基于CDIO理念的公安类信息安全人才实践教学设计与实践

2017-11-18斯进

计算机时代 2017年11期

斯进

摘要：随着互联网技术的不断发展，网络安全形势日益复杂，公安实战部门对网络安全执法人才需求也日益迫切。培养网络安全与执法专业学生的实战能力、创新能力，是应当着力探讨的问题。文章在深入理解CDIO工程教育教学模式理念和方法的基础上，重点阐述了该模式下公安信息安全人才培养实践教学模式改革研究与实践，通过工程教育模式缩短了教学与实践的距离，提高学生解决信息安全实战问题的能力。

关键词： CDIO；信息安全；实践教学；人才培养

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2017）11-83-03

Design and practice of police's information security professionals

practical teaching based on CDIO concept

Si Jin

（Department of Computer and Information Technology， Zhejiang Police College， Hangzhou， Zhejiang 310053， China）

Abstract： With the development of Internet technology， the situation of network security is becoming more and more complicated， and the demand of public security departments for the network security law enforcement personnel is becoming more and more urgent. Training network security and law enforcement professional students' actual combat ability and innovation ability are the issues to address in. Based on in-depth understanding of CDIO engineering education teaching mode and methods， this paper expounds the research and practice of practical teaching mode reform for training of the public security information security professionals in CDIO teaching mode， with CDIO teaching mode， to shorten the distance between the teaching and the practice， and to improve students' ability to solve the practical problems of information security.

Key words： CDIO； information security； practical teaching； talent training

0 引言

如今网络已经改变了人类社会生活的模式，成为人们工作、学习、生活中不可或缺的部分，但我们看到网络在给人们带来便利的同时，也带来了形形色色的安全问题，网络犯罪、网络恐怖主义盛行。2014年2月，习近平总书记在中央网络安全和信息化领导小组第一次会议上指出“没有网络安全，就没有国家安全；没有信息化，就没有现代化”。因此，洞察安全威胁、预防和惩治网络犯罪将是未来较长时间内公安的重要职责之一。如何能顺应现实需要，培养出合格的网络安全执法人才是警察院校亟待解决的重要问题。

当前网络空间中，通信技术、网络技术、物联网技术等多种技术交错，网络犯罪层出不穷、手段方法不断翻新，这就需要网络执法民警运用跨学科的知识，通过团队合作，提出创新性的解决方案。因此，在网络执法人才培养上除了知识与理解、分析和實践能力外，还要注重研究与探索、可迁移技能等能力，特别是团队合作、交流表达、终身学习和领导力等软技能。

1 CDIO工程教育理念

CDIO工程教育模式是由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所高校针对目前工程教育存在的实践教学脱离工程实际、学生缺乏自主学习能力等问题而提出的。CDIO 模式以工业产品的寿命周期过程为载体，将教、学、研融入工程环境中，培养学生的工程能力，包括个人的工程技术知识，学生的自主学习能力，团队交流能力和工程环境下的创造能力。CDIO代表了构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运行（Oper-ate）四个方面，强调培养学生“构思-设计-实施-运行”的工程实践技能。

基本的教育理论基础是“从做中学”、“建构主义”学习理论，以项目驱动的方式，驱使学生在真实环境中完成学习任务，整个过程必须由学生自主完成，强调学生自主解决问题的能力。教学过程和学习过程都是在基于项目构建出来的学习情境的基础上进行的。项目的完成不但需要学习者具有足够的理论知识，还需要学习者具有较强的实践能力。当学生努力完成项目时，完成项目就成为了学生的学习目标，也是学生的学习动力。项目中亟待解决的一些困难更会激发学生的学习兴趣，促进他们更加努力地学习与项目有关的各种知识。

教师的工作由原理讲授转化为构建真实的情境，将知识融入到真实的生活情境中，引导学生主动通过网络搜索、文献检索、经验分享等方式获取知识，并将知识融会贯通有效运用，从而在锻炼学生的实践能力，更好适应实际工作。因此，教师工作的重点是对教学过程进行规划，而规划时须考虑培养学生的主观能动性，鼓励他们主动思考问题，激发他们解决问题的兴趣，促使他们主动学习知识，增加技能，构建自己独有的认知结构。endprint

此外，教师在对项目规划时，还要强调合作学习模式的应用，鼓励学生有自己对知识理解的独到之处，进行互动交流。通过交流，学生可以认识到个人构建的知识是否正确、全面。

2 CDIO工程教育理念指导下的实践教学改革维度

实践活动是教学改革的灵魂。本文以实践教学过程中的“扫雷游戲”项目为例对基于项目教学法的面向对象程序设计实践教学模式进行详细介绍。

2.1 时间维度

让学生尽早参与信息安全技术实践。由于信息安全的知识结构特点要求学生在学习时不仅要具备相当的计算机基础，还要具备较为深厚的数学功底。目前的情况是学生刚进学校时，对信息安全兴趣浓厚，但在数学、编程语言学习过程中，许多学生无法理解基础知识与解决实际的信息安全问题如何结合，对信息安全课程很快失去学习热情。针对这种情况，在大一时，安排网络攻防工具应用实战项目的学习，模拟真实攻防环境，以“黑客”角色完成攻防任务，使学生基本掌握攻防的基本技能，同时又在完成任务中认识基础知识的重要性。在大二时，引入CTF比赛项目，全面开展密码学、逆向工程、Web渗透等信息安全知识的全面学习。大三阶段，参加专业实习和引入电子取证竞赛项目，从信息安全技术员角色向网络执法民警角色转换，从前期“攻”的角度反思“防”的技术。大四阶段，结合前三年信息安全系列项目完成过程中所遇到的问题，开展反思和科学研究，完成毕业设计。

2.2 空间维度

在空间上，开展校企局三方合作培养，信息安全技术由于网络空间安全技术的飞速发展和新的攻击手段不断出现，信息安全企业始终站在应用的最前端，技术方面具有天然优势，加与企业合作有利于保持技术的新鲜度；公安局作为办案单位，与一线部门合作培养，有利于保持实践项目的新鲜度。

2.3 知识延伸度

实践教学强调集成性，网络空间安全主要研究内容有：可信计算体系、新型密码体制、密码编码与密码分析、网络通信安全、信息安全风险评估、信息安全管理、灾难备份和应急响应、操作系统安全、数据库安全、信息隐藏与检测、内容识别与过滤、信息对抗理论与技术，以及信息安全工程等，通过大一仿真环境网络攻防项目、大二CTF实战对抗项目、大三专业实习和电子取证竞赛项目、大四毕业设计，从基础知识学习到实战应用，再到科学研究，实现了很好的内容涵盖。

2.4 能力宽度

CDIO工程教育理念强调对技能能力与非技术能力的包容。贯穿四年的实践教学过程，我们在项目组织上，依托学生社团以老带新，组织学生开展团队合作参与项目完成，在实现共同目标的过程中，参与的所有成员需要以合作、互助的方式从事学习活动。这不但激发了学生的学习兴趣，提高其交际能力，还能使大家清楚地认识到团队合作的积极作用。在合作学习的过程之中培养项目小组的创新精神和小组之间的竞争意识。在项目任务实施的过程中，让学生勇于接受成功和失败，锻炼其受挫能力。重要的是培养了学生的团队合作、沟通交流、组织领导和创业创新能力。

3 多方力量汇聚稳步推进，公安类信息安全人才培养初见成效

3.1 多措施并举，探索学生创新能力培养激励机制

学院以学习贯彻落实教育部《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》为契机，把深化创新创业教育改革作为“十三五”高等教育综合改革的突破口，先后颁布了《学院学生创新创业训练奖励办法》、《创新创业教育改革实施方案》对参赛获奖学生给予了学分奖励和评优评先上的政策倾斜，给予指导教师业绩考核上的肯定，激发了教师和学生参赛的积极性。

教学管理部门还专门拟定了创新创业团队经费申报机制，2016年网络安全创业创新团队被列为学校金牌创新创业团队，通过年度申报，团队获得了专项活动经费，活动经费充足，不仅能保证团队活动正常开展，也提高了学生参加政府、高校、企业组织的信息安全大赛的积极性，通过 “以赛促练，以赛促学”极大激发了学生的学习兴趣，信息安全技能快速提高。

3.2 理顺课程之间的承接关系，加强课程内容建设，努力打造教、学、练、战一体化实验实训环境建设

网络安全涵盖的知识面很广，网络安全人才需要有编程能力、网络技术知识、操作系统知识、数据库知识和网络攻防技能，这些知识和能力需要人才培养方案中的多门课程相互支撑，计信系通过反复修订人才培养方案，理顺了课程之间的承接关系，强调扎实基础，突出专业特色，为网络安全与执法合格人才培养打下了扎实基础。

网络攻防技能的提高需要有一个体系化的实验实训环境作为保障，我们经过多年努力建设了信息安全实验室、电子商务安全实验室、计算机取证实验室、网络技术实验室，网络攻防云平台、数据恢复与取证、数据分析与模拟分析等网络安全专业实验室，为教学、学生课后学习、训练提供了场所。

3.3 依托社团，营造良好学习氛围，以老带新、发掘和培养网络安全新人

兴趣是最好的老师，构建和谐的学习氛围是激发学生学习兴趣的必要条件。通过信息安全社团，可以充分发挥学生的自主性，由网络攻防技能突出、富有责任心的高年级学生担任社团骨干，以老带新；定期开展比赛总结经验交流会和知识技能分享会，不仅锻炼了参赛团队每位成员，而且带动社团更多成员参与网络攻防知识的学习。

社团还在每年十月面向全校新生开展一次为期两周的网络攻防比赛，比赛前期会提供一些网络攻防知识讲解和习题方便新生学习，在赛期的最后一天进行线下攻防比赛，通过这种比赛能在新生中发现一些学习能力强并对网络安全有强烈兴趣的好苗子，再由社团核心成员以老带新。这种方式很好解决了新老交替问题，事实证明卓有成效。

3.4 加强与企业合作，开展校企联合培养

当今网络安全技术日新月异，需及时把握市场动态和学科前沿，学校必须开门办学，与网络安全企业共同培养人才。学校先后与国内著名的安全公司开展课程建设和人才培养合作，举办信息安全夏令营，承办邀请技术骨干对学生进行培训，派学生前往相关公司进行暑期实习和专业实习。endprint

3.5 发挥行业优势，加强学校与公安实战共同培养

浙江警察学院是培养未来警官的摇篮，学院每年都向浙江省公安实战部门输送千余名新警。随着互联网技术不断发展，网络安全形势日益复杂，公安实战部门对网络安全执法人才的需求也日益迫切。网络安全教学团队依托学院共同体建设、系局共建等制度和平台优势，加强与公安实战部门的联系，发挥自身技术优势，为基层公安局侦办案件提供技术支持，参与网络赌博、网络钓鱼、网络诈骗等案件技术分析工作，为案件突破提供了宝贵线索。推荐专业学生去网警等专业警种实习，实现专业知识与实战技能相结合。邀请实战共同体单位骨干民警来学校做驻校教官，与专业教师组成教学团队共同制定教学大纲编写教材，从事专业教学。

4 结束语

CDIO教育的核心思想是通过完整工程项目的实施，来推动学生在工程基础知识、个人能力、团队能力和工程系统能力等四个方面的提高，实践教学证明：在信息安全课程教学中引入CDIO教学理念，以工程化的教学方式开展学生工程思维的培养和信息安全技能的训练，使他们从知识的被动接收者变为项目的主动探索者和知识的构建者，极大地提高了学生独立分析、解决实际问题的能力。

参考文献（References）：

[1] 王志强，管恩京，巩秀钢，韩慧.高校的混合式CDIO教学——

以“高校单片机原理”课程为例[J].现代教育技术，2016.9：113-119

[2] 于延，周国辉，李红宇，李志聪，范雪琴.CDIO模式下C语言程

序设计实践教学改革[J].计算机教育，2016.2：122-126

[3] 王军，吴凤和.以工程能力为导向的CDIO项目式教学模式探

索——以机械制造及其自动化专业方向为例[J].教学研究，2016.2：98-102

[4] 龚小勇，武春岭，唐继勇.信息安全技术专业“双平台、双核心、

双情境”人才培养模式的创新与实践[J].中国职业技术教育，2014.29：5-10

[5] 赵泽茂，刘顺兰，王小军.信息安全本科人才培养模式的思考[J].

杭州电子科技大学学报（社会科学版），2007.1.63-66

[6] 刘旭明，高峰.基于CDIO的电气控制与PLC课程教学改革