面向工程实践的 计算机病毒课程教学方法研究

王静+++熊育婷+++钟安鸣+++付宇

【摘要】为了培养具备分析与对抗计算机病毒能力的应用型信息安全人才，研究信息安全专业计算机病毒课程的教学模式，重点从教学环节、教学过程与教学方法的设计等角度进行探索，以达到提高计算机病毒课程教学质量，进而提升学生工程实践创新能力的目标。该课程的教学模式探索也可为信息安全专业其它同类课程的教学改革提供参考。

【关键词】计算机病毒；教学方法；工程实践

【中图分类号】G642【文献标识码】A

1引言

随着信息技术的飞速发展和信息化建设的高速推进，伴随而来的信息安全问题也日益严峻，为信息安全产业的发展带来了前所未有的机遇，同时各行各业对信息安全人才的需求也越来越多，这就要求高校信息安全专业必须培养具备信息安全方面的知识并且能够合理应用解决实际问题的信息安全专业人才。对此，教育部曾下发了《关于进一步加强信息安全学科、专业建设和人才培养工作的意见》，成立了高等学校信息安全类专业教学指导委员会， 并在《信息安全类专业指导性专业规范》中制定了专业规范实践能力教学体系。

作为信息安全系列课程专业基础课程之一的计算机病毒课程，不仅具有很强的理论性，同时具有很强的实践性，许多病毒和反病毒技术必须在实践过程中去认识、理解和掌握，因此，其教学过程中必须注重原理和实践的良好结合。然而，目前各个高校在计算机病毒课程建设、教学积累、实验要求上都仍处于探索阶段，尤其是实践教学环节方面，教学经验还有待丰富，科学合理的教学模式还有待形成。

对此，本文重点从计算机病毒课程的教学环节设计与实验教学过程安排方面进行探索，为计算机病毒课程甚至信息安全专业同类课程的教学改革提供参考。

2课程教学环节设计方案

计算机病毒是一门理论性和实践性都非常强的课程，通过本课程的学习，应该使学生在掌握计算机病毒基本原理的基础上，通过验证型和设计型的实验教学环节，深入理解不同类计算机病毒的特点、运行机制以及基本的原理，能独立完成简单病毒设计与实现，并自己搭建反病毒实验室，通过各类分析工具进行病毒的多角度分析，而在本课程的拓展环节中，通过科技立项、创新创业项目、信息安全竞赛等机会锻炼学生创新实践能力，使学生能独立设计与实现一种病毒查杀工具。

具体的课程教学环节设计如图1所示。

3各教学环节的教学方法与教学过程探索

3.1理论教学

计算机病毒是一门理论性和实践性都非常强的课程，如果没有扎实的理论知识做支撑，就不可能有良好的实验效果。在课堂理论教学方面，本课程主要围绕“DOS引导型病毒、Windows32 PE病毒、Word宏病毒、Java脚本病毒、VB脚本病毒、Outlook邮件病毒、蠕虫、木马”等典型的计算机病毒工作原理展开。

为了激发学生对病毒抽象复杂工作原理的学习兴趣，提高课堂理论教学效果，采用基于案例的情景教学模式，即在每类计算机病毒工作原理的教学之前，教师首先通过对身边网络中流行的或自己编写的实际典型病毒案例进行演示分析引出教学内容，使学生在“好奇”中学习掌握病毒原理。

3.2验证型实验教学

虽然通过案例的启发式教学可以让学生在一定程度上对计算机病毒保持兴趣，但是，如果没有实践的环节让学生“近距离”的接触病毒，感受病毒，那么学生的兴趣就会渐渐的变淡，因此，必须合理规划和安排实验时间，在学生还保持着兴趣的情况下尽快安排实验，使学生从对原理似懂非懂的状态下亲自实践，深入理解病毒原理，并能够激发学生想尽快实现病毒、分析病毒的“冲动”。

本课程验证型实验的开展是借助了信息安全实验教学平台，该平台针对实验内容提供了详细的指导，包括实验基础、实验原理及其动画演示、实验步骤和思考问题等，并提供了针对性的实验辅助工具。该平台可以更好地帮助学生理解每类病毒的运行机制。

3.3设计型实验教学

通过验证型实验环节使学生对病毒的基本原理、运行机制有了一定的理解，但是如果不亲自动手实现一个病毒，那么这种理解不会太深刻，也会有很多的细节无法解释，对此，设计型实验教学环节就变的很重要，本课程需要学生独立完成几个工作。

（1）简单病毒的设计与实现

从病毒编些者的角度出发，设计与实现每类病毒的一些基本行为和简单功能，深入理解和掌握不同类病毒的一些共性行为特征和个性的行为特征，以及这些行为的实现方式。

（2）搭建病毒分析实验室，分析简单病毒样本

搭建病毒分析实验室，即安装病毒运行环境-虚拟机，并将要用到的病毒行为监控工具、病毒分析工具等都装入其中，如Filemon、Regmon、ProcessExplorer、Tcpview、IceSword、OllDBG、IDA等，然后将最常用的工具运行起来，完成各种配置，最后在虚拟机中制作快照，以便病毒分析时直接还原快照。

在搭建好的病毒分析实验室中，学生可以独立分析自己编写的病毒和老师提供的病毒样本。病毒分析实验室的搭建不仅可以督促学生掌握虚拟机、常用病毒行为监控工具、分析工具等的使用方法，而且可以更方便的运行和分析病毒。

3.4创新型实践教学

计算机病毒的分析与对抗能力是在大量的实践过程中培养起来的，因此，针对以往计算机病毒实践方式单一，“一个题目”、“一套步骤”、“一个结果”的呆板模式，提出多方式、多途径实现“知行合一[5]”的实践教学模式，即通过指导学生参加科技立项、教师科研项目、知名企业实习实训平台、国家和天津市的信息安全竞赛、毕业设计等实践活动，鼓励学生围绕“病毒的分析与对抗”，自主命题、自主设计解决方案和实验步骤，以促进学生自主学习与自主科研，提高学生的创新研究能力。

3.5法律法规教育

信息安全事关国家安全、经济安全和社会稳定，信息安全专业学生手中所掌握的技术是一把双刃剑，因此，要在整个计算机病毒的教学过程中贯穿信息安全法律法规教育，避免学生由于不知法、不懂法而无意或者有意利用自身的技术侵犯信息安全。

4结束语

计算机病毒课程是信息安全系列课程的专业基础课程之一，对于信息安全人才的培养具有举足轻重的作用。为了培养具备分析与对抗纷繁复杂的计算机病毒能力的高素质的应用型、创新型信息安全人才，本文从课程教学环节设计、教学方法与教学过程研究的角度进行了探索，为本课程的后续改革以及信息安全专业同类课程的教学改革提供参考。

参考文献

[1] 王金娥. 基于兴趣和自主的CDIO教学模式研究[J].现代教育科学，2012，（1）：89-91.

[2] 刘顺兰， 张帆. 面向工程实践创新的信息安全教学改革研究[J].现代计算机， 2012，4： 51-53.

[3] 傅建明，彭国军，张焕国.计算机病毒分析与对抗（第二版）.武汉大学出版社，2009.

[4] 杜志林. 计算机病毒的研究分析与防控[J]. 信息安全与技术，2013：42-45.

[5] 张志勇， 黄涛， 张丽丽， 牛丹梅. 信息安全技术课程的知行合一教学模式[J].计算机教育，2011，12：66-69.

基金项目：

2013年中国民航大学教育教学改革研究课题（项目编号CAUC-ETRN-2013-24）；2013年大学生创新创业训练项目（项目编号IECAUC13028）。

作者简介：

王静（1980-），女， 博士，中国民航大学计算机科学与技术学院，讲师；主要研究方向和关注领域：信息安全。

熊育婷，女，中国民航大学计算机科学与技术学院，讲师；主要研究方向和关注领域：信息安全。

钟安鸣，男，中国民航大学计算机科学与技术学院，讲师；主要研究方向和关注领域：信息安全。

付宇，男，中国民航大学计算机科学与技术学院，讲师；主要研究方向和关注领域：信息安全。endprint