劉 靜，賴英旭，楊勝志，楊淇善

（1. 北京工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，北京 100124；2. 北京工業(yè)大學(xué) 信息化建設(shè)與管理中心，北京 100124）

0 引 言

工程教育是高等教育的重要組成部分，作為旨在培養(yǎng)工程科技人才的高等教育重要類型，工程教育對國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展越來越顯示出其重要性。2010年6月，教育部聯(lián)合行業(yè)協(xié)（學(xué)）會等共同啟動了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（簡稱“卓越計(jì)劃”）。卓越計(jì)劃以強(qiáng)化工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力與工程創(chuàng)新能力為核心[1]，卓越計(jì)劃的實(shí)施成為工程教育改革的一個突破口。參與卓越計(jì)劃的高校按照通用標(biāo)準(zhǔn)重構(gòu)了課程體系和教學(xué)內(nèi)容，在校內(nèi)采用以學(xué)生為中心的研究性教學(xué)方法，基于問題的學(xué)習(xí)（Problembased learning）、基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)（Project-based learning）、基于設(shè)計(jì)思維的學(xué)習(xí)等教學(xué)模式的展開，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化了學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新精神。企業(yè)深度參與學(xué)生的培養(yǎng)過程，建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，提供實(shí)習(xí)職位，完善和優(yōu)化了培養(yǎng)體系。卓越計(jì)劃將在2020年到期，總體上看，我國工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量在一定程度上得到了提高，但還沒實(shí)現(xiàn)當(dāng)初設(shè)定的目標(biāo)，工程教育也沒有得到質(zhì)的飛躍。

當(dāng)前，世界范圍內(nèi)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速發(fā)展，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，迫切需要培養(yǎng)、造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才[2]。新的經(jīng)濟(jì)呼喚著新的工科建設(shè)，2017年6月教育部工作會議通過了《新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目指南》。會議指出新工科建設(shè)是“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的升級版（簡稱“卓越計(jì)劃2.0”），加速提升我國工程教育質(zhì)量進(jìn)入國際第一方陣。新工科的目標(biāo)是培養(yǎng)和造就一大批適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的不同層次、不同類型、創(chuàng)新能力強(qiáng)的高素質(zhì)工程人才，對標(biāo)“工業(yè)4.0”和“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，為“創(chuàng)新驅(qū)動”“中國制造2025”“一帶一路”等國家發(fā)展戰(zhàn)略的順利實(shí)施提供豐富的人才儲備，為迎接新工業(yè)革命的需求和挑戰(zhàn)奠定堅(jiān)實(shí)的人力資源優(yōu)勢，從而增強(qiáng)我國的核心競爭力和綜合國力[3]。

近幾年，各個國家網(wǎng)絡(luò)安全問題呈現(xiàn)高發(fā)態(tài)勢，安全問題已經(jīng)從企業(yè)層面提升到國家層面。網(wǎng)絡(luò)安全的本質(zhì)是對抗，對抗的本質(zhì)在攻防兩端能力的較量。網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)質(zhì)是人與人的對抗，不是購買和部署一批網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備、安裝一批軟件就能解決問題[4]。在規(guī)劃“中國制造2025”時，如果沒有安全保障，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也將寸步難行。在新工科建設(shè)和國家安全形勢的推動下，將“新工科”目標(biāo)轉(zhuǎn)化為實(shí)際操作，課程是最重要的一個環(huán)節(jié)。

1 網(wǎng)絡(luò)安全綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀

網(wǎng)絡(luò)安全綜合課程設(shè)計(jì)是信息安全專業(yè)的學(xué)科實(shí)踐必修課，是一門理論和實(shí)踐操作強(qiáng)力結(jié)合的課程。繼程序設(shè)計(jì)、信息安全數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、密碼學(xué)I、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析、信息安全體系結(jié)構(gòu)、安全協(xié)議等課程后，引導(dǎo)學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)絡(luò)安全綜合課程設(shè)計(jì)使學(xué)生真正理解和掌握網(wǎng)絡(luò)安全的相關(guān)理論，通過應(yīng)用所學(xué)習(xí)的知識，解決實(shí)際網(wǎng)絡(luò)安全的復(fù)雜問題。課程面向解決復(fù)雜工程問題的能力培養(yǎng)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生做到“勤解決”“樂解決”“會解決”“善解決”。通過本課程的學(xué)習(xí)，可為后續(xù)在企業(yè)的實(shí)踐實(shí)習(xí)打下牢固的基礎(chǔ)。該課程理論知識和工程技能對后續(xù)工作實(shí)習(xí)課程起到重要支撐作用，實(shí)現(xiàn)從高校到企業(yè)的無縫銜接。

“新工科”背景下的課程改革要求以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展為根本目標(biāo)。一方面要滿足學(xué)生的現(xiàn)實(shí)需求，適應(yīng)學(xué)生前期的準(zhǔn)備情況與個性特點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)生投入學(xué)習(xí)、自主探索的樂趣；另一方面要滿足學(xué)生未來發(fā)展的需要，從基于知識體系完整性過渡到基于發(fā)展學(xué)生的核心素質(zhì)與能力。其次，課程改革以加深學(xué)生對工程的認(rèn)識為總體方向，從以往單一的課程改革轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)工程，大幅增加項(xiàng)目設(shè)計(jì)、學(xué)科交叉的內(nèi)容，通過設(shè)置各種工程情境，指導(dǎo)學(xué)生深度參與，以工程師的視角體驗(yàn)和看待工程。

針對“新工科”的目標(biāo)和國家對網(wǎng)絡(luò)安全人才的新需求，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全綜合課程設(shè)計(jì)存在以下幾個方面有待改進(jìn)。

1.1 校企在課程建設(shè)上缺乏協(xié)同合作

面向未來的新工科擔(dān)負(fù)的責(zé)任遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了傳統(tǒng)工程領(lǐng)域的范疇。首先，新工科要解決復(fù)雜工程問題。復(fù)雜工程問題無法靠常用方法完全解決，大部分情況下需要綜合原理、技術(shù)和其他知識尋求新的解決方法，需要在復(fù)雜場景中解決非技術(shù)因素與技術(shù)結(jié)果之間存在的沖突[5]。這些復(fù)雜工程問題是行業(yè)企業(yè)在研發(fā)、生產(chǎn)、銷售中遇到的實(shí)際問題，而且不同行業(yè)的不同職業(yè)崗位的復(fù)雜工程場景和解決方式也存在很大的差異性。但高校教師缺乏企業(yè)的實(shí)際運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，以往沿用的課程設(shè)計(jì)題目來自企業(yè)實(shí)際案例的裁剪，且題目數(shù)量較少，更新不夠及時，不利于學(xué)生形成自己的獨(dú)立思維。高校教師在擴(kuò)充題目時也較難準(zhǔn)確理解和把握復(fù)雜工程問題的特征，不能充分體現(xiàn)出現(xiàn)實(shí)的工程實(shí)踐問題。因此，需要校企協(xié)同合作對實(shí)際的復(fù)雜工程問題進(jìn)行梳理和指導(dǎo)，才能有的放矢地進(jìn)行課程改革。

1.2 教學(xué)內(nèi)容依舊是面向?qū)W科的

新工科要求打破固有學(xué)科領(lǐng)域界限，形成體現(xiàn)多學(xué)科交叉融合特征的工程人才培養(yǎng)模式[6]。目前高校的學(xué)科門類還是壁壘森嚴(yán)，學(xué)術(shù)架構(gòu)總體上來說還是面向?qū)W科的，研究型大學(xué)的教師還是以學(xué)術(shù)研究為主。然而網(wǎng)絡(luò)安全涉及數(shù)學(xué)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、自動化、通訊等多個科學(xué)領(lǐng)域和技術(shù)門類，呈現(xiàn)多學(xué)科的交叉性和邊緣性。學(xué)科細(xì)分不應(yīng)該是本科的范疇，在本科的教學(xué)內(nèi)容上必須注重學(xué)科交叉與融合，課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)面向產(chǎn)業(yè)、面向行業(yè)，甚至面向崗位，以培養(yǎng)行業(yè)急需的交叉復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)安全人才。

1.3 學(xué)生評價未真正體現(xiàn)多元化

學(xué)生在大學(xué)期間的學(xué)習(xí)時間是有限的，但是新技術(shù)、新問題的出現(xiàn)一定會伴隨人的一生。學(xué)生離開高校后需要在實(shí)際工作中運(yùn)用所學(xué)的知識和能力解決遇到的工程問題和復(fù)雜工程問題，但不要求他們能在同一時間、用相同的方式達(dá)成。傳統(tǒng)模式的課程評價體系采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的考核評價，缺乏學(xué)生能力指標(biāo)的細(xì)化分解，因此無法采用多元的標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生進(jìn)行“個性化”評價，無法促進(jìn)學(xué)生的個性化發(fā)展。

2 課程教學(xué)改革內(nèi)容

2.1 校企協(xié)同界定網(wǎng)絡(luò)安全復(fù)雜工程問題

由行業(yè)聯(lián)盟和高?；雍献?，基于職業(yè)場景進(jìn)行復(fù)雜工程問題界定，職業(yè)場景劃分為7個大類：安全產(chǎn)品銷售、網(wǎng)絡(luò)安全工程師、安全產(chǎn)品研發(fā)、網(wǎng)絡(luò)安全測評、信息安全監(jiān)管、安全分析師和安全研究員，據(jù)此制訂每個職業(yè)場景的典型任務(wù)以及應(yīng)具備的知識、技能和能力。各職業(yè)場景解決的復(fù)雜工程問題訓(xùn)練遵照工程能力培養(yǎng)目標(biāo)，由易到難分為3個層次，即初級復(fù)雜工程問題、中級復(fù)雜工程問題和高級復(fù)雜工程問題。在每一類職業(yè)場景的不同層次中，配套相應(yīng)的課程內(nèi)容單元、實(shí)踐練習(xí)、科技競賽、科研項(xiàng)目、企業(yè)實(shí)習(xí)等。以網(wǎng)絡(luò)安全工程師職業(yè)場景為例，復(fù)雜工程問題實(shí)例見圖1。

校企合作在課程教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)造認(rèn)知沖突，為解決復(fù)雜工程問題形成一個較為合理的思維意向，使學(xué)生能以網(wǎng)絡(luò)安全知識為主，綜合利用所學(xué)交叉學(xué)科知識、經(jīng)驗(yàn)“同化”和“索引”出當(dāng)前工程問題的解決方案，從而針對新的、更復(fù)雜的問題，建構(gòu)新的解決方法，最終確保學(xué)生在畢業(yè)后具備“解決復(fù)雜工程問題”所需的能力和素質(zhì)。

2.2 面向行業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容

課程教學(xué)內(nèi)容主線為“分解知識點(diǎn)學(xué)習(xí)—綜合訓(xùn)練—微創(chuàng)新引導(dǎo)”，綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決復(fù)雜工程問題，滿足學(xué)生個性化發(fā)展需求，注重激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。部分課程教學(xué)內(nèi)容舉例見表1。

在網(wǎng)絡(luò)安全綜合課程設(shè)計(jì)中為學(xué)生提供一個實(shí)踐實(shí)訓(xùn)平臺，平臺的題目由企業(yè)和高校教師根據(jù)2.1中構(gòu)建的復(fù)雜工程體系設(shè)計(jì)。在題目的設(shè)計(jì)過程中著重研究不同類別題目的前后時序關(guān)系和結(jié)合方式等，明確每個題目的職責(zé)、指標(biāo)達(dá)成度。實(shí)踐實(shí)訓(xùn)平臺的題目切實(shí)地注重學(xué)科交叉與融合，有針對性地培養(yǎng)行業(yè)急需的交叉復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)安全人才。另一方面，學(xué)生個體存在差異性，行業(yè)崗位具有復(fù)雜性，教師可以根據(jù)學(xué)生的情況，從平臺中選擇不同的教學(xué)內(nèi)容供不同能力水平的學(xué)生選擇。學(xué)生根據(jù)自己的情況和能力期望選取相應(yīng)的、適合自己的課程單元，不再用固定的教材和內(nèi)容等限制教師和學(xué)生。

在課程學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，學(xué)校引導(dǎo)學(xué)生完成科研型作品，參加全國大學(xué)生信息安全競賽和全國大學(xué)生計(jì)算機(jī)大賽。針對個性化的發(fā)展要求，做到讓不同發(fā)展需求、不同職業(yè)規(guī)劃、不同能力特點(diǎn)的學(xué)生能夠各取所需，找到提升自身能力的途徑，順利銜接隨后的工作實(shí)習(xí)。

圖1 復(fù)雜工程問題實(shí)例

表1 部分課程教學(xué)內(nèi)容舉例

2.3 建立面向個性化的多元化考核評價系統(tǒng)

教育的核心工作之一是善于“發(fā)現(xiàn)”，一要精確發(fā)現(xiàn)學(xué)生能力與培養(yǎng)目標(biāo)之間存在的差異，修正培養(yǎng)模式中相應(yīng)的課程單元環(huán)節(jié)；二是要發(fā)現(xiàn)每位學(xué)生的稟賦，因材施教，并進(jìn)一步激發(fā)專長、支持成長，滿足個性化發(fā)展需求?！鞍l(fā)現(xiàn)”即是力求確保培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成度、穩(wěn)定性、可持續(xù)性。

建立學(xué)生能力評價系統(tǒng)，見圖2。一方面可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生的優(yōu)勢能力，為學(xué)生提供豐富、多元、可選擇的課程單元，促進(jìn)該項(xiàng)能力個性化、精細(xì)化提升；另一方面可以對比不同年度相同年級的各項(xiàng)評價指標(biāo)，深入分析影響因素，找出課程中存在的問題，反饋修正教學(xué)內(nèi)容。保證人才培養(yǎng)質(zhì)量的可控和穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力提升的精準(zhǔn)性和高效性。

3 結(jié) 語

圖2 學(xué)生能力評價系統(tǒng)

北京工業(yè)大學(xué)信息安全專業(yè)2011年入選卓越計(jì)劃后，優(yōu)化了課程體系，加強(qiáng)了教師的工程培訓(xùn)，在提高學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力等方面不斷進(jìn)行改革探索，培養(yǎng)了一批企業(yè)和社會認(rèn)可的卓越工程師，取得了良好的效果[7-10]。在課程的教學(xué)改革中，注重新工科的標(biāo)準(zhǔn)和新產(chǎn)業(yè)的要求，培養(yǎng)學(xué)生找到問題、學(xué)習(xí)問題、分析問題、解決問題的方法和思路，最終具備復(fù)雜工程問題解決能力。充分了解學(xué)生發(fā)展中的需求，關(guān)注個別差異，為學(xué)生提供一個可以自主選擇課程內(nèi)容的空間，使每個學(xué)生都能找到自己的興趣點(diǎn)和深入學(xué)習(xí)。通過網(wǎng)絡(luò)安全綜合課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)，學(xué)生可以逐漸適應(yīng)未來網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)不斷發(fā)展變化的需求。