課程建設評測模型研究

王薇 林欣欣 陳鑫 王凱楠

摘? 要：為解決目前網絡空間安全新工科課程設置及產出評測缺乏量化分析的問題，文章提出采用機器學習中的線性模型計算方法，構建基于SCP的課程設置評測模型及基于OBE的課程產出評測模型，可量化分析課程設置的合理性。利用模型對“網絡文化安全”課程進行評測，實驗結果表明，評測模型有效降低人工經驗存在的誤差，提高網絡空間安全新工科課程的建設質量。

關鍵詞：網絡空間安全;課程建設評測;課程產出評測

中圖分類號：G622.3? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）16-0180-04

Research on Evaluation Model of Course Construction

——Example of New Engineering Course of Cyberspace Security

WANG Wei1，LIN Xinxin2，CHEN Xin2，WANG Kainan2

（1.College of Computer Science and Technology，Changchun University，Changchun? 130022，China;

2.College of Cyberspace Security，Changchun University，Changchun? 130022，China）

Abstract：At present，there is a lack of quantitative analysis on curriculum setting and output evaluation of new engineering in cyberspace security. In order to solve this problem，a linear model calculation method in machine learning is proposed to construct curriculum setting evaluation model based on SCP and curriculum output evaluation model based on OBE. The model can be used to quantitatively analyze the rationality of curriculum setting. The model is used to evaluate the course of “Network Cultural Security”. The experimental results show that the evaluation model can effectively reduce the error of artificial experience and improve the quality of new engineering course construction of network space security.

Keywords：cyberspace security;evaluation of curriculum system;evaluation of course output

0? 引? 言

伴隨著信息技術的飛速發展，計算機網絡滲透到各個領域之中，互聯網構成的網絡空間所包含的內容日益擴充，網絡空間問題已經不再僅僅局限于傳統的技術安全，更應把握網絡空間環境中的意識形態安全、文化內容安全。根據2017年教育部指出的新工科建設的新思路，結合時下國家對網絡空間安全的新型人才需求，長春大學網絡空間安全學院提出建設網絡空間技術安全與網絡空間文化安全相融合的新工科方向，注重人才技術與人文素質綜合能力培養，實現工科互建、文理共建的新專業構建模式，解決網絡空間技術安全與網絡空間文化安全間的斷層問題。

針對新興學科的課程體系建設，國內外許多學者進行了研究并取得了相應的成果。朱艷萍等[1]提出基于人工智能的網絡空間安全課程體系建設，強調在網絡空間安全學科內構建面向人工智能的網絡安全課程體系，再以機器學習促進網絡空間安全。曹鵬飛等[2]構建了以通識基礎、專業方向、實習實踐、競賽創新為4階段的課程體系，并通過OBE理論對學生畢業后的綜合能力進行評價。這種基于產出的教育理念只有標準，缺乏計算方法。文獻[3]針對學生興趣不足的特點提出采用啟發式教學并用案例和任務加以驅動，缺點在于不能更好地選擇適合學生的課程。文獻[4]針對課程內容獨立采用自頂向下的方式構建課程體系，并提出綜合實踐分級培訓模式。

以上方法從不同的方向針對網絡空間安全新工科課程體系建設進行了研究，但都缺乏量化的標準進行評估，構建課程量化評測模型具有一定的意義。本文為吉林省高等教育教學改革課題“應用型網絡空間安全新工科建設研究”，吉林省職教課題“新時代校企融合背景下技術技能人才培養模式實踐研究”的重要研究內容，力求通過模型構建，為課程體系設置及技術技能人才培養提供量化的評價依據。

1? 網絡空間安全的背景及發展

1.1? 網絡空間的產生與發展

伴隨著互聯網的快速發展，網絡給人們提供了交往的新方式，網絡主體通過搭載互聯網的各類載體進行各種操作完成信息資源的交流，網絡空間是人類利用計算機和通信設備所構建的由信息所組成的空間，其中包括互聯網、物聯網以及網絡中所傳輸、處理和存儲的一切信息[5]。方濱興院士將網絡空間定義為“構建在信息通信技術基礎設施之上的人造空間，用以支撐人們在該空間中開展各類與信息通信技術相關的活動”[6]。面對網絡空間安全問題的存在及新興交叉學科的興起，網絡空間安全學科及專業應運而生，國家對于網絡空間安全的重視度和人才隊伍建設的重視度提升到了一個更高的水平，但目前全球網絡安全人才依然存在大量的缺口，網絡安全關系到國家安全、社會穩定等諸多方面，只有建設合理的課程體系才能為社會輸出更多合格的專業人才，保障國家網絡空間安全。

1.2? 網絡空間安全新工科

2014年2月，中央網絡安全和信息化領導小組及其辦公室宣告成立。2015年6月，國務院學位委員會與教育部批示決定在“工學”門類下增設“網絡空間安全”一級學科并開設一級博士點，推動網絡安全領域人才培養。2016年1月，共29所院校增列網絡空間安全一級學科博士學位授權點。2017年9月中央網信辦、教育部確定7所高校作為首批網絡空間安全示范項目，截至2020年全國開設網絡空間安全本科專業院校數量增至62所。網絡空間安全作為新興的交叉學科，傳統的工科建設模式已然不適合其發展目標，新工科建設才是這一專業的出口。網絡空間安全新工科在建設過程中要積極加強其內容建設，強調學科交叉融合，人才培養。只有正確進行課程體系建設和人才能力評估才能實現專業人才缺口的填充，進而實現網絡空間的安全運行，實現“互聯網+文化”“互聯網+社會”“互聯網+管理”等多學科交叉，實現技術、文化、管理的有機融合。

3? 網絡空間安全新工科的課程與能力評測

3.1? 基于SCP的課程建設評測模型

目前普通高校的網絡空間安全專業課程主要以傳統的網絡安全理論與技術為主，網絡空間安全本身便需要各類學科知識進行支撐，課程的開設應有一個具體的量化標準，本文將機器學習中的線性模型計算方法應用于此，線性模型簡單、易于建模，將學生、企業和專家的意見作為屬性描述，通過3個屬性的線性組合進行課程評價總分的計算，通過不同的閾值規劃等級，并通過Python使用Matplotlib庫將具體的模型實例進行表現。

網絡空間安全新工科的課程體系在制定過程中應考慮多方因素，包括學生意見、社會企業意見以及專家意見等等，針對每一門課程是否需要開設，可構建基于SCP（Student、Company、Exoert）3標志值的課程建設評測模型。

在此模型中將課程評價分為不滿意、基本滿意以及非常滿意三部分，其次設置課程開設標準的標志值1～5分別代表必須取消課程、推薦取消課程、推薦設置為選修課程、推薦設為必修課程以及必須開設課程。統計參與課程開設評測的學生、企業以及專家數目，將其求和標記為n，再統計不同參與者中對于該課程不滿意、基本滿意以及非常滿意的數目，分別標記為a、b、c，參照表1記錄不同參與類型的標志值。

將上述方法所計算的各類標志值進行計算p=0.1q+0.5w+ 0.4e，其中q，w，e是根據上表計算公式所獲得的學生、企業和專家的標記值。將p的值參照表2即可得到該課程開設的評測標準。該參考模型的課程評測周期為1年，記錄課程評測值，當連續3年都是推薦取消時，便將其標志值設為1。

該模型對于新開設課程以及傳統課程中存在的問題提供了一個數值標準，有助于對新課程的評價以及對課程體系的更新。根據該模型編寫程序以學生為參與者，對“網絡文化安全”課程針對50名學生進行評測，結果如圖1所示，圖2為課程最終標志值的變化圖。

專家以及企業對課程的評價標志值變化類型與學生相同，以三維坐標中點的顏色深度為衡量標準，由顏色深度變換表示該課程的評價標準，五種顏色深度表示五種開設標準，其中最深顏色表示必須取消，最淺顏色表示必須開設，其余依此類推，這樣課程設置的就有明確的量化值。

3.2? 基于OBE的課程產出評測模型

新工科建設的核心在于人才的培養，人才的能力是課程產出的結果，課程產出的效益同樣需要量化。

一門課程開設的目的是對學生的某一種或某幾種能力進行培養，同時學生某一能力的培養是多門課程作用的結果。在開設課程時將該課程對學生的某一種或某幾種能力的培養力度按照總和100%做定量分配，將支撐學生一種能力的所有課程考核分數的加權總和記為SA，所有學生在該能力上的課程分綜合SA的平均數記為MA，將學生在單項能力的達成度記為DA。為避免學生在不同占比的課程中得分的差距過大，當SA/MA≥1.2時將DA標記為高，當SA/MA≥0.8時且SA/MA<1.2時將DA標記為合格，當SA/MA<0.8時將DA標記為不合格。

將某一學生各項能力相加標記為ST，所有學生各項能力值總和取平均記為MT，將學生總能力達成度記為DT。為避免學生在各項能力上的差距過大，當ST/MT≥1.2時將DT標記為高，當ST/MT≥0.8時且ST/MT<1.2時將DT標記為合格，當ST/MT<0.8時將DT標記為不合格。

該課程產出效益的評測周期為一年，針對學生每年的能力變化及時調整課程體系及培養方案，使新工科的課程體系更為合理。

“網絡文化安全”是長春大學網絡安全學院開設的一門專業特色課程，是以網絡技術安全為基礎、網絡文化安全為特色的一門課程，是重點建設課程。應用該模型對“網絡文化安全”課程進行評測，其中“網絡文化安全”課程支撐專業人才培養方案中畢業要求指標點為5項，不同考核環節考核得分為4項，分別記為t1、t2、t3、t4，評測結果如表3所示。

在該案例中以SA/MA為計算方法將學生的各項能力指標做分析，學生能力分布如圖3所示，以0.2的冗余作為調整，全面展現學生能力分布情況。

4? 結? 論

基于SCP的課程體系建設評測模型結合學生、企業以及專家三方的意見使用機器學習中的線性模型計算方法給出量化標準，有助于解決新工科建設中的課程建設的盲目性問題，也為課程體系的調整提供參考依據。基于OBE的課程產出評測模型將課程能力培養在學生測試中進行量化，方便及時更新培養計劃，有效解決課程設置不符合學生能力培養需求的問題，更有助于優化課程體系結構。

參考文獻：

[1] 朱艷萍，張云春，林英，等.面向人工智能的網絡空間安全課程體系建設 [J].計算機教育，2019（9）：120-124.

[2] 曹鵬飛，楊望，葉傳標，等.新工科背景下應用型大學網絡空間安全專業課程體系構建研究 [J].計算機教育，2019（11）：54-57+63.

[3] 韋麗娟.計算機網絡安全課程教學模式研究 [J].軟件導刊（教育技術），2017，16（10）：76-77.

[4] 陳凱，付才，鄒德清，等.網絡空間安全綜合實踐分級通關課程體系構建 [J].網絡與信息安全學報，2019，5（3）：67-74.

[5] 劉華芹.網絡人類學：網絡空間與人類學的互動 [J].廣西民族學院學報（哲學社會科學版），2004（2）：64-68.

[6] 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.

作者簡介：王薇（1975—），女，漢族，吉林延吉人，副院長，教授，碩士生導師，碩士，研究方向：機器學習與智能數據分析;林欣欣（1997—），男，漢族，山東臨沂人，碩士研究生，研究方向：網絡安全、網絡文化治理、人工智能、霧計算;陳鑫（1999—），女，漢族，山東長清人，碩士研究生，研究方向：邊緣計算;王凱楠（1996—），男，漢族，山西長治人，碩士研究生，研究方向：網絡安全、大數據分析。