基于多学科交叉融合的信息安全本科专业课程体系设计研究与实践

王秀英

摘要：基于多学科交叉融合构建信息安全专业课程体系是新工科人才培养、应用型人才培养以及专业建设的要求，也是工业信息安全人才培养的要求。在专业层面，通过学科门类间的融合提升学生解决复杂工程问题的能力;在专业课程层面，构建了包含信息安全基础、密码学、工业信息安全技术以及工控系统安全、工业互联网平台安全模块的工业自动化与信息安全融合的专业课程体系;在课程层面，采用以计算机学科的方法来研究控制学科研究领域和知识体系的方式实现两个学科的融合。

关键词：信息安全;课程体系;多学科;新工科;应用型本科

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）27-0214-03

随着德国“工业4.0”，美国“工业互联网”以及中国“智能制造2025”等国家战略的提出，工业自动化控制系统（简称工控系统）与互联网的结合越来越紧密，使得企业办公和工控系统的控制更加高效，但同时病毒和黑客的威胁也随之而来，对企业的安全生产，甚至是国家战略安全造成了严重的威胁。自2010年“震网”病毒事件爆发以来，针对工业基础设施的网络攻击事件呈“井喷”势爆发，网络攻击事件已经从针对商业目标，发展到针对国家基础设施，这不仅会造成经济损失，更有可能造成人员伤害，甚至带来社会安全以及国家政治安全威胁。

工业信息安全虽然同样属于信息安全领域，但是与传统信息安全相比，在计算架构、网络协议体系、安全目标、测试防护手段等多个方面是不同的。工业信息安全的多学科交叉特性使得传统工控领域和信息技术领域的人员都很难完成综合性工作，培养工业信息安全人才变得非常紧迫。

课程体系设计是人才培养方案设计中的重要环节之一。从专业的角度看，课程是依据培养要求进行整合排序后形成人才培养载体;从学科的角度看，课程是依据培养目标对学科知识进行归纳梳理后形成的知识传播载体[1]。本文立足于应用型本科人才培养的定位，以专业建设中的课程建设为抓手，借鉴新工科人才培養的理念，以“交叉融合创新”的方式构建工业信息安全人才培养的课程体系。

1 基于多学科交叉融合的人才培养创新的意义

1.1 新工科人才培养的要求

建设新工科战略的提出，首先是国际竞争新形势的产物，也是我国工程教育应对国家和产业的创新驱动发展对科技和人才需求的产物，是满足立德树人新要求的必然选择。新工科人才培养的目标逻辑强调“复合是前提，创新是关键，工程是要旨，智能是趋势”，而培养过程关注“培养主体上政校企跨界，知识操作上理论与实践跨界，成果导向上就业与创业跨界”[2]。无论从人才培养的目标，还是人才培养的过程来看，新工科人才培养都强调“跨界融合”，向融合要创新，从而实现工程人才培养的“创新”。

1.2 应用型人才培养的要求

应用型本科是本科教育的一种类型，包含不同的层次，其中本科层次主要培养现场工程师。作为应用技术大学所研究的应用学科相比较于科学学科来说，更多关注所研究内容的“新”而不是“深”。应用学科的发展过程实质是针对制约产业发展的瓶颈问题，通过创造性智力劳动形成具有应用价值的知识产品的过程[1]。由于应用技术大学直接服务、引领相关产业的发展，其创新方式必然与产业创新方式紧密相关。在新一轮产业革命的背景下，信息化与工业化深度融合是未来工业发展的关键动力，人工智能、区块链、量子计算等与工业生产的深度融合将带来产业革命性的进步。作为应用型本科专业，向“融合”要“创新”是必然的选择。

1.3 专业建设的要求

专业是依据社会需求所划分的、综合多学科知识所形成的学业门类，专业基于社会分工按照行业领域的职业岗位进行分类，专业发展跟随社会分工需求的不断变化，专业方向相对灵活，专业注重多学科知识的横向综合，旨在培养高质量专门人才。专业的评价主体是政府、业界、学校等，具有多元特征，强调培养质量和社会认可度[1]。无论从专业的形成、类型属性、内涵以及评价方式，都体现专业对学科进行“融合”的特性。

1.4 工业信息安全人才培养的特殊要求

培养具有在信息安全基本理论和方法指导下，能够充分理解工业系统，熟练应用信息安全技术，解决工业信息安全工程问题能力的应用型专门人才，需要综合多个学科的知识，构建学科知识交叉融合的课程体系。首先，学生需要掌握信息安全基本理论与方法，这涉及基本的计算思维以及网络空间安全观;计算系统保密性、完整性、可用性等工程问题;计算机、密码学等具体的知识与技术。为了能够解决工业控制系统信息安全工程问题，需要了解工业控制系统的行业背景、被控对象工作方式、控制器以及工业网络工作原理以及集成化的综合工业生产管理系统。学科知识的交叉融合不是简单的学科知识做“加法”，只有呈现出实际效果大于数学计算和的状态时才能满足“新”专业方向建设的要求。

2 专业课程设置的实践

2.1 学科门类的交叉融合

随着工程实践面临的问题越来越复杂，工程师必须采用跨学科合作的方法来应对全球挑战，任何一门学科都无法单独解决这些挑战带来的相关问题。信息安全专业在《天津中德应用技术大学应用型本科专业人才培养方案（四年制）制订指导意见》的整体框架下，设置3类跨学科门类课程平台，见表1。

在人才培养方案中，设置多个学科门类的课程，可以帮助学生了解不同学科的方法论，从而使学生能够从不同学科的角度观察和认识问题，培养学生解决复杂工程问题的能力。

2.2 学科间的交叉融合与创新

为了服务于工业企业两化深度融合发展过程中对于提升工业信息系统信息安全态势感知、安全防护和应急处置能力的需求，学校设置的信息安全专业创新人才培养模式，以工业信息安全为专业发展方向，培养具有在信息安全基本理论和方法指导下，能够充分理解工业系统，熟练应用信息安全技术，解决工业信息安全工程问题能力的应用型专门人才。