[论文解读] 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 7

一句话总结

本研究评估了在线信息安全课程中虚拟实验平台的应用，基于五个学期的实施，共涉及164名学生。研究发现学生对虚拟实验室接受度高，且对其评价积极，支持其采用以克服在线教育中物理实验设备访问受限的问题。

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.

研究动机与目标

• 解决在线信息安全与道德黑客课程中物理实验设备访问受限的挑战。
• 评估虚拟实验平台在支持在线学习环境中的可行性与有效性。
• 评估学生在真实学术环境中对虚拟实验的态度、兴趣与感受。
• 为在网络安全教育中采用虚拟实验以增强在线实践教学提供实证支持。
• 减轻数字鸿沟对学生在计算机与安全课程中获取实践学习机会的影响。

提出的方法

• 在五个学期的在线信息安全课程中实施虚拟实验平台。
• 通过向164名选修该课程的学生发放调查问卷收集数据。
• 采用混合方法，结合定量调查数据与学生对实验体验的定性反馈。
• 重点衡量学生对虚拟实验的态度、兴趣与感受。
• 使用描述性统计分析调查结果，评估整体接受度与满意度。
• 确保虚拟实验平台与信息安全与道德黑客课程的学习目标保持一致。

实验结果

研究问题

• RQ1 学生如何评价在线信息安全课程中虚拟实验平台的质量与可用性？
• RQ2 与传统方法相比，学生在使用虚拟实验时的愉悦度与参与度如何？
• RQ3 虚拟实验在多大程度上支持了在线网络安全教育中的有效学习成果？
• RQ4 影响学生对虚拟实验接受度与满意度的关键因素有哪些？
• RQ5 虚拟实验如何帮助弥合在实践计算教育中获取实验机会的数字鸿沟？

主要发现

• 大多数学生对虚拟实验表达了积极看法，表明对平台有较强的接受度。
• 学生在参与虚拟实验活动时表现出高度的愉悦感与参与度。
• 调查结果显示，虚拟实验有效支持了信息安全与道德黑客课程中的实践学习。
• 学生认为虚拟实验是物理实验的可行替代方案，尤其是在在线教育环境中。
• 该实施表明，虚拟实验有助于减少弱势学生在获取实践学习机会方面的不平等。
• 总体而言，本研究为将虚拟实验整合到在线网络安全课程体系中提供了实证支持。