基于多學科交叉融合的信息安全本科專業課程體系設計研究與實踐

王秀英

摘要：基于多學科交叉融合構建信息安全專業課程體系是新工科人才培養、應用型人才培養以及專業建設的要求，也是工業信息安全人才培養的要求。在專業層面，通過學科門類間的融合提升學生解決復雜工程問題的能力;在專業課程層面，構建了包含信息安全基礎、密碼學、工業信息安全技術以及工控系統安全、工業互聯網平臺安全模塊的工業自動化與信息安全融合的專業課程體系;在課程層面，采用以計算機學科的方法來研究控制學科研究領域和知識體系的方式實現兩個學科的融合。

關鍵詞：信息安全;課程體系;多學科;新工科;應用型本科

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）27-0214-03

隨著德國“工業4.0”，美國“工業互聯網”以及中國“智能制造2025”等國家戰略的提出，工業自動化控制系統（簡稱工控系統）與互聯網的結合越來越緊密，使得企業辦公和工控系統的控制更加高效，但同時病毒和黑客的威脅也隨之而來，對企業的安全生產，甚至是國家戰略安全造成了嚴重的威脅。自2010年“震網”病毒事件爆發以來，針對工業基礎設施的網絡攻擊事件呈“井噴”勢爆發，網絡攻擊事件已經從針對商業目標，發展到針對國家基礎設施，這不僅會造成經濟損失，更有可能造成人員傷害，甚至帶來社會安全以及國家政治安全威脅。

工業信息安全雖然同樣屬于信息安全領域，但是與傳統信息安全相比，在計算架構、網絡協議體系、安全目標、測試防護手段等多個方面是不同的。工業信息安全的多學科交叉特性使得傳統工控領域和信息技術領域的人員都很難完成綜合性工作，培養工業信息安全人才變得非常緊迫。

課程體系設計是人才培養方案設計中的重要環節之一。從專業的角度看，課程是依據培養要求進行整合排序后形成人才培養載體;從學科的角度看，課程是依據培養目標對學科知識進行歸納梳理后形成的知識傳播載體[1]。本文立足于應用型本科人才培養的定位，以專業建設中的課程建設為抓手，借鑒新工科人才培養的理念，以“交叉融合創新”的方式構建工業信息安全人才培養的課程體系。

1 基于多學科交叉融合的人才培養創新的意義

1.1 新工科人才培養的要求

建設新工科戰略的提出，首先是國際競爭新形勢的產物，也是我國工程教育應對國家和產業的創新驅動發展對科技和人才需求的產物，是滿足立德樹人新要求的必然選擇。新工科人才培養的目標邏輯強調“復合是前提，創新是關鍵，工程是要旨，智能是趨勢”，而培養過程關注“培養主體上政校企跨界，知識操作上理論與實踐跨界，成果導向上就業與創業跨界”[2]。無論從人才培養的目標，還是人才培養的過程來看，新工科人才培養都強調“跨界融合”，向融合要創新，從而實現工程人才培養的“創新”。

1.2 應用型人才培養的要求

應用型本科是本科教育的一種類型，包含不同的層次，其中本科層次主要培養現場工程師。作為應用技術大學所研究的應用學科相比較于科學學科來說，更多關注所研究內容的“新”而不是“深”。應用學科的發展過程實質是針對制約產業發展的瓶頸問題，通過創造性智力勞動形成具有應用價值的知識產品的過程[1]。由于應用技術大學直接服務、引領相關產業的發展，其創新方式必然與產業創新方式緊密相關。在新一輪產業革命的背景下，信息化與工業化深度融合是未來工業發展的關鍵動力，人工智能、區塊鏈、量子計算等與工業生產的深度融合將帶來產業革命性的進步。作為應用型本科專業，向“融合”要“創新”是必然的選擇。

1.3 專業建設的要求

專業是依據社會需求所劃分的、綜合多學科知識所形成的學業門類，專業基于社會分工按照行業領域的職業崗位進行分類，專業發展跟隨社會分工需求的不斷變化，專業方向相對靈活，專業注重多學科知識的橫向綜合，旨在培養高質量專門人才。專業的評價主體是政府、業界、學校等，具有多元特征，強調培養質量和社會認可度[1]。無論從專業的形成、類型屬性、內涵以及評價方式，都體現專業對學科進行“融合”的特性。

1.4 工業信息安全人才培養的特殊要求

培養具有在信息安全基本理論和方法指導下，能夠充分理解工業系統，熟練應用信息安全技術，解決工業信息安全工程問題能力的應用型專門人才，需要綜合多個學科的知識，構建學科知識交叉融合的課程體系。首先，學生需要掌握信息安全基本理論與方法，這涉及基本的計算思維以及網絡空間安全觀;計算系統保密性、完整性、可用性等工程問題;計算機、密碼學等具體的知識與技術。為了能夠解決工業控制系統信息安全工程問題，需要了解工業控制系統的行業背景、被控對象工作方式、控制器以及工業網絡工作原理以及集成化的綜合工業生產管理系統。學科知識的交叉融合不是簡單的學科知識做“加法”，只有呈現出實際效果大于數學計算和的狀態時才能滿足“新”專業方向建設的要求。

2 專業課程設置的實踐

2.1 學科門類的交叉融合

隨著工程實踐面臨的問題越來越復雜，工程師必須采用跨學科合作的方法來應對全球挑戰，任何一門學科都無法單獨解決這些挑戰帶來的相關問題。信息安全專業在《天津中德應用技術大學應用型本科專業人才培養方案（四年制）制訂指導意見》的整體框架下，設置3類跨學科門類課程平臺，見表1。

在人才培養方案中，設置多個學科門類的課程，可以幫助學生了解不同學科的方法論，從而使學生能夠從不同學科的角度觀察和認識問題，培養學生解決復雜工程問題的能力。

2.2 學科間的交叉融合與創新

為了服務于工業企業兩化深度融合發展過程中對于提升工業信息系統信息安全態勢感知、安全防護和應急處置能力的需求，學校設置的信息安全專業創新人才培養模式，以工業信息安全為專業發展方向，培養具有在信息安全基本理論和方法指導下，能夠充分理解工業系統，熟練應用信息安全技術，解決工業信息安全工程問題能力的應用型專門人才。