以学科竞赛提升专业课程质量的研究与实践——以信息安全课程为例

王学光，马爱芝，申子阳

（河北建筑工程学院a.信息管理系；b.马克思主义学院，河北张家口 075000）

随着网络时代的到来，信息安全人才的培养愈发受到我国重视。截至目前，我国开设信息安全专业、课程的高校超过120 所。《网络安全人才实战能力白皮书》数据表明，现阶段网络安全产业发展受到人才缺失的直接影响，其中实战人才更如“凤毛麟角”。到2027 年，我国网络安全人才缺口将会超过320 万，而高校每年培养的网络安全人才仅有3 万人左右。为加速对高素质、应用型安全人才的培养，高校对信息安全课程教学提出更高要求。通过对网络安全竞赛的有机融合，我们能够借助以赛促教、以赛促学的形式来锻炼学生实践能力，进而为我国网络安全人才问题的有效解决提供助力。

一、信息安全、网络安全竞赛概述

随着信息安全人才培养的重要性逐渐体现，信息安全竞赛活动也逐渐走进各大高校的视野，逐渐成为各大高校人才培养的关键举措。纵观当前的信息安全竞赛开展途径，主要包括以下几种类别。

（一）以举办方为基准进行划分

通常情况下，信息安全竞赛举办方包括社会组织与教育行业。其中社会层面安全竞赛的开展涉及行业技能竞赛等类型。而教育行业信息安全竞赛的组织开展，主要是以教育主管单位牵头，联动高校、高职院校等参与其中的竞赛类型，如河北省联合多部门共同举办的“信息安全管理与评估”“冀信2023 网络安全技能竞赛”“河北省第六届高校网络与信息安全技术大赛”等，以及国家级“大学生信息安全与对抗技术竞赛”“全国大学生信息安全竞赛”“全国大学生网络安全创新实践赛”等［1］。其中“信息安全与对抗技术竞赛”赛道包括个人挑战赛、创新作品赛、分组对抗赛、数据思维赛、无限擂台赛、智能安全赛等。

（二）以竞赛方式为基准进行划分

当前常见的竞赛形式包括知识竞赛、攻防赛、解题赛等。其中知识竞赛主要是对学生理论知识的掌握情况进行考核，并以答卷分数为基准进行学生排名［2］。解题赛中常见赛事包括夺旗赛，要求学生在特定环境中凭借自身技能、知识等进行目标Key 的抢夺。攻防赛则是以自身系统的加固、防守为基础，对其他参赛选手的系统发起攻击，在保证自身系统不被攻破的同时进行其他小队系统的攻破。

（三）以竞赛内容为基准进行划分

现阶段信息安全竞赛包括应用软件安全、理论基础、网络硬件设备安全、系统安全等内容。其中理论基础主要是考核学生对网络安全标准、网络安全法律、网络安全意识等方面知识的掌握情况。系统安全考核主要是对主机系统进行防护或攻击，检验学生系统账户管理、系统权限管理、弱口令管理等方面的技术技能。Web 安全考核则强调对平台安全漏洞进行防护或攻击，检验学生XSS 跨站技能、SQL 注入技术等［3］。

二、学科竞赛对于学生学习信息安全专业课程的价值

（一）有助于检验学生自学能力

竞赛活动实施尽管以信息安全问题解决为核心目标，但其问题解决涉及多学科知识的融合，具体囊括计算机、数学、微电机等，其丰富的知识内容使得竞赛参与难度增大［4］。而受到教学时间的限制，学生无法在课堂中获取更为全面的知识内容，需采取自主学习的方式来接触其他学科知识。作为学生学习能力不断发展的关键体现，自主学习不仅是学生内化、掌握相关知识的主要途径，亦可在自学过程中实现自我升华。开展学科竞赛能够有效检验学生的自学能力和方法，准确判断出学生是否在短时间内进行知识汲取与扩充，并为学生知识应用、实践提供载体。

（二）有助于检验学生综合素养

要想依托于学科竞赛来加强学生实战能力，通常将具有实用性、针对性、现实性的社会现实问题作为竞赛主题［5］。这意味着信息安全竞赛强调理论与实践并重，要求参赛学生根据主题的分析，综合各方面进行设计、制作。通过对竞赛活动的积极参与，学生能够做到理论结合实践、软件结合硬件、部分结合整体，在完成竞赛项目的过程中逐渐提升综合素养。

（三）有助于检验学生团队精神

作为新兴产业与学科，信息安全呈现出持续创新、变化的态势，所以个体难以做到对信息安全相关工作、项目的独立完成。纵观当前信息安全竞赛开展情况，多以学生4 人组队为标准，以分工合作的形式完成参赛项目［6］。从某种角度而言，竞赛活动的参与不仅可加强学生个人素养的培养，亦可在潜移默化中加强学生团队合作精神的培养，引导学生在相互配合、共同探讨中完成任务。

（四）有助于检验学生心理素质

通常情况下，信息安全竞赛的开展包括市级、省级、国家级等，且学生在参与期间需经历项目答辩、作品讲解等环节，对学生心理素质提出了更高要求。同时，在多方面因素的影响下，其竞赛过程极易出现问题与考验。而学生要想顺利完成项目，则需具备迎难而上的心理素质，能够在遇到困难时临危不乱、主动思考，这不仅有助于加强学生心理素质的锻炼，亦可充分展现出学科竞赛在培养学生能力素质中的育人价值。

三、信息安全专业课程教育教学的现状

（一）学校缺少明确的指导

信息安全专业课程教学能否高质量开展，受到学校指导与引领的直接影响。而纵观当前课程教学，其中个别高校尚未认识到竞赛融合的重要性，关于信息安全竞赛的培训活动开展少之又少，且课程教学中缺乏对竞赛元素的融入，未做到定期聘请专业人士开展竞赛讲座，致使学科竞赛的收效甚微，无法以竞赛活动为载体来促进信息安全课程教学改革。

（二）关键性师资问题

师资队伍建设水平关乎着学科竞赛与专业课程的融合，在当前信息安全课程教学期间，个别学校存在教师素质缺失的问题，尽管配备诸多思想先进的年轻教师，但其因实践经验匮乏导致课程教学效果不佳，无法依据课程特点实现对竞赛元素的有效结合。同时，部分年长教师缺乏对创新意识的树立，片面地认为学科竞赛的实施可有可无，课程教学仍强调对理论性知识的灌输，学生在课堂学习中缺乏训练、实践的契机，进而对自身能力素养培养产生限制。

（三）课程竞赛机制不完善

信息安全竞赛活动能否顺利开展与竞赛机制构建之间存在密切关联。而在学校、教师不重视等因素的影响下，当前的课程竞赛评价主要以比赛成绩为主，忽视对学生综合能力的全面评估。以竞赛成绩为基准来衡量学生的能力和水平，难以全面反映学生在信息安全课程中的学习效果和实际应用能力。同时，竞赛奖励主要以荣誉证书、奖杯等形式存在，缺乏实质性的奖励和激励措施，使得学生对课程竞赛的参与积极性较低，难以真正发挥竞赛对学习和能力提升的促进作用。

四、基于学科竞赛提升信息安全课程教学质量的实践对策

（一）构建能力导向模式

要想让学生在学科竞赛中展现自身价值，离不开信息安全课程的高质量教学。鉴于此，高校可在融合学科竞赛的前提下，以能力发展为导向进行教学模式的创新，强调将大跨度、四位一体、三维度理念融入课程教学中。其中大跨度理念是指对学生专业课程的全面贯穿，并从大一阶段开始带领学生进入实验室，以期对实践环境与需求提前掌握。三维度理念主要是借助多种教学方法，对课堂、实验室、网络教学加以创新，以期在课堂教学期间帮助学生拓宽知识面。而四位一体理念的渗透，则强调在课程设计、课内实验、课外创新等方面进行学生信息安全能力的培养。转变以往先教学后实验的教学模式，重视以需求来发掘问题，并合理划分出学生小组，促使学生在教师全程指导下进入学习状态。以网络平台与开放实验室为载体，可让学生在观摩探讨、动手实践过程中加强自身能力的培养，并在竞赛活动参与过程中锻炼学生的团队意识、表达能力等。

（二）优化课程竞赛机制

为充分调动学生参与竞赛的积极性，高校可根据实际条件，完善激励机制。具体包括：（1）奖学金和奖金。为提高学生的参与兴趣，学校可以设立信息安全竞赛的奖学金和奖金，以资助获奖学生的学费或提供额外的奖励，引导学生以更为主动、积极的态度参与竞赛。（2）学术荣誉称号。若条件允许，学校可以设立信息安全竞赛的学术荣誉称号，如“信息安全竞赛优秀学生”或“信息安全竞赛冠军学生”。同时将上述荣誉添加至学生学历证书或档案中，为学生的个人荣誉和未来的就业提供强有力的支持。（3）学术导师指导。为促进学生深度参与，学校可为参与信息安全竞赛的学生指定专业导师。通过提供个性化指导建议，我们能够帮助学生更好地准备和参与竞赛，不仅有助于提高学生的竞赛水平，也有助师生之间深入交流与互动。（4）推荐信和就业机会。为进一步提升学生激励效果，学校可为信息安全竞赛中表现出色的学生提供推荐信，并与企业、机构建立合作关系，让学生获取更多实习、就业的机会。（5）举办颁奖典礼和庆祝活动。学校可以定期举办信息安全竞赛的颁奖典礼和庆祝活动，表彰获奖学生的成就。为学生提供展示自我的平台与契机，同时为学生之间交流和合作营造良好氛围。

（三）竞赛资源支持提供

高校需依据对信息安全课程教学要求的分析，结合以下几点来为竞赛活动有效开展提供支持：一是比赛指南和教材。为促进竞赛活动的有效开展，高校可编制与竞赛活动相关的指南手册，包括竞赛规则、题目类型和解题思路等，为学生提供参赛准备的重要参考，帮助其在竞赛参与前明确掌握对应要求和内容。二是硬件和软件设备支持。信息安全竞赛能否顺利进行与特定硬件和软件设备的配备存在密切关联。鉴于此，学校可提供必要的设备和软件支持，如计算机、网络设备、虚拟实验平台等，以确保学生能够顺利参与竞赛并实践操作。三是实验室和场地支持。可结合实际竞赛要求的分析，为学生提供专门的实验室和场地，供学生进行竞赛准备和实践操作。四是导师和助教支持。为帮助学生在竞赛中获取更理想的成绩，学校可指派专业导师和助教提供竞赛期间的指导和支持。导师和助教可以解答学生的问题，提供技术支持，帮助学生克服困难和挑战。五是经费和赞助支持。为充分展现出信息安全竞赛的实施价值，学校可积极申请经费和赞助，为学生提供参与竞赛所需的经费和资源支持。只有保证经费和赞助支持的充足提供，方可为学生创设更为理想的竞赛条件。六是外部资源合作。考虑到竞赛项目的多样化特点，学校可与外部机构、企业和社区保持合作状态，共享竞赛资源和支持，并要求其他合作方积极提供竞赛题目、技术指导、实践机会等资源，为学生提供更广阔的学习和发展平台。

（四）借助竞赛整合课程教学

1.竞赛课题项目合理设计

信息安全课程高质量教学离不开对竞赛元素的融合与渗透。鉴于此，可依据学生能力特点、发展需求等方面的分析，在课程教学与项目实施过程中进行竞赛元素的融入，在帮助学生深化理论知识掌握的同时加强其创新思维、能力的培养。

首先，可开展竞赛式课堂讨论。以学生全面掌握课程知识为前提，教师可组织竞赛式课堂讨论，做到为学生提前划分小组，并提供与信息安全相关的问题或案例，要求学生在限定时间内提出解决方案。鼓励学生在课堂期间展示分析能力和创新思维，与其他小组进行辩论和比较，以激发学生的学习兴趣和竞争意识。在实际教学过程中，教师可提前搜集关于信息安全知识竞赛的相关资源，并以课堂提问的方式让学生主动参与到问题探究中。例如，教师可为学生设置问题：（1）当前我们常用的网络监听防御手段包括什么？（2）对有限空间输入超长字符串是哪种攻击行为？（3）某用户接收一封电子邮件，邮件中要求用户提供银行账户与密码，这是哪种攻击手段？为进一步激发学生的参与兴趣，教师可设置相应的奖励机制，如最先正确回答的小组给予相应的物质奖励等。其次，可设计竞赛项目。为加强学生实战能力的锻炼，教师可在课程教学期间设计竞赛项目，要求学生以小组形式完成，采取模拟竞赛的方式来提升教学质量。如要求学生分析实际的信息安全漏洞，并提出相应的修复方案或者设计一个安全的网络架构，并进行演示和评估。依托于项目设计引导学生将理论知识应用于实践，并培养解决问题的能力。具体来说，教师可将信息安全与对抗技术竞赛作为参考，模拟其中的分组对抗赛，带领学生在终端区、数据区、内网服务器、开发测试区等进行攻防角逐，以锻炼学生的个人能力与团队合作意识。

2.创造竞争性学习环境

为帮助学生提前适应竞赛氛围，教师要营造良性的竞争环境，鼓励学生以个人、小组的形式参与到竞争中，这有助于加强学生心理素质锻炼，并为其综合素养的培养提供助力。而为保证竞争性学习环境的创设符合学生的发展要求，需在创设时注意以下几点：（1）设置学习目标和竞赛标准。即在课程教学过程中明确设定学习目标和竞赛标准，并向学生解释目标和标准的重要性，以此激发学生的学习动力和竞争意识。（2）竞争性小组合作学习。即做到对学生提前进行合理分组，并为每个小组设置竞争性目标，如在规定时间内完成任务或解决问题，引导学生在相互激励、互相竞争的过程中提高学习效果。（3）竞赛排名和奖励机制。为充分调动学生的参与积极性，教师需设立竞赛排名和奖励机制，根据学生在竞赛中的表现给予相应的奖励。如在班级内增设学生排行榜，每个学期根据学生在竞赛中的成绩进行排名，并给予前几名学生奖励，奖励可涉及奖金、证书、奖品等，以实现在课程教学过程中有效营造竞争氛围。（4）提供竞赛资源和指导。在模拟、真实竞赛活动实施期间，教师可给予针对性的竞赛指导，帮助学生做好竞赛准备。同时，教师可为学生提供竞赛题库、参考资料、培训课程等方面资源，以此不断提升学生的竞争能力。

（五）加强师资队伍培养

信息安全课程能否实现高质量、高效率实施，受到教师素质能力的直接影响，并关乎着学科竞赛的有效融入。鉴于此，高校需明确认知师资队伍建设的重要性，并结合以下几点来促进教师专业发展与能力提升，继而为信息安全课程改革提供助力。一是开设信息安全培训课程。要想有效开展信息安全培训课程，高校可针对教师需求进行定制化培训。通常情况下，可将信息安全基础知识、网络安全技术、数据安全管理等内容纳入培训课程中，以帮助教师更新知识和技能，为信息安全教学水平的提升夯实基础。二是邀请专家授课。为进一步提升师资队伍的培养成效，高校可邀请信息安全领域的专家来授课，为教师提供专业的指导和培训。通过对实践经验和最新研究成果的分享交流，教师能够深入了解信息安全领域的发展趋势和挑战，并在互动和交流过程中获得更深入的专业知识和理解。三是建立专业发展计划。为保证师资队伍的建设符合以赛促教要求，高校需完善制订专业发展计划，为教师提供更为开阔的发展路径。在实际计划制订过程中，需强调对学术研究项目、发表论文、参加学术会议等内容的囊括，以帮助教师扩展专业领域和提升学术能力。四是建立教师交流平台。为促进教师的共享交流，学校可以建立教师交流平台，促进教师之间的交流和合作。依托于在线论坛、研讨会、教学观摩等形式来促进教师互相学习和分享经验，共同提高信息安全教学质量。

此外，高校可组织教师积极参与到科研、竞赛活动中。为教师提供参加信息安全竞赛的机会，其竞赛形式可包括内部组织、外部活动等。通过参与竞赛帮助教师提升专业知识和技能，并支持教师申请科研项目，引导其在科学研究过程中开拓视野、培养能力。在实际科研参与过程中，相关科研项目可为学校自设或者是与其他机构合作共同设立项目，引导教师深入探索信息安全领域的前沿问题，进而为信息安全课程教学的高质量实施提供人才支撑。

五、结语

综上所述，学科竞赛模式的有效运用，不仅有助于培养学生实战能力与综合素养，亦可推动信息安全课程教学的深入改革。鉴于此，教师需在明确学科竞赛实施重要价值的前提下，借助科学对策将学科竞赛转化为信息安全课程的重要教学手段，实现在课程教学过程中贯彻“以赛促教”“以赛促学”理念，确保信息安全人才的培养符合发展需求。