信息安全專業實踐教學改革與創新

李秀廣，張明書

（武警工程大學 密碼工程學院，陜西 西安 710086）

0 引 言

習主席在主持召開網絡安全和信息化工作座談會時明確指出：要樹立正確的網絡安全觀，加快構建關鍵信息基礎設施安全保障體系，全天候全方位感知網絡安全態勢，增強網絡安全防御能力和威懾能力。當前，以增強信息安全實戰能力為導向，提升信息安全創新理論、應用技術和專業人才培養質量，已成為國家和軍隊信息化建設中一項支撐工程和關鍵任務。院校作為專業人才培養的主陣地，勢必要擔當起推進信息安全專業實踐教學改革創新，提升信息安全人才實踐能力的重任。

為滿足信息技術發展對人才應用實踐能力、崗位任職能力和應變創新能力提出的更高要求，適應信息安全專業教學改革與發展需要，必須進一步加強對實踐教學的研究與推進力度，教育教學改革要始終以提高學生的應用實踐能力為導向，樹立加強實踐教學的理念，搞好實踐教學的頂層設計與規劃，探索靈活有效的實踐教學模式方法，切實培養出適應崗位業務和形勢任務需求的高素質人才[1-2]。

1 以學生為中心，構建實踐能力導向的“CC5E”梯次化教學目標模型

以學生為中心，以實戰能力培育為主線，按照“時序得當、知識連貫、技能銜接”的原則科學布局、統籌安排課程，建立“CC5E”梯次化教學目標模型，如圖1 所示。其中，CC（Combat Capacity）代表實戰能力，5E 分別指學習投入能力（Engagement）、應用實踐能力（Experiment）、探究分析能力（Exploration）、實戰應變能力（Emergency）和擴展創新能力（Extension）。

圖1 “CC5E”梯次化教學目標模型

在教學實踐中，以實戰能力為導向，以5 種能力培養為目標，使“CC5E”梯次化教學目標通過教學大綱、人才培養方案和課程教學計劃納入每一門課程、嵌入每一本教材、滲入每一節課堂、化入學生頭腦。確立以能力為核心、以實施為重點、以創新為驅動的教學理念，構建“基礎訓練專題模塊式、應用能力項目驅動式、創新技能探索研究式”的實踐教學模式，以增強學生學用結合、分析處理、判斷決策的實踐實戰能力。

基礎知識和科學理論是能力提升的根本前提，強化學生的實踐能力必須以堅實的基礎知識為支撐。在基礎理論教學中，注重學生學習投入能力的培養，以此帶動學習效率的提升和基礎理論的鞏固。

以突出應用能力培養和專業技能訓練為目標完善實踐教材，專業基礎課普遍設置課程設計內容，加強實踐環節，加大實用性、實戰型教學內容的比重，提升學生的應用實踐能力；同時，緊跟學科技術前沿、適應工作崗位需求構建課程模塊化、項目層次化實踐內容體系，將信息安全領域難點熱點問題、學術科研中的關鍵問題適時引入實踐教學中，強化學生的探究分析和實戰應變能力。

以提高學生創新能力為目標建立開放式實踐教學制度，開展本科生小革新、小發明、小軟件、小制作、小論文的“五小”科技創新，為學生參加數學建模競賽、信息安全大賽等全國性學科專業競賽提供指導和科研環境，吸收學生參與部隊課題研究，提升學生的知識應用與擴展創新能力。

2 以崗位任職能力需求為牽引，推動課程教學內容體系的優化重構

以崗位任職能力需求為牽引，運用自然生態理論，構建實踐能力支撐的知識體系，推動課程教學內容體系的優化重構。一是利用“生物鏈”理論，確定主干知識技能體系。將信息安全能力定義為一個生態圈，它包含知識點、知識群、課程、技能、能力5 個生態鏈節點，如圖2 所示。知識點位于生態圈“生物鏈”底層，形成自下而上的知識與技能層次，“生物鏈”上層高級節點擁有更多的衍生知識和能力。以口令認證技能為例，口令認證是身份認證的一種方式，口令認證技能包含于身份認證能力的范疇，同時需要密碼學、數據庫、程序語言設計等實踐課程的支撐，與動態認證、靜態認證、本地認證、網絡認證、虛擬鍵盤認證、實體U 盤（卡片、令牌）認證等知識群密切關聯，相關知識點包括密碼學課程中的散列函數、偽隨機序列、置換和擴散等，數據庫課程中的SQL 語句、數據表、主鍵、數據庫操作、計算機數據表示、數據庫加密等，程序語言設計課程中的基礎語言、基本語法、面向對象、軟硬件編程平臺與接口、明密文檢索與比對、密碼算法設計與調用等。二是利用生態平衡理論，優化教學內容分配體系，使各教學環節的配比取得最佳“生態”平衡點。基礎課程、專業基礎課程、專業課程的比例，每本教材中理論內容與實踐內容的比例，每門課程中講授課時與實驗課時的比例，教學設計中理論講授與實踐操作的比例，布置作業中理論作業與操作作業的比例，課堂學習時間與自習時間的比例……每一種比例都需要從全局出發，從學科體系和學生能力生成規律角度通盤考慮，找準最佳“生態”平衡點，使老師和學生都處于最佳狀態，從而把學生培養成為理論知識厚實、實踐技能扎實的實踐型信息安全專業人才。

3 以實踐能力培育為核心，創新“5階5合”體系化教學實施規范

以青年學生的學習認識規律為主線，以實戰能力培育為核心，根據新型信息安全人才培養規律和崗位業務需求，創新實踐“5 階5 合”式實踐教學實施規范，如圖3 所示，即1 階課程實驗，與課程知識點有效融合；2 階課程設計，與課程技能要求有效融合；3 階任務實訓，與應用能力要求有效融合；4 階對抗演練，與綜合應變能力有效融合；5 階基地演習，與崗位任職能力有效融合。

圖2 實踐能力知識體系示意圖

圖3 “5 階5 合”體系化教學實施規范

科學制訂從課程實驗、課程設計、任務實訓、對抗演練、基地演習，到崗位實習與實際任務歷練的體系化實踐教學實施規范，充分利用在線課程、模擬仿真系統、虛擬實驗室等輔助手段，按照“前期重理論打基礎、中期訓技能提素質、后期練應用強能力、崗前促綜合熟業務”的思路，科學定制知識銜接、能力連貫的實踐教學模式，從低級到高級、從單一到復合逐步培養學生滿足新的形勢任務需求的信息安全實戰能力。

新時期信息安全人才必須具有較強的創新意識、系統思維能力和實踐應用能力，院校教學也要相應地以滿足社會對信息安全人才的動態需求為目標，不斷強化實踐教學環節，靈活實踐教學方法，增強人才培養實效。

4 以深度融合信息技術為手段，推進基于應用場景的融合式教學法改革

4.1 以任職崗位需求為牽引，按能力要求設置問題情景

以實踐教學的靶向性和有效性為目標，把信息安全學科相關課程知識點支撐的能力與任職崗位任務建立映射關系，然后，按照能力要求設置問題情景，確定課程學習的知識及技能目標。以網絡安全技術實踐課為例，任職崗位工作需要保護綜合信息網終端系統安全，那么學生將來要承擔的工作任務必然包括：①預防與清除綜合信息網終端計算機病毒；②查找綜合信息網終端計算機系統漏洞；③加固綜合信息網終端計算機主機系統安全。相對應的知識技能目標分別為：①能安裝、配置殺毒軟件，查殺病毒與木馬，修復系統及應用程序漏洞；②認知掃描器工具，能應用掃描器工具發現主機系統安全風險；③能保護系統賬號，防止暴力破解，能配置本地安全策略，加固系統安全。

4.2 采用面向教學內容與學生學習理解規律的融合式教學法

根據4.1 節能力與任職崗位任務間的映射關系，把實踐課程內容分解成多個以技能要求為基礎的實踐子項目，然后，采用項目驅動式+情境沉浸式教學相結合的教學法，將項目融入教學內容，利用可形象感知、可即時反饋的實踐操作，促使學生掌握知識內容，練就扎實技能。

該教學方法使學生按照發現問題、分析問題、解決問題的思路開展實踐研究與方法驗證，堅持因學生層次制宜、因技術革新制宜、因職能拓展制宜、因任務變化制宜，通過采用研究型、專題型、項目驅動型實踐教學方法，切實提高學生的思維水平和動手能力。

4.3 提出并實踐“微反轉課堂”的教學模式

鑒于信息安全專業課程學習難度偏大、理論與實踐性均比較強的特點，我們在小規模在線課程SPOC（Small Private Online Course）+反轉課堂的基礎上優化改進，提出了微反轉課堂的概念。SPOC 對學生人數有著嚴格的限制，如果人數過多，無法就課程內容充分深入討論，難以達到預期效果[3]。反轉課堂則是讓學生在課前通過網絡平臺或微課資源學習課程內容，課中在教師的引導下組織進行專題講授、知識點剖析或小組討論，這種方式對于線下時間有保障、知識點相對獨立、難易適度的授課內容效果較好，但對于很難在短時間內深刻理解的某些重難點內容，學生往往難以講解清楚，效果并不理想[4]。“微反轉課堂”同時借鑒反轉課程和對分課堂各自的優勢特點，根據項目（知識點）劃分課堂時間安排，依然采用學生線上自學、老師線下組織的方式，只是在組織方法上根據項目難易程度，靈活安排反轉的內容和時間，有效避免反轉課堂組織過程中出現的學生線上學不透、課上講不出，教師組織實施難的問題，取得了良好的教學效果。

5 以解決現實問題為重點，推進“教、學、訓、研、用”一體化改革實踐，提升實踐型人才培養質量

持續推進“以教帶研、以學導訓、以戰促學、訓戰一致”教育教學改革，聚焦部隊任職需求，強化知識重轉化，面向部隊增技能，靠攏實戰抓演訓。

“以教帶研”就是密切跟蹤形勢任務發展和職能業務拓展中的重難點問題，以解決部隊實戰難題為目標開展科研攻關，并注重成果的應用轉化，解決教學、科研與部隊實戰需求有機融合的問題；“以學導訓”是指注重學以致用，以扎實的理論知識指導實踐訓練，使實踐過程始終保持正確的理論方向和實踐導向，更加貼近部隊實戰需求、貼近崗位業務規律、貼近形勢任務發展；“以用促學”是指教學活動圍繞實戰需求展開，加強新理論、新戰法、新訓法的研究應用，通過案例、戰例剖析，推進實戰化教學、演練型實踐、創新式教育的人才培養模式，加強能力導向性明確、崗位指向性強的課程設計，提高教學針對性和有效性；“訓用一致”是指牢固確立戰斗力標準，基于實戰化訓練環境，加強實戰化訓練實踐，強化實戰化訓練的思路、理念，創新實戰化訓練模式，完善實戰化訓練機制，依據使命任務確定能力導向，根據實戰能力需求設計教學訓練目標，按照訓練目標規劃教學訓練的組織、管理和保障，加強多樣化任務中的基本技能和綜合素質訓練，增強實戰技能。

6 結 語

實踐教學是當前高校教育教學改革的重要內容，也是關系人才培養質量的一個重要方面，只有適應信息化、智能化條件下社會和部隊對信息安全人才需求的發展，不斷改進辦學思路，提高實踐教學水平，才能培養出素質能力過硬、深受用人單位歡迎的高層次信息安全人才。