《网络数据分析与信息还原》实验课程改革与实践

唐永旺　王刚　王波

摘要：针对《网络数据分析与信息还原》实验课程的特点，应用创新的实践教学理念，采用网络数据获取、分析、还原这条主线的实验方法，改革实验教学的考核方式，提高了学生的学习兴趣及工程实践动手能力，获得了良好的教学效果。

关键词：网络数据获取；协议分析；信息还原

一、引言

《网络数据分析与信息还原》是面向笔者所在学校计算机类专业学生开设的一门选修课，主要应用在网络数据包的还原分析、网络数据的获取、网络管理、网络安全、网络信息内容监管等方面，是从事网络数据信息处理所必备的专业知识。

该课程的实验课对学生的动手能力要求非常高，不仅要求掌握常见的应用层的协议，对涉及协议识别与信息还原的算法也有一定的涉足。实验过程中笔者引入科研工程实践，采用问题引入、现场演示、实际操作等方式进行，这有利于培养、提高学生的实际动手能力以及综合运用所学知识分析、解决实际问题的能力，可为其今后深入地进行科学研究和独立工作奠定良好的基础。

二、创新实践教学理念

《网络数据分析与信息还原》是一门工程性、实践性很强的课程，以实际工程为背景，以工程应用为主线，着力提高学生的工程意识与工程素质，核心是学生工程实践能力的培养。在课堂教学过程中，教师与学生、学生与学生之间的直接交流以及学生在教师的引导下的主动思考与实践变得越来越重要，这种交流和思考是以培养创新精神和创新能力为主导的课程教学与实践的灵魂。这就要求我们在实验教学改革中加强对学生工程实践能力的培养，积极探索以培养工程实践能力为宗旨的教学模式。

课程组精心讨论、设计相应的实验内容，以网络数据的获取、网络数据的分析、网络数据的还原为主线，精心安排每次实验课程的内容，在实验过程中，努力将复杂抽象的问题简单化，让每位学生乐于动手、敢于动手。

三、实验内容的设计与改革

（一）以往实验课的做法

由于本门课程是新开设的一门课程，在以往的教学中，由于实验学时少的原因，仅仅开设了以下5个验证性的实验：网络协议分析器Ethereal入门，电子邮件相关协议分析实验，HTTP协议分析实验，FTP协议分析实验，信息还原的相关实验。

随着知识的更新，实验内容也在不断地变换，从2013年开始，实验内容也发生了变化，从最初的验证性实验逐渐向工程实践转移，加快了科研项目的推进和推广进一步丰富和拓展了实验内容。

（二）目前的一些想法和做法

改变传统的实验教学观念，让工程应用这条主线贯穿整个《网络数据分析与信息还原》实验教学过程。在实验教学过程中，通过实际工程案例结合理论知识分析讲解知识点，并强调案例对各个知识点的贯通能力，同时设置具有工程性和实用性的实验项目，让学生经历工程的全过程，在真刀真枪的练习中理解理论知识。

统筹安排理论和实验课，采用一体化教学方法，将实践性、拓展性内容放在实验课中，使实验课不再消极、被动地适应理论课，而成为对理论课内容的有机补充，通过实验让学生更加牢固地掌握知识。

借助实验可以激发学生的兴趣和好奇心。提高学生兴趣的关键，就是要提高学生上课时的主动性和参与性。当学生参与进去，勇于表达自己，并认为自己对于从事的活动非常重要时，学生就会开始自主思考。教师可以通过巧妙的设计'将教学知识和内容暗含在实验当中，培养学生获取并应用知识的能力和开拓创新精神。

在实验课程的实施安排上，采用边学习边思考边实践的工程技术类课程授课模式，与理论教学合理穿插，有利于提高授课效率。可以在课程开始或者进行中根据课程重点、难点布置实验任务，学生现场完成实验，让学生自己去体验应用所学知识解决问题的乐趣，然后老师与学生一起分析、探讨实验现象和问题。目前，实验内容设计如下：

第一，电子邮件数据的抓取，简化工具的使用。这就要求学生课下有更多的时间去学习工具的使用，分析电子邮件数据包。第二，电子邮件数据包的分析与还原。让学生自己分析自己抓取的数据包，对于加深学生对课程教学内容的理解比最简单的电子邮件内容的还原更为重要。第三，网页数据包的抓取与分析。基于前两次实验对学生动手能力的培养，学生能快速分析网页数据包中的内容。第四，网页数据包还原。网页中包含有文本、图片、视频等多种媒体，让学生对这些媒体内容数据包进行分析，对于今后从事实践工作有重要的帮助。第五，其他网络数据的分析与还原。网络数据中不仅包含我们常见的应用协议，对于其他形式的应用怎么处理，也是学生今后从事这方面工作所面临的问题。

（三）今后实验内容设计的想法

课程组经常在一起讨论新内容的变换，计划以后的实验内容从大课题入手，以网络数据获取和信息还原为主线，增强学生的工程实践动手能力。

传统的实验教学，更多的还是关注学生实验的结果正确与否，无法有效提高学生的工程实践能力，在《网络数据分析与信息还原》实验课程教学改革中，要更加注重学生的实验过程与实验方案的设计，通过参与、设计实验项目，提高学生的创新能力和动手能力。通过以上举措，不仅提高了学生的动手能力，还对学生的工程素质和工程意识的培养起到了很好的促进作用。

为适应不同学生的需求，教师应该从实际出发，运用创造性的教学方法，根据具体的教学目标、不同的知识基础、各学科的特点、学生的心理特征和教学时间的多少，进行综合考量，使教学方法的运用得到优化。同时，对于每个善于自主学习的学生而言，他们都有不同的学习要求，要促进学生个性的进一步发展，一定要在营造学生自主学习、自主选择的教育氛围上下大功夫，进而给学生创造充分的自主学习条件。

优化和整合课程教学和实践内容压缩理论学时，增加实践学时，最终实现重基础、强能力、育创新的全面改革的目的。

四、改革考核方法

课程考核对于学生掌握学习内容、提高实验技能和创新能力具有很大的促进作用。然而，传统的实验课程的考核主要是要求学生提交实验报告，对学生的实践动手能力很难做出客观的评价。

因此，针对这门课程，在考核方法上，应加大实验课的比重，要求学生不仅提交实验报告，还应提交自己的作品与分析过程，客观进行分析。这样不仅能掌握学生对课程的综合掌握程度，还能激发学生学习的积极性、主动性，提高其实践创新能力。

实验教学是学生理论与实践结合的重要环节，通过实验教学中的综合设计和创新实验等环节，可以让学生形成良好的思维能力和实践能力，是素质培养必不可少的环节。一个新的教学体系的建立需要一个探索改革与完善的过程，需要在实践中总结提高，从而促进素质教育培养向纵深发展。

责编：晓成endprint