新工科背景下信息安全專業建設和人才培養模式探索

閆璽璽 孟慧 湯永利

摘? 要： 針對新工科背景下信息安全專業創新型人才需求，對本校網絡與信息安全專業建設和人才培養模式進行探索，從能力培養體系、課程體系、實踐教學體系、教學模式、考核體系等方面進行改革，制定符合本校特色的專業培養方案，并闡述人才培養模式實踐過程中教學、實踐、科研方面取得的初步成效。

關鍵詞： 新工科; 信息安全; 實踐教學; 人才培養

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2021）07-104-05

Exploration of the specialty construction and talent training mode of information

security specialty in the context of New Engineering Education

Yan Xixi， Meng Hui， Tang Yongli

（College of Computer Science and Technology， Henan Polytechnic University， Jiaozuo， Henan 454003， China）

Abstract： According to demand for creative talents of information security in the context of New Engineering Education， the specialty construction and talent training mode for the information security specialty are explored in this paper. The ability training system， curriculum system， practical teaching system， teaching mode， evaluation system and so on are reformed to formulate a professional training plan in line with the characteristics of the university. The preliminary results of teaching， practice and scientific research in the ongoing reform and practice are described.

Key words： New Engineering Education; information security; practical teaching; talent training

0 引言

自十八大以來，“沒有網絡安全就沒有國家安全，沒有信息化就沒有現代化”已成共識。各國已把網絡安全和信息化上升到了國家戰略的高度。我國《網絡安全法》和《密碼法》的相繼推出，表明我國對網絡安全越來越重視，同時也強調了網絡安全人才培養是網絡安全的第一要務。

學校作為一個培養人才、傳播知識的特殊機構，承擔著培養密碼保密和信息安全專門人才的重要職能。為了加快網絡安全人才培養，國家于2016年在武漢建立國家網絡安全學院。中國科學院、北京郵電大學、北京航空航天大學、西安交通大學、東南大學等眾多全國重點高校相繼成立網絡空間安全學院。

2017年3月初，教育部高等教育司發表題為《加快發展和建設新工科主動適應和引領新經濟》的研究文章，探索了“新工科”的教育新理念，強調了新經濟形勢下培養新型工科人才的必要性，以及發展“新工科”教育模式的重要性[1-2]。

新工科背景下信息安全人才培養，符合社會發展的需求。2018年3月公布的“新工科”研究與實踐項目中，東南大學申報有“面向新工科的多學科交叉網絡空間安全專業建設與實踐”，華東師范大學申報有“新工科背景下網絡空間安全協同育人模式的探索與實踐”。2019年3月，教育部公布2018年度普通高等學校本科專業備案和審批結果，其中新工科專業增加最多，據統計，25所高校新增“網絡空間安全”本科專業通過教育部審批。顯而易見，加強新工科背景下密碼學和信息安全專業建設工作，培養基礎扎實、解決網絡安全實踐能力強、具有強烈創新意識的復合型“新工科”人才刻不容緩。該專業人才培養不僅要求網絡安全專業能力強，還需要對經濟、人文、社科等其他領域有所了解，才能適應移動醫療、工業互聯網、新型智慧城市、智慧服務業、智能制造業等新興產業的發展，為國家網絡信息安全技術領域真正的做到核心、自主、創新出力。

1 我國信息安全專業人才培養存在問題

從國內外目前新工科背景下密碼學和信息安全人才培養模式的發展來看，雖然取得了一些突破，但還遠遠不夠。我校也做了一些改革嘗試，如明確新工科特色人才基本技能、專業技能和綜合能力需求，注重學科融合，厘清知識體系，細化學生能力，重視素養培養，適當壓縮理論課程學時來增加實驗課程學時等等[3-4]。但作為地方高校，我們在信息安全人才培養工作方面還面臨著巨大的挑戰。

我國信息安全人才缺口非常大，尤其缺乏高層次網絡安全人才，據2019年網絡空間安全人才培養高峰論壇參加會議專家表示，我國信息安全人才需求量約100萬人，預計到2020年將超過140萬[5]。但社會需要的信息安全人才不僅需要具備豐富的理論知識，還要求有扎實的實踐動手能力，能夠用相關的防御技術對網絡與信息進行保護，能夠迅速投入崗位工作。然而，很多信息安全專業的畢業生理論層面知識掌握還比較好，但動手能力不強，只能依據所學的知識提出建議，卻無法動手解決實際問題，這就導致畢業生進入工作崗位后無法直接接手工作，整體造成信息安全專業人才能力素質不高、供不應求的局面。

另外，作為地方高校，盲目借鑒、跟風重點院校開展工程人才培養，照搬教學模式與人才培養模式，但是對工程教育理念理解不透徹，“工科人才”與“技術人才”概念混淆，一味追求加大“技術性人才”培養，無法體現院校自身特色專業的優勢，導致人才培養與地區性社會、經濟需求脫節。工程教育培養模式下，信息安全專業與其他學科之間交叉研究相對困難，教學資源無法與其他學科融合安排，復合型人才培養工作面臨著巨大的挑戰[6]，如工科人才對經濟、人文等學科了解過少，社交溝通能力欠缺。

2 網絡信息安全專業人才培養體系

圍繞新工科背景下以培養復合型人才需求，借鑒其他高校的人才培養模式[7-8]，制定了以“網絡信息安全應用型人才培養”為特色的專業培養方案，設定培養目標：培養具有高度社會責任感和健全人格，掌握計算機科學與技術基礎理論與知識，具有網絡工程專業思想、工程意識與寬闊視野，掌握扎實的專業理論、知識、方法和技能，具有網絡系統規劃與設計、部署與實施、分析與運行，以及網絡與信息安全保障等方面的基本工程能力，具備工程師所必需的創新與實踐、溝通與表達、合作與交流等基本能力和素養，具有良好職業發展力和解決復雜問題能力的高素質應用型人才。

依據新工科背景下密碼學和信息安全人才培養的目標，堅持“厚基礎、寬口徑、重能力”的宗旨，加強基礎知識、專業理論、跨學科知識等綜合知識的培養，重視實踐能力的培養，靈活制定人才培養方案。

⑴ 理論與實踐相結合的能力培養體系

“新工科”理念強調學生的實踐動手能力，因此，課程設置上首先要滿足網絡信息安全類專業的行業共性需求。第一學年主要以人文科學、自然科學等學科通識課程教育為主，促進學生人文科學素養、思想政治的魅力培養，培養學生的自主學習意識，為學生全面發展進行基礎知識鋪墊。第二學年主要以專業基礎課為主，熟悉網絡與信息安全領域的前沿、現狀及應用，培養學生的專業基本技能。第三學年主要以專業課為主，依據專業培養大綱，全面發展學生的專業知識，提高學生的科學思維和創新能力，使得學生能夠利用專業知識解決基礎工程問題。第四學年主要以實訓、畢業設計為主，通過實訓中的項目參與培養學生的團隊精神，最終針對網絡信息安全專業的復雜工程問題，能夠依據大學所學的知識設計一套完整的解決方案，完成畢業設計。

⑵ 制定理論與實踐相結合的課程體系

“新工科”建設不僅要求學生對網絡安全專業知識掌握牢固，還需要對經濟、人文、社科等其他領域有所了解。因此，我們在網絡和信息安全專業課程體系的設計中也做了適當的調整。第一學年，主要安排英語、高數、政治、物理、體育等通識類課程，培養學生基本社會生存技能，為學習和探索專業知識搭建理論基礎根基。同時，通過專業導論、高級語言程序設計C語言等計算機基礎類課程，灌輸網絡信息安全專業意識，培養實際工程操作能力。第二學年，涵蓋數據結構、網絡編程基礎、Web開發基礎、操作系統、計算機網絡等專業基礎課程，以及計算機網絡、Web開發等實踐基礎類課程，引導學生對網絡信息安全形成初步的知識，并掌握計算機的基礎技能和原理。第三學年，按照學生專業培養方案，以網絡信息安全、現代密碼學、防火墻與入侵檢測、計算機病病毒等專業課程為主，通過路由與交換技術課程設計、數據庫課程設計、網絡與信息安全課程設計、電工電子技術訓練等校內實訓提升學生的專業技能，培養學生解決實際工程問題的能力。第四學年，主要是完成校內實訓、實習以及最終的畢業設計，提高學生的綜合能力，鍛煉學生人際交往及社交能力，培養團隊意識，為畢業后工作進行全面發展。

⑶ 重視實踐教學環節，構建實踐教學體系

傳統教學模式以理論教學為主，實踐課學時少，學生很難提升實踐能力、創新能力。“新工科”背景下須強化實踐教學體系，構建基礎實驗平臺、專業實踐平臺、校企合作實訓平臺、創新創業實踐平臺為一體化的實踐教學平臺。通過“認識實習-校內實訓-頂崗實習”三個階段，將實踐教學體系與理論教學體系進行無縫對接。采用“學校-學生-企業”循環式實踐教學體系，通過實踐教學的開展保證課程體系的循環，通過學生實踐水平保證行業對網絡信息安全專業人才需求的循環，通過企業的反饋保證學生能力培養的循環。

基礎實驗平臺基于計算機學院的計算機中心實現，主要用于專業課的實驗，幫助學生掌握基本技能、基礎性操作，如網絡端口掃描、病毒查殺、防火墻設置與檢測、密碼學基礎算法等驗證性實驗課程。同時，我們也基于i春秋、合天網安等實驗平臺，來豐富實驗資源，給學生打造全面、專業、完善的實驗體系。借助專業實踐平臺來對所學知識進行綜合運用，引導學生個人或團體運用所學的知識思考問題，強調學生的自主創新性，如我們引入天津靈創智恒軟件有限公司的數字證書認證管理系統，從數字證書的申請、更新、吊銷、查詢等整個生命周期的實現，使學生解決網絡數據傳輸的安全性、數據的完整性問題、身份認證問題和交易安全問題。校企合作實踐平臺主要負責為學生提供實訓，北京百知教育科技有限公司（鄭州分公司）負責為我們學生在大四學年第二學期安排3個星期的實訓，由企業安排工作人員對學生進行培訓，并指導學生參與實際項目，負責提供工作環境，促進學生對信息安全專業的理解，提升學生的工程實踐能力，培養學生的團隊意識，感受行業的社會氛圍。創新創業實踐平臺主要為學生提供講座、競賽等學習模式的載體，鼓勵學生參與競賽，如ACM競賽、信息安全對抗賽等活動，使學生在競賽中聚集興趣、磨練意志，增強信心、苦修內功，鍛造密碼學和信息安全人才綜合強素養。

⑷ 學生為主體的多元化教學方法

“新工科”背景下的學生不應是書呆子，而是要求具有扎實的網絡信息安全專業技能，同時對經濟、人文、社科等其他領域也有所了解的復合型創新人才。因此，我們不能依據傳統的以教師為主體的教學模式來灌輸知識，而應采取學生為主體的多元化教學方式來吸取知識。借助Sakai、藍墨云、課堂派、MOOC等網絡教學平臺，豐富課堂教學資源，設置課堂隨機提問、測試等環節提高課堂效率。通過翻轉式教學、任務驅動式、情景教學法等教學模式引導每位同學參與進來，培養學生的自主探究學習意識。如《現代密碼學》課程設計任務“利用數字簽名、公鑰、數字證書等技術保證信息傳輸安全”，通過將任務進行分解成小的任務，將全班同學依據小任務進行劃分小組，讓學生進行資料搜集、自主學習、解決問題、匯報答辯、小組互評等環節刺激學生的積極性，引導學生進行自主學習，鍛煉學生的團隊合作能力與表達能力。

⑸ 建立全面的考核體系

傳統的考試方法是以筆試為主，平時作業為輔的方式進行考核。但僅僅以理論考試的成績無法考核出學生真正的能力，達不到考核學生素質的最終目的。因此，針對課程考核體系的改革，新添加了平時考核、過程考核，過程考核包括作業、實驗、課堂表現、小組評測等，占據學生總成績40%，通過過程考核刺激學生自主學習的意愿，提高課堂表現，減少課堂上玩手機的學生人數，使學生真正的融入到課堂中，爭取過程考核成績。另外，期末成績包括考試成績、結課論文、答辯匯報等形式，占據總成績60%。突破傳統的考核形式，不僅僅以考試的形式進行考核，可以采取任務考核、項目考核的方式 ，讓學生將理論與實踐進行結合，以答辯的形式將知識與結果呈現出來，最終通過答辯代替考試。全面的考核體系，有助于教師從多個層面、多個角度對學生做綜合評價，掌握學生的學習動態，發現教師的教學不足，完善教學模式。

3 結束語

目前，圍繞新工科背景下密碼學和信息安全專業建設需求，我校信息安全專業人才培養改革措施已經取得了初步的成效。本文依據“新工科”背景下提出的人才需求與信息安全人才培養目標，探索信息安全專業建設和人才培養模式，設定新工科背景下綜合型人才的可操作性的培養目標，建立一套從教學大綱、課程體系、教學環節、實踐體系到教學過程、考核評價全過程的培養方案，制定“新工科”教育的具體落實措施。加強新工科背景下密碼學和信息安全人才的培養工作，為我國網絡空間安全領域發展做出貢獻，爭取早日實現完全自主的核心技術創新。

參考文獻（References）：

[1] 教育部高等教育司.“新工科”建設行動路線（“天大行動”）.http：//www.moe.edu.cn/s78/A08/moe_745/201704/t20170412_302427.html.

[2] 吳愛華，侯永峰，楊秋波等.加快發展和建設新工科和引領新經濟[J].高等工程教育研究，2017.1：1-9

[3] 葉小濤，趙廣鵬，呂愛麗.新工科背景下電子信息類專業校企協同育人新模式研究-以河南理工大學為例[J].教育現代化，2020.7（52）：39-42

[4] 張靜，湯永利，魏鋒.新工科背景下網絡工程專業人才培養模式探索[J].計算機教育，2019.4：41-44

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[8] 應作斌，崔杰，石潤華，仲紅.“新工科”環境下的信息安全專業建設及評估體系研究[J].巢湖學院學報，2018.20（3）：143-149