竞技教学的应用

1.竞技教学的优势和意义

竞技教学是通过对学生进行分组，设定每组的目标，分别扮演入侵者和防御者的角色，教师记录学生的操作，在攻防时间结束后提供技术讲解，学生利用课外获得的理论和实践知识进行对抗。攻防在一定课时后可以轮换攻防双方的角色，达到锻炼攻防的目的。该方法的优点是：（1）能极大地调动学生的学习热情，利用学生的求胜和好奇心，达到积极学习的目的。（2）课前课后提供实验环境和理论知识的视频，节省了学生寻找学习资源的时间。（3）节省了教师重复讲解的大量时间，使教师能够更准确地利用重点和难点。（4）课间分析过程时，教师可以通过模拟环境，方便硬件、系统、软件、人力等资源的管理，更方便、直观地指出网络生态的薄弱环节。结合网络安全法，对培养学生的整个网络空间安全观有很大的好处。（5）引导学生从学习到竞争。通过比赛，我们不仅可以提高技能，了解自己的水平，还可以获得奖励，增强自信心，还可以看到企业应用的前沿和主流技术，让学生在就业时更快地融入工作。

2.竞技教学平台平台

考虑到网络空间安全教学和实验的实际需要，学生使用的平台自由、安全、管理方便，可以考虑使用绿色联盟ISTS信息安全培训平台搭配信息安全培训平台ISCS信息安全攻防竞技平台。这套设备是基于的KVM+Openstack通过对计算资源和存储设备的统一调度和管理，技术的虚拟化调度和管理可以达到启动和使用的效果，结束后恢复资源。最重要的是采用虚拟机与私有地址的形式，达到与原有网络架构隔离的目的[3]。在实际使用中，可以保证网络的安全，不受实验内容的影响。教学设计思路可分为课前、课中、课后[4]三个部分。课前可为学生提供课堂所需的理论基础内容。老师可以提前录制课程视频，上传到云端，提供虚拟机和实验指导书，供学生课前课后使用。绿盟开发的攻防培训平台ISTS能够提供此类功能。课间同时使用绿盟攻防竞技平台ISCS，学生可以模拟扫描、分析、攻击、收尾等入侵和防御的全过程。对于设备管理，设备安装在24小时运行的服务器机房后，只需提供定期的安全检查和资源使用清单，加上用户的增加、删除、更改、检查，即可满足基本运行条件。在课堂上，如果需要采用竞技教学，只需要通过实验室PC，再通过指定的web端[5]，您可以登录竞技平台开始比赛。通过设置不同的登录账户，设备管理员可以分为学生、教师和管理员三个角色，实现竞技教学实验的管理。而且无需现场操作，只需通过远程或提前预设即可轻松完成教学任务。

3.竞技教学案例分析

2019年5月，设备安装完毕后，17级计算机科技专业187名学生，17级网络工程238名学生。在实验教学平台上开展的教学实验有MySQL和SQLserver两种数据库技术，Linux操作系统，Windowsserver系列配置与管理、数据隐藏技术、扫描技术、KALI渗透、病毒分析与保护、密码学、漏洞扫描工具、应用系统安全、CSRF伪造跨站请求，Web安全工具、网络设备攻防技术、wireshark工具使用与分析、入侵检测、防火墙实战等。从网络硬件到操作系统再到软件应用作系统再到软件应用的主要信息安全课程。目前使用该平台的班级有2017级计算机网络安全技术、电子支付与安全、2018级计算机网络安全技术Linux操作系统等课程。以计算机网络安全技术教学为例：（1）课前：直接开放信息安全培训平台MySQL和SQLserver，扫描目标主机，kali渗透、密码学、操作系统安全、系统安全策略配置技术共7门在线培训课程，结合计算机网络、操作系统等基本内容完成信息收集→扫描→入侵→反思→检测→修复的教学过程。本部分内容可由学生在课前在网络安全培训平台的虚拟系统中学习。（2）在课堂上：教师可以简单解释本课程的学习目标和手段，打开网络安全竞争平台，打开个人作战模式，以两人或一组，确保所有学生都能获得相对独立的攻击机和目标机，然后开始预览课前学习的攻击过程。修改教学时间，修改给学生的攻击时间。自由攻击时间结束后，进行实验分析，结合课程教学理论，引导学生修复攻击系统，达到教学目的。竞技教学实验内容如图2所示。（3）课后：可为学生布置作业，记忆、记录课堂攻击防御手段和优化方法，为学生提供网络信息安全竞赛CTF比赛的一些相关网站，让学生在网站上注册账号并练习。一方面，我们熟悉理论知识，另一方面，我们可以结合理论知识了解和学习当今企业所需的尖端技术，从而加深记忆，应用所学知识。这个链接也可以引起学生对课程内容的思考。经过一段时间的学习，他们可以掌握基本的理论知识和前沿技术，并尝试突破现有的系统，探索未知的领域，有一天他们可以找到更多的问题和答案。

4.竞技教学效果

自2019年5月设备安装以来，已使用竞技教学的网络安全相关课程统计425人。以电子商务安全独立实验为例，班级34人，其中90分以上的优秀学生41.18%，平均分87%.1、效果显著。学生的应用能力显著提高。通过课堂谈判，学生利用课外零碎的时间学习，使学习时间更加充裕，反复学习，加强记忆，达到熟悉理论知识的目的。通过使用虚拟机进行实际操作，对技术部分的应用更加熟练，大多数学生都能达到学以致用的目的。竞技教学的应用，充分提高了学生的积极性和主观能动性，使网络安全教学更加简洁高效。图3为2017年计算机9班学生成绩统计。由于竞技教学时间短，但取得了良好的教学效果。从2017年计算机科学与网络工程专业派出的学生数十人，其中16人进入线下比赛，或选拔比赛与全国学生同台竞赛。四名学生获得第十二届全国大学生信息安全竞赛创新实践能力竞赛三等奖。