網(wǎng)絡(luò)空間安全創(chuàng)新實(shí)踐教育教學(xué)方法研究

潘麗敏 羅森林 王 越

(北京理工大學(xué)信息系統(tǒng)及安全對(duì)抗實(shí)驗(yàn)中心 北京 100081)

(panlimin@bit.edu.cn)

創(chuàng)新能力是提高質(zhì)量的靈魂，創(chuàng)新能力成為國家競爭力的核心要素，是推動(dòng)我國教育與科技、經(jīng)濟(jì)、文化緊密結(jié)合的戰(zhàn)略行動(dòng)[1-4].高等教育培養(yǎng)目標(biāo)經(jīng)歷了通才培養(yǎng)，到專門人才培養(yǎng)，再到全面人才培養(yǎng)，再到目前的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)過程.國際競爭的加劇、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、知識(shí)經(jīng)濟(jì)的挑戰(zhàn)以及高等教育發(fā)展重心的轉(zhuǎn)移，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的關(guān)鍵原因.隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，誰掌握了先進(jìn)知識(shí)技術(shù)誰就擁有了強(qiáng)大的國際競爭力.

“創(chuàng)造型人才，一般是指富于獨(dú)創(chuàng)性，具有創(chuàng)造能力，能夠提出、解決問題，開創(chuàng)事業(yè)新局面，對(duì)社會(huì)物質(zhì)文明和精神文明建設(shè)作出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的人.這種人才，一般是基礎(chǔ)理論堅(jiān)實(shí)、科學(xué)知識(shí)豐富、治學(xué)方法嚴(yán)謹(jǐn)，對(duì)未知領(lǐng)域勇于探索；同時(shí)，具有為真理獻(xiàn)身的精神和良好的科學(xué)道德.他們是人類優(yōu)秀文化遺產(chǎn)的繼承者，是最新科學(xué)成果的創(chuàng)造者和傳播者，是未來科學(xué)家的培育者.”基于以上描述，一般認(rèn)為只要專門培養(yǎng)人的創(chuàng)造性、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力等素質(zhì)，創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)便可大功告成.事實(shí)上，創(chuàng)新型人才是與常規(guī)人才相對(duì)應(yīng)的一種人才類型，其成功培養(yǎng)的基礎(chǔ)是人的全面發(fā)展，其個(gè)性的自由發(fā)展是創(chuàng)新型人才成長與發(fā)展的前提.

高素質(zhì)專業(yè)人才需要“物理、明事理、通人理”[5-7]，注重學(xué)生自頂至下系統(tǒng)性知識(shí)的掌握和綜合技能的發(fā)揮，從而培養(yǎng)出具有強(qiáng)創(chuàng)新性和競爭性的高素質(zhì)研究人才.同時(shí)，面向OBE(outcome based education)教學(xué)模式，更需要培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，因此要構(gòu)建一種具有普適性的面向大學(xué)生個(gè)性發(fā)展和全面發(fā)展能力保障體系，全面探討創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)和前提(基石)，從系統(tǒng)層、頂層全面支撐和保障大學(xué)生創(chuàng)新能力的可持續(xù)增強(qiáng)，建立創(chuàng)新人才成長環(huán)境，使學(xué)生全面受益，服務(wù)國家科教興國戰(zhàn)略和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略.

本文基于物理事理人理方法論構(gòu)建了一種創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)方法，支撐和保障創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)的可持續(xù)性以及OBE教學(xué)的需求.

1 物理事理人理方法認(rèn)知基礎(chǔ)

20世紀(jì)80年代錢學(xué)森和許國志特別強(qiáng)調(diào)了復(fù)雜系統(tǒng)工程中的“物理”和“事理”，顧基發(fā)等人[6]于20世紀(jì)90年代又增加了“人理”，并提出了一套“物理事理人理系統(tǒng)方法論”[5](簡稱WSR方法論)，該方法論在多個(gè)行業(yè)形成了廣泛的應(yīng)用，取得了很好的效果.

物理、事理和人理系統(tǒng)方法論的主要內(nèi)容：1)在物理、事理和人理系統(tǒng)方法論中，“物理”指涉及物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)理，它既包括狹義的物理，還包括化學(xué)、生物、地理、天文等等. 通常要用自然科學(xué)知識(shí)主要回答“物”是什么，如描述自由落體的萬有引力定律、遺傳密碼由DNA中的雙螺旋體攜帶、核電站的原理是將核反應(yīng)產(chǎn)生巨大能量轉(zhuǎn)化為電能.物理需要的是真實(shí)性，研究客觀實(shí)在.大學(xué)理學(xué)院和工學(xué)院傳授的知識(shí)主要用于解決各種“物理”方面的問題.2)“事理”指做事的道理，主要解決如何去安排所有的設(shè)備、材料、人員. 通常用到運(yùn)籌學(xué)與管理科學(xué)方面的知識(shí)來回答“怎樣去做”.典型的例子是美國阿波羅計(jì)劃、核電站的建設(shè)和供應(yīng)鏈的設(shè)計(jì)與管理等.大學(xué)工學(xué)院中的系統(tǒng)工程、工業(yè)工程、管理學(xué)院的管理科學(xué)及工程與理科中運(yùn)籌學(xué)和控制理論等都是傳授用于回答“事理”方面問題基本知識(shí)的，目前已有一些有關(guān)事理學(xué)的專門研究.針對(duì)運(yùn)籌學(xué)今后的發(fā)展,有一種看法就是從運(yùn)籌學(xué)到事理學(xué).3)“人理”指做人的道理，通常要用人文與社會(huì)科學(xué)的知識(shí)去回答“應(yīng)當(dāng)怎樣做”和“最好怎么做”的問題. 實(shí)際生活中處理任何“事”和“物”都離不開人去做，而判斷這些事和物是否應(yīng)用得當(dāng)，也由人來完成，所以系統(tǒng)實(shí)踐必須充分考慮人的因素.人理的作用可以反映在世界觀、文化、信仰、宗教和情感等方面，特別表現(xiàn)在人們處理一些“事”和“物”中的利益觀和價(jià)值觀上.在處理認(rèn)識(shí)世界方面可表現(xiàn)為如何更好地去認(rèn)識(shí)事物、學(xué)習(xí)知識(shí)，如何去激勵(lì)人的創(chuàng)造力，喚起人的熱情，開發(fā)人的智慧.“人理”也表現(xiàn)在對(duì)物理與事理的影響，大學(xué)的人文學(xué)院和管理學(xué)院有分析人理方面問題的基本知識(shí)的課程教育.

WSR 方法論的主要原則： 綜合原則(要綜合各種知識(shí)，聽取各種意見，取其所長,互相彌補(bǔ)，這首先期望各方面相關(guān)人員的積極參與)、參與原則(全員參與,或不同的人員(或小組) 之間通過參與而建立良好的溝通，改正不切實(shí)際的想法，不能閉門造車)、可操作原則(不僅考慮表面上的可操作,如友好的人機(jī)界面，更要注意整個(gè)實(shí)踐活動(dòng)的可操作性，如文化與世界觀對(duì)這些目標(biāo)策略能否可操作的影響)、迭代原則(人們的認(rèn)識(shí)過程是交互、循環(huán)、學(xué)習(xí)的過程，從目標(biāo)到策略到方案到結(jié)果的付諸實(shí)施體現(xiàn)了實(shí)踐者的認(rèn)識(shí)與決策、主觀的評(píng)價(jià)、對(duì)沖突的妥協(xié)等，在每一個(gè)迭代階段，對(duì)物理、事理、人理3個(gè)方面的側(cè)重亦會(huì)有所不同，對(duì)于極其復(fù)雜的沒有經(jīng)驗(yàn)的情況，需要“摸石頭過河”，付出一些代價(jià)是難免的,不可能洞察一切，但實(shí)踐人員應(yīng)盡可能地做到事前想周全).

WSR 方法論中常用的方法：1)有關(guān)處理物理的方法主要用自然科學(xué)中各種科學(xué)方法.2)事理主要使用各種運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)工程、管理科學(xué)、控制論和一些數(shù)學(xué)方法.特別是近年來軟計(jì)算方法(進(jìn)化計(jì)算、模糊計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算等) ，各種模型和仿真技術(shù)等，還有一些定性方法以及定性和定量結(jié)合的方法，如特爾斐法、層次分析法都是經(jīng)常采用的.3)人理可以細(xì)分為關(guān)系(人之間都有相互關(guān)系，需要去深入了解并將它們適當(dāng)表示出來)、感情(人之間是有感情的，需要用各種方法去直接或間接地找出來)、習(xí)慣(人們?cè)诖恕⑻幨馈⑥k事和做決策時(shí)都有一定習(xí)慣，人們可以從一個(gè)人過去的習(xí)慣去判斷這個(gè)人會(huì)怎樣做事，也可以改造—些不好的習(xí)慣和建立一些好的習(xí)慣使今后辦事更合理、更聰明)、知識(shí)、利益(各種不同人都有自己不同的利益，要考慮如何去協(xié)調(diào)和爭取利益)、斗爭、和解、和諧、管理(在協(xié)調(diào)管物、管事和人的管理中，同樣要考慮人的資源)等.幾個(gè)對(duì)人理重要有用的工具包括: 斡件(經(jīng)特殊設(shè)計(jì)，綜合利用人、規(guī)章制度和技術(shù)諸因素，能使技術(shù)和外部系統(tǒng)產(chǎn)生和諧的相互作用的一組組織安排)、和件(利用“和則”來處理人之間關(guān)系，提出“諧則”來處理物之間的關(guān)系，而協(xié)調(diào)這2個(gè)的相當(dāng)于事理)、習(xí)件(人之決策行為受囿于固有習(xí)慣，想法一經(jīng)穩(wěn)定,對(duì)人、事、問題、信息的反應(yīng),包括認(rèn)識(shí)、理解、判斷、做法等,就具有一種習(xí)慣性,即具有比較固定之模式，習(xí)慣性的看法、做法和行為就是習(xí)慣領(lǐng)域的表現(xiàn))、談件、心件(建設(shè)和管理好一個(gè)國家、一個(gè)單位，除了應(yīng)用硬件、軟件外還要注意心件,都把人心收攏起來，唯有深化國人對(duì)這里的情感,才能留住他們的心)、知件、群件、社件、議件、斗件(人們需要互相了解、互相幫助、加強(qiáng)彼此感情,當(dāng)產(chǎn)生一些矛盾時(shí)盡量協(xié)商解決,但是無法談判協(xié)商有時(shí)也就只有相互競爭以至斗爭，在斗爭過程中可以采用各種博奕論、沖奕理論等)、人件(“人本”管理思想,正確指出知識(shí)型企業(yè)的核心是人,而不是技術(shù),對(duì)大中型組織中的團(tuán)隊(duì)如何運(yùn)作等).

目前教育中，特別強(qiáng)調(diào)(甚至只強(qiáng)調(diào))“懂物理”，會(huì)做硬件板卡、會(huì)編程序、會(huì)仿真發(fā)表論文，則認(rèn)為培養(yǎng)的學(xué)生為好學(xué)生.這樣培養(yǎng)的學(xué)生畢業(yè)后，很多人不懂得如何與人相處，不懂如何處理領(lǐng)導(dǎo)交給的事，缺乏與同事、領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行交流和溝通的意識(shí)和方法，因此需要很長時(shí)間去適應(yīng)、去學(xué)習(xí)“事理”和“人理”.如果在學(xué)生培養(yǎng)過程中，強(qiáng)調(diào)“懂物理”的同時(shí)，加強(qiáng)“明事理”、“通人理”的教育，其培養(yǎng)出的人才將有更高的素養(yǎng)，有可能創(chuàng)造出更大的價(jià)值，而且，在教育中加強(qiáng)“事理”、“人理”的教育是完全可能和可行的.

綜合了中國古代早有的系統(tǒng)思想，人們發(fā)現(xiàn)東西方文化的差異確實(shí)在影響他們的行事、處世的不同方式，再考慮到東方近年來已經(jīng)出現(xiàn)了具有自己特色的東方系統(tǒng)方法論，系統(tǒng)方法論已顯示出其強(qiáng)大的生命力和解決復(fù)雜系統(tǒng)問題的能力.而目前各高校也都大力開展復(fù)雜型人才、拔尖人才、領(lǐng)軍人才的培養(yǎng)，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，探討各種有效的培養(yǎng)方法.本文希望通過引入“物理事理人理系統(tǒng)方法論”，嘗試在研究生培養(yǎng)中除要求“懂物理”外，還要增強(qiáng)其“明事理”和“通人理”素質(zhì)的培養(yǎng)，真正能體現(xiàn)創(chuàng)新型科技高素質(zhì)人才培養(yǎng)的需求.

2 創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)方法內(nèi)容框架

2.1 目標(biāo)框架

學(xué)生素質(zhì)和能力的有效培養(yǎng)本身就是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，復(fù)雜系統(tǒng)問題就需要通過系統(tǒng)科學(xué)和系統(tǒng)方法論進(jìn)行分析與解決，學(xué)生工作后的基本素質(zhì)對(duì)其今后的工作將會(huì)產(chǎn)生極為重要的影響.基于復(fù)雜系統(tǒng)自頂至下的方法，抓住創(chuàng)新實(shí)踐教育過程中的薄弱環(huán)節(jié)“反其道而行之”找到解決方案.同時(shí)，針對(duì)學(xué)生在新形勢(shì)下的新生態(tài)特征，在有限時(shí)間內(nèi)采用多層次、多剖面動(dòng)態(tài)組合的對(duì)抗措施實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力的直接和間接提升.如圖1所示為突出創(chuàng)新能力培養(yǎng)，體現(xiàn)全面發(fā)展的面向新工科和OBE的“54321”創(chuàng)新實(shí)踐教育保障框架[8].

圖1 面向新工科和OBE的54321創(chuàng)新實(shí)踐教育保障框架

框架內(nèi)涵說明：逐步形成讓學(xué)生避免“只見樹木不見森林”的深層次發(fā)展的思想、方法，實(shí)現(xiàn)54321大學(xué)生全面發(fā)展能力的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)，即充分體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的厚基礎(chǔ)、跨學(xué)科、強(qiáng)能力、重人文、大視野5種基本屬性；建設(shè)專業(yè)能力、創(chuàng)新能力、協(xié)作能力、領(lǐng)導(dǎo)能力4種基本能力；依靠實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)管理和教師3種基本要素；建設(shè)內(nèi)容體系與管理體系2個(gè)基本體系；最終形成1個(gè)戰(zhàn)略指導(dǎo)思想下充分體現(xiàn)“物理事理人理”的大學(xué)生全面發(fā)展能力保障體系，成為人才培養(yǎng)、專業(yè)建設(shè)、學(xué)科發(fā)展的重要支撐.在全面發(fā)展和個(gè)性發(fā)展的基礎(chǔ)和前提下，突出其創(chuàng)新能力的持續(xù)提升，確保教育質(zhì)量.

2.2 實(shí)施內(nèi)容

2.2.1構(gòu)建課內(nèi)課外2層次4類實(shí)驗(yàn)室

依托學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢(shì)，以學(xué)生為主體建立更為完善的資源整合方案和制度，更為完整的課外活動(dòng)策略，更為優(yōu)越的資源共享機(jī)制和開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境.構(gòu)建學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、教研協(xié)同實(shí)驗(yàn)室、校企合作實(shí)驗(yàn)室4類實(shí)驗(yàn)室，支撐在創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容方面的分層次(課內(nèi)外)、分類別(學(xué)科基礎(chǔ)、自主創(chuàng)新、教科協(xié)同、校企合作)、分模塊(優(yōu)勢(shì)課群)的綜合部署.圖2所示為分層次、分類別的創(chuàng)新實(shí)踐教育實(shí)驗(yàn)室配置模式.

圖2 分層次、分類別的實(shí)驗(yàn)室配置模式

具體地，在實(shí)踐活動(dòng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施方面充分體現(xiàn)出多類別(軟件類、硬件類；攻擊技術(shù)類、防御技術(shù)類、檢測(cè)技術(shù)類；課程實(shí)驗(yàn)類、實(shí)驗(yàn)選修類、開放實(shí)驗(yàn)類、創(chuàng)新項(xiàng)目類)、多層次(教育創(chuàng)新項(xiàng)目、北京市創(chuàng)新項(xiàng)目、校創(chuàng)新項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新項(xiàng)目；中型工程、小型工程、子模塊)、多模式(個(gè)體挑戰(zhàn)、小組協(xié)同、分組對(duì)抗)的綜合運(yùn)籌.

2.2.2建設(shè)多元密集型創(chuàng)新實(shí)踐方案

我們基于優(yōu)勢(shì)學(xué)科專業(yè)平臺(tái)(針對(duì)每一個(gè)平臺(tái)并于課外層次進(jìn)行學(xué)科交叉知識(shí)模塊設(shè)計(jì))，統(tǒng)一構(gòu)建融學(xué)科專業(yè)知識(shí)為一體綜合部署的多元密集型創(chuàng)新實(shí)踐方案.構(gòu)建了創(chuàng)新實(shí)踐知識(shí)和技術(shù)密集型、實(shí)踐資源密集型、實(shí)踐活動(dòng)和成果密集型三位一體模式：1)實(shí)踐知識(shí)和技術(shù)密集，高度凝聚了先進(jìn)的現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)成果和技術(shù)，且科學(xué)技術(shù)知識(shí)水平要求較高.將新的科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)踐內(nèi)容，本科生進(jìn)入課題組實(shí)踐，實(shí)踐內(nèi)容除基礎(chǔ)部分外，緊密跟蹤技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用情況，不斷融入新內(nèi)容，每學(xué)期均要進(jìn)行更新(如現(xiàn)在融入了云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù))等.2)實(shí)踐資源密集，為學(xué)生提供了具有較高要求的可利用資源.利用特色專業(yè)經(jīng)費(fèi)，重新設(shè)計(jì)了具有可擴(kuò)展、高可靠，能夠模擬復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的高水平實(shí)踐平臺(tái)，可以說該實(shí)踐平臺(tái)在國內(nèi)為首先提出并處于領(lǐng)先水平.3)實(shí)踐活動(dòng)和成果密集，為學(xué)生提供了系統(tǒng)、豐富的實(shí)踐活動(dòng)類型，多種形式的實(shí)踐成果等.活動(dòng)形式如前所述的多元化，產(chǎn)生的成果也是不拘一格、多元化的，包括文章、原型、產(chǎn)品、自身能力提升等.

圖3所示為多元密集型創(chuàng)新實(shí)踐方法[9]，該方法較好地強(qiáng)調(diào)了大學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，同時(shí)加強(qiáng)物理事理人事等方面的素質(zhì)教育，體現(xiàn)其全面發(fā)展的需求.

目標(biāo)輸出(效果)具體實(shí)施方案是重點(diǎn)，也就是構(gòu)建如前所述的多元化、密集型實(shí)踐活動(dòng)，由專業(yè)、學(xué)科、學(xué)校主動(dòng)構(gòu)建其培養(yǎng)體系，主動(dòng)積極引導(dǎo)，每位學(xué)生如果愿意都可以在本科階段尋到自己提升創(chuàng)新能力和素質(zhì)的坐標(biāo)點(diǎn)范圍.如圖4所示，橫坐標(biāo)代表大學(xué)本科階段的8個(gè)學(xué)期，縱坐標(biāo)代表由學(xué)校、學(xué)科或?qū)I(yè)提供的多元化、密集型實(shí)踐活動(dòng)，構(gòu)成不同類別和級(jí)別，二者將構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每一個(gè)學(xué)生都可以根據(jù)自身的具體情況(包括興趣和愛好、專業(yè)方向等)選擇出適合自己的實(shí)踐活動(dòng)，即找到自己的坐標(biāo)(曲線)，無論選定的范圍有多大，持續(xù)時(shí)間有多長，學(xué)生的能力和素質(zhì)均將得到有效的提升.

具體地，基于學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，從實(shí)驗(yàn)大綱、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教材、學(xué)時(shí)分配、考核方法等教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行改革創(chuàng)新，因需施教、因材施教、因人施教.推進(jìn)“案例式”教學(xué)、“小項(xiàng)目”教學(xué)模式.建立實(shí)驗(yàn)課程組制度，并由經(jīng)驗(yàn)豐富的教授擔(dān)任負(fù)責(zé)人.改革考核方法，綜合考慮項(xiàng)目報(bào)告撰寫評(píng)分、學(xué)生互相評(píng)分、現(xiàn)場(chǎng)答辯評(píng)分等多項(xiàng)目考評(píng)模式.

圖3 密集型創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系主要涉及內(nèi)容

圖4 可以有效提升學(xué)生自身創(chuàng)新能力和素質(zhì)的實(shí)踐活動(dòng)坐標(biāo)點(diǎn)范圍

2.2.3構(gòu)建教科協(xié)同發(fā)展閉環(huán)促進(jìn)模式

通過科研團(tuán)隊(duì)氛圍的長期熏陶，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和主動(dòng)性的思想；將主要研究方向與國際先進(jìn)研究內(nèi)容結(jié)合，建立了比較完備的、高水平的課程，為研究生進(jìn)行創(chuàng)新性研究準(zhǔn)備扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)，并促進(jìn)教師隊(duì)伍水平的提高；在課程教學(xué)中采用啟發(fā)式方法，不斷強(qiáng)化提出問題、理清問題頭緒的創(chuàng)新思考能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的創(chuàng)新能力；結(jié)合國家重大科研項(xiàng)目，對(duì)創(chuàng)新性研究成果進(jìn)行系統(tǒng)、周密的檢驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的學(xué)風(fēng)，以及系統(tǒng)性、全局性的思考習(xí)慣；通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)術(shù)交流、知識(shí)交融、分工協(xié)作能力，并使學(xué)生具有在團(tuán)隊(duì)中逐漸成長的經(jīng)歷，有利于提高學(xué)生的胸懷、志向和眼光；結(jié)合國家重大科研項(xiàng)目的研究流程對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)，使學(xué)生在學(xué)期間就了解國家重大項(xiàng)目的執(zhí)行過程，為將來獨(dú)立承擔(dān)研究項(xiàng)目奠定基礎(chǔ)等.

圖5 教學(xué)與科研協(xié)同發(fā)展關(guān)系圖

如圖5所示為科研與教學(xué)協(xié)同發(fā)展關(guān)系圖，是一個(gè)閉環(huán)促進(jìn)系統(tǒng)，通過優(yōu)秀人才培養(yǎng)和學(xué)生創(chuàng)新成果達(dá)到教學(xué)與科研的有機(jī)融合，可以較好達(dá)到將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、將科研方法融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的教學(xué)科研協(xié)同發(fā)展的方法和效果.

具體地：1)利用學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建基于學(xué)科研究優(yōu)勢(shì)的、統(tǒng)一籌劃的專業(yè)教師隊(duì)伍并進(jìn)行專業(yè)化培養(yǎng)，把科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，將科研方法融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng).通過授課向?qū)W生傳授科研理念、科研文化、科研價(jià)值，使學(xué)生了解科技最新發(fā)展和學(xué)術(shù)前沿動(dòng)態(tài).同時(shí)充分實(shí)現(xiàn)教學(xué)、科研儀器設(shè)備等資源共享.2)利用自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，加強(qiáng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力，通過學(xué)生和中心自擬課題、科研團(tuán)隊(duì)提供課題、企業(yè)提供研究課題等，形成發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，同時(shí)由優(yōu)勢(shì)學(xué)科專業(yè)團(tuán)隊(duì)成員組成導(dǎo)師隊(duì)伍，全面指導(dǎo)大學(xué)生的自主創(chuàng)新活動(dòng).3)利用教科協(xié)同實(shí)驗(yàn)室，建立學(xué)生參與科研的通道，感受科研文化，體驗(yàn)科研價(jià)值，為科研團(tuán)隊(duì)建立人才儲(chǔ)備池.

2.2.4構(gòu)建校企合作聯(lián)合人才培養(yǎng)模式

探索多種模式，與更多優(yōu)秀企事業(yè)單位建立聯(lián)合人才培養(yǎng)基地和聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，為更多學(xué)生提供了解社會(huì)與參與社會(huì)的實(shí)踐機(jī)會(huì).同時(shí)為企事業(yè)單位建立“優(yōu)秀人才池”.圖6所示為校企合作共建關(guān)系圖，結(jié)合我國目前的實(shí)際情況，采取“合作共建、雙方共贏”模式.

圖6 校企合作共建關(guān)系圖

具體地，以國家“專業(yè)認(rèn)證”、“卓越工程師計(jì)劃”為契機(jī)，與企事業(yè)單位建立工程實(shí)踐教育中心、建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、建立聯(lián)合人才培養(yǎng)基地、建立實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地等多種形式，系統(tǒng)、全面增養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、社會(huì)適應(yīng)能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力等.建立高校、企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機(jī)制，進(jìn)一步發(fā)揮企業(yè)在工程人才培養(yǎng)中的作用，加強(qiáng)和規(guī)范國家級(jí)工程實(shí)踐教育中心的建設(shè)、運(yùn)行和管理，提升學(xué)生的工程素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力和工程創(chuàng)新能力，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、服務(wù)國家需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才.

3 創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)方法應(yīng)用效果

創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)方法的試點(diǎn)應(yīng)用單位是北京理工大學(xué)信息系統(tǒng)及安全對(duì)抗實(shí)驗(yàn)中心，學(xué)生主體以信息對(duì)抗技術(shù)專業(yè)為主，同時(shí)面向全校其他理工科學(xué)生，技術(shù)競賽面向全國大學(xué)生.實(shí)驗(yàn)中心已初步構(gòu)建了54321創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)保障平臺(tái)，包括管理體系、內(nèi)容體系、運(yùn)行機(jī)制的建設(shè).

應(yīng)用效果分析時(shí)段為2014年至2016年，主要試點(diǎn)應(yīng)用內(nèi)容包括：專業(yè)課程類應(yīng)用、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類項(xiàng)目、技術(shù)競賽類.應(yīng)用效果分析主要是基于管理體系、內(nèi)容體系及運(yùn)行機(jī)制，重點(diǎn)分析4種基本能力的培養(yǎng)及5種基本屬性的體現(xiàn).

3.1 專業(yè)課程類應(yīng)用效果

就信息安全與對(duì)抗技術(shù)類專業(yè)必修課程(信息系統(tǒng)安全與對(duì)抗技術(shù)、軟件工程理論與技術(shù))，提出一種“基于小項(xiàng)目的信息安全與對(duì)抗技術(shù)研究型教學(xué)方法”，給出了研究型教學(xué)中的關(guān)鍵問題分析、建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)內(nèi)容以及具體實(shí)施方案，取得了良好的效果，全面支撐和保障了大學(xué)生創(chuàng)新能力的可持續(xù)增強(qiáng)，使學(xué)生全面受益.

具體效果簡述如下：1)形成了豐富的小項(xiàng)目實(shí)踐資源.課題指導(dǎo)小組有學(xué)生自擬題目達(dá)到60多個(gè)，包含了目前信息安全與對(duì)抗技術(shù)的主要知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)部分題目體現(xiàn)目前的先進(jìn)技術(shù)，如某些0-day漏洞利用技術(shù)、Win8的安全性分析等.2)學(xué)生的實(shí)踐興趣度明顯增強(qiáng).大部分課程的實(shí)驗(yàn)難度偏弱、工作量小、系統(tǒng)性不強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力提升效果一般.研究型課題在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)上難度明顯上升，要綜合利用所學(xué)知識(shí)，同時(shí)要進(jìn)行系統(tǒng)層的設(shè)計(jì)，需要大量的時(shí)間.盡管如此，學(xué)生普遍認(rèn)為效果較好，收獲較傳統(tǒng)課程實(shí)踐有明顯提高.3)學(xué)生的人文素養(yǎng)有較大提升.小項(xiàng)目要求2人合作，甚至是多人合作.同時(shí)評(píng)審過程中要求給同學(xué)打分，打分的合理性、公正性均要認(rèn)真考慮，合作中需要團(tuán)結(jié)，需要合理分工等.這些都有利于學(xué)生人文素養(yǎng)的提升.4)科研與教學(xué)協(xié)同發(fā)展.部分課題來源于科研項(xiàng)目，部分項(xiàng)目成果又促進(jìn)了科研工作的進(jìn)度等.

3.2 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類應(yīng)用效果

面向一、二年級(jí)學(xué)生，重在參與，主動(dòng)引導(dǎo)和吸引學(xué)生，提升學(xué)生的興趣，要求盡可能多的同學(xué)參與.每學(xué)期均要進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐教育宣傳，提出幾十個(gè)題目供學(xué)生自由選擇，學(xué)生也可自己提出，由導(dǎo)師給出建議.年均組織、指導(dǎo)校級(jí)創(chuàng)新項(xiàng)目30項(xiàng).按每組5人計(jì)算，年均培養(yǎng)人數(shù)35×5=175人次.已取得了較好的效果，例如：2011年大一學(xué)生何興平同學(xué)參與基地的大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，2012年的評(píng)審中獲校10佳項(xiàng)目，同時(shí)參加全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽信息安全技術(shù)專題邀請(qǐng)賽,獲得一等獎(jiǎng).

面向三、四年級(jí)學(xué)生，重在精英式培養(yǎng)，除參加科研課題外，年均組織國家級(jí)和北京市級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目4～5個(gè).例如：2010年“手勢(shì)控制交互式教學(xué)演示系統(tǒng)”，獲第4屆全國大學(xué)生創(chuàng)新年會(huì)“我最喜愛的10件作品”稱號(hào)(全國僅評(píng)選出10個(gè)項(xiàng)目)，近5年獲“校10佳”創(chuàng)新項(xiàng)目8項(xiàng).

在科教協(xié)同創(chuàng)新實(shí)踐教育方面，落實(shí)專業(yè)主干課教學(xué)內(nèi)容由科研成果轉(zhuǎn)化，新案例、新方法引入比達(dá)到90%，學(xué)生實(shí)踐內(nèi)容80%以上來源于專業(yè)的科研成果和活動(dòng)，三、四年級(jí)學(xué)生能進(jìn)入課題組參與科研，感受科研文化和價(jià)值的比例達(dá)到15%.采用虛擬實(shí)驗(yàn)室、觀摩實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手實(shí)踐等方式，科研設(shè)備向本科生開放數(shù)量達(dá)50%.

在校企合作創(chuàng)新實(shí)踐教育方面，落實(shí)聯(lián)合人才培養(yǎng)基地、工程實(shí)踐教育中心合作協(xié)議，落實(shí)企事業(yè)單位人才池方案，新增與國內(nèi)知名企事業(yè)單位建立聯(lián)合人才培養(yǎng)基地、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地等10家(其中國家級(jí)工程實(shí)踐教育中心4家).專業(yè)學(xué)生進(jìn)入合作企事業(yè)單位進(jìn)行實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)的比例達(dá)到100%.

3.3 技術(shù)競賽類應(yīng)用效果

全國大學(xué)生信息安全與對(duì)抗技術(shù)競賽已連續(xù)成功舉辦14屆，重點(diǎn)考察信息網(wǎng)絡(luò)攻防的知識(shí)與技能，旨在“提升信息安全意識(shí)，普及信息安全知識(shí)，實(shí)踐信息安全技術(shù)，發(fā)現(xiàn)信息安全人才，共創(chuàng)新信息安全環(huán)境”，同時(shí)探索信息對(duì)抗技術(shù)及其相關(guān)專業(yè)工程教育的新途徑.近3年年均參加人數(shù)4 500多人，參加院校數(shù)500所以上.形成了豐富的創(chuàng)新實(shí)踐教育資源，同時(shí)，將競賽推廣到中小學(xué)生中，年均培養(yǎng)300人左右，建立了廣西、河南等多個(gè)分賽區(qū)，進(jìn)一步提升了學(xué)科專業(yè)的國內(nèi)外影響和競爭力，產(chǎn)生了廣泛的影響.

通過在校內(nèi)建立網(wǎng)絡(luò)安全俱樂部，競賽從出題到組織實(shí)施主要由學(xué)生自主完成，已形成了良性循環(huán).年均核心俱樂部成員20人，自主建立并積累了大量創(chuàng)新實(shí)踐培訓(xùn)資源.從中充分培養(yǎng)了學(xué)生的4種基本能力.

形成良性的技術(shù)競賽培訓(xùn)基地，支持的系列競賽包括：全國大學(xué)生信息安全與對(duì)抗技術(shù)競賽(個(gè)人挑戰(zhàn)賽、分組對(duì)抗賽)，全國研究生信息安全與對(duì)抗技術(shù)競賽，全國大學(xué)生挑戰(zhàn)懷、校世紀(jì)杯競賽等.校內(nèi)年均培訓(xùn)人數(shù)超過200人.

信息安全要從娃娃抓起，通過技術(shù)競賽全面提升了中小學(xué)生的信息安全意識(shí)和常識(shí).建立北京市中小學(xué)生翱翔計(jì)劃學(xué)員培養(yǎng)基地，參加中小學(xué)生翱翔計(jì)劃的立項(xiàng)、中期、結(jié)題評(píng)審會(huì)，年均培養(yǎng)學(xué)員1名.在中學(xué)生中開設(shè)高級(jí)實(shí)驗(yàn)類課程“信息安全與對(duì)抗技術(shù)”，組織中學(xué)生信息安全冬令營和夏令營等.

4 總 結(jié)

依據(jù)突出大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教育能力培養(yǎng)以及全面提升培養(yǎng)質(zhì)量的需求，本文提出了一種內(nèi)涵明確的“54321”創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)保障體系建設(shè)的理念和框架.框架明確定義了培養(yǎng)人才需要具有的5種基本屬性、培養(yǎng)人才需要的4種基本能力、人才培養(yǎng)需要建設(shè)的3項(xiàng)基本要素、2個(gè)基本體系、1個(gè)能力保障體系，成為人才培養(yǎng)、專業(yè)建設(shè)、學(xué)科發(fā)展的重要支撐.實(shí)踐結(jié)果表明，保障體系設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性、全面性和先進(jìn)性，對(duì)于全面提升學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)確有實(shí)效，有利于提升高等教育質(zhì)量，該體系具有很強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值.

下一步研究的重點(diǎn)是從學(xué)院、學(xué)校更高層面入手，拓展應(yīng)用教改成果，更大范圍整合創(chuàng)新實(shí)踐教育教學(xué)資源，以更好地服務(wù)于學(xué)校發(fā)展和人才培養(yǎng)；持續(xù)加強(qiáng)基于教改成果形成的示范輻射效果，不斷豐富創(chuàng)新實(shí)踐教育教學(xué)成果.同時(shí)，總結(jié)方法應(yīng)用過程和結(jié)果中存在的問題，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，改進(jìn)創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)方法，形成周期性的閉環(huán)促進(jìn)模式.

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