高职计算机网络基础信息化教学实践与探索——以网络安全的攻击与防卫为例

(天津市河东区职工大学，天津 300162)

1 引言

21世纪初，祝智庭教授便在他的研究中广泛使用信息化教学设计一词，并对其内涵进行了阐释。教师在教育教学过程中其综合素质的外在表现便是信息化教学能力，该能力的基础则是对课程进行信息化教学设计。近年来，广大教育工作者对信息化教学设计越发熟悉并逐渐将其运用到教学实践当中。国家教育部下发的《2017年教育信息化工作要点》中指出要充分发挥教育信息化对教育现代化的支撑和引领作用。信息技术飞速发展的今天，其与教育融合的程度不断加深，信息技术已成为解决新时期教育教学矛盾的新希望，也是实现办人民满意的教育所必经的新途径。

本文以高职计算机网络技术专业课程《计算机网络基础》中第九章计算机网络安全中第六节网络安全的攻击与防卫的教学信息化设计为例，展现信息化教学的完整过程，给出实际教学效果的评价，并针对评价中存在的问题进行教学反思。

2 教学情况分析

2.1 课程分析

作为计算机网络技术专业重要的专业基础课和该专业各门专业课程的先导课程，《计算机网络基础》不仅介绍了计算机网络所涉及的基本概念、原理和相关技术，还为后继课程的知识学习和技能培养奠定了坚实理论和技术基础。

2.2 学情分析

本课程的教授对象为高职计算机网络技术专业一年级新生，他们年龄小，思想活跃，个性鲜明。他们的优势是对计算机网络技术感兴趣，有一定程度的相关知识储备和动手能力。而他们的劣势则表现在不够自信，自制能力不足，学习动力不足，对枯燥的书本知识和传统的教学方法不感兴趣等方面。根据学情分析发现如何有效提升课堂吸收率和学习效率成为信息化教学设计中面临的主要问题。

2.3 教材分析

针对教授对象的学情特点结合教学大纲和专业培养目标，本课程采用人民邮电出版社出版的《计算机网络基础(第3版)》，该教材为 “十二五”职业教育国家规划教材，全书分为10章。本课程教学内容设计选自该教材的第九章计算机网络安全中的第六节网络安全的攻击与防卫内容。

2.4 教学内容分析

2.4.1 教学目标

有明确合理的教学目标对于开展课堂教学的作用至关重要。依据教学大纲、培养目标和教学内容确立了知识目标、技能目标和素质目标三个维度的教学目标，该课程的教学实施过程将会以三维教学目标为导向，具体内容如下：

维度一是知识目标：要求学生理解并掌握网络攻击与解决办法，理解并掌握网络安全的防卫模式。

维度二是技能目标：能够掌握并熟记安全措施原则，通过跟随任课教师上机实操，习得网络攻击与防范的基本技术方法。

维度三是素质目标：增强团队意识，提升学生的信息素养，增强网络安全意识。

2.4.2 教学重点、难点

本课程的教学重点是理解常见的网络攻击手段及其基本原理，并能选择合理有效的解决方法。在实际案例中给出具体的网络安全解决方案，树立网络安全意识，提升学生信息素养为本课程的教学难点。课程讲授的关键在于理论联系实际，合理分配理论讲授和实际操作的课时比例。

3 教学策略

3.1 传统教学手段

思想活跃、个性鲜明的高职学生对 “填鸭式”的传统教学模式已经深感厌倦。以讲授为主的传统教学模式由于教学手段单一，课堂实际教学效果不佳，学生没有得到有效地联接，成为了一个个信息孤岛，始终提不起兴趣。于是在实际课堂教学中，学生低头玩手机的现象比较普遍且难以杜绝。如果课堂教学只是简单的知识讲授，那么对于在互联网下成长的一代来说，将有越来越多的人不再对呆在固定场所被动地接受固定机构的教育产生更大的需求。信息化网络化的时代里，传统的课堂教学面临着巨大的挑战，借助信息化手段提升教学质量势在必行。

3.2 信息化教学设计

信息化教学设计相较传统教学设计具有巨大优势，首先信息化教学设计更能从学生角度出发，探索学生的真实需求和实际情况，创新性地将教学内容进行重组，设计成新的教学模块，创新性的教学模式更加贴合学生需求，对于学习效率的提升和效果的保障具有重要作用。

3.3 教学策略分析

中国近现代爱国主义者和民主主义教育家黄炎培先生曾提出“手脑并用，做学合一”的理念，以及“理论与实际并行”、“知识与技能并重”等思想，并强调职业教育发展应当倡导“与时俱进”。 信息技术飞速发展，新技术正在引发社会各行业领域特别是教育领域的巨大变革。在这个新时代，若想从传统的教学模式中解放学习者就必须合理有效利用丰富的、共享的教育资源。本课程的设计理念是在传统课堂教学的基础上，充分挖掘并借助大量信息化手段，使学习者提高学习兴趣和学习效率。

4 教学实施

教学实施过程分为三个阶段，即发现问题阶段、分析问题阶段和解决问题阶段。通过充分利用信息化教学手段，经过三个阶段的教学，达到提升教育教学实际效果的目的。

4.1 发现问题阶段

4.1.1 网络发起预习

任课教师通过微信群、微信公众号和QQ群等社交媒体平台，利用移动互联网和智能手机向教学班所有学生发布通知，发起课前预习并引导学生关注相关知识内容。

4.1.2 共享学习资源

为在课前预习阶段更好的调动学生学习本课程的积极性，锻炼学生利用开放资源自主学习的能力，任课教师分享来自“爱课程”的公开课资源《计算机网络安全》，“智慧职教”的开放课程资源《网络安全与维护》以及来自“优酷”的科普视频资源《原来如此系列之电脑病毒及预防》等信息化资源供学生预习参考，为随后的课堂学习打下基础，同时帮助学生发现学习的疑惑，以便于带着问题走进课堂。

4.1.3 发布课前测试

利用问卷星可以对学生预习本课程的掌握程度进行分析，为考评和游戏教学环节的分组提供依据。根据测验结果显示，50%以上的学生知晓一些网络攻击方式，8.3%的学生了解基本的防范手段。绝大多数学生对网络安全的攻击和防范表示出浓厚的兴趣。另有30%以上的学生表示对教师分享的公开课的教学内容感到枯燥乏味。

4.2 分析问题阶段

4.2.1 课程导入

一段描写世界著名黑客——米特尼克网络入侵历史的短片引发了学生们的思考，提升了学习课程的兴趣。任课教师对学生课前预习情况进行课堂总结点评，帮助学生分析自身学习基础，学生则进行课前学情反思。

4.2.2 三维交互

在课堂讲授内容的传授时，充分利用三个维度的交互，即人机间交互、师生间交互和学生间交互。三维交互形成互相补充，协调统一的交互体系，如图1所示。

人机间交互：学生利用交互式电子白板和智能交互系统学习本次课程的知识内容及重点难点，利用智能终端随时对所学内容进行标记，并同步至交互式电子白板形成学情数据，此外还可上传或下载相关资源至本地终端，方便课后学习。

师生间交互：教师作为课堂的再构者，通过与学生的师生交互，及时了解学生的学习情况，并根据反馈引导学生调整学习策略，同时微调知识内容结构和难易度。

学生间交互：学生按照“就近原则”形成两人容量的学习合作小组，就学习过程中的问题交换心得，及时补足知识欠缺。

4.2.3 游戏教学

为巩固和加深学生对网络安全的攻击与防卫技术的理解，教师设计游戏环节——网络攻守模拟对抗，此环节的设计充满趣味性与对抗性。依据先前课前测验的数据，将学生按照对网络攻击方式和防卫方式的理解程度分成两个组，一方为模拟攻击方，另一方则为模拟防卫方，此举不仅可以在很大程度上提高学生参与课堂教学环节的程度，还充分调动了学生主动思考主动学习的自觉性。游戏教学环节中，攻击方向防卫方迅速提出攻击方式，防卫方需要在规定时间内给出合理防卫方式，任课教师作为游戏评判，对双方表现进行点评。游戏过程中，学生不仅加深了所学内容的印象，并感受到网络安全的重要性和攻防双方的辩证关系。

4.3 解决问题阶段

4.3.1 实践操作

在安装有“SimpleNAD2.0网络攻防实验教学系统”等模拟软件的机房环境中，教师带领学生进行实践操作。学生按照之前的游戏环节分组进行上机实际操作，通过模拟环境和教学软件验证之前在游戏环节中的攻防，任课教师对学生表现情况和上机结果进行记录评价。实践环节主要目标不再是单纯注重学生学习网络攻防知识和技术知识，而是更加注重培养学生的实际应用能力和团队合作意识。同时，教师不能只研究“如何教”，更要去考虑学生“如何学”，使学生能够积极主动地参与其中，提高课堂教学的有效性。

4.3.2 考核测评

本课程对学生的考核测评方式为综合评定，包含课前预习测试表现、课堂学习记录表现、实践操作记录表现共三个部分，所占比例为：课前预习测试表现占比20%；课堂学习记录表现占比50%；实践操作记录表现占比30%。由任课教师根据每个学生的实际表现形成测评报告，发送到学生的手机上，及时反馈学习情况。

4.3.3 课堂延伸

教师通过智能手机社交平台和问卷星发布课后问卷和思考题目，包括《学情问卷调查》和《课程满意度问卷调查》以及题为“作为维护网络的安全人员如何平衡好安全与便捷这一对矛盾？”的讨论题目和题为“如何合理安排好预先防范与部署增强？”的思考题目等，利用课堂延伸及时掌握学生启迪学生思考并进一步激发学生开展自主学习。

5 评价反思

5.1 实际效果

为了更加科学准确的监测信息化教学的实际效果，实际授课过程中特地对不同的教学班采用了不同的教学模式，采用信息化教学设计的班级为信息化教学班，未采用信息化教学设计的班级为传统教学班。

经过信息化教学班与传统教学班的对比，可以看到信息化教学班在诸多方面表现出优势，如图2所示。主要表现有：知识获取途径多样，充分调动了学生的学习兴趣和主观能动性；多种媒体和信息化手段使得知识内容呈现更加直观，有效的解决了教学中的重点和难点；教学过程层层递进，帮助学生加深理解所学知识内容，熟练掌握相关技术。

图2 学情调查结果分析

经过信息化教学班与传统教学班的对比，可以看到课程满意度的差异较为明显，如图3所示。信息化教学班在教师授课满意度、课堂气氛满意度、知识内容满意度、教学环节满意度和学习兴趣满意度方面均给出了更高的评分。

图3 课程满意度调查结果分析

5.2 创新特色

采用多种信息化手段，理论与实践相结合，技术运用，寓教于乐，手脑并用，启迪智慧，最大限度实现智慧教育。教学全过程始终贯彻情感态度与价值观的正确引导，注重培养网络安全意识和国家安全观念，注重培养学生的信息素养。变教师独大的传统教学模式为以学生为主体的扁平化结构模式，将课堂更多的交给学生，激发学生主观能动性，提高参与度，同时发挥新型自媒体平台效能，用于辅助教学。

5.3 存在问题

在游戏教学环节分组后，一部分学生有较强的依赖性，参与游戏的积极性不足，存在消极对待现象。还有一部分学生对于课前预习及自主学习的自觉性不高，这是在以后的教学中需要进一步研究和探讨的问题。

5.4 未来展望

祝智庭教授认为在未来十年教育信息化的主要任务是在过去十年的大规模信息基础设施建设的基础上，着力推进信息技术在各级各类教育教学、管理、科研等方面的深入应用。所以，未来的教育信息化的发展需要更加注重以人为本，教育教学从学生实际需要和学生学习特点出发，归结于学生的理念才能真正发挥出教育现代化的效能。随着教育信息化2.0时代的到来，将会充分对教育主体、教育内容和教育过程进行数据化，并在保证信息安全的前提下开放共享各类教育数据，实现教育信息化新疆界。