地方應(yīng)用型本科高校網(wǎng)絡(luò)空間安全導(dǎo)論課程教學(xué)改革研究與實踐

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)空間安全；課程導(dǎo)論；課程改革；人才培養(yǎng)；課程體系

為了加快網(wǎng)絡(luò)安全人才的培養(yǎng)，國務(wù)院學(xué)位委員會在2015年6月正式增設(shè)了“網(wǎng)絡(luò)空間安全”一級學(xué)科[1]。之后，國內(nèi)各高校積極申報相關(guān)專業(yè)，并進一步著手培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)的本科及以上層次的專業(yè)人才。教育部發(fā)教高函〔2018〕4號文件顯示，全國共有18所高校獲批設(shè)立網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)，其中包括四川大學(xué)、武漢大學(xué)、東南大學(xué)等高校獲批國家網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)院[2]。截至2022年底，全國共有11所高校獲評國家一流網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)院建設(shè)示范高校，35所院校獲得了網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)科博士學(xué)位授予權(quán)，241所高校設(shè)立了網(wǎng)絡(luò)空間安全類專業(yè)，網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)科進入了新的發(fā)展階段。為了豐富人才培養(yǎng)體系，池州學(xué)院從2020年開始在網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)的培養(yǎng)方案中增設(shè)了網(wǎng)絡(luò)空間安全導(dǎo)論課程，旨在向低年級的本科生介紹網(wǎng)絡(luò)空間安全相關(guān)理論。作為網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)的基礎(chǔ)課程，網(wǎng)絡(luò)空間安全導(dǎo)論在人才培養(yǎng)過程中起到引導(dǎo)和啟蒙的作用[3]。本課程不僅介紹網(wǎng)絡(luò)空間安全的理論與應(yīng)用，還幫助學(xué)生初步了解網(wǎng)絡(luò)安全行業(yè)的動態(tài)和發(fā)展趨勢，幫助學(xué)生建立網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)的學(xué)習(xí)框架，并設(shè)立專業(yè)學(xué)習(xí)目標(biāo)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定良好的理論基礎(chǔ)。然而，受限于師資水平和教學(xué)設(shè)備，地方應(yīng)用型高校在網(wǎng)絡(luò)空間安全導(dǎo)論的課程目標(biāo)設(shè)置、教學(xué)方法應(yīng)用、教學(xué)效果評價等方面存在諸多不足，這對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)造成了一定的負面影響[4-5]。因此，本文結(jié)合作者的課程教學(xué)和改革經(jīng)歷，分析討論了課程教學(xué)中普遍存在的問題，并探討了課程的教學(xué)內(nèi)容、授課方法、考核方式等環(huán)節(jié)的改革方向。

1 課程建設(shè)中存在的不足

1.1 教學(xué)目標(biāo)設(shè)置不合理

作為面向低年級本科生的專業(yè)導(dǎo)論課程，該課程的教學(xué)目的應(yīng)該是培養(yǎng)學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)安全有較為感性的認知，了解網(wǎng)絡(luò)安全課程中常見術(shù)語和概念。然而，部分應(yīng)用型高校過分強調(diào)理論教學(xué)，例如將“密碼學(xué)基礎(chǔ)”作為教學(xué)重點，卻忽視了課程的實際應(yīng)用和學(xué)生的學(xué)習(xí)背景。由于密碼學(xué)的理論性較強，很多學(xué)生缺乏必要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，難以理解相關(guān)算法的基本數(shù)學(xué)原理，更無法實現(xiàn)密碼技術(shù)的靈活應(yīng)用。這反映出部分高校在課程教學(xué)目標(biāo)設(shè)定上未能考慮到自身定位和學(xué)生的實際能力，導(dǎo)致學(xué)生難以吸收課程內(nèi)容，理解行業(yè)動態(tài)和專業(yè)知識的應(yīng)用價值。

1.2 教學(xué)內(nèi)容設(shè)置不合理

部分應(yīng)用型高校課程的教學(xué)內(nèi)容理論知識偏多而實踐內(nèi)容偏少。該課程強調(diào)從數(shù)學(xué)原理、密碼學(xué)理論、系統(tǒng)安全到內(nèi)容安全的完整網(wǎng)絡(luò)空間安全保障體系。然而，在低年級本科生尚不具備基本的數(shù)學(xué)理論知識，對網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)體系缺乏基本認知的情況下，學(xué)生很難從關(guān)鍵理論與技術(shù)的角度理解網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)科的理論體系。部分高校著重介紹信息安全標(biāo)準(zhǔn)、密碼學(xué)基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)、系統(tǒng)安全基礎(chǔ)等方面的課程知識，例如橢圓曲線密碼、身份認證、物聯(lián)網(wǎng)安全、硬件系統(tǒng)安全以及云計算安全等內(nèi)容。此外，課程的概念性內(nèi)容偏多，缺少關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用案例，導(dǎo)致許多學(xué)生失去了對專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣。

1.3 教學(xué)和考核方式單一

在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式中，網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)導(dǎo)論課通常只安排高校教師擔(dān)任主講老師，教學(xué)模式也以傳統(tǒng)的教師講授為主，學(xué)生被動聽課。課堂的主動權(quán)由教師掌握，學(xué)生的參與度較低，缺乏學(xué)習(xí)的主動性。此外，大部分高校教師缺乏企業(yè)從業(yè)經(jīng)驗，難以引導(dǎo)學(xué)生將理論知識應(yīng)用到實際工作中。對于課堂教學(xué)效果的評價，許多教師只能根據(jù)學(xué)生的出勤情況進行課堂評估，缺乏隨堂問答和考核環(huán)節(jié)以評估學(xué)生對課堂知識的掌握情況。對于課程的實踐環(huán)節(jié)，大多數(shù)高校未設(shè)置實驗課或投入的課時極少，導(dǎo)致教師無法根據(jù)課程實驗達到專業(yè)培養(yǎng)方案中規(guī)定的實踐能力要求。課程的考核方式主要為期末課程報告形式，難度較低，導(dǎo)致學(xué)生未能重視該課程學(xué)習(xí)。

2 課程改革的主要措施

2.1 教學(xué)目標(biāo)改革

結(jié)合池州學(xué)院作為地方應(yīng)用型高校的特點，在修訂課程目標(biāo)的過程中，充分考慮培養(yǎng)學(xué)生的技能應(yīng)用能力和對行業(yè)發(fā)展動態(tài)的感知能力。為了符合學(xué)校人才培養(yǎng)層次和定位，進一步降低了學(xué)生對密碼學(xué)原理理解的要求，并增強了對學(xué)生實踐能力的考核要求，以滿足以就業(yè)為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)方案的要求。此外，在設(shè)定課程目標(biāo)的過程中，充分考慮企業(yè)對人才專業(yè)能力的需求，邀請產(chǎn)學(xué)合作企業(yè)參與課程教學(xué)目標(biāo)的修訂，將職場技能的培養(yǎng)要求納入課程的教學(xué)目標(biāo)，并減少部分陳舊概念和學(xué)術(shù)專用語的介紹。更新后的課程教學(xué)大綱如表1所示。

2.2 改革課程教學(xué)內(nèi)容

網(wǎng)絡(luò)空間安全導(dǎo)論課程是網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)的入門基礎(chǔ)課，也對本科生的專業(yè)學(xué)習(xí)起到引導(dǎo)作用。改革后的課程內(nèi)容主要包括以下幾個方面：1） 理論和技能教學(xué)方面。此項改革著重講解網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)科中的基本概念和理論體系，使學(xué)生對專業(yè)的發(fā)展方向有整體認識，有助于學(xué)生樹立專業(yè)知識學(xué)習(xí)的信心。此外，在課程內(nèi)容改革中將“公鑰密碼學(xué)理論”部分教學(xué)內(nèi)容變更為“Golang標(biāo)準(zhǔn)密碼庫”的應(yīng)用與實踐，更加注重學(xué)生技能的培養(yǎng)。修訂后的教學(xué)內(nèi)容中還增加了網(wǎng)絡(luò)安全中的新概念及理念，引入了如“云安全”“邊緣安全”以及“區(qū)塊鏈安全”等內(nèi)容，降低了對信息安全法律法規(guī)的掌握要求。在教學(xué)內(nèi)容的改革中，加入了有關(guān)網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)科競賽的教學(xué)內(nèi)容，以“學(xué)習(xí)專題”的形式引導(dǎo)學(xué)生積極參與國內(nèi)外各類學(xué)科競賽，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動手實踐能力。2） 操作技能教學(xué)方面。此項改革著重培養(yǎng)學(xué)生使用編程平臺和主要編程語言的能力。例如，學(xué)生能夠應(yīng)用“密碼學(xué)標(biāo)準(zhǔn)庫”實現(xiàn)設(shè)備間的安全通信，編寫常見的加/解密應(yīng)用以及身份認證協(xié)議。此外，課程通過增加實驗課的課時來提高學(xué)生的實踐技能培養(yǎng)力度，并引入產(chǎn)學(xué)合作企業(yè)的軟件開發(fā)規(guī)范，通過案例教學(xué)的方式提高學(xué)生的軟件開發(fā)水平，幫助學(xué)生了解企業(yè)的技術(shù)規(guī)范。

2.3 改革課程教學(xué)方法

根據(jù)池州學(xué)院網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)導(dǎo)論課程的定位和專業(yè)發(fā)展需求，改革后采取了以下教學(xué)方式：1） 雙師同堂。網(wǎng)絡(luò)空間安全導(dǎo)論涵蓋了近世代數(shù)、密碼學(xué)理論、軟件工程等多個領(lǐng)域的專業(yè)知識，是典型的跨學(xué)科基礎(chǔ)課程。本門課程擬采取多師協(xié)同的教學(xué)模式，整合了多學(xué)科專業(yè)師資和企業(yè)導(dǎo)師，特別是數(shù)學(xué)專業(yè)與合作企業(yè)的導(dǎo)師，采用雙師同堂的方式完成課程的教學(xué)任務(wù)。此外，課程內(nèi)容涉及多學(xué)科知識的交叉融合，根據(jù)課程內(nèi)容的專業(yè)特點選取對應(yīng)學(xué)科專業(yè)的教師作為同堂授課教師，能夠改善教學(xué)效果并使學(xué)生接觸不同風(fēng)格的教學(xué)模式。2） 翻轉(zhuǎn)課堂。將傳統(tǒng)的“以教師為中心”的填鴨式教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的“能力需求”模式，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。課程中的一些章節(jié)將采用翻轉(zhuǎn)課堂的形式進行講授，讓學(xué)生主導(dǎo)討論實現(xiàn)特定安全目標(biāo)的加/解密算法，并評估算法的效率是否與具體應(yīng)用場景相匹配。3） 課程教學(xué)與科研融合。學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程時，可以根據(jù)個人興趣和專業(yè)技能水平加入研究團隊進行學(xué)習(xí)和技能實踐。團隊的學(xué)生可以基于專業(yè)導(dǎo)師的科研項目參加各類學(xué)科競賽，推薦參加的比賽有：中國大學(xué)生計算機設(shè)計大賽、全國大學(xué)生信息安全競賽、安徽省物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新大賽等。

3 課程教學(xué)改革效果

池州學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程教研室對網(wǎng)絡(luò)空間安全導(dǎo)論課程的教學(xué)模式進行了深度改革，并對池州學(xué)院數(shù)智學(xué)院2023級網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的兩個班級進行了問卷調(diào)查。共發(fā)放了100份調(diào)查問卷，回收了95份有效問卷。調(diào)查結(jié)果顯示，在開始學(xué)習(xí)該課程前，有86%的學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)缺乏了解，甚至存在不了解的情況，具體結(jié)果見表2。在完成該課程學(xué)習(xí)之后，學(xué)生對專業(yè)有了更深的認知和理解，主要表現(xiàn)在對網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)的理解程度提升、對本專業(yè)學(xué)習(xí)興趣的增加、對未來幾年行業(yè)發(fā)展趨勢的了解以及對未來職業(yè)生涯的期望等方面。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力明顯提升的比例超過了89%，具體結(jié)果見表3。因此，可以得出結(jié)論：教學(xué)改革在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、促進學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)知識方面取得了較好的效果。

4 結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)空間安全導(dǎo)論是一門關(guān)于網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)的基礎(chǔ)啟蒙課程。該課程對于夯實學(xué)科基礎(chǔ)、提升專業(yè)課程的教學(xué)效果具有重要作用。本研究結(jié)合地方應(yīng)用型高校的教學(xué)條件和人才培養(yǎng)層次，對網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)導(dǎo)論課程進行了改革，旨在提高學(xué)生對所學(xué)專業(yè)的認知水平，幫助學(xué)生完成本科階段的專業(yè)課學(xué)習(xí)，不斷提升專業(yè)能力和職業(yè)技能素養(yǎng)，以滿足國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)對專業(yè)技術(shù)人才的需求。未來，學(xué)校還要繼續(xù)加強對網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)導(dǎo)論課程的教學(xué)規(guī)范建設(shè)，以提高網(wǎng)絡(luò)空間安全專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量。