網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)實驗教學(xué)模式探討

許銳 劉垣

[摘 要] 實驗教學(xué)是網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)教學(xué)的重要組成部分。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)教學(xué)特點和培養(yǎng)目標(biāo)，探討實驗教學(xué)的新體系和新模式，新的實驗教學(xué)模式對應(yīng)用型本科院校網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)具有重要的現(xiàn)實價值。

[關(guān)鍵詞] 網(wǎng)絡(luò)空間安全;實驗教學(xué);人才培養(yǎng);教學(xué)模式

[基金項目] 福建省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“多元貫通式網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)研究”（FJJKCGZ19-056）

[作者簡介] 許 銳（1978—），男，博士，副教授，從事網(wǎng)絡(luò)空間安全領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作。

[中圖分類號] G642.4? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）31-0227-02? ? [收稿日期] 2020-03-13

隨著信息技術(shù)發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)空間興起，網(wǎng)絡(luò)安全問題得到前所未有的重視。網(wǎng)絡(luò)安全不僅關(guān)乎人民生活，還關(guān)系到國家的安全和主權(quán)，加強網(wǎng)絡(luò)安全已成為我國國家安全戰(zhàn)略的重要組成部分。近年來，全球都面臨著網(wǎng)絡(luò)安全人才緊缺這一共同難題[1]，我國也越來越重視網(wǎng)絡(luò)空間安全人才培養(yǎng)，2015年6月11日國務(wù)院學(xué)位委員會增設(shè)“網(wǎng)絡(luò)空間安全”為一級學(xué)科[2]，網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)發(fā)展越來越快。目前大部分高校的網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)主要依托計算機、通信等相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)人才，尚未形成完善的教育體系[3]。網(wǎng)絡(luò)空間安全人才的水平直接影響國家的網(wǎng)絡(luò)安全，如何建立完備的專業(yè)人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)出祖國需要的網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)人才是亟待解決的問題。

網(wǎng)絡(luò)空間安全是一門技術(shù)性和實踐性都很強的學(xué)科，根據(jù)工程教育認(rèn)證要求，網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)人才需具備分析問題、設(shè)計方案、科學(xué)研究、使用現(xiàn)代工具等多方面的能力。實驗教學(xué)是網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)人才培養(yǎng)的一個重要環(huán)節(jié)，也是學(xué)生綜合能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效途徑[4]。一些高校仍存在對實驗教學(xué)重視不足、教學(xué)模式不合理等情況，造成學(xué)生理論和實踐脫節(jié)以及解決問題能力差的情況。目前，迫切需要從網(wǎng)絡(luò)空間安全人才培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，構(gòu)建合理的實驗教學(xué)體系和教學(xué)模式，提升實驗教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

一、網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)實驗教學(xué)的特點

1.網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)實驗教學(xué)要求理論與實踐相結(jié)合。實驗教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣和探究精神，幫助學(xué)生更好地理解、掌握專業(yè)課知識。同時，通過實驗教學(xué)培養(yǎng)出的實踐能力也是學(xué)生今后學(xué)習(xí)和工作的一項核心競爭力。

2.網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)部分實驗具有一定破壞性。如《網(wǎng)絡(luò)攻防技術(shù)》《Web應(yīng)用安全》《入侵檢測及數(shù)字取證》《惡意代碼分析》等課程的部分實驗屬于不可逆的危險實驗，具有一定破壞性，實驗需要借助一些技術(shù)手段安全隔離。

3.網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)實驗工具較多。操作系統(tǒng)Parrot Security OS提供了超過400種用于滲透測試、計算機取證、反向工程、攻擊等功能的測試軟件;操作系統(tǒng)Kali Linux也提供了超過300種安全測試工具軟件，網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)教師需要結(jié)合培養(yǎng)計劃在眾多工具中挑選合適的安全工具。

4.網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)實驗需要借助虛擬技術(shù)。利用虛擬技術(shù)搭建的仿真實驗環(huán)境中可以配置大量的虛擬實驗設(shè)備，大幅度降低購置硬件設(shè)備的成本，實驗的靈活性、獨立性、擴展性以及可視化效果都優(yōu)于傳統(tǒng)的實驗。另外，借助虛擬技術(shù)可最大程度降低網(wǎng)絡(luò)安全實驗的破壞性。

二、構(gòu)建“漸進(jìn)式”實驗教學(xué)體系

網(wǎng)絡(luò)空間安全實驗教學(xué)是培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)，其目標(biāo)是培養(yǎng)能夠獨立的解決工程應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)難題，具備較強的工程實踐創(chuàng)新能力的人才。

福建工程學(xué)院以培養(yǎng)應(yīng)用型、技術(shù)技能型、復(fù)合型人才理念為指導(dǎo)，結(jié)合當(dāng)前社會對網(wǎng)絡(luò)空間安全人才的需求，從認(rèn)知實驗、驗證實驗、設(shè)計實驗、綜合實驗四個方面構(gòu)建了一種“漸進(jìn)式”的實驗教學(xué)體系，具體細(xì)分為基礎(chǔ)實驗、核心能力實驗、綜合實驗、創(chuàng)新實驗四類。

1.基礎(chǔ)實驗（認(rèn)知實驗、驗證實驗），包括計算機網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫原理及安全、應(yīng)用密碼學(xué)、操作系統(tǒng)及安全。

2.核心能力實驗（驗證實驗、設(shè)計實驗），包括網(wǎng)絡(luò)安全程序設(shè)計、軟件安全及風(fēng)險分析、Web應(yīng)用安全、網(wǎng)絡(luò)攻防技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全管理。

3.綜合實驗（設(shè)計實驗、綜合實驗），包括入侵檢測及數(shù)字取證、惡意代碼分析與處理、網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)、隱私保護、信息隱藏技術(shù)。

4.創(chuàng)新實驗（設(shè)計實驗、綜合實驗），包括學(xué)科競賽、畢業(yè)設(shè)計。

三、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)實驗教學(xué)新模式

1.建立虛擬仿真實驗平臺。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)實驗教學(xué)的特點，利用虛擬平臺開展實驗教學(xué)有其獨特優(yōu)勢。網(wǎng)絡(luò)空間安全實驗室建設(shè)需要昂貴的硬件設(shè)備和實驗場地，建設(shè)成本較高，搭建實驗平臺需要較多時間。采用虛擬仿真實驗平臺可大幅度降低實驗室建設(shè)成本，使得教學(xué)更加靈活安全，教學(xué)過程可實時跟蹤，教師可及時糾正學(xué)生實驗過程中的錯誤。

2.開放實驗設(shè)備，提升學(xué)生實踐能力。目前，許多高校的網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)實驗資源開放共享度低，實驗室管理需要健全開放制度，讓實驗設(shè)備在實驗教學(xué)中發(fā)揮更大作用。開放實驗設(shè)備能促進(jìn)學(xué)生早進(jìn)入實驗，早融入實驗，課后復(fù)習(xí)提升，提高學(xué)生實踐和創(chuàng)新能力。通過開放實驗設(shè)備，我校開展豐富多彩的第二課堂，為學(xué)生搭建自我展示的平臺，激發(fā)網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新興趣和創(chuàng)業(yè)激情。

3.積極開展學(xué)科競賽培訓(xùn)。我校引入SimpleCRC V2.1長城網(wǎng)絡(luò)靶場競技系統(tǒng)開展學(xué)科競賽培訓(xùn)。該平臺具有基礎(chǔ)考核模式、奪旗闖關(guān)模式、主機滲透模式、攻防對抗模式、取證溯源模式、企業(yè)環(huán)境滲透模式、安全加固模式、自定義競賽模式等多個實驗?zāi)K，能夠滿足當(dāng)前學(xué)科競賽要求。本科生從大一開始接觸學(xué)科競賽，遵循“從易到難，由廣至精”培養(yǎng)模式，在掌握基礎(chǔ)理論和實驗的基礎(chǔ)上拓寬學(xué)科范圍，注重交叉學(xué)科的相互融合，通過SimpleCRC V2.1長城網(wǎng)絡(luò)靶場競技系統(tǒng)這一實驗平臺逐步提升學(xué)科競賽實戰(zhàn)能力和解決實際問題能力。本項工作在我校開展以來，網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)本科生獲得了多個學(xué)科競賽獎項。

4.加強實驗過程管理。實驗過程包括實驗準(zhǔn)備、實驗進(jìn)行、實驗總結(jié)和實驗評價四個過程。①實驗準(zhǔn)備，教師提前布置任務(wù)，學(xué)生在課前準(zhǔn)備實驗相關(guān)的理論知識和實驗技能，完成實驗準(zhǔn)備報告。②實驗進(jìn)行，教師準(zhǔn)備好每次實驗的指導(dǎo)書，根據(jù)實驗指導(dǎo)書完成實驗，鼓勵學(xué)生發(fā)揮自身創(chuàng)造力設(shè)計和改造實驗內(nèi)容。通過引入的SimpleSPC網(wǎng)絡(luò)安全平臺，學(xué)生錄制實驗過程并截圖實驗結(jié)果作為后期評價的重要依據(jù)。③實驗總結(jié)，實驗總結(jié)階段需對實驗數(shù)據(jù)、過程、方法和結(jié)果認(rèn)真分析，總結(jié)分析實驗的合理性、準(zhǔn)確性和存在的問題，撰寫實驗報告。④實驗評價，實驗評價主要考查實驗準(zhǔn)備、實驗報告和實驗過程三項，三項分值皆為100，權(quán)重分別為10%、30%和60%。

5.提高學(xué)生創(chuàng)新實踐能力。我校在保證實驗知識點全面覆蓋的基礎(chǔ)上，對實驗內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣购吞岣?，鼓勵本科生參加實驗室實踐項目，以提高學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。借助實驗室平臺，把教師的教研科研成果轉(zhuǎn)化成實驗教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)校教學(xué)和育人水平，提升學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

四、結(jié)語

本文針對目前網(wǎng)絡(luò)空間安全實驗教學(xué)的特點，結(jié)合福建工程學(xué)院網(wǎng)絡(luò)空間安全課程的教學(xué)實踐，探討實驗教學(xué)的新體系和新模式，為進(jìn)一步提升實驗教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出國家需要的網(wǎng)絡(luò)安全人才積累更多經(jīng)驗，對辦好網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)有著重要的實踐意義。

參考文獻(xiàn)

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[2]教育部關(guān)于增設(shè)網(wǎng)絡(luò)空間安全一級學(xué)科的通知[EB/OL].[2015-06-11].http：//www.moe.gov.cn/s78/A22/A22_gggs/A22_sjhj/201511/t20151127_221423.html

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