[논문 리뷰] Evaluating virtual laboratory platforms for supporting on-line information security courses

Monther Aldwairi|arXiv (Cornell University)|2022. 08. 17.

Experimental Learning in Engineering인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 164名의 학생을 대상으로 5개 학기 동안 실시한 온라인 정보보안 수업을 위한 가상 실험실 플랫폼을 평가한다. 학생들의 높은 수용도와 가상 실험실에 대한 긍정적인 인식을 확인하였으며, 온라인 교육에서 물리적 실험실 접근 장벽을 극복하는 데에 가상 실험실의 도입을 뒷받기하는 데 기여한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 온라인 정보보안 및 윤리적 해킹 수업에서 물리적 실험실에 대한 접근 제한 문제를 해결한다.
• 가상 실험실 플랫폼이 온라인 학습 환경을 지원하는 데 있어 타당성과 효과성을 평가한다.
• 실제 학술 환경에서 학생들의 가상 실험실에 대한 인식, 즐거움, 태도를 평가한다.
• 가상 실험실의 도입을 통해 온라인 사이버보안 실습 교육을 향상시키기 위한 근거 기반의 지원을 제공한다.
• 디지털 격차가 컴퓨팅 및 보안 프로그램에서 실습 학습 접근성에 미치는 영향을 완화한다.

제안 방법

• 온라인 정보보안 수업의 5개 학기 동안 가상 실험실 플랫폼을 구현하였다.
• 수업에 등록한 164명의 학생을 대상으로 설문지를 통해 데이터를 수집하였다.
• 정량적 설문 데이터와 실험실 경험에 대한 정성적 피드백을 결합한 혼합 방법 접근법을 사용하였다.
• 학생들의 가상 실험실에 대한 인식, 즐거움, 태도를 측정하는 데 집중하였다.
• 기술통계를 사용하여 설문 응답을 분석하여 전반적인 수용도와 만족도를 평가하였다.
• 가상 실험실 플랫폼을 정보보안 및 윤리적 해킹 수업의 학습 목표와 일치시켰다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 학생들은 온라인 정보보안 수업에서 가상 실험실 플랫폼의 품질과 사용성에 대해 어떻게 평가하는가?
• RQ2 전통적 방법과 비교해 가상 실험실을 사용할 때 학생들의 즐거움과 참여도는 어느 정도인가?
• RQ3 가상 실험실은 온라인 사이버보안 교육에서 효과적인 학습 성과를 얼마나 잘 지원하는가?
• RQ4 학생들의 가상 실험실 수용도와 만족도에 영향을 미치는 주요 요인은 무엇인가?
• RQ5 가상 실험실은 실습 컴퓨팅 교육에 대한 접근성 격차를 어떻게 해소하는가?

주요 결과

• 다수의 학생이 가상 실험실에 대해 긍정적인 인식을 보이며 플랫폼에 대한 강한 수용도를 나타냈다.
• 학생들은 가상 실험실 활동에 참여할 때 높은 수준의 즐거움과 참여도를 보였다.
• 설문 결과에 따르면 가상 실험실이 정보보안 및 윤리적 해킹 분야의 실습 학습을 효과적으로 지원하는 것으로 나타났다.
• 학생들은 가상 실험실을 물리적 실험실의 타당한 대안으로 인식하였으며, 특히 온라인 교육 환경에서 그러한 인식이 뚜렷했다.
• 이 구현을 통해 가난한 배경을 가진 학생들이 실습 학습에 접근하는 데서 발생하는 격차를 줄일 수 있음을 입증하였다.
• 전반적으로 이 연구는 온라인 사이버보안 커리큘럼에 가상 실험실을 통합하는 데에 실증적 근거를 제공한다.