以學科競賽為引領的信息安全能力培養

摘要：基于網絡與信息安全專業人才缺乏解決實際問題的創新能力，闡述信息安全專業建設急需解決的問題，提出以能力為導向的信息安全人才能力培養新模式，以全國大學生信息安全競賽為契機進行教學改革。

關鍵詞：信息安全；學科競賽；能力培養；創新實踐

文章編號：1672-5913（2013）01-0084-05

中圖分類號：G642

0 引言

近年來，網電空間已經成為與陸、海、空、天并列的行動領域，網絡作戰部隊也一躍成為新興作戰力量。面對國際戰略形勢的這種變革，我們可以在信息化時代背景下加強基于信息系統體系的作戰能力建設，加快轉變戰斗力生成模式。我們清醒地認識到，網絡空間的對抗，不僅是計算機、網絡等基礎設施性能之間的較量，更重要的是人才的較量、人才能力的較量。因此，以能力為導向培養高素質新型軍事人才成為國防科技大學信息安全專業建設的歷史使命，我們急需解決如下問題。

1）信息安全人才的專業能力定位問題。信息安全人才應該具備什么樣的專業能力？應采取什么樣的人才培養思路？

2）信息安全人才的能力培養問題。網絡空間對抗對于人才的綜合素質有一系列新要求。如何統籌和貫通本科專業實踐教學的各個環節，以能力為導向實現學生工程實踐能力和綜合素質的培養？

3）教師指導學生創新的能力問題。教師是培養學生創新能力的基礎和關鍵。信息安全涉及面廣、知識新、實踐性強，對實踐教學指導工作提出巨大挑戰。教師如何將自身高水平的科研能力應用于學生創新能力培養的教學活動中，真正做到教學相長，是需要解決的問題。

4）能力培養模式的固化與推廣問題。即如何通過規范組織、科學管理、更大范圍內整合優質資源，促進全國信息安全競賽的健康長遠發展，培養更多滿足國家和軍隊信息安全需要的人才。

為此，我們在教育部信息安全類專業教學指導委員會“信息安全教學創新與實踐研究”課題支持下，面向信息安全專業人才培養目標，以大學生信息安全競賽為契機，圍繞提升學生解決信息安全實際問題的創新能力開展實踐探索。

1 以能力為導向的信息安全人才能力培養新模式

人才培養的最終目標是培養學生的專業能力和解決問題的綜合能力。如何將信息安全能力培養細化為軍事院校教育的一系列環節，成為我們近年來著力最多的地方。在理念上，教師通過對網絡空間性質的研究及其在軍事上的作用機理分析，建立到信息安全人才的知識、能力和素質培養的映射，尤其突出對能力的要求。

1.1面向新型作戰力量建設需要，設計信息安全能力培養體系

我們從網絡攻防的對立統一方面設計學生的專業能力培養架構，具體包括6個方面能力，即網絡監測預警能力、系統防護能力、應急處置能力、容災恢復能力、溯源定位能力和審計評估能力。學生的專業能力組成結構如圖1所示。

在培養學生專業技能的同時，教師結合學生未來網絡空間獨立/協作解決實際問題的需要，強化培養學生的5種綜合性素質與能力，即閱讀分析能力、動手實踐能力、團隊協作能力、科學實驗能力和寫作表達能力。學生的綜合能力組成結構如圖2所示。

通過對上述能力培養結構的梳理和設計，教師明確了學生能力發展的目標、途徑和方法，并根據這些要求因材施教。

1.2以大學生信息安全競賽為引領，構建以能力為導向的新模式

學科競賽作為實踐教學的重要活動，在促進專業建設方面發揮了積極作用。全國大學生信息安全競賽是由教學指導委員會主辦的全國性大學生科技作品競賽，屬于全國大學生最高水平的學科競賽之一。競賽采用開放的自主命題方式，參賽作品以信息安全理論與應用設計為主要內容，必須由參賽隊員獨立設計并開發完成。

2008年，我們組建信息安全競賽教練組，負責從全校學生中選拔學員參加訓練和比賽。在組織和培訓學員參加競賽的過程中，以學生能力為導向構建了新的教學模式。概括地說，即“大跨度”、“三維度”、“四位一體”模式。“大跨度”是指將專業實踐活動從過去學生學完專業課之后開設提前到大學一年級開設，引導學生從一年級開始就進入實驗室，熟悉實踐環境和需求；“三維度”是指教師在課堂、實驗室與網絡教學中，充分利用多種教學手段，拓寬學生知識面，讓學生適應以能力為導向的學習；“四位一體”是指將信息安全的能力培養貫穿于課內實驗、綜合課程設計、課外創新實踐、畢業設計等環節。

傳統做法是學生學完專業課后，再進行專業課實驗，這種實驗多為驗證性實驗。我們改革的做法是以需求帶出問題，讓學生組成小組，以技術促進學生主動學習，再輔以全程指導。學生依托開放實驗環境和網絡化交流平臺，不間斷地動手實踐，觀摩優秀作品，逐步完善自己的作品，直至參加全國競賽。通過1～2年的組內研討、協同設計和開發、師生交流，極大地增強了團隊意識和表達能力。另一方面，學生通過使用實驗儀器并分析測試數據加強科學實驗能力，通過提交作品和答辯匯報提高寫作和表達能力。同時，在信息安全作品創作過程中，學生廣開思路，做出優秀作品，并突出作品的實用性。

1.3以信息安全能力提升為目標，全方位推行實踐教學改革

我們以競賽為契機，有機整合課內實驗、綜合課程設計、畢業設計和課外創新實踐活動，并結合大學生信息安全競賽活動的特征，全方位培養學生的工程實踐能力和綜合素質。

1）從安全需求中導出課題，從解決實際問題出發突破關鍵技術。例如，在個人終端及文檔處理方面，我們引導學生分析終端接人、文檔處理、U盤使用等環節中存在的安全隱患。學生在可信接入終端與信息安全設備關鍵技術等方面進行了一系列開創性工作，先后研發“文件受控分發系統”、“USB加密轉接口”和“基于U Key的軟件授權保護系統”，并分別獲得2008年、2009年和2011年全國大學生信息安全競賽一等獎。

2）在課內實驗教學環節中，我們提倡“以課輔賽、以賽促課”，引入以項目為中心的教學方法，圍繞項目創意、設計開發、文檔寫作、答辯等各個階段展開教學；在綜合課程設計環節中，我們將網絡工程知識和攻防對抗基礎知識、基本方法及技能貫穿其中，實現多種課內實驗與綜合課程設計實驗的銜接；在畢業設計環節中，我們注重以獲獎競賽作品為基準，整合、分解、升華出適合作為畢業設計的課題；在課外創新實踐活動中，設置“銀河大學生科研創新基金”，組織一系列圍繞信息安全的系列講座，以解讀課題。

1.4以高水平科研為依托，提升教師指導創新實踐的能力

高水平的教師隊伍是培養學生創新能力和綜合素質的關鍵。自2008年組織學生參加全國大學生信息安全競賽以來，我們獲得了“每屆均獲優秀指導教師獎”、“優秀指導教師數量全國第一”、“連續五屆蟬聯優秀組織單位獎”的優異成績。我們總結經驗，認為提升教師指導創新實踐能力的有效途徑有以下2個方面。

1）面向國際一流水準，營造積極向上的學術氛圍。以國家自然科學基金、武器裝備預研基金等課題為依托，努力形成優秀青年科學家群體，全面促進信息安全教學團隊提升學生開展創新工作的水平。2008年以來，教師中有2人次擔任國際期刊編委，3人擔任次國際會議大會主席，6人次擔任程序委員會主席，30余人次擔任程序委員會委員；先后有30余位教師出訪荷蘭阿姆斯特丹大學、瑞士聯邦理工學院等國際著名高等學府并作學術報告。國防科技大學每年選送優秀青年教師到國外留學訪問，建立并完善與國內外著名大學合作研究的機制，吸收借鑒國際上最先進的教學理念與教學成果。

2）競賽中教學相長，教師自身也得到發展。很多學生的競賽作品來源于教師的高水平科研探索。例如，任江春副教授多年從事數據安全保護技術研究，2009年獲得國家自然科學基金項目資助，針對其中的電子文檔的使用控制、分發與U盤管理，先后組織3組學生展開攻關。第1組的3名學生突破了其中的核心技術，設計完成“文檔受控分發系統”；第2組的4名學生設計完成“網絡化優盤管理系統”；第3組的4名學生設計完成“基于主動防護的安全優盤”。3組學生分別獲得全國信息安全競賽的一、二、三等獎。

1.5固化能力培養模式，打造全國性服務平臺

參加信息安全競賽并取得好成績并非我們的最終目的，我們還希望通過更為規范的組織管理，促進全國賽事的健康與長遠發展，不斷提升國防科技大學信息安全人才能力培養的水平。為此，我們從以下幾個方面不斷努力。

1）制訂全國大學生信息安全競賽規則，助力該項賽事健康發展。全國大學生信息安全競賽迄今為止共舉辦五屆，在取得廣泛贊譽的同時還存在一些不足。在參與全國大學生信息安全競賽的過程中，我們一方面學習兄弟單位承辦競賽的經驗和教訓，另一方面不斷思考如何進一步提高競賽組織管理水平，為全國大學生打造一個公平、公正、高效的競賽平臺。2011年，本團隊承辦第四屆全國大學生信息安全競賽，經過精心策劃、嚴密組織，競賽獲得圓滿成功。

在競賽中，為保證競賽公平公正和高效合理，我們在專用競賽網站平臺上進行初賽作品開發，以保證作品開發過程可追蹤、可核查，杜絕學生抄襲；依托網絡平臺對初賽作品進行分發評審，確保作品分配到相同或相近方向的專家手中，避免評審受到其他因素的影響。為提高競賽的普及面，我們規定每所高校入圍隊不得超過決賽總隊數的1/10，參考初賽得分將入圍決賽隊的小組隨機均勻分配，避免過強的隊分在一個小組內。上述措施獲得良好效果，得到教學指導委員會的高度評價和認可，并在后續競賽中沿用。

2）打造網絡化的技術交流平臺，實現信息安全領域人才培養、技術開發、成果轉化的有效對接。隨著信息安全競賽規模的不斷擴大，目前每屆參賽隊伍平均為500多支，作品的注冊報名、審核管理、作品提交以及作品初評等工作量劇增，以往采取的通過電子郵件進行報名注冊、作品提交等方式已不能適應競賽的發展。同時，該方式的封閉性使得產業界難以有效介入。

面對這一現狀，本團隊以863重點項目科研成果“可信的國家軟件資源共享與協同生產環境”為基礎，組織開發全國大學生信息安全競賽信息平臺。該平臺集競賽宣傳、作品申報、協同開發、作品評審、技術交流、廠商專區、人才招聘等功能于一體，并搜集歷屆信息安全競賽的優秀作品，錄入歷屆高校指導教師和參賽隊伍的基本情況。基于該平臺，各參賽學校可以綜合分析和利用歷屆作品信息，對競賽作品的選題、技術創新、參考實現等為學生提供有益的借鑒。同時，也為信息安全產業界提供了一個設備展示、人才招聘和成果轉化的窗口，促進產學研的結合。

3）將能力為導向的經驗固化為先進的人才培養方案。2009年，我們開始嘗試培養信息安全方向的本科人才。2012年，借助學校啟動新一輪本科人才培養方案之機，教學團隊把握機遇，經多次深入討論，明確了信息安全能力對于信息安全專業學生的重要性。因此，在制訂信息安全本科生培養方案時，要將能力要素梳理到位并固化，從課程體系、網絡教學資源建設、實驗平臺與內容設計、實習基地和實習實訓環境建設乃至畢業設計等諸多方面進行科學合理的布局設計。

2 應用成果

以大學生信息安全競賽為引領的信息安全人才能力培養模式，是我們近年來在教學改革過程中不斷探索總結出的經驗。結合學校學科競賽和人才創新能力培養，我們取得了如下應用成果。

1）自2008年參賽以來，國防科技大學累計以10項一等獎、12項二等獎、16項三等獎的成績雄居全國高校榜首，創造了“優秀指導教師數量全國第一”、“連續五屆蟬聯優秀組織單位獎”的優異成績。

2）2012年，本團隊指導的班級有8組共32名學生獲“全國大學生創新實踐訓練計劃”資助，占該班級學生人數的40%。除此以外，還有多項信息安全類創新實踐項目獲得省級、校級、院級創新項目資助。

3）通過課堂學習、技術培訓、不同層級的競賽等活動，全校學生的信息安全技能受訓覆蓋面達到100%，直接受訓學生達1500多人次。作為獲獎學生中的優秀代表，2011年全國競賽中榮獲一等獎的4位同學，比賽結束后在國家級創新實踐項目資助下開展前瞻性研究，將關鍵技術寫成英文論文，發表在兩個國際知名學術會議上并赴境外報告論文，受到美國國家自然科學基金網絡與系統部主任Min Song教授等與會專家的高度贊賞。2011年7月，他們“登上國際學術舞臺的本科生”的事跡被《中國科學報》、《科技日報》等中央報刊廣泛報道。

4）開發了信息安全技術交流平臺，該平臺集競賽宣傳、作品申報與評審、內部交流、協同開發、歷史數據庫管理等功能于一體，被教學指導委員會指定為競賽官方網站，為該項競賽健康有序地發展做出重要貢獻。

3 結語

初步實踐表明，以學科競賽為引領的信息安全能力培養模式從培養學生的綜合素質出發，能夠有效地提高學生的創新實踐能力，以滿足將來工作崗位的需求。未來我們將結合學科培養方案進一步細化該模式的實施步驟和操作細則。

（編輯：宋文婷）