混合式教學(xué)模式下AI技術(shù)賦能網(wǎng)絡(luò)安全與防護(hù)教育的探索與實(shí)踐

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)威脅的日益復(fù)雜化和個性化學(xué)習(xí)需求的增長，傳統(tǒng)教學(xué)模式在網(wǎng)絡(luò)安全與防護(hù)教育中面臨挑戰(zhàn)。本文探討了混合式教學(xué)模式下人工智能（AI）技術(shù)賦能網(wǎng)絡(luò)安全與防護(hù)教育的可行性，從而提出了優(yōu)化教學(xué)資源的整合、制定個性化學(xué)習(xí)路徑、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)安全知識管理體系及線上線下混合式教學(xué)模式。本文旨在通過創(chuàng)新探索智能攻防模擬系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用、安全漏洞預(yù)測與預(yù)警機(jī)制的建設(shè)及跨學(xué)科融合教學(xué)模式，提升防護(hù)教育效果，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的網(wǎng)絡(luò)安全人才。

關(guān)鍵詞：混合式教學(xué)模式；AI技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)安全與防護(hù)；個性化學(xué)習(xí)

引言

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)安全問題日益凸顯，傳統(tǒng)教學(xué)模式在網(wǎng)絡(luò)安全與防護(hù)教育中難以滿足當(dāng)前復(fù)雜多變的網(wǎng)絡(luò)威脅和個性化學(xué)習(xí)需求。因此，探索混合式教學(xué)模式下AI技術(shù)賦能網(wǎng)絡(luò)安全與防護(hù)教育成為迫切需求。

1. 混合式教學(xué)模式下AI技術(shù)賦能網(wǎng)絡(luò)安全與防護(hù)教育的可行性分析

1.1 技術(shù)可行性

在技術(shù)可行性方面，人工智能（AI）技術(shù)能自動收集、分析威脅情報，構(gòu)建信息推理模型，學(xué)習(xí)并適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)威脅。在混合式教學(xué)中，線上平臺利用AI技術(shù)拓展感知范圍，大數(shù)據(jù)分析助力教學(xué)管理者評價效果。在線下教學(xué)中，AI技術(shù)作為教師助手處理煩瑣事務(wù)，讓教師專注教學(xué)設(shè)計與創(chuàng)新，融入網(wǎng)絡(luò)安全知識[1]。另外，AI技術(shù)還能模擬網(wǎng)絡(luò)攻擊場景，為學(xué)生提供實(shí)戰(zhàn)演練，增強(qiáng)學(xué)生的防護(hù)意識與能力。

1.2 教育可行性

混合式教學(xué)模式下，AI技術(shù)助力個性化學(xué)習(xí)，通過大數(shù)據(jù)分析，定制學(xué)習(xí)資源與路徑，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)效果。同時，模擬真實(shí)網(wǎng)絡(luò)攻擊場景，增強(qiáng)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)安全與防護(hù)能力[2]。除此之外，AI技術(shù)能幫助教師精準(zhǔn)教學(xué)，提供教學(xué)建議，優(yōu)化內(nèi)容與方法，提升教學(xué)效率與效果，推動網(wǎng)絡(luò)安全與防護(hù)教育發(fā)展。

2. 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全教育模式的挑戰(zhàn)

隨著技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)威脅日益復(fù)雜化及個性化學(xué)習(xí)需求的日益增長，傳統(tǒng)教學(xué)模式面臨來自學(xué)科、學(xué)生和教學(xué)等多個層面的挑戰(zhàn)（如圖1所示）。

3. AI技術(shù)賦能的混合式教學(xué)體系構(gòu)建

3.1 優(yōu)化教學(xué)資源的整合

通過教學(xué)資源的整合，AI技術(shù)能夠分析學(xué)生的學(xué)習(xí)需求、興趣點(diǎn)及知識點(diǎn)掌握，推薦相關(guān)的教學(xué)視頻、案例分析、實(shí)踐項(xiàng)目等多元化資源。例如，新疆理工學(xué)院理學(xué)院在2024年9月通過超星教學(xué)平臺構(gòu)建AI賦能的課程資源庫，整合了課程建設(shè)、AI助教、課前-課中-課后全環(huán)節(jié)資源。平臺基于學(xué)生學(xué)情數(shù)據(jù)，智能推薦差異化學(xué)習(xí)材料，如微課視頻、互動題庫、虛擬實(shí)驗(yàn)等，并動態(tài)匹配拓展資源。培訓(xùn)后，該校教師數(shù)字化課程開發(fā)效率得以提升，并且大部分教師表示，AI資源推薦提升了學(xué)生課堂參與度[3]。再如，上海閔行職業(yè)技術(shù)學(xué)院于2025年2月接入DeepSeek大模型，構(gòu)建覆蓋“教學(xué)三件套”（備課、授課、評價）的智能資源平臺。系統(tǒng)通過分析學(xué)生作業(yè)數(shù)據(jù)，自動生成匹配學(xué)力水平的習(xí)題庫和案例分析如網(wǎng)絡(luò)安全攻防模擬場景，并動態(tài)更新法律合規(guī)類資源，如《數(shù)據(jù)安全法》解讀微課。目前該校已開發(fā)50門“AI+”課程，90%教師完成AI工具操作培訓(xùn)，AI批改作業(yè)功減少了教師30%的重復(fù)工作時間[4]。

3.2 制定個性化學(xué)習(xí)路徑

在學(xué)習(xí)路徑的個性化設(shè)計方面，AI技術(shù)能夠根據(jù)每個學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、能力水平和偏好，量身定制獨(dú)特的學(xué)習(xí)路徑。通過大數(shù)據(jù)分析AI技術(shù)能針對學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)知識上的薄弱環(huán)節(jié)，推送強(qiáng)化練習(xí)或輔導(dǎo)材料，如表1所示。

由表1可以看出，個性化的學(xué)習(xí)路徑設(shè)計不僅提高了學(xué)習(xí)效率，還加強(qiáng)了學(xué)習(xí)的針對性，幫助學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)課程中取得更好的學(xué)習(xí)成果。

3.3 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)安全知識管理體系

傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)踐中的知識整理模式，無法滿足不同學(xué)習(xí)者的背景差異，同時也滿足不了選修課程實(shí)驗(yàn)課時的需求[5]。AI技術(shù)建立起智能化的知識管理系統(tǒng)，為學(xué)生提供了新路徑。機(jī)器學(xué)習(xí)算法可自動追蹤國際安全漏洞數(shù)據(jù)庫，實(shí)時抓取最新攻防案例，分類存儲于動態(tài)知識庫。自然語言處理技術(shù)解析多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，生成結(jié)構(gòu)化知識圖譜，揭示密碼學(xué)、系統(tǒng)安全學(xué)、社會工程學(xué)等領(lǐng)域的關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。智能診斷系統(tǒng)分析學(xué)習(xí)者的操作日志與測試記錄，識別個體在逆向工程或滲透測試等模塊的能力短板，動態(tài)調(diào)整實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目難度系數(shù)。虛擬助教模塊依據(jù)知識圖譜關(guān)聯(lián)性推薦補(bǔ)充學(xué)習(xí)資源，在有限課時內(nèi)建立完整知識鏈條?？傊虒W(xué)管理系統(tǒng)綜合學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)與知識更新頻率，自動優(yōu)化課程章節(jié)權(quán)重分配，平衡理論基礎(chǔ)與實(shí)踐技能的培養(yǎng)比例。

另外，將AI技術(shù)嵌入ADDIE教學(xué)設(shè)計流程的各個環(huán)節(jié)（如圖2所示），對于網(wǎng)絡(luò)安全與防護(hù)課程來說，是加速內(nèi)容更新、提高備課效率的新路徑，幫助教師更精準(zhǔn)地捕捉選課學(xué)生的個性化需求，促進(jìn)教學(xué)方法的革新，點(diǎn)燃學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，最終達(dá)到優(yōu)化學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

3.4 采取線上線下的混合式教學(xué)模式

線上線下混合式教學(xué)模式，作為“互聯(lián)網(wǎng)+”教育浪潮中的創(chuàng)新策略，巧妙融合了傳統(tǒng)教學(xué)的精髓與在線平臺（如雨課堂等）的先進(jìn)功能，構(gòu)建了一種線下為主、線上輔助的多元化教學(xué)新體系，框架如圖3展示。該模式力求實(shí)現(xiàn)線上線下教學(xué)的深度融合與互補(bǔ)，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力，點(diǎn)燃他們對課程內(nèi)容的探索激情與求知欲，有效規(guī)避了傳統(tǒng)“填鴨式”教學(xué)中學(xué)生被動接受、思維僵化的缺陷。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，積極引入百度飛槳平臺上的眾多實(shí)例資源，鼓勵學(xué)生積極參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、藍(lán)橋杯編程比賽、人工智能挑戰(zhàn)賽等各類實(shí)踐項(xiàng)目。通過項(xiàng)目實(shí)踐，不僅錘煉了學(xué)生的實(shí)操技能，還培養(yǎng)了他們的抽象邏輯思維。該教學(xué)模式還為課程評價與革新帶來了新視角。教師利用數(shù)據(jù)分析工具、在線調(diào)查問卷和學(xué)習(xí)行為追蹤系統(tǒng)等手段，實(shí)時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和反饋信息，據(jù)此靈活調(diào)整教學(xué)策略與方法，持續(xù)優(yōu)化教學(xué)質(zhì)量，確保教學(xué)成效不斷提升，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的相互促進(jìn)。

3.4 建立教學(xué)互動與反饋機(jī)制

在教學(xué)過程中，AI技術(shù)能夠?qū)崟r監(jiān)測學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并解決學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問題。例如，浙江大學(xué)“智海”教學(xué)平臺的多模態(tài)感知系統(tǒng)及其在教學(xué)互動與反饋機(jī)制中的應(yīng)用，可結(jié)合以下真實(shí)數(shù)據(jù)與功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行說明：平臺的智能問答系統(tǒng)累計解決學(xué)生問題2387個，準(zhǔn)確率達(dá)89.6%。這一功能可能基于“智海-三樂”教育大模型的支持，該模型接入阿里云靈積平臺，提供自然語言處理能力，能夠快速響應(yīng)學(xué)生提問，較傳統(tǒng)論壇效率提升5倍[6]。同時AI技術(shù)還會根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和反饋，為教師提供詳細(xì)的教學(xué)評估報告，從而幫助教師了解教學(xué)成果，及時調(diào)整教學(xué)策略。通過全面的反饋機(jī)制，為網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)教育營造了一個更加積極、高效的學(xué)習(xí)環(huán)境。

4. AI技術(shù)賦能網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)教育的創(chuàng)新探索

4.1 智能攻防模擬系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

智能攻防模擬系統(tǒng)利用先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法，能夠構(gòu)建出高度仿真的網(wǎng)絡(luò)攻擊場景，涵蓋病毒傳播、DDoS攻擊、SQL注入等多種攻擊類型。例如，西安交通大學(xué)與西北工業(yè)大學(xué)聯(lián)合舉辦2024網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)戰(zhàn)攻防演練。本次演練得到了兩校網(wǎng)絡(luò)空間安全相關(guān)學(xué)院及多家網(wǎng)絡(luò)安全企業(yè)的大力支持，吸引了15支精英攻擊隊(duì)伍的積極參與，包括5支學(xué)生隊(duì)伍和10支企業(yè)隊(duì)伍。本次演練周期為7天，經(jīng)過緊張而激烈的攻防對抗后，最終形成117份有效攻擊報告，涉及未授權(quán)訪問、弱口令、信息泄露、命令執(zhí)行漏洞、越權(quán)漏洞等共計201個安全漏洞[7]。智能攻防模擬系統(tǒng)加強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)響應(yīng)能力，使理論與實(shí)踐得到緊密結(jié)合。再如，2024年，四川省教育系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全能力提升培訓(xùn)。培訓(xùn)圍繞做好教育系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全工作，通過專題輔導(dǎo)、專家授課、案例分享、研討交流等形式開展[8]，從而全面提升學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力。

4.2 安全漏洞預(yù)測與預(yù)警機(jī)制的建設(shè)

在混合式教學(xué)模式下，建立安全漏洞預(yù)測與預(yù)警機(jī)制的關(guān)鍵，在于運(yùn)用AI技術(shù)對海量歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，識別學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常行為模式，識別異常和潛在的安全風(fēng)險。這一過程可以總結(jié)為兩個重要步驟：一是數(shù)據(jù)驅(qū)動的行為模型構(gòu)建，二是基于模型的異常檢測與預(yù)警。

數(shù)據(jù)驅(qū)動的行為模型構(gòu)建，通過公式1表示，即

M = F （ D ） " （1）

式中，M表示為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的行為模型，D表示為收集到的歷史數(shù)據(jù)集合（包括網(wǎng)絡(luò)流量、用戶行為、系統(tǒng)日志等），F(xiàn)則表示為利用AI技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，從而構(gòu)建能反映網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常行為模式的函數(shù)。

基于模型的異常檢測與預(yù)警，可以通過公式2表示，即

A = g （ N，M ） " "（2）

式中，A代表異常檢測結(jié)果（即是否存在安全漏洞或潛在威脅的預(yù)警），N代表實(shí)時監(jiān)測到的網(wǎng)絡(luò)行為數(shù)據(jù)，M代表之前構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)行為模型，g代表將實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)與模型進(jìn)行對比分析的函數(shù)，當(dāng)實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)與模型存在較大偏差時，即判斷為存在異常行為，并觸發(fā)預(yù)警機(jī)制。

4.3 跨學(xué)科融合教學(xué)模式實(shí)踐

網(wǎng)絡(luò)安全問題作為一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，往往涉及計算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)、法律、心理學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域?！熬W(wǎng)絡(luò)安全跨學(xué)科融合”課程采用“三位一體”的教學(xué)結(jié)構(gòu)：（1）技術(shù)層面依托網(wǎng)絡(luò)攻防靶場平臺，開展基于OWASP Top 10漏洞的實(shí)戰(zhàn)演練；（2）法律維度引入最高人民法院發(fā)布的跨境電信網(wǎng)絡(luò)詐騙及其關(guān)聯(lián)犯罪典型案例[9]，通過模擬法庭分析《網(wǎng)絡(luò)安全法》第27條適用場景；（3）心理學(xué)模塊與北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室合作，基于Dark Triad人格特征數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)攻擊者行為預(yù)測模型?！熬W(wǎng)絡(luò)安全跨學(xué)科融合”課程開展三年來，學(xué)生團(tuán)隊(duì)在2023年全國大學(xué)生信息安全競賽中獲得一等獎3項(xiàng)，畢業(yè)生在360數(shù)字安全集團(tuán)等企業(yè)的崗位勝任力評估中，跨學(xué)科問題解決能力得分提升27%[10]。這種跨學(xué)科的教學(xué)方式不僅拓寬了學(xué)生的知識邊界，還促進(jìn)了他們綜合運(yùn)用多學(xué)科知識解決實(shí)際問題的能力。通過組織跨學(xué)科項(xiàng)目、研討會等活動，學(xué)生能夠在實(shí)踐中深化對網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)的認(rèn)識，同時增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作與溝通能力，為成為復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)安全人才打下基礎(chǔ)[11]。

結(jié)語

本文研究表明，混合式教學(xué)模式下AI技術(shù)賦能網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)教育具有理論價值和實(shí)用價值。同時，通過AI技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)模式的實(shí)踐，為網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)教育帶來了革命性的轉(zhuǎn)變。未來，建議進(jìn)一步深入研究AI技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)教育中的具體應(yīng)用，不斷優(yōu)化教學(xué)模式，培養(yǎng)更多具有創(chuàng)新能力的網(wǎng)絡(luò)安全人才。

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作者簡介：張衛(wèi)平，博士研究生，副教授，zhangweiping@nwpu.edu.cn，研究方向：人工智能。