网络空间安全专业实验教学模式探讨

许锐 刘垣

[摘 要] 实验教学是网络空间安全专业教学的重要组成部分。根据网络空间安全专业教学特点和培养目标，探讨实验教学的新体系和新模式，新的实验教学模式对應用型本科院校网络空间安全专业建设和人才培养具有重要的现实价值。

[关键词] 网络空间安全;实验教学;人才培养;教学模式

[基金项目] 福建省教育科学“十三五”规划课题“多元贯通式网络空间安全专业人才创新创业能力培养研究”（FJJKCGZ19-056）

[作者简介] 许 锐（1978—），男，博士，副教授，从事网络空间安全领域的教学与科研工作。

[中图分类号] G642.4    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）31-0227-02    [收稿日期] 2020-03-13

随着信息技术发展和网络空间兴起，网络安全问题得到前所未有的重视。网络安全不仅关乎人民生活，还关系到国家的安全和主权，加强网络安全已成为我国国家安全战略的重要组成部分。近年来，全球都面临着网络安全人才紧缺这一共同难题[1]，我国也越来越重视网络空间安全人才培养，2015年6月11日国务院学位委员会增设“网络空间安全”为一级学科[2]，网络空间安全专业发展越来越快。目前大部分高校的网络安全专业主要依托计算机、通信等相关专业培养人才，尚未形成完善的教育体系[3]。网络空间安全人才的水平直接影响国家的网络安全，如何建立完备的专业人才培养模式，培养出祖国需要的网络安全专业人才是亟待解决的问题。

网络空间安全是一门技术性和实践性都很强的学科，根据工程教育认证要求，网络空间安全专业人才需具备分析问题、设计方案、科学研究、使用现代工具等多方面的能力。实验教学是网络空间安全专业人才培养的一个重要环节，也是学生综合能力与创新能力培养的有效途径[4]。一些高校仍存在对实验教学重视不足、教学模式不合理等情况，造成学生理论和实践脱节以及解决问题能力差的情况。目前，迫切需要从网络空间安全人才培养目标出发，构建合理的实验教学体系和教学模式，提升实验教学的教学质量。

一、网络空间安全专业实验教学的特点

1.网络空间安全专业实验教学要求理论与实践相结合。实验教学可以培养学习兴趣和探究精神，帮助学生更好地理解、掌握专业课知识。同时，通过实验教学培养出的实践能力也是学生今后学习和工作的一项核心竞争力。

2.网络空间安全专业部分实验具有一定破坏性。如《网络攻防技术》《Web应用安全》《入侵检测及数字取证》《恶意代码分析》等课程的部分实验属于不可逆的危险实验，具有一定破坏性，实验需要借助一些技术手段安全隔离。

3.网络空间安全专业实验工具较多。操作系统Parrot Security OS提供了超过400种用于渗透测试、计算机取证、反向工程、攻击等功能的测试软件;操作系统Kali Linux也提供了超过300种安全测试工具软件，网络空间安全专业教师需要结合培养计划在众多工具中挑选合适的安全工具。

4.网络空间安全专业实验需要借助虚拟技术。利用虚拟技术搭建的仿真实验环境中可以配置大量的虚拟实验设备，大幅度降低购置硬件设备的成本，实验的灵活性、独立性、扩展性以及可视化效果都优于传统的实验。另外，借助虚拟技术可最大程度降低网络安全实验的破坏性。

二、构建“渐进式”实验教学体系

网络空间安全实验教学是培养网络空间安全专业学生实践能力和创新能力的一个重要教学环节，其目标是培养能够独立的解决工程应用领域的技术难题，具备较强的工程实践创新能力的人才。

福建工程学院以培养应用型、技术技能型、复合型人才理念为指导，结合当前社会对网络空间安全人才的需求，从认知实验、验证实验、设计实验、综合实验四个方面构建了一种“渐进式”的实验教学体系，具体细分为基础实验、核心能力实验、综合实验、创新实验四类。

1.基础实验（认知实验、验证实验），包括计算机网络及应用、数据库原理及安全、应用密码学、操作系统及安全。

2.核心能力实验（验证实验、设计实验），包括网络安全程序设计、软件安全及风险分析、Web应用安全、网络攻防技术、网络安全管理。

3.综合实验（设计实验、综合实验），包括入侵检测及数字取证、恶意代码分析与处理、网络爬虫技术、隐私保护、信息隐藏技术。

4.创新实验（设计实验、综合实验），包括学科竞赛、毕业设计。

三、构建网络空间安全专业实验教学新模式

1.建立虚拟仿真实验平台。根据网络空间安全专业实验教学的特点，利用虚拟平台开展实验教学有其独特优势。网络空间安全实验室建设需要昂贵的硬件设备和实验场地，建设成本较高，搭建实验平台需要较多时间。采用虚拟仿真实验平台可大幅度降低实验室建设成本，使得教学更加灵活安全，教学过程可实时跟踪，教师可及时纠正学生实验过程中的错误。

2.开放实验设备，提升学生实践能力。目前，许多高校的网络空间安全专业实验资源开放共享度低，实验室管理需要健全开放制度，让实验设备在实验教学中发挥更大作用。开放实验设备能促进学生早进入实验，早融入实验，课后复习提升，提高学生实践和创新能力。通过开放实验设备，我校开展丰富多彩的第二课堂，为学生搭建自我展示的平台，激发网络空间安全专业学生的创新兴趣和创业激情。

3.积极开展学科竞赛培训。我校引入SimpleCRC V2.1长城网络靶场竞技系统开展学科竞赛培训。该平台具有基础考核模式、夺旗闯关模式、主机渗透模式、攻防对抗模式、取证溯源模式、企业环境渗透模式、安全加固模式、自定义竞赛模式等多个实验模块，能够满足当前学科竞赛要求。本科生从大一开始接触学科竞赛，遵循“从易到难，由广至精”培养模式，在掌握基础理论和实验的基础上拓宽学科范围，注重交叉学科的相互融合，通过SimpleCRC V2.1长城网络靶场竞技系统这一实验平台逐步提升学科竞赛实战能力和解决实际问题能力。本项工作在我校开展以来，网络空间安全专业本科生获得了多个学科竞赛奖项。

4.加强实验过程管理。实验过程包括实验准备、实验进行、实验总结和实验评价四个过程。①实验准备，教师提前布置任务，学生在课前准备实验相关的理论知识和实验技能，完成实验准备报告。②实验进行，教师准备好每次实验的指导书，根据实验指导书完成实验，鼓励学生发挥自身创造力设计和改造实验内容。通过引入的SimpleSPC网络安全平台，学生录制实验过程并截图实验结果作为后期评价的重要依据。③实验总结，实验总结阶段需对实验数据、过程、方法和结果认真分析，总结分析实验的合理性、准确性和存在的问题，撰写实验报告。④实验评价，实验评价主要考查实验准备、实验报告和实验过程三项，三项分值皆为100，权重分别为10%、30%和60%。

5.提高学生创新实践能力。我校在保证实验知识点全面覆盖的基础上，对实验内容进行适当的拓展和提高，鼓励本科生参加实验室实践项目，以提高学生创新意识和创新能力。借助实验室平台，把教师的教研科研成果转化成实验教学内容，提高学校教学和育人水平，提升学生的创新实践能力。

四、结语

本文针对目前网络空间安全实验教学的特点，结合福建工程学院网络空间安全课程的教学实践，探讨实验教学的新体系和新模式，为进一步提升实验教学的教学质量，培养出国家需要的网络安全人才积累更多经验，对办好网络空间安全专业有着重要的实践意义。

参考文献

[1]谭玉，张涛，陈菊.美国网络安全专业教育体系建设及其启示[J].情报杂志，2017（04）：206-211.

[2]教育部关于增设网络空间安全一级学科的通知[EB/OL].[2015-06-11].http：//www.moe.gov.cn/s78/A22/A22_gggs/A22_sjhj/201511/t20151127_221423.html

[3]杨良斌，周新丽，刘思涵，等.大数据背景下网络空间安全人才培养机制与模式研究[J].情报杂志，2016（12）：81-87.

[4]杜秋平，陈晶，杜瑞颖，等.国家网络安全学院实验室建设与管理创新研究[J].实验技术与管理，2019，36（11）：33-35.