信息安全专业教学改革

　　在我国，根据国家信息化建设规模保守估计，全国对高端信息安全人才的需求在30000人左右，一般信息安全人才需求在150000人左右，而国内现有信息安全人才仅3000人左右，远远不能满足市场需求，存在着非常大的缺口。近年来，随着网络应用的普及，数据泄露、用户隐私泄露等事件层出不穷;计算机病毒、网络攻击已从黑客们的个人行为演变成有组织的团伙和集团行动;再加上某些国家的网络间谍活动猖狂，对国家信息安全、网络安全造成了极大的威胁，急需能够解决实际问题的信息安全人才。

　　对信息安全专业学生的培养，仅仅通过传统的教师课堂讲授和学生实验实践的教学模式，不利于锻炼学生的创新实践能力和培养其自主创新意识，不利于实现培养满足社会人才市场需求的信息安全技术人才的目标。高校必须适时改革传统的教学模式，加强对学生创新实践能力的培养与训练。

　　2总体思路

　　高校须立足信息安全专业现状，以创新实践项目为驱动，形成教学、实践与科研的良性互动机制及高校与企业间的良性互动机制，构建新的专业实践教学体系，具体思路包括以下3点。

　　(1)实验实践层次体系是重点和关键。教师可根据学生的认知意识，将"创新实践项目"贯穿于实验实践层次体系中，逐步增强学生的实践能力和自主创新意识，最后学生通过自主参与教师科研和企业联动项目，提高自身的社会竞争力和科研能力。

　　(2)教学方法、实验实践层次体系、科研及企业联动相互渗透、彼此支撑、协同提升。在教学过程中，以"创新实践项目"为主线，专业实验实践一综合实验实践一自主创新实验实践一科研实践与企业联动是个逐步提升的过程(图1左半部分)，但是各部分也相互渗透，彼此支撑(图1右半部分)，同时新的教学方法也渗透其中。通过图1可以看到，将实验实践层次体系中的实践结果同步反馈于教学方法，可以促进教学方法改革与提升。

　　(3)教学方法是整个实践的基础。教师可引入国际上先进的"建构主义学习理论"教学理念[2-3],根据不同课程特点采用有针对性的教学方法，形成特色鲜明的多样化核心基础课和专业课教学方法，如将主动学习[4]和被动学习方法融合以提高课堂教学的效果、采用协作式学习模式[5-6]等,为学生后续实验实践和自主创新实践打下扎实的理论和实践基础。

　　3.2以"创新实践项目〃为主线构建实验实践层次体系，强化学生解决问题、分析问题的能力和团队合作精神

　　教师可利用信息安全实验平台，以创新实践和学生自主学习为目标，构建创新实践层次体系,包括专业实验实践、综合实验实践和自主创新实验实践。实践中，上海电力学院信息安全专业所属的计算机科学与技术学院建立了"网络安全实验室"，提供一整套信息安全实验系统，包括三大实验平台：网络安全综合实验仿真平台、通用信息安全综合实验平台和网络协议分析实验平台。教师应充分利用这些平台，强化培养学生的创新实践能力。

　　1)综合实验实践。

　　课程设计是学期末进行的综合实验实践，主要考核学生对信息安全相关核心课程知识点综合运用的能力，提升学生的综合实践能力和团队协作能力。在传统的教学实践中，课程设计综合实验实践是学生接触的第一次综合实践，学生没有课程设计总体概念;同时实践环节的不完整容易导致学生盲目实验，实践效果不好;答辩过程中学生出现问题较多，如程序抄袭、基本概念不清等。在基于"建构主义学习理念"的教学模式下，学生在平时专业课程实验实践中就已经熟悉答辩、表述、编程实践等环节的知识，在课程设计环节只需要将课程中的不同知识点进行融合，如实现文件加密解密及其数字签名就需要综合运用DES、RSA、文件流访问、界面设计等。

　　2)专业实验实践。

　　传统的所有学生一个实验题目的方式，会导致抄袭现象严重、自主创新体现不足的局面。教师可基于"建构主义学习理论”，将学生分组,为每组分配一个专题实验实践题目。例如，在网络攻击与防御课程中，将课程分为12个专题项目，包括扫描与防御技术、网络嗅探与防御技术、口令破解与防御技术、欺骗攻击与防御技术等，每个专题项目都包括攻击和防御两部分;在应用密码学课程中，将课程分为10个专题项目，包括古典密码、DES、AES、分组密码工作模式、RSA等。教学中，学生对这种实验实践教学模式反响非常积极，为争取不同角色，一个个摩拳擦掌，异常兴奋。实践结果表明，大多数学生准备非常充分，每次课前一周甚至更早时间，各小组或者从图书馆借阅相关图书，或者在网上搜索案例;有的小组甚至在宿舍搭建实验实践平台，通宵达旦编写程序以检测验证实验效果。

　　3)自主创新实验实践。

　　为了让学生尽早熟悉企业实际岗位需求，全面体验专业就业竞争压力，指导教师须引导学生设计符合实际需求的创新实践题目，如企业团体邮件安全分发异常检测、基于挑战应答机制的身份验证系统、恶意软件的内核级程序设计、常见计算机病毒原理分析与设计、数码照片的来源盲鉴定、银行电子合同的保护系统等。感兴趣的学生可以分组合作申请或参加各类大学生实践创新项目和应用比赛，如上海市大学生科创项目、上海高校信息安全竞赛、Google-Android应用开发中国大学生挑战赛、上海市大学生计算机应用能力大赛等。学生通过小组讨论、问题分析与解决、与指导老师讨论等环节的锻炼，能够有效地锻炼独立思考、解决问题的能力和培养团队合作精神。

　　通过创新实践层次体系"专业实验实践一综合实验实践一自主创新实验实践"的过程，学生能够有效锻炼如下能力：①实践学习能力，通过实验实践教学和各项实践项目的历练，提高分析问题和解决问题的能力，培养继续学习能力和创造能力;@专业能力，通过理论实践一体化课堂学习，具备安全基础知识和较强的动手操作能力，同时在实践环节中具备较强的团队合作、信息交流、组织协调等能力;③社会能力，具备在企事业单位IT领域内从事安全管理与维护工作的实践能力。

　　3.3基于"科研和企业联动〃项目，进一步提升学生的自主创新和社会实践能力，促进教学手段的优化和教师梯队的建设

　　教师和学生在教学过程中是两个相互支撑的实体，教师传授知识而学生通过实践的成果又促进教师教学实践经验的丰富。教师和学生之间以创新实践为纽带，教学相长，促进彼此的进步。教师项目来源于两方面：一类是课程建设项目，用于教学资源和教学手段优化;一类是科研创新和企业联动实践项目，用于支撑学生创新实践。这两类项目之间形成"理论教学|实践(学生实践+教师实践)一理论教学"的良性循环模式。

　　上海电力学院的上海市大学生科创实践基地、校外实习基地、企业联动实践项目等，为这种模式提供了坚实的支撑和实践平台。在这种人才培养实践模式下，几乎每位专业教师都建立了自己的学生创新实践研究梯队"一年级一二年级一三年级一四年级"。3年来，教师一方面在教学内容、理论教学方式、实验教学内容、网络教学资源方面积累了丰富的实践经验;另一方面在信息安全专业相关的创新实践项目上获得多项国家和上海市项目资助，如面向数据库服务隐私增强的访问控制策略、数据库服务中隐私增强的访问控制关键技术研究等，还获得多项企业联动实践项目支持如GE大数据、空间数据项目，每个项目都有相关学生参与其中，进行实验实践工作。

　　4结语

　　以创新实践项目为驱动，构建新的专业实践教学体系，探索更有利于实践能力培养训练的教学方法，形成教学、实践与科研的良性互动机制以及高校与企业间的良性互动机制，我们取得了专业教学改革探索与实践的良好成果。成果主要包括3方面：基于"建构主义学习理论"改革与创新教学方法，充分调动学生的主观能动性和创新实践探索兴趣;以"创新实践项目"为主线构建实验实践层次体系，强化学生分析问题、解决问题的能力及团队合作精神的培养;基于"科研和企业联动"项目，进一步提升学生的自主创新和社会实践能力，促进教学手段的优化和教师梯队的建设。目前，这一教学模式已基本覆盖了信息安全专业所有年级的大部分课程，取得了良好的效果并有望在其他相关专业进一步推广应用。