新工科背景下信息安全专业建设和人才培养模式探索

闫玺玺 孟慧 汤永利

摘  要： 针对新工科背景下信息安全专业创新型人才需求，对本校网络与信息安全专业建设和人才培养模式进行探索，从能力培养体系、课程体系、实践教学体系、教学模式、考核体系等方面进行改革，制定符合本校特色的专业培养方案，并阐述人才培养模式实践过程中教学、实践、科研方面取得的初步成效。

关键词： 新工科; 信息安全; 实践教学; 人才培养

中图分类号：G642          文献标识码：A     文章编号：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，“没有网络安全就没有国家安全，没有信息化就没有现代化”已成共识。各国已把网络安全和信息化上升到了国家战略的高度。我国《网络安全法》和《密码法》的相继推出，表明我国对网络安全越来越重视，同时也强调了网络安全人才培养是网络安全的第一要务。

学校作为一个培养人才、传播知识的特殊机构，承担着培养密码保密和信息安全专门人才的重要职能。为了加快网络安全人才培养，国家于2016年在武汉建立国家网络安全学院。中国科学院、北京邮电大学、北京航空航天大学、西安交通大学、东南大学等众多全国重点高校相继成立网络空间安全学院。

2017年3月初，教育部高等教育司发表题为《加快发展和建设新工科主动适应和引领新经济》的研究文章，探索了“新工科”的教育新理念，强调了新经济形势下培养新型工科人才的必要性，以及发展“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养，符合社会发展的需求。2018年3月公布的“新工科”研究与实践项目中，东南大学申报有“面向新工科的多学科交叉网络空间安全专业建设与实践”，华东师范大学申报有“新工科背景下网络空间安全协同育人模式的探索与实践”。2019年3月，教育部公布2018年度普通高等学校本科专业备案和审批结果，其中新工科专业增加最多，据统计，25所高校新增“网络空间安全”本科专业通过教育部审批。显而易见，加强新工科背景下密码学和信息安全专业建设工作，培养基础扎实、解决网络安全实践能力强、具有强烈创新意识的复合型“新工科”人才刻不容缓。该专业人才培养不仅要求网络安全专业能力强，还需要对经济、人文、社科等其他领域有所了解，才能适应移动医疗、工业互联网、新型智慧城市、智慧服务业、智能制造业等新兴产业的发展，为国家网络信息安全技术领域真正的做到核心、自主、创新出力。

1 我国信息安全专业人才培养存在问题

从国内外目前新工科背景下密码学和信息安全人才培养模式的发展来看，虽然取得了一些突破，但还远远不够。我校也做了一些改革尝试，如明确新工科特色人才基本技能、专业技能和综合能力需求，注重学科融合，厘清知识体系，细化学生能力，重视素养培养，适当压缩理论课程学时来增加实验课程学时等等[3-4]。但作为地方高校，我们在信息安全人才培养工作方面还面临着巨大的挑战。

我国信息安全人才缺口非常大，尤其缺乏高层次网络安全人才，据2019年网络空间安全人才培养高峰论坛参加会议专家表示，我国信息安全人才需求量约100万人，预计到2020年将超过140万[5]。但社会需要的信息安全人才不仅需要具备丰富的理论知识，还要求有扎实的实践动手能力，能够用相关的防御技术对网络与信息进行保护，能够迅速投入岗位工作。然而，很多信息安全专业的毕业生理论层面知识掌握还比较好，但动手能力不强，只能依据所学的知识提出建议，却无法动手解决实际问题，这就导致毕业生进入工作岗位后无法直接接手工作，整体造成信息安全专业人才能力素质不高、供不应求的局面。

另外，作为地方高校，盲目借鉴、跟风重点院校开展工程人才培养，照搬教学模式与人才培养模式，但是对工程教育理念理解不透彻，“工科人才”与“技术人才”概念混淆，一味追求加大“技术性人才”培养，无法体现院校自身特色专业的优势，导致人才培养与地区性社会、经济需求脱节。工程教育培养模式下，信息安全专业与其他学科之间交叉研究相对困难，教学资源无法与其他学科融合安排，复合型人才培养工作面临着巨大的挑战[6]，如工科人才对经济、人文等学科了解过少，社交沟通能力欠缺。

2 网络信息安全专业人才培养体系

围绕新工科背景下以培养复合型人才需求，借鉴其他高校的人才培养模式[7-8]，制定了以“网络信息安全应用型人才培养”为特色的专业培养方案，设定培养目标：培养具有高度社会责任感和健全人格，掌握计算机科学与技术基础理论与知识，具有网络工程专业思想、工程意识与宽阔视野，掌握扎实的专业理论、知识、方法和技能，具有网络系统规划与设计、部署与实施、分析与运行，以及网络与信息安全保障等方面的基本工程能力，具备工程师所必需的创新与实践、沟通与表达、合作与交流等基本能力和素养，具有良好职业发展力和解决复杂问题能力的高素质应用型人才。

依据新工科背景下密码学和信息安全人才培养的目标，坚持“厚基础、宽口径、重能力”的宗旨，加强基础知识、专业理论、跨学科知识等综合知识的培养，重视实践能力的培养，灵活制定人才培养方案。

⑴ 理论与实践相结合的能力培养体系

“新工科”理念强调学生的实践动手能力，因此，课程设置上首先要满足网络信息安全类专业的行业共性需求。第一学年主要以人文科学、自然科学等学科通识课程教育为主，促进学生人文科学素养、思想政治的魅力培养，培养学生的自主学习意识，为学生全面发展进行基础知识铺垫。第二学年主要以专业基础课为主，熟悉网络与信息安全领域的前沿、現状及应用，培养学生的专业基本技能。第三学年主要以专业课为主，依据专业培养大纲，全面发展学生的专业知识，提高学生的科学思维和创新能力，使得学生能够利用专业知识解决基础工程问题。第四学年主要以实训、毕业设计为主，通过实训中的项目参与培养学生的团队精神，最终针对网络信息安全专业的复杂工程问题，能够依据大学所学的知识设计一套完整的解决方案，完成毕业设计。

⑵ 制定理论与实践相结合的课程体系

“新工科”建设不仅要求学生对网络安全专业知识掌握牢固，还需要对经济、人文、社科等其他领域有所了解。因此，我们在网络和信息安全专业课程体系的设计中也做了适当的调整。第一学年，主要安排英语、高数、政治、物理、体育等通识类课程，培养学生基本社会生存技能，为学习和探索专业知识搭建理论基础根基。同时，通过专业导论、高级语言程序设计C语言等计算机基础类课程，灌输网络信息安全专业意识，培养实际工程操作能力。第二学年，涵盖数据结构、网络编程基础、Web开发基础、操作系统、计算机网络等专业基础课程，以及计算机网络、Web开发等实践基础类课程，引导学生对网络信息安全形成初步的知识，并掌握计算机的基础技能和原理。第三学年，按照学生专业培养方案，以网络信息安全、现代密码学、防火墙与入侵检测、计算机病病毒等专业课程为主，通过路由与交换技术课程设计、数据库课程设计、网络与信息安全课程设计、电工电子技术训练等校内实训提升学生的专业技能，培养学生解决实际工程问题的能力。第四学年，主要是完成校内实训、实习以及最终的毕业设计，提高学生的综合能力，锻炼学生人际交往及社交能力，培养团队意识，为毕业后工作进行全面发展。

⑶ 重视实践教学环节，构建实践教学体系

传统教学模式以理论教学为主，实践课学时少，学生很难提升实践能力、创新能力。“新工科”背景下须强化实践教学体系，构建基础实验平台、专业实践平台、校企合作实训平台、创新创业实践平台为一体化的实践教学平台。通过“认识实习-校内实训-顶岗实习”三个阶段，将实践教学体系与理论教学体系进行无缝对接。采用“学校-学生-企业”循环式实践教学体系，通过实践教学的开展保证课程体系的循环，通过学生实践水平保证行业对网络信息安全专业人才需求的循环，通过企业的反馈保证学生能力培养的循环。

基础实验平台基于计算机学院的计算机中心实现，主要用于专业课的实验，帮助学生掌握基本技能、基础性操作，如网络端口扫描、病毒查杀、防火墙设置与检测、密码学基础算法等验证性实验课程。同时，我们也基于i春秋、合天网安等实验平台，来丰富实验资源，给学生打造全面、专业、完善的实验体系。借助专业实践平台来对所学知识进行综合运用，引导学生个人或团体运用所学的知识思考问题，强调学生的自主创新性，如我们引入天津灵创智恒软件有限公司的数字证书认证管理系统，从数字证书的申请、更新、吊销、查询等整个生命周期的实现，使学生解决网络数据传输的安全性、数据的完整性问题、身份认证问题和交易安全问题。校企合作实践平台主要负责为学生提供实训，北京百知教育科技有限公司（郑州分公司）负责为我们学生在大四学年第二学期安排3个星期的实训，由企业安排工作人员对学生进行培训，并指导学生参与实际项目，负责提供工作环境，促进学生对信息安全专业的理解，提升学生的工程实践能力，培养学生的团队意识，感受行业的社会氛围。创新创业实践平台主要为学生提供讲座、竞赛等学习模式的载体，鼓励学生参与竞赛，如ACM竞赛、信息安全对抗赛等活动，使学生在竞赛中聚集兴趣、磨练意志，增强信心、苦修内功，锻造密码学和信息安全人才综合强素养。

⑷ 学生为主体的多元化教学方法

“新工科”背景下的学生不应是书呆子，而是要求具有扎实的网络信息安全专业技能，同时对经济、人文、社科等其他领域也有所了解的复合型创新人才。因此，我们不能依据传统的以教师为主体的教学模式来灌输知识，而应采取学生为主体的多元化教学方式来吸取知识。借助Sakai、蓝墨云、课堂派、MOOC等网络教学平台，丰富课堂教学资源，设置课堂随机提问、测试等环节提高课堂效率。通过翻转式教学、任务驱动式、情景教学法等教学模式引导每位同学参与进来，培养学生的自主探究学习意识。如《现代密码学》课程设计任务“利用数字签名、公钥、数字证书等技术保证信息传输安全”，通过将任务进行分解成小的任务，将全班同学依据小任务进行划分小组，让学生进行资料搜集、自主学习、解决问题、汇报答辩、小组互评等环节刺激学生的积极性，引导学生进行自主学习，锻炼学生的团队合作能力与表达能力。

⑸ 建立全面的考核体系

传统的考试方法是以笔试为主，平时作业为辅的方式进行考核。但仅仅以理论考试的成绩无法考核出学生真正的能力，达不到考核学生素质的最终目的。因此，针对课程考核体系的改革，新添加了平时考核、过程考核，过程考核包括作业、实验、课堂表现、小组评测等，占据学生总成绩40%，通过过程考核刺激学生自主学习的意愿，提高课堂表现，减少课堂上玩手机的学生人数，使学生真正的融入到课堂中，争取过程考核成绩。另外，期末成绩包括考试成绩、结课论文、答辩汇报等形式，占据总成绩60%。突破传统的考核形式，不仅仅以考试的形式进行考核，可以采取任务考核、项目考核的方式 ，让学生将理论与实践进行结合，以答辩的形式将知识与结果呈现出来，最终通过答辩代替考试。全面的考核体系，有助于教师从多个层面、多个角度对学生做综合评价，掌握学生的学习动态，发现教师的教学不足，完善教学模式。

3 结束语

目前，围绕新工科背景下密码学和信息安全专业建设需求，我校信息安全专业人才培养改革措施已经取得了初步的成效。本文依据“新工科”背景下提出的人才需求与信息安全人才培养目标，探索信息安全专业建设和人才培养模式，设定新工科背景下综合型人才的可操作性的培养目标，建立一套从教学大纲、课程体系、教学环节、实践体系到教学过程、考核评价全过程的培养方案，制定“新工科”教育的具体落实措施。加强新工科背景下密码学和信息安全人才的培养工作，为我国网络空间安全领域发展做出贡献，争取早日实现完全自主的核心技术创新。

参考文献（References）：

[1] 教育部高等教育司.“新工科”建设行动路线（“天大行动”）.http：//www.moe.edu.cn/s78/A08/moe_745/201704/t20170412_302427.html.

[2] 吴爱华，侯永峰，杨秋波等.加快发展和建设新工科和引领新经济[J].高等工程教育研究，2017.1：1-9

[3] 叶小涛，赵广鹏，吕爱丽.新工科背景下电子信息类专业校企协同育人新模式研究-以河南理工大学为例[J].教育现代化，2020.7（52）：39-42

[4] 张静，汤永利，魏锋.新工科背景下网络工程专业人才培养模式探索[J].计算机教育，2019.4：41-44

[5] 代一平.新工科时代的网络空间安全人才培养[J].科技传播，2019.5：107-108

[6] 赵进辉，袁海超，刘木华等.“新工科”背景下电子信息工程专业应用-创新复合型人才培养模式的思考和探索[J].教育现代化，2019.56：1-3

[7] 李翠霞，李学相，宰光军等.新工科背景下的信息安全专业建设和人才培养探索[J].教育教学论坛，2019.1：68-70

[8] 應作斌，崔杰，石润华，仲红.“新工科”环境下的信息安全专业建设及评估体系研究[J].巢湖学院学报，2018.20（3）：143-149