新工科背景下信息安全專業(yè)建設和人才培養(yǎng)模式探索

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)絡與信息安全專業(yè)建設和人才培養(yǎng)模式進行探索，從能力培養(yǎng)體系、課程體系、實踐教學體系、教學模式、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、實踐、科研方面取得的初步成效。

關鍵詞： 新工科; 信息安全; 實踐教學; 人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標識碼：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)絡安全和信息化上升到了國家戰(zhàn)略的高度。我國《網(wǎng)絡安全法》和《密碼法》的相繼推出，表明我國對網(wǎng)絡安全越來越重視，同時也強調(diào)了網(wǎng)絡安全人才培養(yǎng)是網(wǎng)絡安全的第一要務。

學校作為一個培養(yǎng)人才、傳播知識的特殊機構(gòu)，承擔著培養(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)絡安全人才培養(yǎng)，國家于2016年在武漢建立國家網(wǎng)絡安全學院。中國科學院、北京郵電大學、北京航空航天大學、西安交通大學、東南大學等眾多全國重點高校相繼成立網(wǎng)絡空間安全學院。

2017年3月初，教育部高等教育司發(fā)表題為《加快發(fā)展和建設新工科主動適應和引領新經(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，東南大學申報有“面向新工科的多學科交叉網(wǎng)絡空間安全專業(yè)建設與實踐”，華東師范大學申報有“新工科背景下網(wǎng)絡空間安全協(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和信息安全專業(yè)建設工作，培養(yǎng)基礎扎實、解決網(wǎng)絡安全實踐能力強、具有強烈創(chuàng)新意識的復合型“新工科”人才刻不容緩。該專業(yè)人才培養(yǎng)不僅要求網(wǎng)絡安全專業(yè)能力強，還需要對經(jīng)濟、人文、社科等其他領域有所了解，才能適應移動醫(yī)療、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、新型智慧城市、智慧服務業(yè)、智能制造業(yè)等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為國家網(wǎng)絡信息安全技術領域真正的做到核心、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，注重學科融合，厘清知識體系，細化學生能力，重視素養(yǎng)培養(yǎng)，適當壓縮理論課程學時來增加實驗課程學時等等[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)絡安全人才，據(jù)2019年網(wǎng)絡空間安全人才培養(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，能夠用相關的防御技術對網(wǎng)絡與信息進行保護，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)所學的知識提出建議，卻無法動手解決實際問題，這就導致畢業(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、供不應求的局面。

另外，作為地方高校，盲目借鑒、跟風重點院校開展工程人才培養(yǎng)，照搬教學模式與人才培養(yǎng)模式，但是對工程教育理念理解不透徹，“工科人才”與“技術人才”概念混淆，一味追求加大“技術性人才”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)與其他學科之間交叉研究相對困難，教學資源無法與其他學科融合安排，復合型人才培養(yǎng)工作面臨著巨大的挑戰(zhàn)[6]，如工科人才對經(jīng)濟、人文等學科了解過少，社交溝通能力欠缺。

2 網(wǎng)絡信息安全專業(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)絡信息安全應用型人才培養(yǎng)”為特色的專業(yè)培養(yǎng)方案，設定培養(yǎng)目標：培養(yǎng)具有高度社會責任感和健全人格，掌握計算機科學與技術基礎理論與知識，具有網(wǎng)絡工程專業(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)絡系統(tǒng)規(guī)劃與設計、部署與實施、分析與運行，以及網(wǎng)絡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)展力和解決復雜問題能力的高素質(zhì)應用型人才。

依據(jù)新工科背景下密碼學和信息安全人才培養(yǎng)的目標，堅持“厚基礎、寬口徑、重能力”的宗旨，加強基礎知識、專業(yè)理論、跨學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)學生的實踐動手能力，因此，課程設置上首先要滿足網(wǎng)絡信息安全類專業(yè)的行業(yè)共性需求。第一學年主要以人文科學、自然科學等學科通識課程教育為主，促進學生人文科學素養(yǎng)、思想政治的魅力培養(yǎng)，培養(yǎng)學生的自主學習意識，為學生全面發(fā)展進行基礎知識鋪墊。第二學年主要以專業(yè)基礎課為主，熟悉網(wǎng)絡與信息安全領域的前沿、現(xiàn)狀及應用，培養(yǎng)學生的專業(yè)基本技能。第三學年主要以專業(yè)課為主，依據(jù)專業(yè)培養(yǎng)大綱，全面發(fā)展學生的專業(yè)知識，提高學生的科學思維和創(chuàng)新能力，使得學生能夠利用專業(yè)知識解決基礎工程問題。第四學年主要以實訓、畢業(yè)設計為主，通過實訓中的項目參與培養(yǎng)學生的團隊精神，最終針對網(wǎng)絡信息安全專業(yè)的復雜工程問題，能夠依據(jù)大學所學的知識設計一套完整的解決方案，完成畢業(yè)設計。

⑵ 制定理論與實踐相結(jié)合的課程體系

“新工科”建設不僅要求學生對網(wǎng)絡安全專業(yè)知識掌握牢固，還需要對經(jīng)濟、人文、社科等其他領域有所了解。因此，我們在網(wǎng)絡和信息安全專業(yè)課程體系的設計中也做了適當?shù)恼{(diào)整。第一學年，主要安排英語、高數(shù)、政治、物理、體育等通識類課程，培養(yǎng)學生基本社會生存技能，為學習和探索專業(yè)知識搭建理論基礎根基。同時，通過專業(yè)導論、高級語言程序設計C語言等計算機基礎類課程，灌輸網(wǎng)絡信息安全專業(yè)意識，培養(yǎng)實際工程操作能力。第二學年，涵蓋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡編程基礎、Web開發(fā)基礎、操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡等專業(yè)基礎課程，以及計算機網(wǎng)絡、Web開發(fā)等實踐基礎類課程，引導學生對網(wǎng)絡信息安全形成初步的知識，并掌握計算機的基礎技能和原理。第三學年，按照學生專業(yè)培養(yǎng)方案，以網(wǎng)絡信息安全、現(xiàn)代密碼學、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課程設計、數(shù)據(jù)庫課程設計、網(wǎng)絡與信息安全課程設計、電工電子技術訓練等校內(nèi)實訓提升學生的專業(yè)技能，培養(yǎng)學生解決實際工程問題的能力。第四學年，主要是完成校內(nèi)實訓、實習以及最終的畢業(yè)設計，提高學生的綜合能力，鍛煉學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 重視實踐教學環(huán)節(jié)，構(gòu)建實踐教學體系

傳統(tǒng)教學模式以理論教學為主，實踐課學時少，學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體系，構(gòu)建基礎實驗平臺、專業(yè)實踐平臺、校企合作實訓平臺、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺為一體化的實踐教學平臺。通過“認識實習-校內(nèi)實訓-頂崗實習”三個階段，將實踐教學體系與理論教學體系進行無縫對接。采用“學校-學生-企業(yè)”循環(huán)式實踐教學體系，通過實踐教學的開展保證課程體系的循環(huán)，通過學生實踐水平保證行業(yè)對網(wǎng)絡信息安全專業(yè)人才需求的循環(huán)，通過企業(yè)的反饋保證學生能力培養(yǎng)的循環(huán)。

基礎實驗平臺基于計算機學院的計算機中心實現(xiàn)，主要用于專業(yè)課的實驗，幫助學生掌握基本技能、基礎性操作，如網(wǎng)絡端口掃描、病毒查殺、防火墻設置與檢測、密碼學基礎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)實踐平臺來對所學知識進行綜合運用，引導學生個人或團體運用所學的知識思考問題，強調(diào)學生的自主創(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)，使學生解決網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?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為學生提供實訓，北京百知教育科技有限公司（鄭州分公司）負責為我們學生在大四學年第二學期安排3個星期的實訓，由企業(yè)安排工作人員對學生進行培訓，并指導學生參與實際項目，負責提供工作環(huán)境，促進學生對信息安全專業(yè)的理解，提升學生的工程實踐能力，培養(yǎng)學生的團隊意識，感受行業(yè)的社會氛圍。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺主要為學生提供講座、競賽等學習模式的載體，鼓勵學生參與競賽，如ACM競賽、信息安全對抗賽等活動，使學生在競賽中聚集興趣、磨練意志，增強信心、苦修內(nèi)功，鍛造密碼學和信息安全人才綜合強素養(yǎng)。

⑷ 學生為主體的多元化教學方法

“新工科”背景下的學生不應是書呆子，而是要求具有扎實的網(wǎng)絡信息安全專業(yè)技能，同時對經(jīng)濟、人文、社科等其他領域也有所了解的復合型創(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模式來灌輸知識，而應采取學生為主體的多元化教學方式來吸取知識。借助Sakai、藍墨云、課堂派、MOOC等網(wǎng)絡教學平臺，豐富課堂教學資源，設置課堂隨機提問、測試等環(huán)節(jié)提高課堂效率。通過翻轉(zhuǎn)式教學、任務驅(qū)動式、情景教學法等教學模式引導每位同學參與進來，培養(yǎng)學生的自主探究學習意識。如《現(xiàn)代密碼學》課程設計任務“利用數(shù)字簽名、公鑰、數(shù)字證書等技術保證信息傳輸安全”，通過將任務進行分解成小的任務，將全班同學依據(jù)小任務進行劃分小組，讓學生進行資料搜集、自主學習、解決問題、匯報答辯、小組互評等環(huán)節(jié)刺激學生的積極性，引導學生進行自主學習，鍛煉學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生真正的能力，達不到考核學生素質(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)學生總成績40%，通過過程考核刺激學生自主學習的意愿，提高課堂表現(xiàn)，減少課堂上玩手機的學生人數(shù)，使學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，可以采取任務考核、項目考核的方式 ，讓學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、多個角度對學生做綜合評價，掌握學生的學習動態(tài)，發(fā)現(xiàn)教師的教學不足，完善教學模式。

3 結(jié)束語

目前，圍繞新工科背景下密碼學和信息安全專業(yè)建設需求，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，探索信息安全專業(yè)建設和人才培養(yǎng)模式，設定新工科背景下綜合型人才的可操作性的培養(yǎng)目標，建立一套從教學大綱、課程體系、教學環(huán)節(jié)、實踐體系到教學過程、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和信息安全人才的培養(yǎng)工作，為我國網(wǎng)絡空間安全領域發(fā)展做出貢獻，爭取早日實現(xiàn)完全自主的核心技術創(chuàng)新。

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