工程教育視角下高校計算機網絡安全教學創新分析

張博

摘要：工程教育是國家工程教育質量的有力保障，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。2015年，中國工程教育專業認證協會頒布了《工程教育認證標準（2015版）》[1]及適用于計算機專業的補充標準，對高校計算機人才培養目標、課程體系等提出了具體要求。基于此，本文從工程教育視角出發，結合實際教育要求和問題，探究如何從實訓、教學手段、教學評價等方面提升計算機網絡安全教學的質量。

關鍵詞：工程教育；計算機網絡安全；教學改革

引言

當前社會發展需要大量的工程類人才，助力計算機、工業制造等產業的發展，助力我國經濟朝著更好的方向前進[2]。

根據目前就業環境和高校教育現狀，大部分本科院校進行工程教育的改革具有很強的可行性。因此，各高校需要基于工程教育理念，優化計算機網絡安全等課程的教學。

1. 工程教育視角下高校計算機網絡安全教育的要求

工程教育理念旨在培養出引領相關產業變革的工程型人才。計算機網絡安全教育在這一理念下面臨更多要求，主要體現在以下三個方面。

首先，加強教學中相關的人文知識、社會科學等內容，提升學生在計算機網絡安全領域的社會知識、見識和視野，幫助他們將科學、技術與人文、社會等因素聯系起來。通過在實踐中增加人文、哲學、社會學等思考，學生可以更敏銳地發現計算機網絡安全領域存在的問題和挑戰[3]。

其次，實踐與理論相結合。計算機網絡安全工作非常注重邏輯思維和創造性思維。在工程教育理念下，將所學知識與實踐相結合并應用于工作是一項挑戰。為此，需要通過產學合作的方式，幫助學生更主動地學習與實踐，體驗將知識和思想付諸行動的樂趣，并在這個過程中提升團隊合作、語言溝通和抗挫折等能力。

最后，產教融合。產學合作是實現工程教育目標的重要途徑，可以將豐富的社會資源納入高校教育和學術研究，對全面提升學生素養和加強學生工程思維與能力具有獨特優勢。

2. 工程教育視角下高校計算機網絡安全教學改革意義

互聯網相關的高新產業在面臨計算機網絡安全等問題時，需要應用許多軟件和智能化設備，通過科學研究和技術嘗試找到解決方法。面對相關工作的實際需求，我國通過頒布相關政策等手段推動高校加強工程人才的培養，但許多高校工程教育的改革時間尚短，所做的嘗試有限。

2.1 促進計算機人才多樣化、多層次發展

工程人才的培養不僅需要加強理論課和創新創業課，還需要加強實訓，培養學生的批判性思維、問題發現與解決等綜合性能力，以及勇于開拓等素養。這需要網絡安全教育課程進行多方面細致化地革新，更好地利用校內及校外的各類教育、學術、實訓資源。我國工程教育已走向多樣化、多層次培養，將對多主體產生多方面的積極意義[4]。對于計算機網絡安全教育而言，由于當前我國已全面進入互聯網時代，人們日常生活及各種行業的生產、營銷、售后均依賴網絡進行，因此急需大量的網絡安全工程人才，以保障互聯網安全穩定運行，保障相關生產安全、穩定開展。在實際生活中，計算機網絡面臨黑客入侵、病毒入侵、網絡詐騙等安全問題，增加了社會不安定因素，給相關民眾和企業帶來財產損失。因此，培養計算機網絡安全工程人才對于保護當前網絡安全運行非常重要[5]。

2.2 推動我國計算機網絡安全技術更快地升級

計算機網絡作為高科技發展至今，已逐漸形成了完善的學科體系，在各行業的應用十分廣泛，各行業對其也十分依賴。因此，計算機網絡在未來的發展依然十分重要，安全問題也應隨著相關技術的更新而更新，這就需要高校培養出具有扎實技術且頗具遠見、邏輯、創新等綜合素質的工程人才，為計算機網絡及相關行業的發展保駕護航。另外，高校作為各種技術研究、開發的重要場所，對計算機網絡安全教育進行深入改革，能提升自身對相關技術的研究成效，從科研層面推動我國計算機網絡安全技術更快地升級。

3. 工程教育視角下高校計算機網絡安全教學尚存的問題

3.1 實訓方面

在工程教育等理念下，我國高等教育加快變革速度，許多高校均打造了實訓室和實訓教學，以滿足計算機網絡安全實訓的需求。然而，受傳統教學方法及理念的限制，一些高校在實訓方面的改革實踐中存在一些問題，如實訓設備不齊全、技術落后等，抑制了計算機網絡安全的實踐性特征，導致學生難以將網絡安全的理論技術與實際操作相結合。此外，一些學校雖然擁有先進的計算機設備和實訓室，但由于缺乏對網絡安全教育的重視，無法形成完善的配套設備體系，只能支持部分實訓內容的開展，使實訓效果大打折扣。

3.2 教學內容方面

計算機網絡及其安全技術近20年發展迅速。在未來較長時間內，這些技術將繼續快速發展。因此，許多技術不斷更新，許多新技術也在大量創造和應用中涌現。工程教育背景下，高校需要更加重視相關技術理論和實操方面的更新。然而，事實上，許多高校在進行理論教學時，主要依賴課本，導致學生所學的技術理論與社會發展脫節。同時，實訓內容也無法與實際工作應用相匹配，這意味著畢業生在進入職場后需要花費大量的精力和時間學習新的網絡安全理論和相關技術，增加企業的培養成本。

3.3 教學評價方面

工程教育需要改革現有的評價方式，采用多元化和過程性的評價方法。除了學科成績和實訓成果，還應該重視學生在網絡安全工程思維、人文知識、團隊協作和學習態度等方面的表現。傳統的評價方法可能導致學生在技術方面表現出色，但缺乏團隊合作和溝通能力，影響其在職場中的表現。這種評價方式也使企業在培養高級人才方面面臨更大的困難，造成人才的浪費。

高校應該引入更全面的評價指標，如項目實踐考核、專業素養評估、團隊協作評價和實習實訓過程評估等，更準確地評估學生的綜合能力。同時，高校也應加強師資培養，提供更好的教學資源和實踐機會，幫助學生得到全面發展，使學生將能夠更好地適應職場需求，同時，為企業提供更高質量的專業人才。

4. 工程教育視角下高校計算機網絡安全教學的創新途徑

4.1 教學內容方面

該課程主要培養學生計算機網絡安全相關理論素養和應用能力，使學生能夠全面掌握網絡安全基本理論、防護意識以及防護方法，為深入學習、應用網絡管理和維護知識打下基礎。理論教學內容包括計算機網絡常用被攻擊方式、計算機病毒、網絡數據加密、防火墻、網絡安全工程等方面的內容。

首先，為更好教授課本知識教學，教師可以進行課程前后的內容引導、預習、復習和梳理。以課程引導為例，可以基于計算機網絡技術課程中的部分知識和相關網絡安全知識的聯系進行引導，幫助學生更好地理解計算機網絡安全知識。例如，為了讓學生深入理解和掌握OSI七層模型和TCP協議等知識，可以先講解網絡互連設備結構和網絡操作系統，以便學生更好地理解七層模型存在的安全問題。

其次，部分教材較為陳舊，需要及時更新課本內容，并根據行業實際情況補充教學內容。如今網絡攻擊的手段多樣且更新頻繁，需要更新安全防范技術。教師在實際教學過程中應淘汰過時的理論知識，緊跟行業發展趨勢，抓住教學重點。同時，應合理增加人文、社會等方面的知識，補充書本中沒有涉及但代表未來發展方向的新理論知識。傳授理論內容時，可以結合新發生的網絡安全事件，培養學生應用網絡安全技術分析和解決問題的能力。

最后，由于工程教育注重培養學生的崗位能力，教學中可以增加與國家職業資格證書相關的教學內容，并鼓勵學生積極考取相關資格證。例如，網絡安全技術從業人員需要掌握黑客入侵追蹤、端口掃描、漏洞掃描、病毒防范、緩沖區防范等知識與技能，熟悉TCP/IP協議、安全存儲、安全傳輸、服務器安全設置、組策略等知識。結合課本知識和行業需求整合內容，合理設置重難點和內容結構。

4.2 教學方法方面

由于計算機網絡安全涉及的內容十分廣泛，且部分內容難以理解，因此需要采取行之有效、多樣化的教學方法。

4.2.1 引導式教學

引導式教學對于激活學生學習興趣、增加實踐經驗具有積極意義，能大幅提升學生的自主性。在實際教學中，可以通過將新章節中學生感興趣的部分作為引導內容，喚起學生的好奇心，帶動學生更積極地參與課堂實踐與互動。例如，在講解黑客攻擊知識時，可以播放黑客電影，或講述黑客攻擊事件，讓學生理解黑客攻擊的具體方式；在講解數字加密知識時，可以先講述一些有趣或扣人心弦的諜戰故事，然后引入加密算法相關知識。這樣的教學過程不僅能提升學生興趣，也能補充社會知識，讓他們更深入地了解網絡安全的重要性。

4.2.2 案例式教學

案例式教學能夠提升學生的參與度，通過引入相關案例提升學生的思維能力和應用知識解決問題的能力。在具體教學中，提供案例后，可以通過實例教學的方式促使學生根據實例提出問題，通過小組討論等方法積極尋找解決途徑。例如，在教授計算機病毒知識時，可以提供一個簡單的宏病毒程序，讓學生嘗試編寫病毒清除及防御程序。這一過程能使學生更清晰地了解宏病毒的結構、原理、危害及防范方法；在教授安全工程知識時，可以以校園圖書館網絡安全體系的構建為例，引導學生探究網絡拓撲、防火墻設置、身份認證等技術。這種實際教學過程能夠使學生將理論與實際應用場景聯系起來，提升他們解決問題的能力。

4.2.3 任務驅動式教學

任務驅動式教學要求學生以完成任務為最終目標進行一系列工作，能夠大幅強化實踐教學。一般包括任務分析、任務分解、任務實施、任務評價等過程。實際教學中，可以根據任務難度的不同，要求學生獨立完成或團隊協作完成。當進行一些較難的任務時，學生所受壓力較大，教師應給予適當的指導，幫助學生克服難題。以講解網絡安全體系為例，可提出解決某個高校校園網絡安全存在問題的任務，要求學生給出解決方案。例如，要求學生提出校園網絡組網方案、病毒防御方案、網絡應急預案或信息保密方案等。通過這些任務，使學生更好地了解所學知識，并將相關知識串聯起來，提高學生根據項目目標進行整體分析和解決問題的能力。

4.3 實訓方面

首先，為強化計算機網絡安全課程的教學效果，需通過有效實訓加強學生實操和解決問題的能力，更好地理解抽象的網絡安全理論。實訓項目應結合職業能力要求，設計具體的實踐任務，引導學生在完成具體任務的過程中培養實操能力。實訓內容應涵蓋網絡安全原理、方法和技術實現等方面。

其次，加強產教融合，充分利用合作企業的資源，讓學生在真實的工作環境中完成任務，了解網絡安全相關工作的流程和事件處理方式。在實操過程中，學生能夠體驗真實工作的氛圍，感受團隊協作和溝通能力的重要性。培訓人員應在此過程中提供指導，幫助學生更清晰地了解自身能力和目標。實訓內容應根據課程教育目標進行分析，確保實訓效果。

最后，實訓可以分為校內實訓與校外實訓。以校內實訓為例，可利用高校網絡中心，根據任務需求進行分組實訓。網絡中心通常配備齊全的設備，可以完成硬件防火墻配置、安全網關、入侵檢測系統、網絡安全代理等內容的實操；校外實訓一般安排在畢業學期，或者組織學生在寒暑假期間進入企業進行實訓和學習。

4.4 教學評價方面

工程教育背景下，網絡安全課程教學評價需要從培養目標、課程目標、畢業要求等多方面進行考慮，統稱為教育目標，并強化過程性評價，構建合適的評價體系。一方面，應確定評價指標，并對其進行合理描述。指標應包括工程知識、問題分析、問題解決、問題研究、工具使用、個人與團隊、溝通、項目管理、工程與社會、職業規范等內容。例如，工程與社會方面的描述是能夠基于具體工程項目相關背景知識進行分析，評價工程實踐及解決方案對社會、法律、文化等方面的影響，理解和評價針對復雜工程的工程實踐對環境、社會可持續發展的影響。另一方面，需要給予每個指標合理的比重，根據各指標的關聯確定評價模型。可參考以往經驗或其他高校的評價體系來確定。

結語

綜上所述，工程教育視角下，計算機網絡安全教育需要進行更細致、多元地優化。具體實施時，高校應分析自身的教學情況與該課程工程教育要求之間的差距，確定需要改革的內容，根據現有的人力、預算和后期投入計劃的情況，制定具體而合理的長期優化方案。

參考文獻：

[1]中國工程教育專業認證協會.關于印發《工程教育認證標準（2015）版》的通知（工認秘〔2015〕10號）[A/OL].（2015-03-13）[2023-10-20].https：//www.ceeaa.org.cn/gcjyzyrzxh/xwdt/tzgg56/608383/index.html.

[2]張素華，曹書昭.高校計算機網絡實踐教學的改革與創新研究[J].無線互聯科技，2019，16（19）：125-126.

[3]郭長虹.計算機教育教學的改革與實踐[C]//中國教育發展戰略學會教育教學創新專業委員會.2019全國教育教學創新與發展高端論壇論文集（卷八），2019：2.

[4]李志義.解析工程教育專業認證的持續改進理念[J].中國高等教育，2015（Z3）： 33-35.

[5]徐偉.計算機網絡安全課程實驗教學實踐研究[J].教育現代化，2018，5（18）： 115-116.

作者簡介：張博，本科，助教，研究方向：計算機科學與技術。