新工科背景下網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)人才多維聯(lián)動(dòng)培養(yǎng)模式探索

閆璽璽，馮蘇偉，張 靜

（河南理工大學(xué) 軟件學(xué)院，河南 焦作 454003）

近年來(lái)，由于虛擬現(xiàn)實(shí)、大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等新興技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[1]，人類(lèi)世界正式開(kāi)啟以數(shù)字化變革為核心的第四次工業(yè)革命浪潮。這種使人、社會(huì)、文化、技術(shù)和世界都變得智慧的新潮流，既提高了人們的使用感受、工作效率，改善了商業(yè)模式，同時(shí)也打破了物理和實(shí)際之間的邊界，新型網(wǎng)絡(luò)對(duì)全球信息威脅的潘多拉魔盒正在逐步開(kāi)啟。2014年2月，國(guó)務(wù)院互聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字化領(lǐng)導(dǎo)小組宣布成立并明確：沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)安全，就沒(méi)有國(guó)家安全；沒(méi)有信息化，就沒(méi)有現(xiàn)代化[2]。打造互聯(lián)網(wǎng)大國(guó)，必須將所有人才資源凝聚起來(lái)，才能建設(shè)一支理論水平高、業(yè)務(wù)精和作風(fēng)好的強(qiáng)大隊(duì)伍。2015年6月，國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)、教育部共同頒布《關(guān)于增設(shè)網(wǎng)絡(luò)空間安全一級(jí)學(xué)科的通知》，決定在“工學(xué)”門(mén)類(lèi)下增設(shè)“網(wǎng)絡(luò)空間安全”一類(lèi)學(xué)科，學(xué)科代碼為“0839”，同時(shí)規(guī)定各學(xué)位授予單位要加強(qiáng)“網(wǎng)絡(luò)空間安全”的學(xué)科建設(shè)，認(rèn)真搞好人才培養(yǎng)工作。2019年3月，教育部辦公廳發(fā)布《2019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》，再度明確提出要繼續(xù)加快實(shí)施《關(guān)于加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)的意見(jiàn)》和《一流網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)院建設(shè)示范項(xiàng)目管理辦法》。積極探索信息安全人才培養(yǎng)的新思路、新體制和新機(jī)制[3]。引導(dǎo)促進(jìn)有條件的院校開(kāi)設(shè)網(wǎng)絡(luò)安全類(lèi)學(xué)科，并不斷擴(kuò)大與安全相關(guān)的人才培養(yǎng)規(guī)模。由于網(wǎng)絡(luò)空間發(fā)展形成人類(lèi)第五空間、經(jīng)濟(jì)社會(huì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的全方位互聯(lián)網(wǎng)化，信息安全能力正在成為政府及各大公司的標(biāo)配。截至2021年3月，我國(guó)共有65所本科高等院校開(kāi)設(shè)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)[4]，由此，“網(wǎng)絡(luò)空間安全”正從專業(yè)上蓬勃發(fā)展成為一門(mén)成長(zhǎng)潛力巨大、專業(yè)技術(shù)密集和整體經(jīng)濟(jì)效益較高的專門(mén)課程。

2017年9月，中央網(wǎng)信辦、國(guó)家網(wǎng)絡(luò)安全局與教育部高教司共同召開(kāi)了第十一屆網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)科建設(shè)與人才培養(yǎng)研討會(huì)[5]，報(bào)告表明：目前中國(guó)的網(wǎng)絡(luò)空間安全人才年均培養(yǎng)規(guī)模在3萬(wàn)人以下，已培養(yǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全人才總量還不到10萬(wàn)，而市場(chǎng)崗位需求量為70萬(wàn)，缺口相當(dāng)大。另?yè)?jù)智聯(lián)招聘和360互聯(lián)網(wǎng)安全中心數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年上半年，我國(guó)安全人才規(guī)模指標(biāo)同比上升了44.9%[6]。

2018年，國(guó)家教育部確定了第一批612個(gè)新工科研究成果和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[7]，為推進(jìn)新工科建設(shè)再深化，教育部先后發(fā)布了“天大方案”“成電方案”“F計(jì)劃”，并產(chǎn)生了極大影響[8]。新工科并非局部考量，而是在當(dāng)前新科技變革、新工業(yè)化革命和新市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)背景下的中國(guó)高等教育變革的重要策略與抉擇，也是今后中國(guó)工程教育、高等教育建設(shè)的新思維和新模式，同時(shí)也是網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)等新興專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)[9]。因此，在新工科建設(shè)背景下，河南理工大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“本校”）結(jié)合現(xiàn)有資源，構(gòu)建了符合網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)學(xué)生的“學(xué)制打建”四位一體化的人才培養(yǎng)模式。進(jìn)行人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新探究，建設(shè)一支政治強(qiáng)、業(yè)務(wù)精、作風(fēng)好的人才資源是全體高校貢獻(xiàn)社會(huì)的新任務(wù)。

一 網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)建設(shè)現(xiàn)狀與問(wèn)題剖析

（一）缺少對(duì)人才培養(yǎng)理念的及時(shí)更新

在中國(guó)傳統(tǒng)工科的教育背景下，其培養(yǎng)模式比較死板，大多以“教師為中心”，缺乏對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)和“以學(xué)生為中心”的教育理念，教學(xué)內(nèi)容偏向于專業(yè)導(dǎo)向而不是社會(huì)應(yīng)用，也缺乏對(duì)專業(yè)領(lǐng)域、知識(shí)結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和全面性，更缺乏對(duì)跨學(xué)科交流整合的研究視角和人才培養(yǎng)方向。新體制下新型工科人才培養(yǎng)，其成長(zhǎng)需要新理念指導(dǎo)。所以，我們必須緊隨未來(lái)的趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)工科課程主導(dǎo)的教育模式向成果主導(dǎo)轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果必須經(jīng)由教學(xué)的實(shí)現(xiàn)，這是課程設(shè)置及其實(shí)現(xiàn)的核心，力爭(zhēng)培養(yǎng)能符合社會(huì)需求的高素質(zhì)復(fù)合型人才。

（二）缺少完善的課程體系

網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)是一門(mén)力求使學(xué)生了解自然科學(xué)、人文社科等基礎(chǔ)知識(shí)的專業(yè)，既需要具備扎實(shí)的網(wǎng)絡(luò)空間安全理論、專業(yè)知識(shí)與操作技能，也需要一些網(wǎng)絡(luò)安全信息的專業(yè)知識(shí)，且懂得法規(guī)，其開(kāi)設(shè)時(shí)間短，新增此學(xué)科的院校專業(yè)結(jié)構(gòu)相對(duì)不完善，人才培養(yǎng)模式還處于探索時(shí)期。目前許多高校的課程很欠缺，開(kāi)設(shè)的課程無(wú)法覆蓋網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)科的核心知識(shí)點(diǎn)，缺乏機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能和大數(shù)據(jù)等技術(shù)在此領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，學(xué)生知識(shí)掌握不足，無(wú)法滿足新時(shí)代復(fù)合型專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

（三）缺少實(shí)踐應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力

網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，其技術(shù)是層出不窮的，而這些新技術(shù)亟需在實(shí)踐中學(xué)習(xí)、應(yīng)用。由于目前網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)的課程大多以常規(guī)教學(xué)手段為主，缺少對(duì)學(xué)生動(dòng)手技能和實(shí)戰(zhàn)能力的訓(xùn)練。另外，由于經(jīng)費(fèi)問(wèn)題，某些高校的實(shí)驗(yàn)室設(shè)施跟不上，較為落后，難以滿足學(xué)生的動(dòng)手能力，學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力不足。其中，以虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室最為突出，大大影響了網(wǎng)絡(luò)攻防與病毒防治等相關(guān)實(shí)踐教學(xué)的開(kāi)展，實(shí)踐性課程體系無(wú)法獲得保障。

（四）缺少高水平師資力量

缺少高素質(zhì)師資力量，表現(xiàn)在如下3個(gè)主要方面：一是教師類(lèi)型構(gòu)成不合理，目前大多數(shù)高校的網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)的專業(yè)課教師與實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師所占比例不足，且大多不是科班出身，專業(yè)知識(shí)面窄，實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)少；二是教師培訓(xùn)基地的培訓(xùn)內(nèi)容比較滯后，跟不上科學(xué)技術(shù)發(fā)展的腳步，而且大多數(shù)以理論教授為主，缺乏實(shí)踐動(dòng)手環(huán)節(jié)，不利于“雙師型”師資隊(duì)伍的形成；三是在學(xué)校教師隊(duì)伍中熟悉國(guó)外先進(jìn)思想與科學(xué)技術(shù)、具備實(shí)戰(zhàn)水平的教師相對(duì)短缺。

二 “學(xué)制打建”多維聯(lián)動(dòng)教學(xué)體系構(gòu)建

（一）四位一體化的多維聯(lián)動(dòng)培養(yǎng)模式

以新工科為建設(shè)背景，并根據(jù)上述信息，提出“學(xué)制打建”的四位一體化多維聯(lián)動(dòng)人才培養(yǎng)模式，如圖1所示。利用這個(gè)多維的聯(lián)動(dòng)機(jī)制，能夠讓學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后解決問(wèn)題，強(qiáng)化專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力，打通教學(xué)和實(shí)訓(xùn)之間的通道。

圖1 四位一體化人才培養(yǎng)模式

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)人才培養(yǎng)過(guò)程中存在的困難問(wèn)題，本校以新工科為建設(shè)背景，構(gòu)建了“學(xué)制打建”四位一體化的人才多維聯(lián)動(dòng)培養(yǎng)模式，明確網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)人才的素質(zhì)新結(jié)構(gòu)，確立“以學(xué)生為中心，以實(shí)戰(zhàn)為重”的培養(yǎng)理念，建立模擬的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，以便更好地服務(wù)和融合國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，為社會(huì)高質(zhì)量跨越式發(fā)展注入新的強(qiáng)大動(dòng)力。

（二）“學(xué)”——更新觀念，明確人才培養(yǎng)理念

“學(xué)”是指改變傳統(tǒng)觀念，確定學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，尊重學(xué)生的主體地位，貫徹以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)思想，以激發(fā)學(xué)生體內(nèi)的內(nèi)在動(dòng)力和外在活力，齊頭并進(jìn)，不斷推進(jìn)教育教學(xué)方法創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的原動(dòng)力，其承擔(dān)著基石的作用。新工科對(duì)應(yīng)的是新興產(chǎn)業(yè)，網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)需要面向云計(jì)算、人工智能、數(shù)據(jù)挖掘與區(qū)塊鏈等產(chǎn)業(yè)方向，體現(xiàn)現(xiàn)代工程教學(xué)特色。依據(jù)上述培養(yǎng)理念，設(shè)計(jì)包含專業(yè)知識(shí)、創(chuàng)新思維力、綜合設(shè)計(jì)能力及工程實(shí)踐能力等在內(nèi)的教學(xué)目標(biāo)，同時(shí)課堂上講解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候，要引起學(xué)生的強(qiáng)烈好奇心，引導(dǎo)他們主動(dòng)關(guān)注網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)的相關(guān)知識(shí)，并將其與現(xiàn)實(shí)生活相結(jié)合，主動(dòng)利用所學(xué)知識(shí)促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步。將人文教育融入第一課堂，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，提高該專業(yè)的人文性和綜合性。

（三）“制”——制定多元化網(wǎng)絡(luò)空間安全人才培養(yǎng)計(jì)劃和創(chuàng)新實(shí)踐

“制”是指制定融合新工科的多學(xué)科交叉融合遞進(jìn)樣式的通識(shí)教育特色課程體系，制定完善的課程培養(yǎng)體系是培養(yǎng)人才的核心。河南理工大學(xué)為了充分發(fā)揮學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)交叉的特點(diǎn)，將培養(yǎng)計(jì)劃分類(lèi)為信息基礎(chǔ)知識(shí)類(lèi)課程、信息安全基礎(chǔ)知識(shí)類(lèi)課程、計(jì)算機(jī)技術(shù)及密碼學(xué)類(lèi)課程、網(wǎng)絡(luò)安全類(lèi)課程和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)類(lèi)課程。當(dāng)然，培養(yǎng)計(jì)劃還包括人文社科類(lèi)課程和通識(shí)教育。

“信息基礎(chǔ)”知識(shí)類(lèi)課程和“信息安全”基礎(chǔ)知識(shí)類(lèi)課程。在這個(gè)階段中，大一和大二學(xué)生基礎(chǔ)較為薄弱，注重基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的講解，能夠讓網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)的學(xué)生理清知識(shí)脈絡(luò)并打下扎實(shí)的學(xué)識(shí)基礎(chǔ)，其課程包括信息安全基礎(chǔ)、物理學(xué)等基礎(chǔ)課程?！坝?jì)算機(jī)與密碼學(xué)”類(lèi)課程可培養(yǎng)學(xué)生求解問(wèn)題的思維方式、方法，內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)內(nèi)容、密碼學(xué)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全等課程理論，以及云計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)攻防技術(shù)等?！熬W(wǎng)絡(luò)安全”類(lèi)課程可學(xué)習(xí)“信息系統(tǒng)”類(lèi)基礎(chǔ)課程?！熬W(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)”類(lèi)課程可學(xué)習(xí)的內(nèi)容主要包括網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、專業(yè)基礎(chǔ)理論及相關(guān)專業(yè)的知識(shí)，主要內(nèi)容還涉及電子商務(wù)和電子政務(wù)安全技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)輿情分析和互聯(lián)網(wǎng)立法等，掌握必備的專業(yè)知識(shí)和必要的法律知識(shí)是必不可少的。

安排綜合性學(xué)科實(shí)踐課程，更好發(fā)揮學(xué)生競(jìng)賽活動(dòng)的育人功能。充分利用慕課、嗶哩嗶哩、微課堂和班團(tuán)活動(dòng)等多種手段輔助課堂，多采用混合式學(xué)習(xí)方式下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，使先進(jìn)技術(shù)滲透到課堂各方面，并在此過(guò)程中以學(xué)科競(jìng)賽為導(dǎo)向設(shè)計(jì)不同的安全小實(shí)驗(yàn)，如圖2所示。積極牽手業(yè)界大佬共話、創(chuàng)新，培養(yǎng)適應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略需求、具有創(chuàng)新意識(shí)、專業(yè)技能與人文素養(yǎng)“又紅又專”的網(wǎng)絡(luò)空間安全人才。

圖2 多手段輔助教學(xué)的模式

（四）“打”——打造攻防對(duì)抗、多學(xué)科交叉、校企協(xié)同育人的平臺(tái)

在培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)空間安全人才的過(guò)程中，比起理論教育更關(guān)鍵的是實(shí)踐教育，而對(duì)于實(shí)踐教學(xué)最關(guān)鍵的手段便是平臺(tái)，因此，本校申辦此專業(yè)之初就以打造一個(gè)能促進(jìn)專業(yè)建設(shè)全面發(fā)展的平臺(tái)為己任。

網(wǎng)絡(luò)空間安全中最關(guān)鍵的基石當(dāng)屬攻防對(duì)抗，其中，又以CTF（Capture The Flag，奪旗賽）最具影響力，主要包括三類(lèi)，依次為解題模式、攻防模式，還有混合模式。通過(guò)采用這種學(xué)科競(jìng)賽的方法，訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手能力和思維能力，同時(shí)邀請(qǐng)一線專家擔(dān)任講師并結(jié)合社會(huì)需求制定系統(tǒng)的課程體系進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)演練，建立培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)安全人才的機(jī)制。以學(xué)科競(jìng)賽和理論教學(xué)為基礎(chǔ)，以助力于學(xué)生個(gè)人發(fā)展與學(xué)科發(fā)展的相互促進(jìn)。

學(xué)科交叉與融合是學(xué)科內(nèi)涵發(fā)展的關(guān)鍵戰(zhàn)略支點(diǎn)和必由之路，而人才培養(yǎng)又是學(xué)科交叉高精端發(fā)展的核心，通過(guò)利用課程交叉、增設(shè)通識(shí)教育課，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)交叉學(xué)科的學(xué)習(xí)積極性。比如通過(guò)增加法律英語(yǔ)教學(xué)課程，可以培養(yǎng)未來(lái)從事與國(guó)際組織法律相關(guān)事件研究的復(fù)合型外語(yǔ)人才。

校企協(xié)同育人是建立教學(xué)實(shí)踐平臺(tái)的最有效手段，教學(xué)實(shí)習(xí)是學(xué)院與企業(yè)間進(jìn)行培訓(xùn)、實(shí)踐教學(xué)和技術(shù)性業(yè)務(wù)活動(dòng)等協(xié)作的重要途徑，是學(xué)院實(shí)施產(chǎn)教一體化模式的主要平臺(tái)。在校期間，學(xué)生前往實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)，可以為學(xué)生提供從入學(xué)到就業(yè)的“直通車(chē)”，真實(shí)的工作環(huán)境和企業(yè)文化氛圍可以加速學(xué)生綜合素養(yǎng)的形成。實(shí)訓(xùn)基地破解了教學(xué)活動(dòng)與生產(chǎn)的信息不對(duì)稱問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了校企雙方的高效聯(lián)動(dòng)。

（五）“建”——建立高素質(zhì)、專業(yè)化、團(tuán)隊(duì)化、雙元型的師資隊(duì)伍

在新興產(chǎn)業(yè)建設(shè)過(guò)程中，擺在我們面前的主要矛盾之一就是師資隊(duì)伍的建設(shè)。針對(duì)此情況，本校積極實(shí)施“人才強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略來(lái)應(yīng)對(duì)，力爭(zhēng)建成一支高素質(zhì)、專業(yè)化的人才隊(duì)伍。人才引進(jìn)是高校組建師資隊(duì)伍的重要途徑，在此方面，采用合理化原則，從整體出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧。根據(jù)教師的年齡、職稱和教學(xué)能力，構(gòu)建正三角形師資框架，即老教師數(shù)量少一點(diǎn)，新教師數(shù)量多一點(diǎn)，改變了以往的人才一刀切的引進(jìn)方式，變“引”為“吸”，通過(guò)學(xué)科優(yōu)勢(shì)、學(xué)術(shù)建設(shè)吸引一批對(duì)學(xué)校、學(xué)科建設(shè)有幫助的高素質(zhì)、專業(yè)化人才，做到寧缺毋濫，建立結(jié)構(gòu)合理、完善的師資梯隊(duì)。在教學(xué)內(nèi)容上面，建立雙元型師資隊(duì)伍，所謂雙元型師資隊(duì)伍概念是由“雙師型”教師發(fā)展而來(lái)，主要是指在“雙師型”基礎(chǔ)上，吸納一批一線企業(yè)中掌握精湛技藝和高超技能的人才擔(dān)任客座教授，定期開(kāi)設(shè)講座，形成校內(nèi)+校外的雙元型師資隊(duì)伍，如圖3所示。一方面，學(xué)校利用假期，邀請(qǐng)業(yè)界領(lǐng)軍人物訪問(wèn)交流，促進(jìn)師資隊(duì)伍產(chǎn)生合力。另一方面，校內(nèi)教師在企業(yè)教師的帶領(lǐng)下進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行交流參觀，加深自己對(duì)本專業(yè)所需技能的認(rèn)知。雙方共同制訂培養(yǎng)方案和搭建實(shí)訓(xùn)基地。同時(shí)，派遣青年骨干教師赴海外高校進(jìn)行交流學(xué)習(xí)，提升自己的教學(xué)能力，豐富自己的教學(xué)內(nèi)容，使其與前沿技術(shù)接軌。

圖3 雙元型師資隊(duì)伍

三 結(jié)束語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)隸屬于工學(xué)類(lèi)，是一門(mén)新興的技術(shù)交叉專業(yè)。目前此學(xué)科還處在專業(yè)建設(shè)的風(fēng)靡云蒸階段。本文首先介紹了網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)當(dāng)下的發(fā)展現(xiàn)狀，然后分析了目前在建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的諸多問(wèn)題，最后提出一種“學(xué)制打建”四位一體化多維聯(lián)動(dòng)人才培養(yǎng)模式。目前國(guó)內(nèi)高校應(yīng)抓住機(jī)會(huì)，耕耘好新工科這塊試驗(yàn)田，總結(jié)發(fā)展過(guò)程中的寶貴經(jīng)驗(yàn)，深化人才體制機(jī)制改革，影響更多的高校加入網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)這個(gè)大家庭中，推進(jìn)我國(guó)走向工程教育大國(guó)的進(jìn)程。因此，要以久久為攻的恒心加快推進(jìn)和改進(jìn)“學(xué)制打建”四位一體化工作機(jī)制。