基于校企融合的網絡安全技術課程教學改革研究與實踐

馮 玲，馮 斌，段西強，張 雷，張國鋒

（泰山學院 信息科學技術學院，山東 泰安 271000）

0 引言

在第十二屆新華網教育論壇上，教育部副部長吳巖指出：“課程是人才培養的核心要素，沒有好課，所有工作都可能落空。課程是最微觀的，但是解決的是最根本的問題。無論是‘雙一流’高校還是地方大學、新建本科高校，課程是大學里面普遍的短板、軟肋、關鍵問題。課程也是體現以學生發展為中心理念‘最后一公里’落地的工作。課程改革要重點抓好內容體系、兩性一度、課程思政、實踐教學四個方面。”［1］“兩性一度”是吳巖提出的金課標準，即高階性、創新性、挑戰度。高階性是指知識、能力、素質的有機融合，要培養學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維；創新性是指課程內容要反映前沿性和時代性，教學形式呈現先進性和互動性，學習結果具有探究性和個性化；挑戰度是指課程有一定難度，需要跳一跳才能夠得著，對教師備課和學生課下有較高要求［2-3］。打造金課必須把課程教學改革落到實處，發現課程教學中的痛點，利用多方資源分析痛點原因并解決痛點問題［4］。

1 網絡安全技術課程教學改革研究現狀

沒有網絡安全就沒有國家安全，網絡空間安全已經上升為國家戰略，很多高校針對不同專業學生均開設了網絡安全相關課程。網絡安全技術課程是泰山學院面向計算機類專業大三學生開設的一門理論與實踐并重的專業拓展課程，共48 學時，其中理論課程32 學時、實踐課程16 學時，授課內容包括網絡安全基礎知識、密碼學基礎、網絡安全技術與應用等。

目前，很多學者從不同角度闡述了網絡安全技術課程的特點、教學中存在的問題以及相應的解決方法。例如，胡靜等［5］認為網絡安全技術課程具有涉及知識面廣、需要專業實驗環境和知識更新快速3 個特點，提出基于協同育人的課程改革方案；姜賽達［6］提出網絡安全技術課程在教學中存在課程實際應用意義不清、教育教學方法有效性和系統性不足、實驗教學存在短板、課程內容與崗位要求缺乏聯系、學生團隊精神欠佳等問題，提出基于構思—設計—實施—操作（CDIO）的改革方案；李林濤［7］提出應用型本科高校網絡安全技術課程教學中存在培養目標定位不準、重理論輕實踐、重原理輕技術、實驗教學內容陳舊、實驗環境落后等問題，提出以應用為導向改革理論與實踐教學的相關措施；黃華東［8］將微課教學應用于網絡安全技術課程教學改革中，采用依托課程特征設計教學案例、聯系具體知識點選擇案例、通過案例激發學生學習積極性等方式創設全面有效的微課方案，逐步改善課程教學效果；鄒雪蘭等［9］將PBL（Problem-Based Learning）教學法應用于網絡安全技術教學中，從教學內容選擇、學習小組劃分、提出問題、分組討論學習、總結反饋5 個方面進行教學案例設計，有利于培養學生的學習興趣和團隊協作精神，提升了學生運用所學知識對實際問題進行分析、研究與處理的能力；辛欣［10］將OBE（Outcome Based Education）教育理念引入網絡安全技術課程教學中，以學習成果為導向，從教學模式、教學內容、考評方式幾個方面探討課程教學的弊端以及相應的改革方法；馮斌等［11］針對網絡安全技術課程的特點，從國家—民族—社會—職業—個人5 個層面挖掘思政要點及相應案例，詳細介紹了該課程思政教學的具體實施過程。

本文在參考以上教學改革成果的基礎上，結合地方經濟網絡安全行業對應用型人才的需求，提出措施具體、可行性好、有效融合課程思政的網絡安全技術課程教學改革方案。

2 面向行業需求挖掘教學痛點問題

網絡安全技術課程旨在培養學生有機融合理論知識與實踐技能的能力，增強其系統開發能力與網絡安全意識，為其就業和繼續深造提供理論基礎和實踐支撐。通過與企業溝通、學生訪談、同行探討、團隊反思，發現在教學過程中存在教材知識陳舊、自主學習及實踐資源缺乏、學生攻防實戰及技能競賽機會匱乏、教師對課程思政理解不透徹等問題。如圖1 所示，教學團隊經過深入探討、綜合分析，挖掘出以下痛點問題：①課程知識體系與崗位技能需求脫節。課程知識體系如何相互融合，如何導入前沿技術與企業崗位所需知識重塑課程內容，實現課程知識與崗位技能需求的無縫銜接是該課程教學改革的重點［12］；②學生自主學習與創新能力欠缺。如何滿足學生個性化學習、自主學習需求，提升其實踐創新能力是影響課程教學改革成敗的關鍵；③課程思政與教學內容未有效融合。如何實現課程思政與教學內容的有效融合，建設課程文化，培養具有“紅客”精神、忠誠于國家的高水平應用型網絡人才是該課程亟需解決的重點問題。

Fig.1 Teaching pain points圖1 教學痛點問題

3 教學改革實施方案

針對教學痛點問題，基于學校建設高水平應用型本科高校的發展目標，以立德樹人為根本任務，踐行新工科建設理念，以《工程教育認證標準》為指南，以網絡空間安全現代產業學院為載體，以校企產教深度融合為抓手，依托國家一流專業軟件工程建設點，圍繞地方經濟中系統開發及運維相關網絡安全產業發展需要和人才需求，將習近平總書記提出的“沒有網絡安全就沒有國家安全”的網絡安全觀融入網絡安全技術教學內容體系。充分考慮網絡安全問題在計算機系統開發、使用及維護中的特殊作用，積極探索多層次、個性化的人才培養模式，注重學生對理論基礎知識、專業技能、工程實踐應用的理解與掌握，提出“面向實戰，以生為本，以產出為導向，重塑教學內容，創新教學模式，培育過硬思想品質、顯著提升創新實踐能力”的教學理念，培養具備扎實網絡安全技術基礎知識水平、良好創新應用能力、“紅客精神”以及分析解決網絡安全工程實踐問題能力的應用型人才［13］。教學改革指導理念如圖2所示。

3.1 依托校企融合，共建課程教學體系

泰山學院與山東云天安全技術有限公司（以下簡稱“云天安全”）展開深度合作，從教學目標、教學內容、教學方法、教學評價和教學保障5 個方面構建課程教學體系［14］，具體如圖3所示。

Fig.3 Integrating school and enterprise to build a course teaching system圖3 校企融合共建課程教學體系

3.1.1 教學目標

借助云天安全對網絡安全產業人才需求的理解和把握，確定課程整體教學目標為培養面向需求、優勢明顯、實踐創新的應用型人才，細分為知識目標、能力目標和素質目標，具體如圖4所示。

Fig.4 Course teaching objectives圖4 課程教學目標

3.1.2 教學內容

依據教學目標將課程內容設計為基本知識、技術能力和項目訓練 3 個遞進階段，通過“請進來”“走出去”的方式加強校企交流，豐富教學案例和資源，提升理論與實踐教學水平。

3.1.3 教學方法

采用項目式、案例式、探究式等方法將企業真實項目與實踐經驗引入課堂教學，提高學生的學習興趣以及解決實際問題的能力。

3.1.4 教學評價

根據企業崗位人才需求標準，從理論知識、實戰技能、項目實踐多方面制定完備詳細的考核評價細則，同時采用教學團隊與企業工程師聯合的雙導師評價機制，全面考察學生能力。

3.1.5 教學保障

校企合作共同修訂課程教學大綱、共建實戰型教材、共組雙師雙能型教學團隊、共創實踐教學基地和平臺，實現深度融合，為課程教學提供強有力的保障。

3.2 針對培養目標，修訂課程教學大綱

秉持新工科和工程教育認證的“學生中心、產出導向、持續改進”理念，面向國家網絡空間安全戰略需求以及地方經濟網絡安全產業發展需求，結合云天安全對網絡安全產業人才需求的理解和把握，校企基于課程總體目標、具體目標以及畢業要求共同探討滿足地方本科院校計算機類專業人才培養目標的課程教學大綱，具體包括：①課程目標與畢業要求的對應關系；②各章節教學內容、教學目標、重難點，實驗/實習/實訓項目，教學方式方法等；③結合企業項目討論實踐教學安排；④結合企業用人要求制定教學評價和成績評定方法等。經討論，最終確定理論課程32學時、實踐課程16學時。教學大綱修訂情況如圖5所示。

Fig.5 Revision of teaching syllabus圖5 教學大綱修訂情況

3.3 重塑教學內容，培養行業需求人才

根據企業崗位需求，結合應用型本科高校特點及培養目標，從課程思政—基礎知識—攻防實踐—科研反哺—學科競賽5 個維度重塑教學內容，有效解決課程知識體系與崗位技能需求脫節的問題，培養滿足行業需求的應用型人才。五維教學內容如圖6所示。

Fig.6 Teaching content from five dimensions圖6 五維教學內容

3.3.1 課程思政

將習近平總書記的網絡安全觀，以及網絡安全事件、先進人物和民族企業、網絡安全法律法規、網絡安全崗位職責要求、學科前沿技術融入課程教學內容，以增強學生的民族自豪感、社會責任感和職業道德修養。

3.3.2 基礎知識

夯實基礎理論，結合企業崗位需求講述網絡安全基礎、密碼學基礎、防火墻技術、入侵檢測技術、身份認證等八大知識模塊。發揮課堂教學主陣地作用，同時充分利用學習通中的隨堂練習、選人搶答機制激發學生學習興趣，提升其學習積極性。

3.3.3 攻防實踐

開展攻防實驗，幫助學生理解網絡安全攻擊和防御的概念，培訓其熟練運用Burpsuite、中國蟻劍等工具分析解決網絡安全工程問題，鍛煉其綜合實踐能力［15］。

3.3.4 科研反哺

教師可將云計算安全、大數據安全、物聯網安全、區塊鏈安全等學科前沿技術理論與實踐知識融入課堂，也可將自身科研成果運用到教學實踐中，培養學生對前沿科技的探索欲望，增強其科研能力和創新意識。

3.3.5 學科競賽

以賽促學，在授課過程中穿插奪旗賽等學科競賽題目，鼓勵并指導學生積極參加各類網絡安全知識技能競賽，促使其在理論知識應用過程中發現自身短板，明確學習方向，主動尋求解決方法，提升自主創新能力。

3.4 混合教學模式，培養實踐創新人才

發揮第一課堂主陣地作用，通過課前預習基礎知識、課中討論教學內容、課后組織訓練實驗的三段式模式實施教學過程。同時注重第二課堂的開發與實踐，利用學習通中的多種師生互動方式活躍課堂氣氛，激發學生學習興趣，提升學習效果。混合式教學模式可有效改善學生自主學習與創新能力欠缺的問題，其整體教學實施過程如圖7所示。

Fig.7 Teaching implementation process圖7 教學實施過程

下文以網絡安全威脅及防護策略知識為例，介紹教學實施過程。

（1）課前—線上—基礎知識內容。課前，教師在學習通發布預習任務、通知、資料及簡單測驗，學生在自建網絡攻防實驗平臺觀看Web 安全學習規劃指南視頻，預習網絡安全的概念、目標、威脅和防范等基礎知識，并完成測驗，從而發現疑點難點問題。教師與學生共同搜尋課程知識相關網絡安全事件。

（2）課中—線上線下融合—探究式教學內容。教師充分利用學習通中的選人、搶答、投票、問卷、討論、隨堂測試等活動開展互動教學，具體步驟：①新課引入。學生通過預習已對新課內容有初步認識，選取2 個同學談談自己的Web 安全學習規劃，同時由教師闡述該節課的教學目標；②新課講授。以“烏魯木齊市一所大學的大三學生入侵學校教務系統為同學改成績獲利3.4 萬元”網安事件為案例，啟發和引導學生討論學校教務管理系統對網絡安全的要求，由教師將網絡安全目標總結為保密性、完整性、可用性、不可抵賴性和合法性。討論網安事件中破壞了哪些網絡安全目標，對個人和社會造成了哪些安全威脅，從而提高學生的網絡安全意識；然后分析生活中的網絡安全威脅，實現學生對網絡詐騙等行為的認識，同時告誡學生掌握相關技術后要做網絡世界的守護者，實現知識與思政的融合。深入講解疑難知識點，開展主題討論——“在你的網絡生活中如何防護網絡安全威脅”，引導學生從物理安全、人員安全、管理安全及媒體安全等多角度思考防范網絡安全威脅的措施；③課堂小結。教師總結課程教學內容，學生以主題討論形式總結學習體會；④作業布置。練習網絡攻防實驗平臺下發的敏感信息泄露漏洞原理與防御實驗，完成學習通相應習題及作業；觀看網絡攻防實驗平臺下發的Web 常見安全漏洞原理及防范（一）視頻并完成預習任務。

（3）課后—線上—項目式實驗內容。學生利用攻防平臺完成項目式實驗實踐及報告撰寫，并在下次課堂上以答辯形式展示成果。同時教師可開辟網絡安全科普、防網絡詐騙等多種第二課堂形式，增強學生對所學知識的理解程度。

在整個教學過程中，通過線上預習觀看視頻并完成測試，使學生掌握基本知識內容；通過線下課堂互動使學生掌握重難點知識，初步具備分析和解決實際問題的能力；通過線上隨堂測試完成圍繞重難點知識和實踐問題的過關測試；通過線上平臺完成實驗任務，將教學內容與網絡安全實際應用相結合；通過課程答辯，學生以小組形式對所學內容進行全面總結，完成知識技能的綜合運用。以上多重措施使學生突破了學習瓶頸，實現了教學目標。

3.5 聯合教學方法，煥發課堂教學活力

將案例式、啟發式、討論式、體驗式、探究式、項目式等多種方法應用到課堂教學過程中。充分吸收5E（Engagement，Exploration，Explanation，Elaboration，Evaluation）教學模式，通過一系列課堂教學的實施，總結出事件（Event）引入、探究（Inqury）原因、演練（Drill）實訓的EID 教學方法。以網絡安全案例為教學導入，教師首先從事件發生的背景、原因等角度啟發學生展開小組討論，分析其中蘊含的知識點和技術能力要求；然后通過體驗式教學模擬事件中關鍵技術的應用與實施；最后通過探究式討論及項目式實踐完成重點知識的掌握與實踐應用能力的培養。各式各樣的教學方法將理論知識與實際問題緊密相連，使晦澀難懂的理論知識變得具象化，有效激發了學生的學習興趣，提升了其實戰技能。

3.6 綜合教學評價，全面反饋教學效果

構建多目標（知識目標、能力目標、價值目標）、多主體（教師評價、學生自評、生生互評、多師評定）與多方式（定性與定量結合、形成與結果結合）的評價體系［16］，綜合運用過程性評價和期末考試兩大形式評定課程最終成績。其中，過程性評價占50%，包括：①作業、實驗操作及報告（20%）。主要考察學生的實踐應用能力，理論與實踐測評由不同教師負責；②課程答辯（20%）。主要考察學生對專業知識理論及技能的綜合理解與應用能力，由學生與多位教師參與評定；③平時學習和課堂參與度（10%）。包括學習通線上學習、靶場平時訓練、課堂測試及互動等，主要考察學生的自我學習、課堂互動及知識掌握情況。期末考試占50%，為閉卷上機考試形式，包括基礎知識考察和實操訓練兩部分，以全方位、綜合性檢測學生的學習效果，考察其分析和解決實際問題的能力。課程評價體系如圖8所示。

4 改革成效

4.1 學生培養成效

泰山學院于2022 年秋季學期面向2022 級計算機科學與技術專升本學生開展了網絡安全技術課程教學改革實踐。課程教學內容中融入了思政元素，使學生能夠主動搜尋與理論知識相關的網安大事件，并從國家利益出發論述學習網絡安全技術的重要性和必要性，堅定了其建設網絡強國的信心和責任感。多樣化的課堂互動方式使學生更能融入學習氛圍，學業成績較2021 級學生有所提升，其中平時測試正確率由88.6%提升至91.2%，平時成績平均值由86.24 分提升至89.17 分，期末平均成績由79.28 分提升至80.65 分；實操演練使學生熟練應用所學知識技能解決生活中的網絡安全問題，其網絡安全宣傳、學科競賽等第二課堂活動參與率由72.36%提升至80.65%。2021 級與2022級學生成績比較如圖9所示。

Fig.9 Grade comparison of students from 2021 and 2022 school year圖9 2021與2022屆學生成績比較

4.2 教師教學成果

教學改革實施以來，網絡安全技術課程建設取得階段性成果。教學團隊聯合大連理工大學、奇安信科技集團股份有限公司、山東云天安全技術有限公司建成首批校級網絡安全技術課程虛擬教研室。教學團隊發表教改論文1篇，獲批教育部協同育人項目5 項、省級教改項目1 項、校級教改項目1 項。已出版的2 部校企共建實戰型教材被評為2022 年校級優秀教材，與出版社簽訂協議擬再出版網絡安全實戰型教材4 部。團隊教師在講授其他課程時采用此教學改革經驗也取得了較好效果。

5 結語

本文依據新工科和工程教育認證理念，立足產業需求，以培養應用型人才為目標，校企深度融合展開課程教學改革。改革從5 個維度重塑教學內容，將企業先進技術與實踐經驗引入課堂，采用案例式、項目式、探究式等多種形式將崗位技能知識傳授給學生，培養應用型人才。同時構建第一、第二課堂，依托網絡攻防靶場實驗室搭建線上理論+實踐教學資源平臺，滿足學生的個性化學習需求，全方位提升其綜合實踐能力；注重思政元素與課程內容的有效銜接，踐行習近平總書記網絡安全觀，培養具有社會責任感的實戰型人才。

在今后的教學過程中將繼續堅持工程教育認證理念，深入探索以學生為中心的教學模式，持續更新課程內容、改進教學方法、增強課堂教學互動，讓學生在課堂上忙起來；與企業深度融合，鼓勵教師到企業掛職鍛煉，讓教師強起來；堅持以賽促學，鼓勵學生參加學科專業競賽，培養其創新實踐能力。此外，課題組將不斷總結改進，形成可復制、可推廣的教學改革模式，為其他同類課程教學改革提供實踐經驗。