信息安全專業工程能力提升方法探索

賴英旭，李 健，劉 靜，楊 震

（北京工業大學 計算機學院，北京 100124）

實踐教學以培養學生創新意識、創新精神、創新能力為目的，如何提高實踐教學質量，提升學生工程能力，一直受到各高校的重視，很多學校在這方面進行了探討［1－5］。北京工業大學計算機學院信息安全專業自2008年受教育部“特色專業建設”項目支持，2011年加入“卓越工程師人才培養”計劃，一直以來以追求卓越的標準引領學生工程能力的培養，提出“以社會需求為導向，以素養形成為目標，以能力階次提升為途徑，以能力量化評價為反饋”的“四位一體式”地方高校工程能力人才培養新模式。

1 信息安全專業工程能力提升的困難

信息安全專業是新興專業，我國在2002年招收第一批本科生，由于專業的特殊性，導致在學生工程能力培養方面具有如下困難：

（1）實驗教學環節薄弱。在目前的網絡安全實驗中，尤其是攻防類、計算機病毒類等實驗，通常的做法是學生在規定的時間內，按照指導書上的內容和步驟完成一些驗證性實驗，也就是運行幾個攻擊工具，查看攻擊現象和結果，而對于每個工具的具體實現方法、設計原理往往不求甚解，忽視了對學生工程實踐能力和創造性的培養。

（2）在目前的實驗教學中大量引入了虛擬技術。由于網絡安全實驗中的一些實驗往往具有破壞作用，或者為了節約購置設備成本，使得此類實驗大部分采用虛擬技術在計算機上完成。虛擬實驗依靠仿真軟件本身驗證，對于未仿真的功能則無法驗證。

（3）工程實習難以深入。大部分工程實習企業都是生產型企業，要求生產連續穩定，而且有些企業又存在技術保密問題，不能讓學生深入了解。學生在企業實習只能看，不能動手，甚至有些環節連看都不能看。學生在工程實習環節難以深入了解系統的本質。

2 提升工程能力的總體思路

為了克服傳統教學模式中實踐教學內容枯燥、實踐環節與工程能力提升脫節等弊端，必須對現有的實踐教學模式做出相應改進［6－7］。結合本專業學生特點，在人才培養方面采用工程意識→工程素養→工程能力的階梯式培養方案。在工程意識養成階段，強調課程編排與知識能力形成與發展對應［8］，激發學生潛在的工程意識。在工程素養形成階段，加強與國內外知名企業合作，以校企交叉實踐為主體［9］，注重工程素養的形成實效。在工程能力鍛造提升階段，以能力量化評價結果為反饋指標［10－11］，有針對性地合理規劃培養路徑，加快工程能力提升速度。人才培養思路如圖1所示。

圖1 工程能力培養思路圖

在制定培養方案時強調以社會需求為導向，以具有創新精神和實踐能力為培養目標，以“強專業、重實踐”為指導思想，注重國家產業發展和結構調整對人才的需求，依照“按需制定、適度超前”的原則制定培養方案。在課程設置方面強調教學的效果，達到“授人以漁”的目的，通過課程講授增強學生的專業基礎知識，加強獨立思考的能力；通過實驗環節，使學生具備編程能力、基本工具的使用能力；通過課程設計環節，激發學生潛在的工程意識。在能力量化方面，將工程能力分解為基礎知識、核心工程基礎知識、個人能力和態度、職業能力和態度、團隊精神、交流能力、外語等指標，通過收集學生在實驗室、圖書館的時長、遠程實驗設備使用情況［12］，以及參加科技講座次數等信息，客觀評價學生工程能力水平，避免主觀評價的隨意性。反饋修正就是階段性評價學生的工程能力，根據評價結果找出薄弱點，個性化制定下一環節的培養計劃，建立工程能力快速提升途徑。

3 以需求為導向制定工程能力培養方案

采用調研信息安全人才招聘市場，以及與瑞星、啟明星辰等安全企業用人部門座談，綜合考慮學生畢業后的就業、升學、終身可持續發展等多重需求，將畢業傾向歸納為繼續深造、研發工程師、網絡安全工程師、安全測試工程師等目標，然后按目標分別提取工程能力指標，制定課程－能力對應矩陣，以由頂至底方式給出培養通道。對于在校學生按目標以由底至頂模式接受培養（如圖2所示）。如在測試通道，根據課程能力矩陣確定先修課程為計算機網絡、路由與交換、安全協議、網絡測試等，實踐環節選修應用安全測試，在工作實習環節，將其安排到從事測試工作的公司（如思博倫公司）進行實習，強化網絡及網絡安全測試能力，從而達到安全測試工程師的基本素養。

圖2 工程能力培養流程

4 以“授人以漁”為精髓的課程設置

根據信息安全專業特點，將具有良好的專業知識、獨立的思考能力、案例實施能力等作為“漁”的能力融入課程設置。課程設置特點為：

（1）以工程素養提升為核心，將全部核心課程有機結合起來。避免相關課程之間的內容重復，同時有利于教師以相互有機聯系的方式傳授專業知識。

（2）加強實驗環節在課程體系中的位置。實驗學時和理論學時之比為4︰6。課程設置時保證在一門理論課程之后，或者進行實驗課程，或者進入課程設計階段，讓學生在實驗中探索知識，提升系統思維能力。

（3）以實際工程項目的具體實施為主線貫穿專業教學過程。培養學生的創新意識和能力、團結協作精神和理論聯系實際的學風，加強學生工程實踐能力的培養和訓練，提高學生“漁”的能力。

5 基于反饋修正的個性化工程能力提升途徑

如圖3所示，本專業工程能力培養由校內、企業2個環節組成，在校內以實驗、課程設計、科技競賽、科技項目為主線，在企業實踐的環節包括認識實習、企業實訓和工作實習等環節。校內與企業的實訓環節不是孤立的，而是校企交叉循環、互相銜接的；校內與企業的實訓環節內容也不是一成不變的，可以根據反饋結果選擇合理的培養計劃，促進工程能力螺旋式上升。

圖3 工程能力培養模塊

校企交叉、相互銜接實踐的優點主要體現在：

（1）從驗證實驗到企業認知啟發工程意識。學生先在校內進行理論與實驗學習后，到相應的行業公司進行認知實踐，增強學生對所學知識的理解，提升工程意識。

（2）從課程設計到企業實訓形成工程素養。在校內開展了課程設計環節，以裁減后的企業項目為案例，由導師或項目組成員負責講授相關項目所需的知識，學生以組為單位討論項目開發方法、開發流程，熟悉開發環境及開發工具，最終完成項目的開發。之后進入企業實訓環節，在真實項目開發過程中，實行正規的項目管理，增強學生的系統設計與開發能力，促進工程素養形成。

（3）從科技競賽及項目到工作實習加強工程能力。通過開展科技作品競賽、全國大學生創新項目等活動，使學生自主進行學術研究，激發創造性，提高創新能力。創新意識是企業工作實習中的精神支柱，可促進工程能力的進一步提升。

6 本科生培養的成績與產生的輻射作用

經過反饋修正式的工程能力培養過程，在近幾年的全國“思科網院杯”大學生網絡技術大賽中，獲得了集體一等獎1項，集體二等獎1項，集體優勝獎1項；在2010年度全國大學生信息安全技術大賽中獲三等獎1項。目前已有20多人次獲得CCNA證書，其中4人次獲CCNP證書，10多人次獲瑞星病毒分析工程師和全國信息化工程師的培訓合格證書，多名學生主持并完成了全國大學生創新實驗計劃項目及校級星火基金項目。

自2010年開展了信息安全綜合設計實踐環節以來，共有90多人次到企業進行為期8周的工作實習。實習結束后有40%的學生簽約信息安全及相關專業崗位，其中10%的學生簽約實習企業，這些學生在企業工作近2年的時間，獲得用人單位的一致好評。

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