信息安全专业工程能力提升方法探索

赖英旭，李 健，刘 静，杨 震

（北京工业大学 计算机学院，北京 100124）

实践教学以培养学生创新意识、创新精神、创新能力为目的，如何提高实践教学质量，提升学生工程能力，一直受到各高校的重视，很多学校在这方面进行了探讨［1－5］。北京工业大学计算机学院信息安全专业自2008年受教育部“特色专业建设”项目支持，2011年加入“卓越工程师人才培养”计划，一直以来以追求卓越的标准引领学生工程能力的培养，提出“以社会需求为导向，以素养形成为目标，以能力阶次提升为途径，以能力量化评价为反馈”的“四位一体式”地方高校工程能力人才培养新模式。

1 信息安全专业工程能力提升的困难

信息安全专业是新兴专业，我国在2002年招收第一批本科生，由于专业的特殊性，导致在学生工程能力培养方面具有如下困难：

（1）实验教学环节薄弱。在目前的网络安全实验中，尤其是攻防类、计算机病毒类等实验，通常的做法是学生在规定的时间内，按照指导书上的内容和步骤完成一些验证性实验，也就是运行几个攻击工具，查看攻击现象和结果，而对于每个工具的具体实现方法、设计原理往往不求甚解，忽视了对学生工程实践能力和创造性的培养。

（2）在目前的实验教学中大量引入了虚拟技术。由于网络安全实验中的一些实验往往具有破坏作用，或者为了节约购置设备成本，使得此类实验大部分采用虚拟技术在计算机上完成。虚拟实验依靠仿真软件本身验证，对于未仿真的功能则无法验证。

（3）工程实习难以深入。大部分工程实习企业都是生产型企业，要求生产连续稳定，而且有些企业又存在技术保密问题，不能让学生深入了解。学生在企业实习只能看，不能动手，甚至有些环节连看都不能看。学生在工程实习环节难以深入了解系统的本质。

2 提升工程能力的总体思路

为了克服传统教学模式中实践教学内容枯燥、实践环节与工程能力提升脱节等弊端，必须对现有的实践教学模式做出相应改进［6－7］。结合本专业学生特点，在人才培养方面采用工程意识→工程素养→工程能力的阶梯式培养方案。在工程意识养成阶段，强调课程编排与知识能力形成与发展对应［8］，激发学生潜在的工程意识。在工程素养形成阶段，加强与国内外知名企业合作，以校企交叉实践为主体［9］，注重工程素养的形成实效。在工程能力锻造提升阶段，以能力量化评价结果为反馈指标［10－11］，有针对性地合理规划培养路径，加快工程能力提升速度。人才培养思路如图1所示。

图1 工程能力培养思路图

在制定培养方案时强调以社会需求为导向，以具有创新精神和实践能力为培养目标，以“强专业、重实践”为指导思想，注重国家产业发展和结构调整对人才的需求，依照“按需制定、适度超前”的原则制定培养方案。在课程设置方面强调教学的效果，达到“授人以渔”的目的，通过课程讲授增强学生的专业基础知识，加强独立思考的能力；通过实验环节，使学生具备编程能力、基本工具的使用能力；通过课程设计环节，激发学生潜在的工程意识。在能力量化方面，将工程能力分解为基础知识、核心工程基础知识、个人能力和态度、职业能力和态度、团队精神、交流能力、外语等指标，通过收集学生在实验室、图书馆的时长、远程实验设备使用情况［12］，以及参加科技讲座次数等信息，客观评价学生工程能力水平，避免主观评价的随意性。反馈修正就是阶段性评价学生的工程能力，根据评价结果找出薄弱点，个性化制定下一环节的培养计划，建立工程能力快速提升途径。

3 以需求为导向制定工程能力培养方案

采用调研信息安全人才招聘市场，以及与瑞星、启明星辰等安全企业用人部门座谈，综合考虑学生毕业后的就业、升学、终身可持续发展等多重需求，将毕业倾向归纳为继续深造、研发工程师、网络安全工程师、安全测试工程师等目标，然后按目标分别提取工程能力指标，制定课程－能力对应矩阵，以由顶至底方式给出培养通道。对于在校学生按目标以由底至顶模式接受培养（如图2所示）。如在测试通道，根据课程能力矩阵确定先修课程为计算机网络、路由与交换、安全协议、网络测试等，实践环节选修应用安全测试，在工作实习环节，将其安排到从事测试工作的公司（如思博伦公司）进行实习，强化网络及网络安全测试能力，从而达到安全测试工程师的基本素养。

图2 工程能力培养流程

4 以“授人以渔”为精髓的课程设置

根据信息安全专业特点，将具有良好的专业知识、独立的思考能力、案例实施能力等作为“渔”的能力融入课程设置。课程设置特点为：

（1）以工程素养提升为核心，将全部核心课程有机结合起来。避免相关课程之间的内容重复，同时有利于教师以相互有机联系的方式传授专业知识。

（2）加强实验环节在课程体系中的位置。实验学时和理论学时之比为4︰6。课程设置时保证在一门理论课程之后，或者进行实验课程，或者进入课程设计阶段，让学生在实验中探索知识，提升系统思维能力。

（3）以实际工程项目的具体实施为主线贯穿专业教学过程。培养学生的创新意识和能力、团结协作精神和理论联系实际的学风，加强学生工程实践能力的培养和训练，提高学生“渔”的能力。

5 基于反馈修正的个性化工程能力提升途径

如图3所示，本专业工程能力培养由校内、企业2个环节组成，在校内以实验、课程设计、科技竞赛、科技项目为主线，在企业实践的环节包括认识实习、企业实训和工作实习等环节。校内与企业的实训环节不是孤立的，而是校企交叉循环、互相衔接的；校内与企业的实训环节内容也不是一成不变的，可以根据反馈结果选择合理的培养计划，促进工程能力螺旋式上升。

图3 工程能力培养模块

校企交叉、相互衔接实践的优点主要体现在：

（1）从验证实验到企业认知启发工程意识。学生先在校内进行理论与实验学习后，到相应的行业公司进行认知实践，增强学生对所学知识的理解，提升工程意识。

（2）从课程设计到企业实训形成工程素养。在校内开展了课程设计环节，以裁减后的企业项目为案例，由导师或项目组成员负责讲授相关项目所需的知识，学生以组为单位讨论项目开发方法、开发流程，熟悉开发环境及开发工具，最终完成项目的开发。之后进入企业实训环节，在真实项目开发过程中，实行正规的项目管理，增强学生的系统设计与开发能力，促进工程素养形成。

（3）从科技竞赛及项目到工作实习加强工程能力。通过开展科技作品竞赛、全国大学生创新项目等活动，使学生自主进行学术研究，激发创造性，提高创新能力。创新意识是企业工作实习中的精神支柱，可促进工程能力的进一步提升。

6 本科生培养的成绩与产生的辐射作用

经过反馈修正式的工程能力培养过程，在近几年的全国“思科网院杯”大学生网络技术大赛中，获得了集体一等奖1项，集体二等奖1项，集体优胜奖1项；在2010年度全国大学生信息安全技术大赛中获三等奖1项。目前已有20多人次获得CCNA证书，其中4人次获CCNP证书，10多人次获瑞星病毒分析工程师和全国信息化工程师的培训合格证书，多名学生主持并完成了全国大学生创新实验计划项目及校级星火基金项目。

自2010年开展了信息安全综合设计实践环节以来，共有90多人次到企业进行为期8周的工作实习。实习结束后有40%的学生签约信息安全及相关专业岗位，其中10%的学生签约实习企业，这些学生在企业工作近2年的时间，获得用人单位的一致好评。

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