解本次課的教學任務及圍繞一個重要知識點進行講解，學生觀看后會起到一個預習作用。由于實驗課會用到大量的工具軟件，很多軟件學生之前鮮有接觸，光憑教師課堂講解，學生很難記住每一個步驟，導致實驗無法順利完成，而視屏可以隨時暫?；蚧胤牛瑢W生可以根據自己的學習情況，反復觀看視頻，所以實驗講解視頻錄制時間較長，每個視頻時間約半小時，除了講解實驗操作步驟，還會提出問題，引導學生進行綜合創新型實驗。

3.2.2 課中：分組討論+總結點撥

（1）合作探究階段。課堂上首先將學生分成3～5人一組，合作探究階段通過教師提出問題，安排一定的學習任務，由小組同學一起完成。學生可以通過討論來發表各自的觀點，從而解決學習中遇到的問題。（2）問答環節。在這個階段，教師提出問題，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調在課堂上進行知識的“吸收內化”，教師針對學生的薄弱環節，在課堂上給予有效的指導，同學之間的相互交流更有助于促進學生知識的吸收內化過程。（3）總結歸納階段?？偨Y歸納階段中，首先由學生總結本次課程的收獲及已解決的疑難點。之后教師從學生遇到的問題入手，針對某些較難知識點進行集中講授，對整節課的知識進行系統化梳理，并對課程學習過程進行總結。

3.3 多方位的考核體系

根據上文所述，閉卷考試已經不能滿足本門課程的考核需求，所以在本次教改中，我們采用多方位的考核體系，主要對學生的動手實踐能力進行考核。考核方式主要由兩部分構成：實驗考核（占總成績40%）和設計類題目考核（占總成績60%）。具體方案如下：

（1）以實驗考核方式檢查學生的實際動手能力。對實驗教學效果的評價是整個實驗教學中不可缺少的環節，是檢驗實驗教學效果的重要手段。我們通過精心設計實驗內容，比如引導型病毒實驗，插入的提示信息必須為學生本人姓名及學號等特殊字符;PE文件型病毒實驗彈出對話框顯示信息每位學生各不相同等方式，杜絕學生互相抄襲，強調實驗步驟及對實驗結果的分析，使實驗報告能夠準確無誤地反映實驗的結果和學生的收獲。另外，創新能力考核，那些在實驗中發現問題，并通過新的方法獨立解決問題的學生給予加分。通過這樣的考核，可使學生更注重本門課程的實驗環節，提高學生的綜合實力，適應社會的需要。

（2）以設計類題目考核方式檢查學生的綜合運用與創新知識。采用課程設計的方式進行考核。首先讓學生自由組合進行分組，一組的人數設定為2～3人，然后通過一些具體的病毒相關題目，例如讓各小組編寫特定的病毒程序，考核以答辯的方式進行，各小組選舉出一名代表進行答辯，答辯時需準備PPT并演示其實驗結果。教師和班內其他同學均可提問，最后分數由教師打分和同學打分組成。采用這樣的方法是考核學生團隊協作能力，溝通能力，小組代表的組織能力及對知識掌握和應用能力的最好途徑。

4 教改初見成效

4.1 考試成績對比

本次教改從2013年開始，課程組教師首先根據新的教學內容將翻轉課堂模式引入，第一年還是未對考核方式進行改革，考核方式仍然沿用閉卷筆試。學生普遍對實驗講解視頻接受度高，絕大多數同學都能獨立完成實驗內容。由于實驗成績是計入到平時成績，所以這學期平時成績有了大幅提升。將2010級信息安全專業（未教改班）和2011級該專業同學（已教改班）期末閉卷考試成績進行對比，情況如圖1所示：

2010級學生的期末考試平均成績為62.90分，2011級學生的平均分為71.69分，高出8.79分。我們將兩個班的期末考試成績劃分為五個分數段：0～59分、60～69分、70～79分、80～89分、90～100分，如圖1可見，經過教改，60分以下不及格人數大量減少，70～79分占比36.99%，80以上的高分段占比28.77%，對比教改前，成績有了大幅度提升。

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，學生非常適應這樣的考核方式，動手能力得到很大提高。

5 今后工作設想

在教改取得初步成效的基礎上，繼續探究進一步提高教學質量的方法與措施：（1）根據教學內容，重新編寫適合我校信息安全相關專業教學的教材;（2）進一步研究本課程內容與其他課程的關聯，優化教學內容的配置，提高教學效率;（3）精心制作更多符合教學內容的微視頻;（4）區別對待不同特點的學生，探索分層次教學;（5）整理并更新部分實驗，形成完整系列，使之與新的教學內容有更好的結合，從而加深學生對理論實質的理解。

我們下一步的目標是提高層次，把“病毒原理與防范”課程建設為省級精品課程。長風破浪會有時，直掛云帆濟滄海，我們一定會克服困難，實現這一富有挑戰性的目標。

注釋

① 傅建明，彭國軍.計算機病毒分析與對抗[M].武漢：武漢大學出版社，2009.

② 趙樹升.計算機病毒分析與防治講明教程.北京：清華大學出版社，2007.

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

④ 王芳.翻轉課堂，未來課堂教學模式[J].中小學電教，2013（6）：20-21.