閆璽璽 孟慧 湯永利

摘? 要： 針對新工科背景下信息安全專業(yè)創(chuàng)新型人才需求，對本校網(wǎng)絡(luò)與信息安全專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)模式進行探索，從能力培養(yǎng)體系、課程體系、實踐教學(xué)體系、教學(xué)模式、考核體系等方面進行改革，制定符合本校特色的專業(yè)培養(yǎng)方案，并闡述人才培養(yǎng)模式實踐過程中教學(xué)、實踐、科研方面取得的初步成效。

關(guān)鍵詞： 新工科; 信息安全; 實踐教學(xué); 人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2021）07-104-05

Exploration of the specialty construction and talent training mode of information

security specialty in the context of New Engineering Education

Yan Xixi， Meng Hui， Tang Yongli

（College of Computer Science and Technology， Henan Polytechnic University， Jiaozuo， Henan 454003， China）

Abstract： According to demand for creative talents of information security in the context of New Engineering Education， the specialty construction and talent training mode for the information security specialty are explored in this paper. The ability training system， curriculum system， practical teaching system， teaching mode， evaluation system and so on are reformed to formulate a professional training plan in line with the characteristics of the university. The preliminary results of teaching， practice and scientific research in the ongoing reform and practice are described.

Key words： New Engineering Education; information security; practical teaching; talent training

0 引言

自十八大以來，“沒有網(wǎng)絡(luò)安全就沒有國家安全，沒有信息化就沒有現(xiàn)代化”已成共識。各國已把網(wǎng)絡(luò)安全和信息化上升到了國家戰(zhàn)略的高度。我國《網(wǎng)絡(luò)安全法》和《密碼法》的相繼推出，表明我國對網(wǎng)絡(luò)安全越來越重視，同時也強調(diào)了網(wǎng)絡(luò)安全人才培養(yǎng)是網(wǎng)絡(luò)安全的第一要務(wù)。

學(xué)校作為一個培養(yǎng)人才、傳播知識的特殊機構(gòu)，承擔(dān)著培養(yǎng)密碼保密和信息安全專門人才的重要職能。為了加快網(wǎng)絡(luò)安全人才培養(yǎng)，國家于2016年在武漢建立國家網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)院。中國科學(xué)院、北京郵電大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、西安交通大學(xué)、東南大學(xué)等眾多全國重點高校相繼成立網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院。

2017年3月初，教育部高等教育司發(fā)表題為《加快發(fā)展和建設(shè)新工科主動適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟》的研究文章，探索了“新工科”的教育新理念，強調(diào)了新經(jīng)濟形勢下培養(yǎng)新型工科人才的必要性，以及發(fā)展“新工科”教育模式的重要性[1-2]。

新工科背景下信息安全人才培養(yǎng)，符合社會發(fā)展的需求。2018年3月公布的“新工科”研究與實踐項目中，東南大學(xué)申報有“面向新工科的多學(xué)科交叉網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)建設(shè)與實踐”，華東師范大學(xué)申報有“新工科背景下網(wǎng)絡(luò)空間安全協(xié)同育人模式的探索與實踐”。2019年3月，教育部公布2018年度普通高等學(xué)校本科專業(yè)備案和審批結(jié)果，其中新工科專業(yè)增加最多，據(jù)統(tǒng)計，25所高校新增“網(wǎng)絡(luò)空間安全”本科專業(yè)通過教育部審批。顯而易見，加強新工科背景下密碼學(xué)和信息安全專業(yè)建設(shè)工作，培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、解決網(wǎng)絡(luò)安全實踐能力強、具有強烈創(chuàng)新意識的復(fù)合型“新工科”人才刻不容緩。該專業(yè)人才培養(yǎng)不僅要求網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)能力強，還需要對經(jīng)濟、人文、社科等其他領(lǐng)域有所了解，才能適應(yīng)移動醫(yī)療、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、新型智慧城市、智慧服務(wù)業(yè)、智能制造業(yè)等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為國家網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)領(lǐng)域真正的做到核心、自主、創(chuàng)新出力。

1 我國信息安全專業(yè)人才培養(yǎng)存在問題

從國內(nèi)外目前新工科背景下密碼學(xué)和信息安全人才培養(yǎng)模式的發(fā)展來看，雖然取得了一些突破，但還遠遠不夠。我校也做了一些改革嘗試，如明確新工科特色人才基本技能、專業(yè)技能和綜合能力需求，注重學(xué)科融合，厘清知識體系，細化學(xué)生能力，重視素養(yǎng)培養(yǎng)，適當(dāng)壓縮理論課程學(xué)時來增加實驗課程學(xué)時等等[3-4]。但作為地方高校，我們在信息安全人才培養(yǎng)工作方面還面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

我國信息安全人才缺口非常大，尤其缺乏高層次網(wǎng)絡(luò)安全人才，據(jù)2019年網(wǎng)絡(luò)空間安全人才培養(yǎng)高峰論壇參加會議專家表示，我國信息安全人才需求量約100萬人，預(yù)計到2020年將超過140萬[5]。但社會需要的信息安全人才不僅需要具備豐富的理論知識，還要求有扎實的實踐動手能力，能夠用相關(guān)的防御技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)與信息進行保護，能夠迅速投入崗位工作。然而，很多信息安全專業(yè)的畢業(yè)生理論層面知識掌握還比較好，但動手能力不強，只能依據(jù)所學(xué)的知識提出建議，卻無法動手解決實際問題，這就導(dǎo)致畢業(yè)生進入工作崗位后無法直接接手工作，整體造成信息安全專業(yè)人才能力素質(zhì)不高、供不應(yīng)求的局面。

另外，作為地方高校，盲目借鑒、跟風(fēng)重點院校開展工程人才培養(yǎng)，照搬教學(xué)模式與人才培養(yǎng)模式，但是對工程教育理念理解不透徹，“工科人才”與“技術(shù)人才”概念混淆，一味追求加大“技術(shù)性人才”培養(yǎng)，無法體現(xiàn)院校自身特色專業(yè)的優(yōu)勢，導(dǎo)致人才培養(yǎng)與地區(qū)性社會、經(jīng)濟需求脫節(jié)。工程教育培養(yǎng)模式下，信息安全專業(yè)與其他學(xué)科之間交叉研究相對困難，教學(xué)資源無法與其他學(xué)科融合安排，復(fù)合型人才培養(yǎng)工作面臨著巨大的挑戰(zhàn)[6]，如工科人才對經(jīng)濟、人文等學(xué)科了解過少，社交溝通能力欠缺。

2 網(wǎng)絡(luò)信息安全專業(yè)人才培養(yǎng)體系

圍繞新工科背景下以培養(yǎng)復(fù)合型人才需求，借鑒其他高校的人才培養(yǎng)模式[7-8]，制定了以“網(wǎng)絡(luò)信息安全應(yīng)用型人才培養(yǎng)”為特色的專業(yè)培養(yǎng)方案，設(shè)定培養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)具有高度社會責(zé)任感和健全人格，掌握計算機科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)理論與知識，具有網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)思想、工程意識與寬闊視野，掌握扎實的專業(yè)理論、知識、方法和技能，具有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計、部署與實施、分析與運行，以及網(wǎng)絡(luò)與信息安全保障等方面的基本工程能力，具備工程師所必需的創(chuàng)新與實踐、溝通與表達、合作與交流等基本能力和素養(yǎng)，具有良好職業(yè)發(fā)展力和解決復(fù)雜問題能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

依據(jù)新工科背景下密碼學(xué)和信息安全人才培養(yǎng)的目標(biāo)，堅持“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重能力”的宗旨，加強基礎(chǔ)知識、專業(yè)理論、跨學(xué)科知識等綜合知識的培養(yǎng)，重視實踐能力的培養(yǎng)，靈活制定人才培養(yǎng)方案。

⑴ 理論與實踐相結(jié)合的能力培養(yǎng)體系

“新工科”理念強調(diào)學(xué)生的實踐動手能力，因此，課程設(shè)置上首先要滿足網(wǎng)絡(luò)信息安全類專業(yè)的行業(yè)共性需求。第一學(xué)年主要以人文科學(xué)、自然科學(xué)等學(xué)科通識課程教育為主，促進學(xué)生人文科學(xué)素養(yǎng)、思想政治的魅力培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識，為學(xué)生全面發(fā)展進行基礎(chǔ)知識鋪墊。第二學(xué)年主要以專業(yè)基礎(chǔ)課為主，熟悉網(wǎng)絡(luò)與信息安全領(lǐng)域的前沿、現(xiàn)狀及應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)基本技能。第三學(xué)年主要以專業(yè)課為主，依據(jù)專業(yè)培養(yǎng)大綱，全面發(fā)展學(xué)生的專業(yè)知識，提高學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力，使得學(xué)生能夠利用專業(yè)知識解決基礎(chǔ)工程問題。第四學(xué)年主要以實訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計為主，通過實訓(xùn)中的項目參與培養(yǎng)學(xué)生的團隊精神，最終針對網(wǎng)絡(luò)信息安全專業(yè)的復(fù)雜工程問題，能夠依據(jù)大學(xué)所學(xué)的知識設(shè)計一套完整的解決方案，完成畢業(yè)設(shè)計。

⑵ 制定理論與實踐相結(jié)合的課程體系

“新工科”建設(shè)不僅要求學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)知識掌握牢固，還需要對經(jīng)濟、人文、社科等其他領(lǐng)域有所了解。因此，我們在網(wǎng)絡(luò)和信息安全專業(yè)課程體系的設(shè)計中也做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。第一學(xué)年，主要安排英語、高數(shù)、政治、物理、體育等通識類課程，培養(yǎng)學(xué)生基本社會生存技能，為學(xué)習(xí)和探索專業(yè)知識搭建理論基礎(chǔ)根基。同時，通過專業(yè)導(dǎo)論、高級語言程序設(shè)計C語言等計算機基礎(chǔ)類課程，灌輸網(wǎng)絡(luò)信息安全專業(yè)意識，培養(yǎng)實際工程操作能力。第二學(xué)年，涵蓋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)、Web開發(fā)基礎(chǔ)、操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)等專業(yè)基礎(chǔ)課程，以及計算機網(wǎng)絡(luò)、Web開發(fā)等實踐基礎(chǔ)類課程，引導(dǎo)學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)信息安全形成初步的知識，并掌握計算機的基礎(chǔ)技能和原理。第三學(xué)年，按照學(xué)生專業(yè)培養(yǎng)方案，以網(wǎng)絡(luò)信息安全、現(xiàn)代密碼學(xué)、防火墻與入侵檢測、計算機病病毒等專業(yè)課程為主，通過路由與交換技術(shù)課程設(shè)計、數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)與信息安全課程設(shè)計、電工電子技術(shù)訓(xùn)練等校內(nèi)實訓(xùn)提升學(xué)生的專業(yè)技能，培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力。第四學(xué)年，主要是完成校內(nèi)實訓(xùn)、實習(xí)以及最終的畢業(yè)設(shè)計，提高學(xué)生的綜合能力，鍛煉學(xué)生人際交往及社交能力，培養(yǎng)團隊意識，為畢業(yè)后工作進行全面發(fā)展。

⑶ 重視實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，構(gòu)建實踐教學(xué)體系

傳統(tǒng)教學(xué)模式以理論教學(xué)為主，實踐課學(xué)時少，學(xué)生很難提升實踐能力、創(chuàng)新能力。“新工科”背景下須強化實踐教學(xué)體系，構(gòu)建基礎(chǔ)實驗平臺、專業(yè)實踐平臺、校企合作實訓(xùn)平臺、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺為一體化的實踐教學(xué)平臺。通過“認識實習(xí)-校內(nèi)實訓(xùn)-頂崗實習(xí)”三個階段，將實踐教學(xué)體系與理論教學(xué)體系進行無縫對接。采用“學(xué)校-學(xué)生-企業(yè)”循環(huán)式實踐教學(xué)體系，通過實踐教學(xué)的開展保證課程體系的循環(huán)，通過學(xué)生實踐水平保證行業(yè)對網(wǎng)絡(luò)信息安全專業(yè)人才需求的循環(huán)，通過企業(yè)的反饋保證學(xué)生能力培養(yǎng)的循環(huán)。

基礎(chǔ)實驗平臺基于計算機學(xué)院的計算機中心實現(xiàn)，主要用于專業(yè)課的實驗，幫助學(xué)生掌握基本技能、基礎(chǔ)性操作，如網(wǎng)絡(luò)端口掃描、病毒查殺、防火墻設(shè)置與檢測、密碼學(xué)基礎(chǔ)算法等驗證性實驗課程。同時，我們也基于i春秋、合天網(wǎng)安等實驗平臺，來豐富實驗資源，給學(xué)生打造全面、專業(yè)、完善的實驗體系。借助專業(yè)實踐平臺來對所學(xué)知識進行綜合運用，引導(dǎo)學(xué)生個人或團體運用所學(xué)的知識思考問題，強調(diào)學(xué)生的自主創(chuàng)新性，如我們引入天津靈創(chuàng)智恒軟件有限公司的數(shù)字證書認證管理系統(tǒng)，從數(shù)字證書的申請、更新、吊銷、查詢等整個生命周期的實現(xiàn)，使學(xué)生解決網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、?shù)據(jù)的完整性問題、身份認證問題和交易安全問題。校企合作實踐平臺主要負責(zé)為學(xué)生提供實訓(xùn)，北京百知教育科技有限公司（鄭州分公司）負責(zé)為我們學(xué)生在大四學(xué)年第二學(xué)期安排3個星期的實訓(xùn)，由企業(yè)安排工作人員對學(xué)生進行培訓(xùn)，并指導(dǎo)學(xué)生參與實際項目，負責(zé)提供工作環(huán)境，促進學(xué)生對信息安全專業(yè)的理解，提升學(xué)生的工程實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識，感受行業(yè)的社會氛圍。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺主要為學(xué)生提供講座、競賽等學(xué)習(xí)模式的載體，鼓勵學(xué)生參與競賽，如ACM競賽、信息安全對抗賽等活動，使學(xué)生在競賽中聚集興趣、磨練意志，增強信心、苦修內(nèi)功，鍛造密碼學(xué)和信息安全人才綜合強素養(yǎng)。

⑷ 學(xué)生為主體的多元化教學(xué)方法

“新工科”背景下的學(xué)生不應(yīng)是書呆子，而是要求具有扎實的網(wǎng)絡(luò)信息安全專業(yè)技能，同時對經(jīng)濟、人文、社科等其他領(lǐng)域也有所了解的復(fù)合型創(chuàng)新人才。因此，我們不能依據(jù)傳統(tǒng)的以教師為主體的教學(xué)模式來灌輸知識，而應(yīng)采取學(xué)生為主體的多元化教學(xué)方式來吸取知識。借助Sakai、藍墨云、課堂派、MOOC等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，豐富課堂教學(xué)資源，設(shè)置課堂隨機提問、測試等環(huán)節(jié)提高課堂效率。通過翻轉(zhuǎn)式教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動式、情景教學(xué)法等教學(xué)模式引導(dǎo)每位同學(xué)參與進來，培養(yǎng)學(xué)生的自主探究學(xué)習(xí)意識。如《現(xiàn)代密碼學(xué)》課程設(shè)計任務(wù)“利用數(shù)字簽名、公鑰、數(shù)字證書等技術(shù)保證信息傳輸安全”，通過將任務(wù)進行分解成小的任務(wù)，將全班同學(xué)依據(jù)小任務(wù)進行劃分小組，讓學(xué)生進行資料搜集、自主學(xué)習(xí)、解決問題、匯報答辯、小組互評等環(huán)節(jié)刺激學(xué)生的積極性，引導(dǎo)學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)，鍛煉學(xué)生的團隊合作能力與表達能力。

⑸ 建立全面的考核體系

傳統(tǒng)的考試方法是以筆試為主，平時作業(yè)為輔的方式進行考核。但僅僅以理論考試的成績無法考核出學(xué)生真正的能力，達不到考核學(xué)生素質(zhì)的最終目的。因此，針對課程考核體系的改革，新添加了平時考核、過程考核，過程考核包括作業(yè)、實驗、課堂表現(xiàn)、小組評測等，占據(jù)學(xué)生總成績40%，通過過程考核刺激學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意愿，提高課堂表現(xiàn)，減少課堂上玩手機的學(xué)生人數(shù)，使學(xué)生真正的融入到課堂中，爭取過程考核成績。另外，期末成績包括考試成績、結(jié)課論文、答辯匯報等形式，占據(jù)總成績60%。突破傳統(tǒng)的考核形式，不僅僅以考試的形式進行考核，可以采取任務(wù)考核、項目考核的方式 ，讓學(xué)生將理論與實踐進行結(jié)合，以答辯的形式將知識與結(jié)果呈現(xiàn)出來，最終通過答辯代替考試。全面的考核體系，有助于教師從多個層面、多個角度對學(xué)生做綜合評價，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，發(fā)現(xiàn)教師的教學(xué)不足，完善教學(xué)模式。

3 結(jié)束語

目前，圍繞新工科背景下密碼學(xué)和信息安全專業(yè)建設(shè)需求，我校信息安全專業(yè)人才培養(yǎng)改革措施已經(jīng)取得了初步的成效。本文依據(jù)“新工科”背景下提出的人才需求與信息安全人才培養(yǎng)目標(biāo)，探索信息安全專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)模式，設(shè)定新工科背景下綜合型人才的可操作性的培養(yǎng)目標(biāo)，建立一套從教學(xué)大綱、課程體系、教學(xué)環(huán)節(jié)、實踐體系到教學(xué)過程、考核評價全過程的培養(yǎng)方案，制定“新工科”教育的具體落實措施。加強新工科背景下密碼學(xué)和信息安全人才的培養(yǎng)工作，為我國網(wǎng)絡(luò)空間安全領(lǐng)域發(fā)展做出貢獻，爭取早日實現(xiàn)完全自主的核心技術(shù)創(chuàng)新。

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