基于“強化學習”的高職院校信息安全專業課程體系研究

莫裕清

摘 要：高職院校的信息安全專業旨在培養信息安全類高技能型人才，是國家信息安全戰略的一個部分。專業的課程體系建設關乎到人才培養的質量，從大量的課程中選擇適合高職院校學生學習的課程，調配最優的課程體系，是專業課程建設的目標。通過機器學習中的強化學習，構建學生學習課程后產生的強化信號，通過強化信號的大小排序來進行選擇保留的課程，最后形成課程體系。正的強化信號產生最優的課程體系。

關鍵詞：強化學習；課程體系；信息安全專業

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A

Abstract：The information security specialty of higher vocational colleges aims to cultivate highly skilled talents in information security，which is a part of the national information security strategy.The construction of professional curriculum system is related to the quality of talent training.It is the goal of the construction of professional curriculum to select the courses suitable for the students to study from a large number of courses and to formulate the best course system.In the era of Internet plus，it is possible to use large data and artificial intelligence to deal with the problems in the field of education.Reinforcement Learning in machine learning can be a very good realization of the construction and optimization of the information security professional curriculum system.

Keywords：Reinforcement Learning；curriculum system；information security specialty

1 引言（Introduction）

構建最優的課程體系，是目前教育管理中的一個研究課題，各個高校在建設課程體系的時候，隨著管理者的變化，課程體系結構也隨著管理者的管理理念在發生變化，所以目前在各個高職院校，信息安全專業的課程體系結構差別很大，沒有統一的一個人才培養方案，課程體系結構不完善，并且隨機變化的可能性非常大。如果在課程體系的建設中能夠通過上層結構與社會需求相結合，探究出一種最優的體系結構，并且將整體框架固化下來，以后隨著社會的變化，不斷地結合實際進行自動調優，產生最優的課程體系結構。

實現自動調優，產生最優的課程體系結構，可以采用機器學習中的一種強化學習來進行探究。強化學習是一種重要的機器學習方法[1]，強化學習中由環境提供的強化信號（課程）是對產生動作（學生技能）的好壞作一種評價，強化學習系統在行動-評價的環境中獲得知識（課程體系），改進行動方案以適應環境[2]。

互聯網+的時代，完全可以應用大數據結合人工智能來處理教育領域的問題，機器學習中的強化學習能夠非常好的實現信息安全專業課程體系的建設與調優。

2 高職院校信息安全課程體系結構（The system structure of information security curriculum in higher vocational colleges）

信息安全是一門新興學科，也是一門綜合性的交叉學科，它涉及通信、密碼學、計算機、數學、人工智能、系統工程、管理等諸多學科，除了具有工科教育的特點之外，還有獨有的特點，涵蓋的領域比較寬。

目前，各個高職院校信息安全專業課程由基礎課程、專業課程和技能課程構成?；A課程在大學一年級開設，是專業課程的先修課程；專業課程在大學二年級設置，主要培養學生的專業能力；技能課程在大學三年級以實驗實踐課的形式開展，如圖1所示。

（1）基礎課程

基礎課程注重學生基本素養的培養，并為專業課程打下堅實的基礎?；A課程一般由公共基礎課程、程序設計基礎、網絡基礎和操作系統等構成。

（2）專業課程

專業課程重在培養學生的專業水平和能力，培養學生的專業素養，是學生掌握專業技能的一個關鍵環節，決定了學生后續學習的專業綜合能力，決定了學生專業素質的好壞。一般由軟件安全、數據庫安全、系統安全、移動安全和網絡安全等構成。

（3）技能課程

通過前兩階段的學習，學生最終能夠做什么、會做什么，需要技能課程的學習，技能課程結合信息安全工作崗位必備的知識技能，對學生進行強化訓練，這部分課程重在學生的實踐操作訓練。一般由專業訓練、技能培訓、頂崗實習和畢業設計等實訓、實習課程構成。

3 “強化學習”實現課程的自動篩選（Implementation of automatic screening of courses by means of Reinforcement Learning）

在某個課程結構中，課程選擇庫中可供篩選的課程有若干門，如在基礎課程中公共基礎課程的選取，可以有數學、英語等，數學又包含高等數學、線性代數和離散數學等，英語又有新概念英語、大學英語和專業英語等，具體如何選擇最終學生要修的課程，除了要掌握課程培養目標、學生需要的知識結構，還需要明確課程學習之后在學生中產生的效果，達到的預期目標，才能說是適合的、可選的課程。從若干課程中有效的判斷，并選取最適合的課程，構成信息安全專業課程體系，可以使用強化學習來實現。