高職院校網(wǎng)絡(luò)安全技能深度學(xué)習(xí)路線研究與實踐

何鳳梅 陳逸懷

摘 要：隨著數(shù)字化社會的到來，網(wǎng)絡(luò)安全技能人才供需嚴(yán)重失衡，新人培養(yǎng)和育留難度大。高職院校學(xué)生技能水平提升遵循“虛擬仿真、真實環(huán)境、攻防對抗”的成長路徑，同時深度學(xué)習(xí)可以滿足網(wǎng)絡(luò)安全技能變化性、持續(xù)性和廣泛性的學(xué)習(xí)需求，研究深度學(xué)習(xí)路線，分析教學(xué)實踐數(shù)據(jù)，可以小中見大、提高網(wǎng)絡(luò)安全技能的教學(xué)質(zhì)量，滿足企業(yè)對網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)用型人才的需求。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí)? ? 網(wǎng)絡(luò)安全技能? ? 學(xué)習(xí)路線? ? 應(yīng)用型人才培養(yǎng)

課? 題：本文系浙江省教育廳2019年一般科研項目“高職網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)課程職業(yè)技能深度學(xué)習(xí)路徑研究”的研究成果。

目前，網(wǎng)絡(luò)入侵者利用技術(shù)工具發(fā)起的網(wǎng)絡(luò)攻擊數(shù)量和復(fù)雜度不斷提升，網(wǎng)絡(luò)安全成為世界各國第五國防空間。隨著數(shù)字化社會的到來，企業(yè)必然面臨網(wǎng)絡(luò)空間和數(shù)據(jù)資產(chǎn)的安全管理問題。《網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)業(yè)人才發(fā)展報告》（2021年版）指出網(wǎng)絡(luò)安全人才供需嚴(yán)重失衡，高校培養(yǎng)的畢業(yè)生只有20%左右符合企業(yè)用人需求。

一、網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)用型人才培養(yǎng)

網(wǎng)絡(luò)安全范圍廣泛且在技術(shù)、威脅和環(huán)境等方面變化快速，常常是網(wǎng)絡(luò)攻擊推動網(wǎng)絡(luò)安全技能的提升，網(wǎng)絡(luò)安全崗位實際需要的知識、技能和能力不斷變化，從業(yè)人員要持續(xù)學(xué)習(xí)才能提升整體能力。網(wǎng)絡(luò)安全崗位從業(yè)人員需要掌握網(wǎng)絡(luò)安全、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和管理等專業(yè)知識，相關(guān)課程綜合性、實踐性強(qiáng)，學(xué)生需要了解攻擊技術(shù)并學(xué)會主動防御技能。實際培養(yǎng)過程中存在理論知識抽象晦澀、教材時效性不強(qiáng)、實踐訓(xùn)練環(huán)境搭建煩瑣、學(xué)生實踐機(jī)會普遍偏少等問題，導(dǎo)致學(xué)生動手能力差，無法滿足企業(yè)用人要求。

網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)用型人才培養(yǎng)需要從宏觀層面、中觀層面和微觀層面搭建人才培養(yǎng)體系。在宏觀層面，要確立整體培養(yǎng)體系，明晰高職院校培養(yǎng)的是應(yīng)用型技能人才，分析行業(yè)用人需求、發(fā)展趨勢和政策支持，明確人才培養(yǎng)目標(biāo)。在中觀層面，要與行業(yè)龍頭企業(yè)協(xié)同完善人才培養(yǎng)方案、校企合作方式和實訓(xùn)平臺建設(shè)等，開展校企孿生模式合作，加強(qiáng)專業(yè)整體知識體系規(guī)劃，構(gòu)建完善專業(yè)指標(biāo)體系。在微觀層面，要提高教師網(wǎng)絡(luò)安全技能水平和教學(xué)水平，整合多方資源建設(shè)課內(nèi)外學(xué)習(xí)環(huán)境，規(guī)劃、確定校內(nèi)校外相結(jié)合、課內(nèi)課外相融合、線上線下相混合的課堂教學(xué)、競賽訓(xùn)練和校企合作的教學(xué)路線，樹立正確的安全觀、發(fā)展觀和職業(yè)觀。企業(yè)、教學(xué)管理者、教師和學(xué)生一起積極實踐并深入探索教學(xué)改革。

二、職業(yè)技能視角下的深度學(xué)習(xí)和教學(xué)

在國外，美國學(xué)者Ference Marton和Roger Saljo（1976）開展實證研究提出深度學(xué)習(xí)概念，學(xué)生知識水平目標(biāo)受不同閱讀加工方式影響。Eric Jensen等（2009）從教學(xué)角度提出深度學(xué)習(xí)路線，指導(dǎo)教師以激發(fā)深度學(xué)習(xí)的方式開展教學(xué)。威廉和弗洛拉·休利特基金會（2010）認(rèn)為深度學(xué)習(xí)即學(xué)生通過批判性思考、解決問題、合作和自主學(xué)習(xí)，有效掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容。在國內(nèi)，彭紅超、祝智庭（2020）認(rèn)為深度學(xué)習(xí)是基于理解、追求遷移應(yīng)用的有意義學(xué)習(xí)。郭元祥團(tuán)隊確定了學(xué)生在教師引導(dǎo)下的深度學(xué)習(xí)可以實現(xiàn)學(xué)習(xí)的過程價值和實踐屬性，恰恰體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全技能深度學(xué)習(xí)習(xí)慣的培養(yǎng)過程。

教學(xué)是為實現(xiàn)教育目的、以課程內(nèi)容為中介而進(jìn)行的教和學(xué)相統(tǒng)一的活動。學(xué)習(xí)和教學(xué)相互依存，教學(xué)的研究與實踐可以推進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的實現(xiàn)。深度學(xué)習(xí)是在記憶和理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行批判性學(xué)習(xí)、歸納和加工，將新知識與原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)建立關(guān)聯(lián)，通過遷移應(yīng)用在真實情境中解決問題并達(dá)到靈活運(yùn)用的學(xué)習(xí)目的，滿足網(wǎng)絡(luò)安全技能的變化性、持續(xù)性和廣泛性的學(xué)習(xí)需求?；ヂ?lián)網(wǎng)教學(xué)是未來的學(xué)習(xí)趨勢，教師深刻認(rèn)識網(wǎng)絡(luò)安全人才培養(yǎng)的重要意義，精通網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的應(yīng)用，將深度學(xué)習(xí)的理念轉(zhuǎn)化為教學(xué)策略和方法，有效整合線上線下教學(xué)內(nèi)容和優(yōu)勢，在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)有效的“過程”與“程序”，突出有序性和可操作性，解決教師、學(xué)生和網(wǎng)絡(luò)資源三要素的連接和相互作用問題，促進(jìn)學(xué)生在參與活動和實踐中學(xué)會思考和應(yīng)用，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)業(yè)技術(shù)更迭，滿足學(xué)生未來職業(yè)發(fā)展需求。

三、網(wǎng)絡(luò)安全技能深度學(xué)習(xí)路線

網(wǎng)絡(luò)安全技能深度學(xué)習(xí)路線，以深度學(xué)習(xí)理念為指導(dǎo)，借鑒深度學(xué)習(xí)路線模型，從實際崗位（群）需求出發(fā)，圍繞網(wǎng)絡(luò)安全技能訓(xùn)練的內(nèi)容要求，沿著“虛擬仿真—真實環(huán)境—攻防對抗”的教學(xué)路線，按照“學(xué)生主體教師引導(dǎo)”和“實踐為主理論為輔”的原則，改變教學(xué)流程和結(jié)構(gòu)，使學(xué)生從淺層學(xué)習(xí)過渡到深度學(xué)習(xí)，完成網(wǎng)絡(luò)安全知識技能的學(xué)習(xí)、攻防對抗經(jīng)驗的積累、職業(yè)道德的遵循并養(yǎng)成持續(xù)學(xué)習(xí)的習(xí)慣。以網(wǎng)絡(luò)安全工程師崗位（群）為例，網(wǎng)絡(luò)安全方案的制定與實施、信息系統(tǒng)管理、系統(tǒng)安全咨詢和培訓(xùn)工作任務(wù)對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀況分析和網(wǎng)絡(luò)安全工程設(shè)計、信息系統(tǒng)實施和運(yùn)維、網(wǎng)絡(luò)安全管理咨詢和培訓(xùn)等職業(yè)能力，開設(shè)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)攻擊與防御、網(wǎng)絡(luò)安全評估等系列專業(yè)課程。

（一）設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與課程

教師從標(biāo)準(zhǔn)和課程開始，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)計劃，了解崗位職責(zé)、職業(yè)路徑和道德準(zhǔn)則，理解互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對深度學(xué)習(xí)的支持并進(jìn)行有效銜接，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，分析職業(yè)和技能的內(nèi)聚學(xué)習(xí)順序，開發(fā)教學(xué)內(nèi)容，將相似或相關(guān)內(nèi)容通過教學(xué)項目匯聚在一起，設(shè)計出有意義的教學(xué)單元，由若干教學(xué)單元建構(gòu)出有意義的模塊，由若干模塊建構(gòu)出整個專業(yè)課程的教學(xué)目標(biāo)。教師基于“問題”或“任務(wù)”引導(dǎo)，設(shè)計教學(xué)元素、教學(xué)過程、學(xué)習(xí)活動和反饋評價等，發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)資料，如討論、微課、工作手冊、測試和技能通關(guān)等。

（二）預(yù)評估

教師在開展教學(xué)前充分做好學(xué)生評估，營造學(xué)習(xí)氛圍，使學(xué)生明白他們是真正的學(xué)習(xí)主體，不是被動接受知識，并主動根據(jù)要求完成課前預(yù)習(xí)任務(wù)，通過在線討論和測試等形式反饋預(yù)習(xí)任務(wù)完成情況。教師收集問題和評價反饋，分析學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和已有知識技能，確定教學(xué)起點(diǎn)，激活學(xué)生的知識，幫助學(xué)生達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

（三）打造積極的學(xué)習(xí)文化

學(xué)習(xí)文化和專業(yè)文化給予學(xué)生歸屬感和安全感，當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中碰到問題時，他們相信教師、同學(xué)或預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)材料會支持并協(xié)助自己解決問題，擺脫學(xué)習(xí)困境。教師會介紹學(xué)習(xí)目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行學(xué)習(xí);測試面向基本問題、單元問題和核心問題;合適的提問和討論促使學(xué)生自主思考;及時回復(fù)學(xué)生的問題并交流，增進(jìn)師生和生生之間的感情。學(xué)生能夠適應(yīng)學(xué)習(xí)文化和教師的引導(dǎo)，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，主動投入到學(xué)習(xí)、活動和訓(xùn)練中，與教師和同學(xué)積極互動。開展符合網(wǎng)絡(luò)安全技能實踐的訓(xùn)練：虛擬仿真可以幫助學(xué)生開展入門實踐訓(xùn)練，通過虛擬仿真實踐平臺進(jìn)行攻防技能的模擬實驗，每個賬號依據(jù)實驗要求可以有1～3臺虛擬機(jī)方便學(xué)生實踐，了解各種技術(shù)及其工具的具體應(yīng)用，出現(xiàn)問題可以重置虛擬機(jī)，學(xué)生不會因為調(diào)試不出而放棄深入學(xué)習(xí)。真實環(huán)境可以幫助學(xué)生進(jìn)行進(jìn)階訓(xùn)練，將模擬環(huán)境中的實驗案例遷移部署在真實計算機(jī)環(huán)境中，每個學(xué)生配有2臺計算機(jī)，進(jìn)行攻防環(huán)境布置和攻防實踐操作，提升學(xué)生配置和攻防系統(tǒng)平臺的水平。攻防對抗可以幫助學(xué)生實現(xiàn)高階實踐訓(xùn)練，通過虛擬仿真的網(wǎng)絡(luò)靶場競賽系統(tǒng)進(jìn)行攻防對抗練習(xí)，讓學(xué)生理解紅藍(lán)對抗測試，鼓勵學(xué)生訪問各類網(wǎng)絡(luò)安全競賽平臺，如i春秋、安恒月賽等，適應(yīng)不斷更新的網(wǎng)絡(luò)安全攻擊和防御技術(shù)。

（四）預(yù)備與激活先期知識

通過評估分析，教師要進(jìn)行先期知識的預(yù)備與激活，幫助不同基礎(chǔ)的學(xué)生積累必需的基礎(chǔ)知識，提高支撐技能，引導(dǎo)學(xué)生完成先期知識和新知識建構(gòu)的交叉任務(wù)，通過新知識和已有知識的聯(lián)結(jié)，激發(fā)學(xué)生對新知識的興趣。學(xué)生完成交叉任務(wù)，思考回顧并激活先期知識的應(yīng)用，查閱新知識在此任務(wù)中的運(yùn)用與功能，并嘗試在完成任務(wù)過程中理解和聯(lián)結(jié)新知識，使學(xué)生完成自我剖析并對新內(nèi)容的加工方式和聯(lián)結(jié)技巧等產(chǎn)生興趣。

（五）獲取新知識

教師采用多種策略，如有趣地引入，設(shè)定學(xué)習(xí)框架中的自主實踐學(xué)習(xí)內(nèi)容和形式等，推動新知識組成的項目分析、研討和協(xié)作，幫助學(xué)生梳理思路，強(qiáng)調(diào)重難點(diǎn)和易錯點(diǎn)，通過重要概念分析、關(guān)鍵技能演示，操作流程和邏輯解析，激發(fā)學(xué)生獲取信息的需求，促使學(xué)生學(xué)會將現(xiàn)有背景知識與新知識進(jìn)行聯(lián)結(jié)思考，提升知識和技能。學(xué)生在設(shè)定的學(xué)習(xí)框架中，先實踐再學(xué)習(xí)，在實踐過程中探究新知識的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)問題并嘗試討論解決，明確概念、原理、關(guān)鍵技能的操作邏輯等，聯(lián)結(jié)新知識并逐步內(nèi)化。

（六）深度加工知識

技能強(qiáng)調(diào)解決問題的能力，注重活動的目的性和領(lǐng)域的專業(yè)性。教師通過實驗報告，引導(dǎo)學(xué)生協(xié)作完成線上實踐訓(xùn)練項目，安排展示分析環(huán)節(jié)和章節(jié)測試，推進(jìn)新舊知識的聯(lián)結(jié)和深度加工，進(jìn)行簡短有效地修正總結(jié)。通過技能闖關(guān)的形式，突破實踐訓(xùn)練技能難點(diǎn)，教師參照“信息安全工程師”考試大綱和“等保2.0建設(shè)方案”要求，建設(shè)基于工作過程的闖關(guān)訓(xùn)練模塊。學(xué)生以項目為載體，完成實驗項目并繪制思維導(dǎo)圖或操作流程圖等以實現(xiàn)新舊知識的建構(gòu)、展示和分析。深度思考并內(nèi)化會花去學(xué)生較多時間和精力，教師可以合理安排課內(nèi)課外時間，讓學(xué)生應(yīng)用并鞏固技能。

（七）評價深度學(xué)習(xí)

教師本著“診斷、激勵和發(fā)展性”的目的，以不同形式組織學(xué)生進(jìn)行信息的復(fù)述，引導(dǎo)學(xué)生積極參與并完成，實現(xiàn)新舊知識的修正聯(lián)結(jié)，提高高階思維能力。教師及時評價并作解釋性反饋，可以與學(xué)生形成良好的情感交流，讓學(xué)生感受到教師對他們的關(guān)注，促進(jìn)他們在學(xué)習(xí)過程中修正反饋，逐步將知識技能及其應(yīng)用方法轉(zhuǎn)化儲存到長期記憶中，更好地完成深度學(xué)習(xí)，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的快速迭代。

四、實施效果分析

教學(xué)實踐對象是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)學(xué)生，網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)課程開設(shè)在第3個學(xué)期，隨機(jī)抽選2個班級分別作為實驗班和對照班，課程性質(zhì)、課程定位和課程目標(biāo)等都依據(jù)專業(yè)培養(yǎng)要求，不同之處是實驗班參照深度學(xué)習(xí)路線采用線上線下混合教學(xué)，對照班采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，使用t檢驗分析過程性和總結(jié)性評價數(shù)據(jù)。

（一）過程性評價數(shù)據(jù)分析

實驗班和對照班的過程性評價分為課堂常規(guī)（包括考勤和課堂表現(xiàn)）和實驗作業(yè)兩部分，表1中實驗作業(yè)成績呈現(xiàn)顯著性差異。

（二）總結(jié)性評價數(shù)據(jù)分析

期末考試有理論和操作題，表2中期末成績呈現(xiàn)顯著性差異，3道操作題中第3題綜合性強(qiáng)且涉及遷移應(yīng)用，呈現(xiàn)顯著性差異。

五、總結(jié)展望

筆者通過研究與實踐，驗證了深度學(xué)習(xí)路線對于學(xué)生的理論知識理解、實踐操作和遷移應(yīng)用能力有提升作用，表明研究的可靠性。后續(xù)推動網(wǎng)絡(luò)安全技能競賽的常規(guī)化，可以促進(jìn)產(chǎn)教融合、優(yōu)化人才培養(yǎng)質(zhì)量，推動職業(yè)院校更快更好地為網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)業(yè)輸送優(yōu)質(zhì)人才，服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

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（作者單位：何鳳梅，溫州科技職業(yè)學(xué)院;陳逸懷，溫州城市大學(xué)）