多元協同導向的網絡應用安全實踐教學體系建設

苗春雨，陳麗娜，杜巧連，趙建民

（浙江師范大學行知學院 工學分院，浙江 金華 321004）

0 引 言

2015年6月，國務院學位委員會和教育部聯合發出《關于增設網絡空間安全一級學科的通知》，以實施國家安全戰略，加快網絡空間安全人才培養步伐[1]。網絡應用安全為該一級學科的方向之一，網絡應用安全的內涵為保證網絡空間中的應用系統安全，同時明確了提高網絡攻防實踐能力的重要性。

網絡應用安全方向人才培養過程中，具有完備性和可行性的實踐教學體系起到至關重要的作用。網絡空間安全的人才金字塔體系中，不只有服務于安全行業公司的專門人才，也包括與傳統信息技術相結合的安全開發和運維人才，且用人市場需求巨大[2]。因此，并不是只有985和211或目前的雙一流大學才能夠開設網絡安全專業，各高校辦學層次不同，擁有的資源差異較大，必須結合自身辦學定位和專業發展特色，建設符合人才培養目標的實踐教學體系。浙江師范大學、金華市政府與杭州安恒信息技術有限公司（以下簡稱安恒信息）于2015年底簽訂三方合作共建網絡安全學院的協議，以系統安全開發、網絡安全運維為特色方向，以應用型本科人才為培養目標，協同培養網絡應用安全方面的專業人才。在兩年多的專業共建過程中，先后獲批浙江省網絡空間安全一流學科（B類），以網絡應用安全為特色的浙江省特色專業。所構建的協同創新IT人才培養模式行之有效[2]，其中最核心的組成部分是以“校企政行”為橫向協同，以實驗、實踐、實訓和實習為縱向協同，以教師教學和自主學習融合的“課內外”協同為導向的實踐教學體系。

1 研究現狀和存在的問題

1.1 研究現狀

美國作為網絡空間安全人才培養方面的先行者，其多元主體的參與及協作為人才培養提供完備的價值鏈，實踐化的教學模式、專業化的網絡安全實驗室為學生的教育和發展提供了堅實的實踐教育保障[3]。由于網絡空間安全專業交叉學科的特性，且知識更新速度快，實踐環節貼合實際生產的需求較高，眾多學者在整合資源，提高實踐教學環節的教學質量方面進行了大量的研究和實踐。李暉等人對網絡空間安全學科的知識體系進行了提煉和總結，指出基于產出式的教育模式符合網絡空間安全人才培養的特點，并給出了模塊化的參考課程體系[4]。董理君等人提出重視信息安全實踐環節開放性的特征，依托多樣式教學形式和虛擬實驗平臺，構建以培養學生興趣為導向，以打通信息技術與安全知識體系為核心，以實踐帶動理論學習的模式[5]。趙國生等人則研究了分層次的網絡空間安全實踐教學體系[6]，從基本理論、基礎知識到實踐技能3個層次，涵蓋設備安全、系統安全、數據安全與應用安全的實踐教學內容體系。文獻[7]討論了網絡空間安全人才培養的特殊性，建議通過開源硬件和軟件平臺構建滿足系統安全、物聯網應用安全和云計算安全教學需要的實踐教學平臺。李建華等人則分析了網絡空間安

全學科人才培養的要求，指出應該著力建設多元化、重實踐的創新型人才培養環境和細粒度的網絡空間安全專業教學質量評估體系[8]。黃建忠等則以武漢大學的辦學經驗為例介紹了“三創”教育理念指導下創建基礎實驗平臺、綜合實訓平臺、開放性研究平臺三個層次的信息安全綜合實訓實踐教學平臺的經驗[9]。

網絡空間安全學科的前身是信息安全專業，無論是分屬在各高校的通信專業或計算機專業，抑或目前獨立成為一級學科，教育界學者對專業人才培養過程中的實踐教學環節的重要性達成了共識，也從不同角度論述了實踐教學體系的建設理念。

1.2 存在的問題

對以應用型本科人才培養為辦學定位的學校進行調研，結合學者提出的研究背景和發展現狀，我們認為目前網絡空間安全人才培養的實踐教學體系建設主要存在以下問題。

（1）實驗內容與生產實際脫節，缺乏配套教材。由于缺少網絡安全行業公司的一手資源，各高校普遍存在實驗教學內容與生產實際脫節的情況，而能夠直接指導實踐教學的教材也少之又少，主要原因是撰寫的時間成本和安全技術發展速度快之間的矛盾。

（2）實驗形式和手段單一，不足以滿足實踐能力培養需求。盡管大部分高校相關專業采購或建設了虛擬仿真實驗平臺，但單一虛擬機的形式只能夠滿足基礎實踐技能訓練的目的，無法支撐綜合實訓。

（3）缺乏激發學生自主學習動力形成的機制和相應的自主學習平臺。目前有大量高校采用類似北京西普陽光的USAAS平臺，以MOOC或SPOC的形式為學生提供自主學習平臺，但缺少相應的激勵機制，事倍功半，而且此類平臺也存在上述第（2）點問題。

（4）實踐導師團隊從數量和質量上均存在無法滿足實踐教學需求的問題。一方面高校教師因職業發展原因，多以理論研究為主，加之大部分網絡空間安全專業教師是由計算機相關專業轉型，實踐導師團隊的組建也存在客觀難題。

依靠單一的產學合作，難以根本解決上述問題，我們提出的多元協同實踐教學體系構建方法，在不同層面和角度，讓多方參與，有效整合資源。

2 多元協同實踐教學體系的構建

2.1 實踐教學體系

根據我們的辦學定位和凝練的專業特色，以培養計劃的達成為目標，構建多元協同導向的網絡應用安全實踐教學體系如圖1所示。依托“校企政行”多元協同的人才培養模式，網絡安全學院與金華市經信委、公安局網警支隊、浙江省工業互聯網聯盟、金華市信息化推進協會等政府和協會建立了良好的合作關系。一方面獲取了人才需求，另一方面也獲得行業大量的一手案例。在完備的實踐教學支撐環境保障下，將課程實驗、實踐性課程、實訓和實習4個實踐教學層次有效銜接，并通過基于能力模塊的課程群建設，良好的教師課程知識點協同，打通基礎實踐能力、方向實踐技能、綜合專業技能與職業素養提高4個能力增值鏈條，且分別對應每一個學年。

圖1 多元協同導向的網絡應用安全實踐教學體系架構

按照合作協議和構建的協同創新育人模式，學生大一、大二前兩年在校內完成，大三將專業課程按能力模塊融合，在實訓基地完成學習，并且以導師指導下承接項目的形式對接實習企業；大四則進入學院通過簽約而搭建的云實習聯盟的相應企業進行實習。上述實踐教學過程和能力培養鏈條的實施，由高素質、分層次的實踐教師隊伍建設和技能達標測評體系提供保障和評價；由按年級制的攻防比賽聯賽和多樣化的課外實踐教學組織提供激勵和補充。其中年級聯賽每月舉辦一次，攻防實踐平臺中包含具有正常業務數據的多節點網絡仿真環境，有利于將學生在單一虛擬機上訓練的成果轉化為在相對更真實的環境中進行攻防的能力，每年聯賽排名前三名的隊伍獎品由合作企業提供。課外實踐教學包括應用安全協會和小規模的學習興趣小組，利用內部交流和企業高工系列講堂的形式組織活動。技能達標測評小組由政府、企業和學校的人員組成，每年進行一次學生實踐能力測評，對于測評不合格的學生，制定假期額外任務（在MOOC平臺上完成），以督促學生達標。前兩年的實踐教學和各類活動由MOOC、SPOC和MOOE（Massive Online Open Experiment）平臺提供支撐。

2.2 實踐導師團隊建設

浙江師范大學安恒網絡安全學院的實踐導師由自有師資和企業兼職導師組成。兼職導師多來自安恒信息。通過與金華市政府的合作、承接企業人員培訓等方式，吸引表達能力好的專業技術人員成為兼職導師，并聘請浙江師范大學教育學院的專家為兼職導師進行授課能力引導和養成，達到導師、學生、政府三贏的效果。為提高自有專業教師的實踐指導能力，學院提供配套政策，委派教師至網絡安全企業進行為期一年的實踐進修，提高自身專業實踐能力的同時與相關企業建立聯系。由于合作企業有若干網絡安全類培訓和認證資質，通過企業實踐進修的教師均通過了國家信息測評中心等組織的網絡安全相關認證，這樣專業教師也能夠參與各類培訓，擴大其用武之地。

師資隊伍建設及相關社會培訓與服務的同步展開，加之有效的配套支持政策，使得專業師資有動力轉型、企業工程師有動力授課。

2.3 實踐教學內容建設

根據人才培養計劃，實踐教學按能力模塊劃分，其結構如圖2所示，底層為Java開發等信息技術基本技能，各模塊的實踐內容不只是排斥關系，可根據各高校培養計劃實際的實踐課時要求指導學生選課。專業實踐導師按照能力模塊，確定技能拓撲關系，建立課程間的協同。圖2中安全應用能力因為所需工控安全沙盤目前正在完善過程，所以以虛線表示。

圖2 實踐教學能力模塊架構

2.4 實踐教學支撐環境

完備的實踐教學支撐環境，為網絡應用安全實踐教學體系提供底層保障。歷經兩年多的建設，多方投入資源的整合，目前所搭建的實踐教學支撐環境如圖3所示。其中的應用安全、系統安全和物聯網安全實驗室均為教育部產學合作協同育人項目支持，攻防對抗平臺和天池網絡安全保障云由直接校企合作支持，天池云采用SDN（software define network）技術，保障校園網安全的同時，可劃分資源用于真實生產環境中的實訓教學。

共享、自建和合建的實驗平臺與實習基地，對課程實驗、實踐性課程、實訓和實習4個層次的實踐教學提供環境支持，配以完善的開放制度和企業實習互聯網管理平臺，使得實踐教學行之有效。

3 實施難點和成效

采用上述實踐教學體系兩年以來，受益學生160人，在40名畢業生中，有10名在網絡安全行業企業從事網絡安全相關工作，獲得行業認可。學生參與行業舉辦的網絡安全夏令營，取得1個第1名、3個第3名的好成績；在全國高校網絡安全運維挑戰賽中獲得華東區三等獎。自有師資共4人完成企業實踐進修，并已參與各類認證培訓。目前專業第一志愿報考率超過150%。

協同模式的最大難點在于找到學校、政府、企業三者獲益的平衡點，即便政府和企業有承擔人才培養這種社會責任的愿望，在缺少合作受益的情況下，合作也難以長期維系。此外，師資團隊的建設是實踐教學能夠落地的軟實力保障，建立配套的激勵措施和評測體系勢在必行。最后，實踐技能測評環節對學習質量進行監督和評價，是改進實踐教學實施過程的直接驅動。

圖3 2+1+1協同育人培養模式及其支撐環境

4 結 語

通過開展廣泛而深入的校企合作和主動與區域經濟發展需求對接，有效地整合了多方資源，找到了多元協同育人模式中各參與方的發展平衡點，構建了符合專業發展需求并貼近實際生產環境的網絡應用安全實踐教學體系。通過前期的建設，在師資隊伍、平臺資源和教學模式上均取得一定成效，這一體系的構建為培養高水平的應用型本科人才提供有力支撐。

[1] 崔光耀, 馮雪竹. 強力推進網絡空間安全一級學科建設: 訪沈昌祥院士[J]. 中國信息安全, 2015(11): 62-65.

[2] 苗春雨, 陳麗娜, 葉安新, 等. 面向協同創新理念的IT應用型人才培養模式[J]. 計算機教育, 2016 (3): 53-56.

[3] 譚玉, 張濤, 陳菊. 美國網絡安全專業教育體系建設及其啟示[J]. 情報雜志, 2017, 36(4): 202-206.

[4] 李暉, 張寧. 網絡空間安全學科人才培養之思考[J]. 網絡與信息安全學報, 2015, 1(1): 18-23.

[5] 董理君, 武進霞, 康曉軍. 信息安全專業開放式實踐教學模式探討[J]. 計算機教育, 2013(15): 57-60.

[6] 趙國生, 王健, 李世明, 等. 網絡空間安全課程的實踐教學設計[J]. 計算機教育, 2017(8): 178-182.

[7] 龔征, 溫雅敏. 網絡空間安全人才培養的實踐教學探索[J]. 計算機教育, 2016(2):113-117.

[8] 李建華, 邱衛東, 孟魁, 等. 網絡空間安全一級學科內涵建設和人才培養思考[J]. 信息安全研究, 2015, 1(2): 149-154.

[9] 黃建忠, 張滬寅, 王麗娜, 等. 信息安全實訓實踐教學平臺建設[J]. 計算機教育, 2011(17): 105-109.