基于OBE理念的无线网络安全课程教学模式探索

关键词： 无线网络安全; OBE理念;教学模式;课程目标；考核方式

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）28-0156-04

0 引言

随着信息技术的不断发展，无线网络已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。然而，与之相伴而生的安全威胁也日益增加，无线网络安全已经成为信息安全领域的热点课题，引起了广泛关注和重视。目前一些高校已经把无线网络安全课程列入了本科生或研究生的培养计划。

无线网络安全是一门融合无线通信技术和计算机网络安全技术的新兴课程，是信息安全专业课程体系的重要组成部分。随着新型网络体系结构的出现和不断发展，以及网络安全机制在协议、认证、防护等方面的变化，无线网络安全课程的教学内容理论性强、各单元独立性强、前期知识储备量大的特点更加突出。然而，传统的教学过程以课程理论知识讲解为主，辅以课堂实验应用理论知识，并通过期末考试评估学生对理论的理解和解答能力。这种教学模式既无法将各知识点融会贯通成一个完整的体系，也难以有效地将课程理论应用于实际项目实践，从而无法建立各技术参数与网络性能影响之间的关联。

OBE（Outcome-Based Education） 理念是一种以学习成果为导向的教育理念[1]。其核心思想是将学习的焦点从教学过程转移到学习成果上，强调学生应该掌握的知识、技能和态度，以实现明确的学习目标。OBE理念强调学生的实际能力培养，以达到预期的学习成果，而不仅仅是传授知识。随着我国工程教育改革的不断推进，OBE 理念正在融入我国的教育理念[2-3]。

为了更好地提升信息安全专业无线网络安全课程的教学质量，并顺应“新工科”建设和工程教育专业认证要求，我们结合无线网络安全课程多年教学实践，提出基于OBE理念的无线网络安全课程教学模式，并以此确立课程目标、学习资源和考核方式，旨在从根本上提升无线网络安全课程教学水平，提升学生运用无线网络安全技术解决实际问题的能力。

1 无线网络安全课程教学现状分析

1.1 教学内容设置问题

1） 不同高校开设无线网络安全课程所使用的教材、教学内容、教学侧重点存在偏差。北京邮电大学使用李晖主编的《无线通信安全理论与技术》[ 4]作为教材。课程内容包括无线通信概念、密码学基础知识、移动通信网络安全技术、无线近场网络安全技术、移动可信计算、移动电子商务和移动数字版权保护等。该课程侧重无线通信安全理论的讲解。南京邮电大学使用陈磊等人编著的《无线网络安全——理论与应用（英文版）》[5]作为教材。课程内容包括移动通信网络安全、无线局域网安全、无线城域网安全、蓝牙通信安全、车联网安全、无线传感网安全、无线RFID网络安全等。该课程既包含理论讲述，也注重实践技术应用。还有一些学校把无线网络安全作为网络安全课程中的一个章节进行介绍。

2） 在新技术日新月异的背景下，无线网络安全课程内容与实际技术发展存在偏差。新型网络体系结构（物联网、5G/6G通信网、AI赋能网络等）的出现和不断发展，以及其中的安全机制在协议、认证、防护等方面的变化，对无线网络安全课程教学提出了新的要求。例如，物联网设备的普及增加了无线网络的复杂性和攻击面；物联网设备收集的大量数据（个人健康信息、家庭活动数据等）若不经合理保护，会导致严重的隐私泄露。现有的无线网络安全课程教学内容不能很好地适应最新技术的发展。

1.2 教学设计问题

1） 实践教学薄弱。无线网络安全课程重理论而轻实践。因为受到实验平台的制约，现有实验内容多为无线局域网组建、无线局域网安全接入等，难以胜任不同网络架构、协议、安全测试方面的教学与研究。此外，实验类型设置单一，大多以验证性实验为主，不利于培养学生的创新实践能力。

2） 考核机制不完善。目前，无线网络安全课程主要通过考试进行考核。该方式无法满足以下课程目标：判断无线网络系统中存在的安全问题，以从理论角度提出基本对策；能够选择和使用恰当的平台和现代工具对设计的系统进行分析。即使将知识体系拆分为小知识点考核，也难以设计可匹配的且与无线网络安全相关的设计与分析题。另外，实验环节作为平时成绩的重要组成部分，其评分方式不够科学。传统的实验教学评分主要来自对实验报告的批改，而以小组为单位的实验报告往往不能反映实验小组中每位同学的真实表现，这会给课程的评估和反馈带来偏差。

2 基于OBE 理念的无线网络安全教学模式设计

2.1 OBE理念

OBE理念强调学生的主动学习和自主发展，倡导学生参与课堂讨论、实践活动和项目设计，以培养他们的综合运用能力和解决问题的能力。通过设定明确的学习目标、提供多样化的学习体验和科学评估学生的学习成果，能有效提高教育的效果，激发学生的学习动机，从而培养出更具实际应用能力的毕业生。

将OBE理念应用于无线网络安全教学有助于实现以下目标：

① 突出实践能力：强调学生在实际工作中所需的技能，培养其解决实际安全问题的能力。

② 重视自主学习：鼓励学生主动参与学习过程，提供多样化的学习资源和机会，激发学生的学习兴趣和动力。

③ 强调评估和反馈：建立多样化的评估机制，及时反馈学生的学习情况，帮助其发现和解决问题，不断改进学习方法和策略。

2.2 无线网络安全教学模式设计

针对第1小节中的教学现状，我们提出基于OBE 理念的无线网络安全课程教学模式，如图1所示。

首先，根据专业培养目标和毕业要求确定学习目标，让学生对本课程需要掌握的知识结构和技能有清晰的认知。其次，在课程目标的指导下，精心选择教学内容和完成教学活动。其中，教学活动分为课前、课中和课后三个不同时段。多样化的学习资源用于丰富和满足不同学生的学习需求。然后，以成果为导向的评价对理论知识、实验实践、学习表现进行综合考核。最后，通过计算课程目标完成情况，生成课程目标达成度报告，进而进行闭环反馈，指导下一学年的教学内容和教学活动的持续改进，推动课程目标的不断完善。

3 基于OBE理念的无线网络安全教学实践

3.1 课程目标

根据本校“新工科”建设和工程教育专业认证要求，无线网络安全课程与专业毕业要求指标点的对应关系如表1所示。

根据上述毕业要求指标点，无线网络安全课程目标设定为以下三方面：

① 能够运用无线网络安全的基础理论和基本方法，判断网络系统中存在的安全问题，能从理论角度提出基本对策（支撑毕业要求指标点1.3） 。

② 能够分析不同类型的无线网络的特点，分析不同网络安全协议的优缺点，能够设计针对不同场景的无线网络组网及安全模型（支撑毕业要求指标点2.1） 。

③ 能够熟练操作网络模拟器和网络设备的配置，并能运用网络测试工具对设计的系统进行分析（支撑毕业要求指标点5.2） 。

3.2 教学内容

根据培养方案和课程目标，选用了姚琳等人编著的《无线网络安全技术》[6]作为教材，并精选教学内容，使之更具有系统性和科学性。以下是每个章节的内容安排。

① 无线网络概述

介绍无线网络发展史、无线网络的分类、无线设备、天线辐射模型和无线网络的安全威胁。

② 无线局域网及其安全

介绍射频基础知识、无线局域网发展史、无线局域网标准（IEEE 802.11） 、无线局域网的安全威胁和无线局域网的安全机制（WEP、WPA/WPA-2 和IEEE802.1X） 。

③ 无线城域网及其安全

介绍无线城域网概念、无线城域网的协议体系和标准（IEEE 802.16） 和无线城域网的安全机制。

④ 移动通信网及其安全

介绍无线广域网概念、移动通信发展史、移动通信标准（2G、3G、4G和5G） 和移动通信安全机制。

⑤ 无线传感网及其安全

介绍无线传感网概念、无线传感网的体系结构、无线传感网标准（IEEE 802.15.4） 和无线传感网的安全机制。

3.3 学习资源

以“智慧树”网站为平台，本课程共享了教学资料（讲义和微视频），供学生预习、复习和查阅使用，引导学生自主学习。学生的课前调研、课后小作业也发布于该平台。此外，还通过手机、邮件和聊天工具提供多种线上沟通途径，为学生的持续学习构建全方位的支持。

3.4 考核方式

无线网络安全的考核方式包括期末考试、课后作业、基础实验和综合实践。期末考试和课后作业是对理论知识的考核。基础实验和综合实践内容如表2所示，是对系统设计与分析能力的考核。其中，基础实验与课程的不同单元相对应，而综合实践则是开放式的，来源于科研课题或企业的具体应用需求。

传统的实践教学评价主要依靠对实验报告的批改，而实验报告往往不能反映实验小组中每位同学的实际表现。针对该问题，我们将实验预习、实验分项操作和实验报告三部分纳入课程实践能力评价。实验预习成绩反映学生实验前准备的工作量；实验分项操作对小组成员进行任务划分，并给每个任务分配权重，成绩也按该权重评定；实验报告评估学生的总结能力和文档组织能力。

3.5 教学效果

表3汇总了近三年无线网络安全课程成绩。其中，2021—2022学年无线网络安全课程采用传统教学模式，2022—2023学年和2023—2024学年则采用本文提出的融合OBE理念的教学模式。从表中可看出，课程平均成绩提高了5分左右。表4中的课程目标达成结果表明，近两年的课程目标达成度均超过了0.75，其中课程目标1和2相对于课程目标3的达成情况更好。这表明学生能够理解无线网络安全课程的理论知识，并能够合理分析无线网络安全协议方面的问题，但在利用工具解决实际问题方面略显不足。后续将加强理论知识与实践教学环节的相互促进，使学生能够综合运用所学知识，解决无线网络安全中的复杂问题。

学生的研学、分析、管理等多重能力得到了全面培养。越来越多的学生投入到“ 中国国际大学生创新大赛”“创新创业训练计划”等项目中。表5是最近一年本课程组教师指导的双创教育实践类课程项目情况。可见，采用本文提出的教学模式有助于提升学生的综合能力，并促进课程理论知识的实践应用。

4 结束语

本文在分析无线网络安全课程教学现状的基础上，提出了基于OBE理念的无线网络安全教学模式，并以此确立了课程目标、教学内容、学习资源和考核方式。通过教学效果分析，提出的教学模式能够显著提高学生的学习成绩，激发学生的学习兴趣，有效提升学生运用知识解决问题的能力。