網絡空間安全專業實驗教學模式探討

許銳 劉垣

[摘 要] 實驗教學是網絡空間安全專業教學的重要組成部分。根據網絡空間安全專業教學特點和培養目標，探討實驗教學的新體系和新模式，新的實驗教學模式對應用型本科院校網絡空間安全專業建設和人才培養具有重要的現實價值。

[關鍵詞] 網絡空間安全;實驗教學;人才培養;教學模式

[基金項目] 福建省教育科學“十三五”規劃課題“多元貫通式網絡空間安全專業人才創新創業能力培養研究”（FJJKCGZ19-056）

[作者簡介] 許 銳（1978—），男，博士，副教授，從事網絡空間安全領域的教學與科研工作。

[中圖分類號] G642.4? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）31-0227-02? ? [收稿日期] 2020-03-13

隨著信息技術發展和網絡空間興起，網絡安全問題得到前所未有的重視。網絡安全不僅關乎人民生活，還關系到國家的安全和主權，加強網絡安全已成為我國國家安全戰略的重要組成部分。近年來，全球都面臨著網絡安全人才緊缺這一共同難題[1]，我國也越來越重視網絡空間安全人才培養，2015年6月11日國務院學位委員會增設“網絡空間安全”為一級學科[2]，網絡空間安全專業發展越來越快。目前大部分高校的網絡安全專業主要依托計算機、通信等相關專業培養人才，尚未形成完善的教育體系[3]。網絡空間安全人才的水平直接影響國家的網絡安全，如何建立完備的專業人才培養模式，培養出祖國需要的網絡安全專業人才是亟待解決的問題。

網絡空間安全是一門技術性和實踐性都很強的學科，根據工程教育認證要求，網絡空間安全專業人才需具備分析問題、設計方案、科學研究、使用現代工具等多方面的能力。實驗教學是網絡空間安全專業人才培養的一個重要環節，也是學生綜合能力與創新能力培養的有效途徑[4]。一些高校仍存在對實驗教學重視不足、教學模式不合理等情況，造成學生理論和實踐脫節以及解決問題能力差的情況。目前，迫切需要從網絡空間安全人才培養目標出發，構建合理的實驗教學體系和教學模式，提升實驗教學的教學質量。

一、網絡空間安全專業實驗教學的特點

1.網絡空間安全專業實驗教學要求理論與實踐相結合。實驗教學可以培養學習興趣和探究精神，幫助學生更好地理解、掌握專業課知識。同時，通過實驗教學培養出的實踐能力也是學生今后學習和工作的一項核心競爭力。

2.網絡空間安全專業部分實驗具有一定破壞性。如《網絡攻防技術》《Web應用安全》《入侵檢測及數字取證》《惡意代碼分析》等課程的部分實驗屬于不可逆的危險實驗，具有一定破壞性，實驗需要借助一些技術手段安全隔離。

3.網絡空間安全專業實驗工具較多。操作系統Parrot Security OS提供了超過400種用于滲透測試、計算機取證、反向工程、攻擊等功能的測試軟件;操作系統Kali Linux也提供了超過300種安全測試工具軟件，網絡空間安全專業教師需要結合培養計劃在眾多工具中挑選合適的安全工具。

4.網絡空間安全專業實驗需要借助虛擬技術。利用虛擬技術搭建的仿真實驗環境中可以配置大量的虛擬實驗設備，大幅度降低購置硬件設備的成本，實驗的靈活性、獨立性、擴展性以及可視化效果都優于傳統的實驗。另外，借助虛擬技術可最大程度降低網絡安全實驗的破壞性。

二、構建“漸進式”實驗教學體系

網絡空間安全實驗教學是培養網絡空間安全專業學生實踐能力和創新能力的一個重要教學環節，其目標是培養能夠獨立的解決工程應用領域的技術難題，具備較強的工程實踐創新能力的人才。

福建工程學院以培養應用型、技術技能型、復合型人才理念為指導，結合當前社會對網絡空間安全人才的需求，從認知實驗、驗證實驗、設計實驗、綜合實驗四個方面構建了一種“漸進式”的實驗教學體系，具體細分為基礎實驗、核心能力實驗、綜合實驗、創新實驗四類。

1.基礎實驗（認知實驗、驗證實驗），包括計算機網絡及應用、數據庫原理及安全、應用密碼學、操作系統及安全。

2.核心能力實驗（驗證實驗、設計實驗），包括網絡安全程序設計、軟件安全及風險分析、Web應用安全、網絡攻防技術、網絡安全管理。

3.綜合實驗（設計實驗、綜合實驗），包括入侵檢測及數字取證、惡意代碼分析與處理、網絡爬蟲技術、隱私保護、信息隱藏技術。

4.創新實驗（設計實驗、綜合實驗），包括學科競賽、畢業設計。

三、構建網絡空間安全專業實驗教學新模式

1.建立虛擬仿真實驗平臺。根據網絡空間安全專業實驗教學的特點，利用虛擬平臺開展實驗教學有其獨特優勢。網絡空間安全實驗室建設需要昂貴的硬件設備和實驗場地，建設成本較高，搭建實驗平臺需要較多時間。采用虛擬仿真實驗平臺可大幅度降低實驗室建設成本，使得教學更加靈活安全，教學過程可實時跟蹤，教師可及時糾正學生實驗過程中的錯誤。

2.開放實驗設備，提升學生實踐能力。目前，許多高校的網絡空間安全專業實驗資源開放共享度低，實驗室管理需要健全開放制度，讓實驗設備在實驗教學中發揮更大作用。開放實驗設備能促進學生早進入實驗，早融入實驗，課后復習提升，提高學生實踐和創新能力。通過開放實驗設備，我校開展豐富多彩的第二課堂，為學生搭建自我展示的平臺，激發網絡空間安全專業學生的創新興趣和創業激情。

3.積極開展學科競賽培訓。我校引入SimpleCRC V2.1長城網絡靶場競技系統開展學科競賽培訓。該平臺具有基礎考核模式、奪旗闖關模式、主機滲透模式、攻防對抗模式、取證溯源模式、企業環境滲透模式、安全加固模式、自定義競賽模式等多個實驗模塊，能夠滿足當前學科競賽要求。本科生從大一開始接觸學科競賽，遵循“從易到難，由廣至精”培養模式，在掌握基礎理論和實驗的基礎上拓寬學科范圍，注重交叉學科的相互融合，通過SimpleCRC V2.1長城網絡靶場競技系統這一實驗平臺逐步提升學科競賽實戰能力和解決實際問題能力。本項工作在我校開展以來，網絡空間安全專業本科生獲得了多個學科競賽獎項。

4.加強實驗過程管理。實驗過程包括實驗準備、實驗進行、實驗總結和實驗評價四個過程。①實驗準備，教師提前布置任務，學生在課前準備實驗相關的理論知識和實驗技能，完成實驗準備報告。②實驗進行，教師準備好每次實驗的指導書，根據實驗指導書完成實驗，鼓勵學生發揮自身創造力設計和改造實驗內容。通過引入的SimpleSPC網絡安全平臺，學生錄制實驗過程并截圖實驗結果作為后期評價的重要依據。③實驗總結，實驗總結階段需對實驗數據、過程、方法和結果認真分析，總結分析實驗的合理性、準確性和存在的問題，撰寫實驗報告。④實驗評價，實驗評價主要考查實驗準備、實驗報告和實驗過程三項，三項分值皆為100，權重分別為10%、30%和60%。

5.提高學生創新實踐能力。我校在保證實驗知識點全面覆蓋的基礎上，對實驗內容進行適當的拓展和提高，鼓勵本科生參加實驗室實踐項目，以提高學生創新意識和創新能力。借助實驗室平臺，把教師的教研科研成果轉化成實驗教學內容，提高學校教學和育人水平，提升學生的創新實踐能力。

四、結語

本文針對目前網絡空間安全實驗教學的特點，結合福建工程學院網絡空間安全課程的教學實踐，探討實驗教學的新體系和新模式，為進一步提升實驗教學的教學質量，培養出國家需要的網絡安全人才積累更多經驗，對辦好網絡空間安全專業有著重要的實踐意義。

參考文獻

[1]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（04）：206-211.

[2]教育部關于增設網絡空間安全一級學科的通知[EB/OL].[2015-06-11].http：//www.moe.gov.cn/s78/A22/A22_gggs/A22_sjhj/201511/t20151127_221423.html

[3]楊良斌，周新麗，劉思涵，等.大數據背景下網絡空間安全人才培養機制與模式研究[J].情報雜志，2016（12）：81-87.

[4]杜秋平，陳晶，杜瑞穎，等.國家網絡安全學院實驗室建設與管理創新研究[J].實驗技術與管理，2019，36（11）：33-35.