“病毒原理与防范”课程教改探索与实践

林春蔷+王硕

摘 要 “病毒原理与防范”是我校信息安全工程学院开设的一门较新的综合性课程，涉及计算机科学、网络技术、通信技术、信息安全技术等方方面面，教学难度较大。如何合理开展教学改革，提高“病毒原理与防范”课程的教学质量，已成为该课程教改亟待解决的问题。本文从我院学生实际情况出发，从分析课程体系、分析教学手段、分析考核方式、教改实践等几个方面，对本课程教改思路和方式进行介绍，引入微视频、翻转课堂等新型教学手段，教学效果良好。

关键词 翻转课堂 微视频 教学设计

中图分类号：G424 文献标识码：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

计算机和网络的普及给计算机病毒带来了前所未有的发展机会，计算机病毒给我们带来的负面影响和损失刻骨铭心，如CIH、爱虫、Slammer、冲击波、震荡波、熊猫烧香、机器狗等无不给广大用户带来巨大的损失。①了解计算机病毒的工作原理、掌握计算机病毒的防护技术，将有效对抗计算机病毒。

在这样的大环境下，我校从2009年开始开设“病毒原理与防范”课程，授课对象为信息安全工程学院信息安全和信息对抗专业高年级同学。虽是一门新课程，但在教学过程中发现存在不少问题，导致部分学生本来对课程抱有很高的期望，但学习过程并不顺利，最后收效甚微。

那如何去改变“病毒原理与防范课程的教学现状，调动学生积极性，使“病毒原理与防范”课程的教学质量得以提高，切实能使学生学有所获，成为了本次教改的重中之重。因此，本文首先根据“病毒原理与防范”课程的特点，从课程内容、教学实践、考核方式等方面着手去解决教学中存在的问题，通过教改实践，效果良好。

1 “病毒原理与防范”课程的特点

近年来，国家对信息安全的重视越来越高，尤其重视网络安全问题，将网络空间视为继海、陆、空、太空后的“第五战略空间”。②由于计算机病毒作为在网络空间上非法获取信息的主要手段，信息安全相关专业的学生掌握计算机病毒的工作原理及必要的防范措施，对其今后就业或进一步从事相关领域的科学研究都具有非常重要的意义。

“病毒原理与防范”是一门涉及计算机科学、网络技术、通信技术、信息安全技术等多种学科的综合性课程。通过本课程的学习，可以了解并掌握计算机病毒产生和传染的原理，具备分析、预防和对抗计算机病毒的基本能力，也为进一步学习和研究网络信息安全技术打下坚实的基础。

2 “病毒原理与防范”课程教学现状及问题

2.1 课程容量较大，授课学时较少

本课程以武汉大学傅建明教授等人编写的《计算机病毒分析与对抗》作为教材，全书共11章，涉及计算机病毒的基本机制、引导型病毒、PE文件型病毒、宏病毒、脚本病毒、漏洞与网络蠕虫、特洛伊木马与Rootkit、病毒对抗技术等方方面面。

“病毒原理与防范”是一门专业性较强的课程，鉴于这门课程自身的特点，如果授课教师动手能力不强，不具有丰富的工程经验，课程讲授就会显得枯燥乏味，造成学生厌学情绪。且由于课程只有20学时授课时间，很多内容就会一带而过，这样会导致部分内容讲解不透彻，教师讲的很快，学生却云里雾里，收效甚微。该课程还设计了12学时上机实验，但由于学生基础知识不扎实和理论学习不到位，只有少部分同学能够完成实验内容，动手能力没有得到提高，这样就完全背离了我们的培养初衷。

2.2 教学手段不新颖，教学方法较传统

“病毒原理与防范”课程采用传统的教学模式，即教师在教室运用多媒体手段授课，教师处于主导地位，将计算机病毒原理及防范手段等理论知识传授给学生，由于学时数少，需讲解的内容多，往往忽视掉了互动环节，学生来不及思考，被动接受老师所讲内容。特别是讲解PE文件型病毒、DOS引导型病毒和缓冲区溢出漏洞等知识点的同时，会伴随大量的操作，有些工具软件学生很少接触，这样的讲解方式会使学生感觉到眼花缭乱，真要到上机操作的时候，很多学生已经把这种“填鸭式”灌输的知识忘得一干二净。

2.3 采用闭卷笔试进行考核，形式单一

在当前的教学模式下，主要采用闭卷考试来衡量学生的学习效果，仅仅对理论知识进行了考核，而学生动手能力是否达标，仅凭几份实验报告很难判断。同时，闭卷考核只注重标准化，而忽略了学生对问题有不同的见解。这种传统的教学考核制度，不可能从多方面多角度对学生进行考核，使被衡量对象的真实成绩无法得到确认，在教学过程中就出现过动手能力很强的学生，闭卷考试没有通过的现象。

3 “病毒原理与防范”课程教学改革措施

3.1 丰富教学知识体系，合理编排教学内容

本课程教材内容丰富，但根据培养目标，除了让学生掌握病毒运作的基本原理外，主要强调动手能力，所以在进行教学内容编排时，根据知识点的特点、类型和深浅将教学内容整合为四大模块，每个模块都配合有相关实验，通过以往的授课经验，课程组教师发现如果不对实验进行分割，基础较差的同学很难独立完成实验，所以在这次的教学设计中，我们用循序渐进的原则对实验内容也进行了调整，把一个较大的综合型实验分割成一个验证型实验和一个小型的综合实验。具体设计如表1所示：

3.2 改进教学手段，翻转课堂

翻转课堂（Flipped Classroom）是一种新型的教学模式，即学生利用课余时间观看教学视频来代替教师的课堂讲解，在课堂上，他们把精力集中在完成练习以及与教师同学的交流上。③翻转课堂最初的构想来自美国林地公园学校（Woodland Park）的乔纳森·铂尔曼和亚伦·萨姆斯这两位化学教师。2007年，他们用录屏软件将他们授课用的课件加以讲解录制成教学视频，并传到网上供那些因故不能按时上课的学生补习使用。随着两位教师的开创性教学实践，使得这种方法成为一种新的教学模式，得到越来越多的教师关注。现如今，翻转课堂已演变成一种在北美甚至全世界广为流传的新型教学模式。④

3.2.1 课前：微视频

基于本课程的一些问题，课程组教师引入了翻转课堂这一新型教学模式。首先我们应用屏幕录影专家和Camtasim Studio 6.0来进行微视频的录制和后期制作，制作的微视频需画面清晰必要时应加上字幕。录制的视频主要分为两类，一类是供学生课前预习的微视频，另外一类为实验课讲解视频。

制作完成后，将视频和其他电子资源上传到学校网络存储，方便学生下载观看。最终我们一共录制了10个课前微视频和4个实验讲解视频，课前微视频每个时长不超过15分钟，主要让学生了解本次课的教学任务及围绕一个重要知识点进行讲解，学生观看后会起到一个预习作用。由于实验课会用到大量的工具软件，很多软件学生之前鲜有接触，光凭教师课堂讲解，学生很难记住每一个步骤，导致实验无法顺利完成，而视屏可以随时暂停或回放，学生可以根据自己的学习情况，反复观看视频，所以实验讲解视频录制时间较长，每个视频时间约半小时，除了讲解实验操作步骤，还会提出问题，引导学生进行综合创新型实验。

3.2.2 课中：分组讨论+总结点拨

（1）合作探究阶段。课堂上首先将学生分成3～5人一组，合作探究阶段通过教师提出问题，安排一定的学习任务，由小组同学一起完成。学生可以通过讨论来发表各自的观点，从而解决学习中遇到的问题。（2）问答环节。在这个阶段，教师提出问题，由讨论组的推选出一名成员或轮流作答，这样做的主要目的是强调在课堂上进行知识的“吸收内化”，教师针对学生的薄弱环节，在课堂上给予有效的指导，同学之间的相互交流更有助于促进学生知识的吸收内化过程。（3）总结归纳阶段。总结归纳阶段中，首先由学生总结本次课程的收获及已解决的疑难点。之后教师从学生遇到的问题入手，针对某些较难知识点进行集中讲授，对整节课的知识进行系统化梳理，并对课程学习过程进行总结。

3.3 多方位的考核体系

根据上文所述，闭卷考试已经不能满足本门课程的考核需求，所以在本次教改中，我们采用多方位的考核体系，主要对学生的动手实践能力进行考核。考核方式主要由两部分构成：实验考核（占总成绩40%）和设计类题目考核（占总成绩60%）。具体方案如下：

（1）以实验考核方式检查学生的实际动手能力。对实验教学效果的评价是整个实验教学中不可缺少的环节，是检验实验教学效果的重要手段。我们通过精心设计实验内容，比如引导型病毒实验，插入的提示信息必须为学生本人姓名及学号等特殊字符;PE文件型病毒实验弹出对话框显示信息每位学生各不相同等方式，杜绝学生互相抄袭，强调实验步骤及对实验结果的分析，使实验报告能够准确无误地反映实验的结果和学生的收获。另外，创新能力考核，那些在实验中发现问题，并通过新的方法独立解决问题的学生给予加分。通过这样的考核，可使学生更注重本门课程的实验环节，提高学生的综合实力，适应社会的需要。

（2）以设计类题目考核方式检查学生的综合运用与创新知识。采用课程设计的方式进行考核。首先让学生自由组合进行分组，一组的人数设定为2～3人，然后通过一些具体的病毒相关题目，例如让各小组编写特定的病毒程序，考核以答辩的方式进行，各小组选举出一名代表进行答辩，答辩时需准备PPT并演示其实验结果。教师和班内其他同学均可提问，最后分数由教师打分和同学打分组成。采用这样的方法是考核学生团队协作能力，沟通能力，小组代表的组织能力及对知识掌握和应用能力的最好途径。

4 教改初见成效

4.1 考试成绩对比

本次教改从2013年开始，课程组教师首先根据新的教学内容将翻转课堂模式引入，第一年还是未对考核方式进行改革，考核方式仍然沿用闭卷笔试。学生普遍对实验讲解视频接受度高，绝大多数同学都能独立完成实验内容。由于实验成绩是计入到平时成绩，所以这学期平时成绩有了大幅提升。将2010级信息安全专业（未教改班）和2011级该专业同学（已教改班）期末闭卷考试成绩进行对比，情况如图1所示：

2010级学生的期末考试平均成绩为62.90分，2011级学生的平均分为71.69分，高出8.79分。我们将两个班的期末考试成绩划分为五个分数段：0～59分、60～69分、70～79分、80～89分、90～100分，如图1可见，经过教改，60分以下不及格人数大量减少，70～79分占比36.99%，80以上的高分段占比28.77%，对比教改前，成绩有了大幅度提升。

2014年，我们把新型的考核方式引入到课程中，从目前的效果看，学生非常适应这样的考核方式，动手能力得到很大提高。

5 今后工作设想

在教改取得初步成效的基础上，继续探究进一步提高教学质量的方法与措施：（1）根据教学内容，重新编写适合我校信息安全相关专业教学的教材;（2）进一步研究本课程内容与其他课程的关联，优化教学内容的配置，提高教学效率;（3）精心制作更多符合教学内容的微视频;（4）区别对待不同特点的学生，探索分层次教学;（5）整理并更新部分实验，形成完整系列，使之与新的教学内容有更好的结合，从而加深学生对理论实质的理解。

我们下一步的目标是提高层次，把“病毒原理与防范”课程建设为省级精品课程。长风破浪会有时，直挂云帆济沧海，我们一定会克服困难，实现这一富有挑战性的目标。

注释

① 傅建明，彭国军.计算机病毒分析与对抗[M].武汉：武汉大学出版社，2009.

② 赵树升.计算机病毒分析与防治讲明教程.北京：清华大学出版社，2007.

③ 苏丽娟.中美大学课堂教育比较研究与启示[J].石油教育，2010（3）.

④ 王芳.翻转课堂，未来课堂教学模式[J].中小学电教，2013（6）：20-21.