[論文レビュー] Evaluating virtual laboratory platforms for supporting on-line information security courses

Monther Aldwairi|arXiv (Cornell University)|Aug 17, 2022

Experimental Learning in Engineering被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、オンライン情報セキュリティコースにおける仮想ラボプラットフォームの有効性を検証し、164名の学生を対象に5学期にわたり実装した。学生の高い受容性と仮想ラボに対する肯定的な評価が得られ、オンライン教育における物理的ラボへのアクセス障壁を克服するうえで仮想ラボの導入が有効であることが示された。

ABSTRACT

Distance education had existed for a long time, then it has undergone a renaissance with the advent of computers and the Internet. Distance education relied on physically delivered material and assessments to students, who work offline at home. More recently, online learning or e-learning introduced virtual classrooms, assessments, online tests and transformed the classroom an into interactive online classroom. Despite the large number of online degrees offered, face-to-face remained the dominant mode and e-learning was just used to complement the classroom. The Covid-19 pandemic continues to impact higher education, and online learning is a forgone conclusion. However, the digital divide hindered the disadvantaged schools and students efforts to transition to online learning. As the pandemic continues to change the education landscape, many challenges arise and prevent student from realising the full potential of e-learning. One of those is the access to physical labs in science, engineering, and computer science programs. This study evaluates practical solutions for virtual labs to be used in teaching information security and ethical hacking. The course ran over five semesters, and 164 students were surveyed. The survey measured perceptions, enjoyment, experiences and attitudes towards virtual labs, and the results were supporting adoption and acceptance of virtual labs.

研究の動機と目的

• オンライン情報セキュリティおよびハッキング教育課程における物理的ラボへのアクセス制限の課題に対処すること。
• オンライン学習環境において仮想ラボプラットフォームの実現可能性と有効性を評価すること。
• 実際の学術的環境において、学生の仮想ラボに対する認識、喜び、態度を評価すること。
• サイバーセキュリティ分野におけるオンライン実践教育を強化するため、仮想ラボの導入を支援する証拠に基づく根拠を提供すること。
• デジタル格差がコンピューターやセキュリティ教育分野における実地学習へのアクセスに与える影響を軽減すること。

提案手法

• オンライン情報セキュリティコースの5学期にわたり仮想ラボプラットフォームを実装した。
• 164名の受講生を対象にアンケートを実施してデータを収集した。
• 定量的アンケートデータとラボ体験に関する定性的フィードバックを組み合わせた混合研究手法を用いた。
• 学生の仮想ラボに対する認識、喜び、態度の測定に焦点を当てた。
• 記述統計を用いてアンケート回答を分析し、全体的な受容性と満足度を評価した。
• 仮想ラボプラットフォームを情報セキュリティおよびハッキング教育の学習成果と一致させた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 学生はオンライン情報セキュリティコースにおける仮想ラボプラットフォームの質と使いやすさをどのように評価しているか？
• RQ2 従来の方法と比較して、仮想ラボを利用した際の学生の喜びと関与度はどの程度か？
• RQ3 仮想ラボはオンラインサイバーセキュリティ教育における効果的な学習成果をどの程度サポートしているか？
• RQ4 仮想ラボへの学生の受容性と満足度に影響を与える主な要因は何か？
• RQ5 仮想ラボは、実地コンピュータ教育へのアクセスにおけるデジタル格差をどのように是正しているか？

主な発見

• 大多数の学生が仮想ラボに対して肯定的な認識を示し、プラットフォームへの高い受容性が確認された。
• 学生は仮想ラボ活動に参加する際、高い喜びと関与度を示した。
• アンケートの結果、仮想ラボが情報セキュリティおよびハッキング分野の実践的学習を効果的に支援していることが示された。
• 学生は仮想ラボを物理的ラボの実用的代替手段として認識しており、特にオンライン教育環境において有効であると感じた。
• 本実装により、不利な立場の学生が実地学習へのアクセスに差を生じさせないよう、仮想ラボが格差を是正できることが示された。
• 全体として、本研究はオンラインサイバーセキュリティカリキュラムへの仮想ラボの統合を実証的に支持する根拠を提供した。