第二，保证提高实验教师的实验指导水平。采用仿真平台进行实验后，对于教师的要求有了新的提高，以往的实验模式内容相对固定，教师对于实验大纲的掌握较为简单，而采用仿真平台后，学生可以在此平台上尽情发挥，实验中出现的问题也是各种各样，特别是在综合设计型实验中，指导难度更大，教师的指导不能满足于可以给出一个正确的系统，而是能够真正地解决学生遇到的问题，提高学生的实验兴趣。因此保证实验教师的综合素质，是此类实验成功与否的一个重要环节。
第三，制定合理的实验管理办法。这些管理办法的目的就是尽可能地提高实验的效果，为了达到这一目的，可以采用以下措施。
实验过程采用开放式。学生可以自己安排时间，保证有充裕的时间完成实验，通用的仿真平台也为这种开放方式（学生可以在自己宿舍建立实验环境）提供了保证。
提供综合化的实验指导。在进行传统的实验指导的同时，可以充分利用网络等技术进行实验指导，例如，可以通过网络提供相关资料的下载、实时答疑等功能。
进行合理的实验考核。考核的基本目标应该从实验结果的考核转向能力的考核。在软件仿真平台上的实验，由于整个实验过程和结果都可以在几秒钟内复制，如何保证其考核的公正性是我们必须关注的问题，这对于提高课程的质量是非常重要的。因此，对于实验过程中问题的分析和讨论应该成为考核的重点，当然这也对教师提出了更高的要求。
要保证通信系统原理仿真实验的质量，我们还应该不断总结经验教训，只有不断地进行总结积累才能发挥出它的优势。
四、小结
通信系统原理仿真实验平台的成熟为通信系统原理课程的实验提供了一种高质量、低成本的实验方式，它弥补了以往实验方式的一些不足，是目前通信系统原理课程实验建设的发展方向；MATLAB 和SystemView 是两种能在通用计算机平台上应用的软件仿真平台，它们都可以胜任课程实验的需求，得到了广泛的应用；仿真实验对于实验内容、实验管理和实验指导都提出了新的要求，只有解决好了这些问题才能真正地发挥其优势。
参考文献
［1］沈连丰.信息与通信工程原理与实验.北京：科学出版社，2006.
［2］冯玉珉畅通信系统原理.北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2006.
［3］王秀芳畅通信原理实验教学体系建设［J］．实验技术与管理，2006，23（12）．
信息安全技术课程实践环节设计
穆海冰
（北京交通大学电子信息学院，100044）
摘要：本文通过对以往信息安全技术课程教学中的实践经验进行总结，对比MIT开放课程中的同类课程，提出了几点对课程实践环节建设的想法和建议。从教学效果、动手能力、创新能力和综合能力培养几个方面，结合我校客观条件和教学环境，取长补短，设计了几种梯度的实践性内容，目标是提高教学质量，培养学生综合素质和分析问题、解决问题的能力。
关键词：信息安全 实践教学 实验设计
我校的信息安全技术课程是2003年开始为通信与电子专业本科三年级学生开设的专业课程，主要目标是为本科学生讲授一些信息与网络安全相关的基础知识，为学生的进一步学习提供方向性的指导，而计算机学院的信息安全技术专业是最近才成立开始招生的。由于开设时间尚短，课程仍处于建设中，有必要丰富我们的实践教学内容，不断改进该课程的教学方式。
一、课程建设情况
信息与网络安全是近年来逐渐得到重视的一个研究领域，信息安全技术的先进程度已经列入一个国家的综合国力，在现代国际竞争和战争中起着举足轻重的作用，尤其是在网络应用和信息系统深入到工作和生活的每个角落之后，信息网络安全成为大家必须面对的严峻问题，从事信息安全研究的专业人员成为各个行业都急需的人才。在信息安全专业人才供不应求的形式下，我们从现有研究基础出发，充分利用通信和信息学科的优势，从2003年春季开设了信息安全技术课程，为通信与电子专业本科生讲授基本的信息与网络安全知识。将网络与信息安全作为目前通信专业的重要分支，加大培养力度，不仅可以保持我校通信网络学科的优势，而且可以使我校在此分支上占据一席之地，达到国内领先、国际先进水平。
二、实践环节的必要性
现在的大学生已经不再是“天之骄子”。大部分学生一毕业就面临就业压力。如何增强学生的社会生存能力？实践是最好的办法之一。信息安全是一个实践性极强的专业，仅仅通过书本，学生不可能全面深入地掌握信息安全的知识体系，更不可能在未来工作中的信息安全攻防竞争中处于优势地位。但是，目前国内信息安全专业对学生在这方面的培养工作还很不够。
在与MIT的网络安全课程的对比过程中，我们发现除了MIT全校性普遍设置的本科生研究机会计划（UROP）、共同课程计划和实验性学习小组（ESG）等实践环节，他们还在课程中加入了期末专题和小组作业等内容。小组作业与期末专题需以小组为单位进行，每个小组会拿到一份习题，分数以小组计算。小组作业必须团体合作，要求学生注意沟通和协调，这种能力也是很多公司在招聘时比较看重的。
教育部教高［2001］4号文件明确指出：“实践教学对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力具有特殊作用”。在实际教学过程中，我们也确实发现，实践环节对学生的综合能力的培养起着重要作用。
（一）培养学生的自学能力
大学教育最大的作用在于培养学生的自学能力与主动学习的习惯。校园学习阶段的时间毕竟有限，而知识是无限的并且是每天都在更新的，教育应该是一种终身教育，所以学生在大学阶段掌握了有效的学习方法，养成良好的学习习惯，对其一生都会产生深远的影响。培养会学习的人，才是我们大学教育的使命，而实践教育环节是最好的培养方式。在实践当中学生会遇到各种不同的情境与问题，而书本和课堂不可能讲解所有的内容，学生必然自动自发地去通过各种渠道学习新知识，解决新问题，在实践中养成自学习惯，培养自学能力。
（二）激发学生学习的兴趣
一些实践环节的设置，具有创新性，不再是从实验参数到实验结果都确定的“死”实验，实验的过程和结果都是未知的，学生们都充满期待地投入实验，自然兴趣很浓。此外，在实验中，碰到没有遇到过的问题，学生还会发现自己学习的理论知识不够扎实，反过来实验又指导了理论学习，使学生对学习产生浓厚的兴趣。
（三）提高学生的实践能力和创新思维
现在社会上绝不需要“书呆子”型的大学生。但是，目前确有不少“考试成绩特别好，能力特别差的学生”。所以应该努力为信息安全专业的学生提供足够的增强动手能力的机会，在相关课程中尽可能增加动手方面的练习、积极想办法让学生有机会接触真正的科研工作或项目开发，与相关公司建立一些固定长期的业务关系，在培养方案中要求学生早期介入科研，开展大学生科研训练计划等，比如，23年级时，给学生配导师，加强培养学生的团队精神，重点培养学生的学习能力和实践能力，着力提高创新能力和创业能力。
（四）提高教师的教学质量
仅仅依靠课堂教学，信息安全的理论也逃脱不了枯燥乏味的罪名，但是如果加入了各种实践性环节，对理论知识加以辅助，那些公式和协议立刻鲜活起来，教师教的不再辛苦，学生学得不再乏味，自然会提高整体教学质量，从而获得良好的教学效果。
三、实践环节设计
在近几年的信息安全技术课程教学过程中，由于大纲和学时数的限制，我们暂时还没有正式开设专门的信息安全实验课，但是在讲课过程中穿插了一些演示，在课后布置了一些设计性的论文撰写工作，并且在一部分学生当中尝试了几种实践环节，取得了比较好的效果。
（一）基础实验
为了配合课程的教学环节，加深学生对理论内容的理解和掌握，在课堂教学的同时，可以为相应的教学内容同步设置一些相应的实验内容，给学生以感性认识，用于巩固课堂所学的理论知识，使学生在实验中加深印象。例如，在讲到防火墙的内容时，我们强调防火墙是安全设施和策略的合集，离开合适的策略设置，防火墙非但不能发挥作用，而且有可能影响网络系统的正常性能，那么防火墙究竟是什么样子的呢？防火墙的策略怎样设置呢？这些知识不能要求学生照着书本死记硬背下来。通过防火墙的配置和应用实验，学生亲手把防火墙接入到局域网，并且配置了合适的协议和策略，防火墙发挥了作用，然后学生可以利用网络性能测试仪器，监控网络的参数，来判别自己设置的策略是否合理。利用实验，学生可以轻松地掌握防火墙的技术要领，对于学生使用防火墙和设计开发防火墙都有很好的指导作用。
（二）课程设计
传统的实验课往往是规定好了所有的步骤和方法，学生就是简单地重复实验指导书上面的说明，没做实验之前就知道结果了，这样的验证型实验虽然可以加深对理论知识的印象，但是缺少对学生能力的锻炼，所以除了配合课堂教学内容的基础实验以外，还需要通过设计型实验开发学生的智力，改变学生做“木偶实验”的旧貌，使学生学会利用所学理论知识实现综合的功能。例如，要求学生利用所学知识为宿舍局域网设计一套综合安全防御体系，那么这个实验的最终体现方式没有一个统一的答案和规定，学生必须利用自己所学的理论知识，将加密算法、访问控制、入侵检测和防病毒等技术应用到网络防御的不同层次，设计一个多角度、多层次的防御体系，这个防御体系的实现考验了学生对各阶段知识的掌握程度，而且不同的学生由于所熟练的技术及感兴趣的内容不同，所设计的系统也会有所差别，但是只要能够达到对网络进行安全保护的目的，那么该作品就是合格的设计，同学们在互相对比中还会进一步改进和提高，同时还可以撰写总结论文，而且此类实验还比较易于避免出现雷同作业。
（三）探索创新型课题
探索创新型课题通常由课外兴趣小组或本科生的业余科研协会完成，学生以自己设计的作品参加各种发明创新活动、科研竞赛或专业技能竞赛，如挑战杯、微联杯等。去年一名学生在其设计的电子商务系统中为了保证交易的安全性，加入了利用椭圆曲线算法实现的认证和签名功能，取得了比较好的成绩。学生在实现相关功能时，首先要比较各种算法在实际应用环境中的限制和性能，进一步，对于算法的实现，没有指定具体计算工具，同学们可以自己设计各种运算的细节，并可以比较不同方法的优劣性。学生们在设计和实现算法的过程中会碰到很多意想不到的问题，例如，某些方法为什么有问题？如何解决这些问题？如何优化方法、提高算法的运行性能、减少计算时间等。在发现问题和解决问题的过程中，学生除了掌握了算法本身的精华，并且还培养了有关的科研技能。
（四）科研综合型实践
科研综合型实践活动的设置，为学生参与到教师的实际科研工作和课题研究提供了机会。学生可以在科研项目中承担一部分工作，同时了解整个工程实施的全貌。通过参与实际的科研工作，学生切实了解到本学科领域的知识在实际中的应用，很快发现自己对知识掌握的深度和广度存在缺陷，推动学生自主学习，同时由于学生负责承担一部分工作，增强了学生的责任感，培养了学生的创新能力和动手能力，并且在处理工程实际问题中积累了宝贵的经验，使学生能够在毕业之后很快融入到工作当中，成为新的社会技术力量，受到用人单位的欢迎和肯定。例如，在我们的科研项目“智能化无线安全网关”的开发过程中，有不同层次的学生参与其中，通过研究讨论和互相学习，学生自觉地查阅资料，为碰到的新问题寻找答案，把学过的无线通信、软件技术、访问控制、入侵检测和探测工具等知识联合应用，实现了具有防火墙和入侵检测等功能的安全网关，并使之形成产品，用于小型无线网络。参与课题的学生不仅熟悉了这一种产品的开发，而且也都学会了同类产品开发的技术，积累了一定的经验。
四、实验环境与条件
我们已经在北京市重点实验室的基础上建设了一个“信息与网络安全系统及测试平台”，主要设备包括加密卡、防火墙、IXIA 测试平台及功能模块、入侵检测系统、安全审计系统、CA 服务体系、无线接入点和IC 卡读卡机等，为信息安全相关课程配置了仿真环境及网络对抗实验的条件，可为本科生和研究生开设信息安全课程有关的教学实验，例如，防火墙配置和使用、入侵监测系统在网络中的应用、安全协议系列实验、加解密算法调试和密码卡应用、无线安全网络配置、安全证书和CA 配置、服务器安全防护、局域网认证、利用IC卡实现的加密和认证等，为学生提供亲自动手的机会。在下一年度的信息安全技术课程上就可以安排一些主题实验，使学生通过实践，进一步掌握书本知识，锻炼分析和解决问题的综合素质和能力。
