高職院校網(wǎng)絡(luò)安全技能深度學習路線研究與實踐

何鳳梅 陳逸懷

摘 要：隨著數(shù)字化社會的到來，網(wǎng)絡(luò)安全技能人才供需嚴重失衡，新人培養(yǎng)和育留難度大。高職院校學生技能水平提升遵循“虛擬仿真、真實環(huán)境、攻防對抗”的成長路徑，同時深度學習可以滿足網(wǎng)絡(luò)安全技能變化性、持續(xù)性和廣泛性的學習需求，研究深度學習路線，分析教學實踐數(shù)據(jù)，可以小中見大、提高網(wǎng)絡(luò)安全技能的教學質(zhì)量，滿足企業(yè)對網(wǎng)絡(luò)安全應用型人才的需求。

關(guān)鍵詞：深度學習? ? 網(wǎng)絡(luò)安全技能? ? 學習路線? ? 應用型人才培養(yǎng)

課? 題：本文系浙江省教育廳2019年一般科研項目“高職網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)課程職業(yè)技能深度學習路徑研究”的研究成果。

目前，網(wǎng)絡(luò)入侵者利用技術(shù)工具發(fā)起的網(wǎng)絡(luò)攻擊數(shù)量和復雜度不斷提升，網(wǎng)絡(luò)安全成為世界各國第五國防空間。隨著數(shù)字化社會的到來，企業(yè)必然面臨網(wǎng)絡(luò)空間和數(shù)據(jù)資產(chǎn)的安全管理問題。《網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)業(yè)人才發(fā)展報告》（2021年版）指出網(wǎng)絡(luò)安全人才供需嚴重失衡，高校培養(yǎng)的畢業(yè)生只有20%左右符合企業(yè)用人需求。

一、網(wǎng)絡(luò)安全應用型人才培養(yǎng)

網(wǎng)絡(luò)安全范圍廣泛且在技術(shù)、威脅和環(huán)境等方面變化快速，常常是網(wǎng)絡(luò)攻擊推動網(wǎng)絡(luò)安全技能的提升，網(wǎng)絡(luò)安全崗位實際需要的知識、技能和能力不斷變化，從業(yè)人員要持續(xù)學習才能提升整體能力。網(wǎng)絡(luò)安全崗位從業(yè)人員需要掌握網(wǎng)絡(luò)安全、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和管理等專業(yè)知識，相關(guān)課程綜合性、實踐性強，學生需要了解攻擊技術(shù)并學會主動防御技能。實際培養(yǎng)過程中存在理論知識抽象晦澀、教材時效性不強、實踐訓練環(huán)境搭建煩瑣、學生實踐機會普遍偏少等問題，導致學生動手能力差，無法滿足企業(yè)用人要求。

網(wǎng)絡(luò)安全應用型人才培養(yǎng)需要從宏觀層面、中觀層面和微觀層面搭建人才培養(yǎng)體系。在宏觀層面，要確立整體培養(yǎng)體系，明晰高職院校培養(yǎng)的是應用型技能人才，分析行業(yè)用人需求、發(fā)展趨勢和政策支持，明確人才培養(yǎng)目標。在中觀層面，要與行業(yè)龍頭企業(yè)協(xié)同完善人才培養(yǎng)方案、校企合作方式和實訓平臺建設(shè)等，開展校企孿生模式合作，加強專業(yè)整體知識體系規(guī)劃，構(gòu)建完善專業(yè)指標體系。在微觀層面，要提高教師網(wǎng)絡(luò)安全技能水平和教學水平，整合多方資源建設(shè)課內(nèi)外學習環(huán)境，規(guī)劃、確定校內(nèi)校外相結(jié)合、課內(nèi)課外相融合、線上線下相混合的課堂教學、競賽訓練和校企合作的教學路線，樹立正確的安全觀、發(fā)展觀和職業(yè)觀。企業(yè)、教學管理者、教師和學生一起積極實踐并深入探索教學改革。

二、職業(yè)技能視角下的深度學習和教學

在國外，美國學者Ference Marton和Roger Saljo（1976）開展實證研究提出深度學習概念，學生知識水平目標受不同閱讀加工方式影響。Eric Jensen等（2009）從教學角度提出深度學習路線，指導教師以激發(fā)深度學習的方式開展教學。威廉和弗洛拉·休利特基金會（2010）認為深度學習即學生通過批判性思考、解決問題、合作和自主學習，有效掌握學習內(nèi)容。在國內(nèi)，彭紅超、祝智庭（2020）認為深度學習是基于理解、追求遷移應用的有意義學習。郭元祥團隊確定了學生在教師引導下的深度學習可以實現(xiàn)學習的過程價值和實踐屬性，恰恰體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全技能深度學習習慣的培養(yǎng)過程。

教學是為實現(xiàn)教育目的、以課程內(nèi)容為中介而進行的教和學相統(tǒng)一的活動。學習和教學相互依存，教學的研究與實踐可以推進學生深度學習的實現(xiàn)。深度學習是在記憶和理解的基礎(chǔ)上進行批判性學習、歸納和加工，將新知識與原有認知結(jié)構(gòu)建立關(guān)聯(lián)，通過遷移應用在真實情境中解決問題并達到靈活運用的學習目的，滿足網(wǎng)絡(luò)安全技能的變化性、持續(xù)性和廣泛性的學習需求。互聯(lián)網(wǎng)教學是未來的學習趨勢，教師深刻認識網(wǎng)絡(luò)安全人才培養(yǎng)的重要意義，精通網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的應用，將深度學習的理念轉(zhuǎn)化為教學策略和方法，有效整合線上線下教學內(nèi)容和優(yōu)勢，在教學中創(chuàng)設(shè)有效的“過程”與“程序”，突出有序性和可操作性，解決教師、學生和網(wǎng)絡(luò)資源三要素的連接和相互作用問題，促進學生在參與活動和實踐中學會思考和應用，以適應網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)業(yè)技術(shù)更迭，滿足學生未來職業(yè)發(fā)展需求。

三、網(wǎng)絡(luò)安全技能深度學習路線

網(wǎng)絡(luò)安全技能深度學習路線，以深度學習理念為指導，借鑒深度學習路線模型，從實際崗位（群）需求出發(fā)，圍繞網(wǎng)絡(luò)安全技能訓練的內(nèi)容要求，沿著“虛擬仿真—真實環(huán)境—攻防對抗”的教學路線，按照“學生主體教師引導”和“實踐為主理論為輔”的原則，改變教學流程和結(jié)構(gòu)，使學生從淺層學習過渡到深度學習，完成網(wǎng)絡(luò)安全知識技能的學習、攻防對抗經(jīng)驗的積累、職業(yè)道德的遵循并養(yǎng)成持續(xù)學習的習慣。以網(wǎng)絡(luò)安全工程師崗位（群）為例，網(wǎng)絡(luò)安全方案的制定與實施、信息系統(tǒng)管理、系統(tǒng)安全咨詢和培訓工作任務對應網(wǎng)絡(luò)狀況分析和網(wǎng)絡(luò)安全工程設(shè)計、信息系統(tǒng)實施和運維、網(wǎng)絡(luò)安全管理咨詢和培訓等職業(yè)能力，開設(shè)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)攻擊與防御、網(wǎng)絡(luò)安全評估等系列專業(yè)課程。

（一）設(shè)計標準與課程

教師從標準和課程開始，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)計劃，了解崗位職責、職業(yè)路徑和道德準則，理解互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對深度學習的支持并進行有效銜接，依據(jù)課程標準，分析職業(yè)和技能的內(nèi)聚學習順序，開發(fā)教學內(nèi)容，將相似或相關(guān)內(nèi)容通過教學項目匯聚在一起，設(shè)計出有意義的教學單元，由若干教學單元建構(gòu)出有意義的模塊，由若干模塊建構(gòu)出整個專業(yè)課程的教學目標。教師基于“問題”或“任務”引導，設(shè)計教學元素、教學過程、學習活動和反饋評價等，發(fā)布預習任務和學習資料，如討論、微課、工作手冊、測試和技能通關(guān)等。

（二）預評估

教師在開展教學前充分做好學生評估，營造學習氛圍，使學生明白他們是真正的學習主體，不是被動接受知識，并主動根據(jù)要求完成課前預習任務，通過在線討論和測試等形式反饋預習任務完成情況。教師收集問題和評價反饋，分析學生的學習能力和已有知識技能，確定教學起點，激活學生的知識，幫助學生達到深度學習的目標。

（三）打造積極的學習文化

學習文化和專業(yè)文化給予學生歸屬感和安全感，當學生在學習過程中碰到問題時，他們相信教師、同學或預設(shè)的學習材料會支持并協(xié)助自己解決問題，擺脫學習困境。教師會介紹學習目標，引導學生根據(jù)學習目標進行學習;測試面向基本問題、單元問題和核心問題;合適的提問和討論促使學生自主思考;及時回復學生的問題并交流，增進師生和生生之間的感情。學生能夠適應學習文化和教師的引導，明確學習目標，主動投入到學習、活動和訓練中，與教師和同學積極互動。開展符合網(wǎng)絡(luò)安全技能實踐的訓練：虛擬仿真可以幫助學生開展入門實踐訓練，通過虛擬仿真實踐平臺進行攻防技能的模擬實驗，每個賬號依據(jù)實驗要求可以有1～3臺虛擬機方便學生實踐，了解各種技術(shù)及其工具的具體應用，出現(xiàn)問題可以重置虛擬機，學生不會因為調(diào)試不出而放棄深入學習。真實環(huán)境可以幫助學生進行進階訓練，將模擬環(huán)境中的實驗案例遷移部署在真實計算機環(huán)境中，每個學生配有2臺計算機，進行攻防環(huán)境布置和攻防實踐操作，提升學生配置和攻防系統(tǒng)平臺的水平。攻防對抗可以幫助學生實現(xiàn)高階實踐訓練，通過虛擬仿真的網(wǎng)絡(luò)靶場競賽系統(tǒng)進行攻防對抗練習，讓學生理解紅藍對抗測試，鼓勵學生訪問各類網(wǎng)絡(luò)安全競賽平臺，如i春秋、安恒月賽等，適應不斷更新的網(wǎng)絡(luò)安全攻擊和防御技術(shù)。

（四）預備與激活先期知識

通過評估分析，教師要進行先期知識的預備與激活，幫助不同基礎(chǔ)的學生積累必需的基礎(chǔ)知識，提高支撐技能，引導學生完成先期知識和新知識建構(gòu)的交叉任務，通過新知識和已有知識的聯(lián)結(jié)，激發(fā)學生對新知識的興趣。學生完成交叉任務，思考回顧并激活先期知識的應用，查閱新知識在此任務中的運用與功能，并嘗試在完成任務過程中理解和聯(lián)結(jié)新知識，使學生完成自我剖析并對新內(nèi)容的加工方式和聯(lián)結(jié)技巧等產(chǎn)生興趣。

（五）獲取新知識

教師采用多種策略，如有趣地引入，設(shè)定學習框架中的自主實踐學習內(nèi)容和形式等，推動新知識組成的項目分析、研討和協(xié)作，幫助學生梳理思路，強調(diào)重難點和易錯點，通過重要概念分析、關(guān)鍵技能演示，操作流程和邏輯解析，激發(fā)學生獲取信息的需求，促使學生學會將現(xiàn)有背景知識與新知識進行聯(lián)結(jié)思考，提升知識和技能。學生在設(shè)定的學習框架中，先實踐再學習，在實踐過程中探究新知識的特點，發(fā)現(xiàn)問題并嘗試討論解決，明確概念、原理、關(guān)鍵技能的操作邏輯等，聯(lián)結(jié)新知識并逐步內(nèi)化。

（六）深度加工知識

技能強調(diào)解決問題的能力，注重活動的目的性和領(lǐng)域的專業(yè)性。教師通過實驗報告，引導學生協(xié)作完成線上實踐訓練項目，安排展示分析環(huán)節(jié)和章節(jié)測試，推進新舊知識的聯(lián)結(jié)和深度加工，進行簡短有效地修正總結(jié)。通過技能闖關(guān)的形式，突破實踐訓練技能難點，教師參照“信息安全工程師”考試大綱和“等保2.0建設(shè)方案”要求，建設(shè)基于工作過程的闖關(guān)訓練模塊。學生以項目為載體，完成實驗項目并繪制思維導圖或操作流程圖等以實現(xiàn)新舊知識的建構(gòu)、展示和分析。深度思考并內(nèi)化會花去學生較多時間和精力，教師可以合理安排課內(nèi)課外時間，讓學生應用并鞏固技能。

（七）評價深度學習

教師本著“診斷、激勵和發(fā)展性”的目的，以不同形式組織學生進行信息的復述，引導學生積極參與并完成，實現(xiàn)新舊知識的修正聯(lián)結(jié)，提高高階思維能力。教師及時評價并作解釋性反饋，可以與學生形成良好的情感交流，讓學生感受到教師對他們的關(guān)注，促進他們在學習過程中修正反饋，逐步將知識技能及其應用方法轉(zhuǎn)化儲存到長期記憶中，更好地完成深度學習，適應網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的快速迭代。

四、實施效果分析

教學實踐對象是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)學生，網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)課程開設(shè)在第3個學期，隨機抽選2個班級分別作為實驗班和對照班，課程性質(zhì)、課程定位和課程目標等都依據(jù)專業(yè)培養(yǎng)要求，不同之處是實驗班參照深度學習路線采用線上線下混合教學，對照班采用傳統(tǒng)教學方式，使用t檢驗分析過程性和總結(jié)性評價數(shù)據(jù)。

（一）過程性評價數(shù)據(jù)分析

實驗班和對照班的過程性評價分為課堂常規(guī)（包括考勤和課堂表現(xiàn)）和實驗作業(yè)兩部分，表1中實驗作業(yè)成績呈現(xiàn)顯著性差異。

（二）總結(jié)性評價數(shù)據(jù)分析

期末考試有理論和操作題，表2中期末成績呈現(xiàn)顯著性差異，3道操作題中第3題綜合性強且涉及遷移應用，呈現(xiàn)顯著性差異。

五、總結(jié)展望

筆者通過研究與實踐，驗證了深度學習路線對于學生的理論知識理解、實踐操作和遷移應用能力有提升作用，表明研究的可靠性。后續(xù)推動網(wǎng)絡(luò)安全技能競賽的常規(guī)化，可以促進產(chǎn)教融合、優(yōu)化人才培養(yǎng)質(zhì)量，推動職業(yè)院校更快更好地為網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)業(yè)輸送優(yōu)質(zhì)人才，服務產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

參考文獻：

[1]Eric Jensen，LeAnn Nickelsen.深度學習的7種有力策略[M].溫暖，譯.上海：華東師范大學出版社，2010.

[2]Mette Huberman，Catherine Bitter，Jennifer Anthony&Jen-nifer ODay.Strategies， structures，and cultures in deeper learning Network high schools[R].CA：American Institutes for Research，2014.

[3]彭紅超，祝智庭.深度學習研究：發(fā)展脈絡(luò)與瓶頸[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2020，32（1）.

[4]郭元祥.論深度教學：源起、基礎(chǔ)與理念[J].教育研究與實驗，2017（3）.

[5]鐘啟泉，汪霞，王文靜.課程與教學論[M].上海：華東師范大學出版社，2008.

（作者單位：何鳳梅，溫州科技職業(yè)學院;陳逸懷，溫州城市大學）