基于OBE理念的网络空间安全专业实验体系构建

◆杨金宝 高飞 吴邱涵

基于OBE理念的网络空间安全专业实验体系构建

◆杨金宝 高飞 吴邱涵

（海军工程大学信息安全系 湖北 430033）

OBE成果导向理念是指教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最终所取得的学习成果。在网络空间安全专业实验体系构建中引入OBE成果导向理念，通过以成果导向的反向教学设计，有效提高人才培养质量，真正满足国家和社会对网络空间安全专业人才的需要。

OBE；网络空间安全；实验体系

OBE成果导向理念的内涵是指教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果[1]。具体到网络空间安全学科专业实验体系构建中，基于OBE理念的教学设计应首先明确国家、社会、用人单位对学生的能力素质“需求”，根据这个需求来确定相应的知识能力素质目标，根据知识能力素质目标确定有效的实验教学内容和教学模式，并根据需要的实验教学内容和模式建设科学合理的实验教学平台和实验室管理机制。切实保障和提高人才培养质量，引导和促进学科专业建设与改革。

1 基于“需求”的能力素质目标分析

随着我国全面进入“互联网+”信息时代，基于信息网络的各种应用已广泛进入经济建设、政务商务、国防军事乃至人民群众生产生活的各个环节[2]。国家、社会、用人单位对网络空间安全专业的学生需求出现了井喷式增长。2015年6月，为实施国家安全战略、加快网络空间安全高层次人才培养，国务院学位委员会决定在“工学”门类下增设“网络空间安全”一级学科[3]，致力于培养具有扎实的网络空间安全领域的基础理论与专业知识，具有突出实践与创新能力的专门人才。对于网络空间安全专业的学生来说，到底应具备什么样的知识、能力和素质，按照OBE成果导向理念，总体上来说应由学生毕业后从事的具体工作来决定，目前大致可分为两大类：一是从事网络空间安全领域的科学研究和技术开发；二是从事各类企业、机构、组织的网络安全管理和运维工作。而对于本科生来说，主要更多从事各类网络安全管理和运维相关工作。因此本文主要从这方面加以分析。

网络空间安全作为一门交叉性新学科，覆盖物理层、网络层、数据层等多个层面的问题[1]，融合了数学、信息论、计算复杂理论、控制论、系统论、认知科学、博弈论、管理学、法学等学科知识[4]，其研究内容不仅涉及传统网络安全理论与技术，如网络安全、网络攻防、网络安全的管理、信息安全等，还囊括网络应用的安全，如数据的恢复与取证、舆情分析、工程系统和物联网安全等[5]。传统的以学科为导向的网络空间安全课程体系主要包括：信息科学基础类课程、信息安全基础类课程、密码学类课程、系统安全类课程、网络安全类课程、内容安全类课程，如《计算机网络》《信息安全数学基础》《密码学》《操作系统原理及安全》《网络安全》《通信原理》《高级语言程序设计》《可信计算技术》《云计算和大数据安全》《电子商务和电子政务安全》《网络舆情分析》《网络安全法律法规》等。与其他学科相比，网络空间安全不仅采用理论分析、实验验证、技术实现等常规手段，还采用逆向分析等技术，从攻方和守方两个不同的角度分析当前网络空间安全所面临的威胁[6]。

Privacy PC编辑，《安全状态》丛集作者David Balaban表示网络空间安全专业人员最有价值的技能归结为“能正确选择防护解决方案和最佳工具以建立并实现复杂安全系统的能力和具备黑客——知道如何实施有效攻击——一样的思考能力”[7]；而注册信息系统安全专家（CISSP）、注册信息安全员（CISM）、信息安全管理体系主任审核师（ISO 27001 LA）以及偏向网络安全技术的Security+等新锐认证机构认为网络空间安全从业者的五大核心技能是：密码学知识、信息保障（IA）、云安全、业务持续性以及必要的编程能力[8]。基于需求的能力素质目标分析如图1所示。

图1 基于“需求”的能力素质目标分析

2 基于“目标”的实验内容体系构建

图2 基于“目标”的实验内容体系

实验教学内容建设是网络空间安全专业实验体系的核心，按照OBE成果导向理念，并综合考虑实验内容的可实践性、可扩展性、综合完备性等方面因素之后，我们按照能力素质目标的反向推导确定实验教学内容，把网络空间安全专业实验内容划分为设备安全、系统安全、数据安全和应用安全4个部分，每一部分再细分为若干实验项目。实验教学内容见图2。

3 基于OBE理念的学习路径设计

通过实验内容体系构建和实验项目体系框架设计，学生可以理清网络空间安全学科涉及的各课程主要教学内容之间的前导—后续关系，学习目标相对明确和清晰，可以有针对性地掌握所“需”技能，即可以掌控自己的学习路径。这里以预期从事各类网络安全管理和运维相关工作的学生为例进行说明。

首先基于OBE理念分析能力素质目标，网络安全管理和运维相关工作主要涉及密码学、信息保障、业务持续性等，如图3所示。

图3 学习路径分析

在实验项目框架内，关于密码学、信息保障、业务持续性的实验项目可以按照基础实验、综合实验、研究性实验逐步提升，逐步完成知识验证固化、基本技能熟悉、综合运用工具、思考、研究、进一步自主学习的过程，并最终掌握网络安全管理和运维相关工作所需知识、能力和素质。更好地满足岗位需求。学习路径设计如图4所示。

图4 基于OBE理念的学习路径设计

基于OBE理念的学习路径设计打破了传统实验对于方法手段、甚至是学生的一举一动都有严格的要求和规范的桎梏。虽然传统实验方式对于学生养成严谨的科学习惯和实验安全具有重要作用，但一定程度上也阻碍了学生的思维、创新和主动学习。方法手段的创新也可以分阶段实施，在基础性实验中，可以沿用传统方法，使学生掌握基本的实验技能；在进行综合和研究性实验时，可以在保证人员器材安全的前提下，由学生自行设计实验方法、步骤，甚至是实验器材的选用和实验方案的设计，实验教员只需负责对方案、方法、步骤的审定和指导即可，让学生真正成为实验的主体，如此能充分发挥学生思维活跃、善于思考、敢于打破常规的优点，养成创新的思维习惯，达到学以致用的教学目标。

4 结语

在当前知识经济和信息化建设一浪高过一浪的时代背景下，高等教育正从精英教育向大众教育转变，培养出真正符合国家、社会、用人单位“需求”的人才是高等教育质量和水平的重要标志，基于OBE理念的网络空间安全专业实验体系构建，提出的基于“需求”的实验内容构建及学习路径设计对于学生理清网络空间安全学科涉及的主要内容、相互关系，提高学习的主动性和积极性都大有裨益。也令网络空间安全课程的实践教学环节设计符合学生的实际学习需求，提高了学生的创新能力与实际工作能力。

[1]韩佳颖，张墨贵.基于OBE理念的创新创业项目教学模式研究[J].实验技术与管理，2020（02）：209-211.

[2]罗军舟，杨明，凌振，等.网络空间安全体系与关键技术[J].中国科学，2016，46（8）：939-968.

[3]中国学位与研究生教育信息网. 新增一级学科“网络空间安全” [EB/OL].（2015-06-25）[2016-11-21]. http://www.cdgdc.edu.cn/xwyyjsjyxx/sy/syzhxw/280537.shtml.

[4]陈华山，皮兰，刘峰，等.网络空间安全科学基础的研究前沿及发展趋势[J].信息网络安全，2015（3）：1-5.

[5]黄海峰.对话方滨兴院士：网络空间安全不仅是自身平台安全[J].通信世界，2016（9）：13-14.

[7]葛继科.面向实践技能培养的网络安全技术课程资源建设[J].文档安全，2016（08）：43-45.

[8]倪亮，李向东，潘恒，等.《网络安全技术》课程教学改革探讨[J].教育教学论坛，2016（04）：142-145.

[9]袁志，邹延平，刘翔.关于网络信息安全方向协同育人机制的思考和探索[J].教育教学论坛，2016（26）：158-159.