張博
摘要:工程教育是國(guó)家工程教育質(zhì)量的有力保障,也是實(shí)現(xiàn)工程教育國(guó)際互認(rèn)和工程師資格國(guó)際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。2015年,中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)頒布了《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)(2015版)》[1]及適用于計(jì)算機(jī)專業(yè)的補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn),對(duì)高校計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系等提出了具體要求?;诖耍疚膹墓こ探逃暯浅霭l(fā),結(jié)合實(shí)際教育要求和問(wèn)題,探究如何從實(shí)訓(xùn)、教學(xué)手段、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面提升計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)的質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:工程教育;計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全;教學(xué)改革
引言
當(dāng)前社會(huì)發(fā)展需要大量的工程類人才,助力計(jì)算機(jī)、工業(yè)制造等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,助力我國(guó)經(jīng)濟(jì)朝著更好的方向前進(jìn)[2]。
根據(jù)目前就業(yè)環(huán)境和高校教育現(xiàn)狀,大部分本科院校進(jìn)行工程教育的改革具有很強(qiáng)的可行性。因此,各高校需要基于工程教育理念,優(yōu)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全等課程的教學(xué)。
1. 工程教育視角下高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全教育的要求
工程教育理念旨在培養(yǎng)出引領(lǐng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)變革的工程型人才。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全教育在這一理念下面臨更多要求,主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。
首先,加強(qiáng)教學(xué)中相關(guān)的人文知識(shí)、社會(huì)科學(xué)等內(nèi)容,提升學(xué)生在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的社會(huì)知識(shí)、見識(shí)和視野,幫助他們將科學(xué)、技術(shù)與人文、社會(huì)等因素聯(lián)系起來(lái)。通過(guò)在實(shí)踐中增加人文、哲學(xué)、社會(huì)學(xué)等思考,學(xué)生可以更敏銳地發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域存在的問(wèn)題和挑戰(zhàn)[3]。
其次,實(shí)踐與理論相結(jié)合。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全工作非常注重邏輯思維和創(chuàng)造性思維。在工程教育理念下,將所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合并應(yīng)用于工作是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。為此,需要通過(guò)產(chǎn)學(xué)合作的方式,幫助學(xué)生更主動(dòng)地學(xué)習(xí)與實(shí)踐,體驗(yàn)將知識(shí)和思想付諸行動(dòng)的樂(lè)趣,并在這個(gè)過(guò)程中提升團(tuán)隊(duì)合作、語(yǔ)言溝通和抗挫折等能力。
最后,產(chǎn)教融合。產(chǎn)學(xué)合作是實(shí)現(xiàn)工程教育目標(biāo)的重要途徑,可以將豐富的社會(huì)資源納入高校教育和學(xué)術(shù)研究,對(duì)全面提升學(xué)生素養(yǎng)和加強(qiáng)學(xué)生工程思維與能力具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
2. 工程教育視角下高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)改革意義
互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的高新產(chǎn)業(yè)在面臨計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全等問(wèn)題時(shí),需要應(yīng)用許多軟件和智能化設(shè)備,通過(guò)科學(xué)研究和技術(shù)嘗試找到解決方法。面對(duì)相關(guān)工作的實(shí)際需求,我國(guó)通過(guò)頒布相關(guān)政策等手段推動(dòng)高校加強(qiáng)工程人才的培養(yǎng),但許多高校工程教育的改革時(shí)間尚短,所做的嘗試有限。
2.1 促進(jìn)計(jì)算機(jī)人才多樣化、多層次發(fā)展
工程人才的培養(yǎng)不僅需要加強(qiáng)理論課和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課,還需要加強(qiáng)實(shí)訓(xùn),培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、問(wèn)題發(fā)現(xiàn)與解決等綜合性能力,以及勇于開拓等素養(yǎng)。這需要網(wǎng)絡(luò)安全教育課程進(jìn)行多方面細(xì)致化地革新,更好地利用校內(nèi)及校外的各類教育、學(xué)術(shù)、實(shí)訓(xùn)資源。我國(guó)工程教育已走向多樣化、多層次培養(yǎng),將對(duì)多主體產(chǎn)生多方面的積極意義[4]。對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全教育而言,由于當(dāng)前我國(guó)已全面進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,人們?nèi)粘I罴案鞣N行業(yè)的生產(chǎn)、營(yíng)銷、售后均依賴網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行,因此急需大量的網(wǎng)絡(luò)安全工程人才,以保障互聯(lián)網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,保障相關(guān)生產(chǎn)安全、穩(wěn)定開展。在實(shí)際生活中,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)面臨黑客入侵、病毒入侵、網(wǎng)絡(luò)詐騙等安全問(wèn)題,增加了社會(huì)不安定因素,給相關(guān)民眾和企業(yè)帶來(lái)財(cái)產(chǎn)損失。因此,培養(yǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全工程人才對(duì)于保護(hù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行非常重要[5]。
2.2 推動(dòng)我國(guó)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)更快地升級(jí)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為高科技發(fā)展至今,已逐漸形成了完善的學(xué)科體系,在各行業(yè)的應(yīng)用十分廣泛,各行業(yè)對(duì)其也十分依賴。因此,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在未來(lái)的發(fā)展依然十分重要,安全問(wèn)題也應(yīng)隨著相關(guān)技術(shù)的更新而更新,這就需要高校培養(yǎng)出具有扎實(shí)技術(shù)且頗具遠(yuǎn)見、邏輯、創(chuàng)新等綜合素質(zhì)的工程人才,為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展保駕護(hù)航。另外,高校作為各種技術(shù)研究、開發(fā)的重要場(chǎng)所,對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全教育進(jìn)行深入改革,能提升自身對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究成效,從科研層面推動(dòng)我國(guó)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)更快地升級(jí)。
3. 工程教育視角下高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)尚存的問(wèn)題
3.1 實(shí)訓(xùn)方面
在工程教育等理念下,我國(guó)高等教育加快變革速度,許多高校均打造了實(shí)訓(xùn)室和實(shí)訓(xùn)教學(xué),以滿足計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)訓(xùn)的需求。然而,受傳統(tǒng)教學(xué)方法及理念的限制,一些高校在實(shí)訓(xùn)方面的改革實(shí)踐中存在一些問(wèn)題,如實(shí)訓(xùn)設(shè)備不齊全、技術(shù)落后等,抑制了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全的實(shí)踐性特征,導(dǎo)致學(xué)生難以將網(wǎng)絡(luò)安全的理論技術(shù)與實(shí)際操作相結(jié)合。此外,一些學(xué)校雖然擁有先進(jìn)的計(jì)算機(jī)設(shè)備和實(shí)訓(xùn)室,但由于缺乏對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全教育的重視,無(wú)法形成完善的配套設(shè)備體系,只能支持部分實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的開展,使實(shí)訓(xùn)效果大打折扣。
3.2 教學(xué)內(nèi)容方面
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其安全技術(shù)近20年發(fā)展迅速。在未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),這些技術(shù)將繼續(xù)快速發(fā)展。因此,許多技術(shù)不斷更新,許多新技術(shù)也在大量創(chuàng)造和應(yīng)用中涌現(xiàn)。工程教育背景下,高校需要更加重視相關(guān)技術(shù)理論和實(shí)操方面的更新。然而,事實(shí)上,許多高校在進(jìn)行理論教學(xué)時(shí),主要依賴課本,導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)的技術(shù)理論與社會(huì)發(fā)展脫節(jié)。同時(shí),實(shí)訓(xùn)內(nèi)容也無(wú)法與實(shí)際工作應(yīng)用相匹配,這意味著畢業(yè)生在進(jìn)入職場(chǎng)后需要花費(fèi)大量的精力和時(shí)間學(xué)習(xí)新的網(wǎng)絡(luò)安全理論和相關(guān)技術(shù),增加企業(yè)的培養(yǎng)成本。
3.3 教學(xué)評(píng)價(jià)方面
工程教育需要改革現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方式,采用多元化和過(guò)程性的評(píng)價(jià)方法。除了學(xué)科成績(jī)和實(shí)訓(xùn)成果,還應(yīng)該重視學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)安全工程思維、人文知識(shí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和學(xué)習(xí)態(tài)度等方面的表現(xiàn)。傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法可能導(dǎo)致學(xué)生在技術(shù)方面表現(xiàn)出色,但缺乏團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力,影響其在職場(chǎng)中的表現(xiàn)。這種評(píng)價(jià)方式也使企業(yè)在培養(yǎng)高級(jí)人才方面面臨更大的困難,造成人才的浪費(fèi)。
高校應(yīng)該引入更全面的評(píng)價(jià)指標(biāo),如項(xiàng)目實(shí)踐考核、專業(yè)素養(yǎng)評(píng)估、團(tuán)隊(duì)協(xié)作評(píng)價(jià)和實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)過(guò)程評(píng)估等,更準(zhǔn)確地評(píng)估學(xué)生的綜合能力。同時(shí),高校也應(yīng)加強(qiáng)師資培養(yǎng),提供更好的教學(xué)資源和實(shí)踐機(jī)會(huì),幫助學(xué)生得到全面發(fā)展,使學(xué)生將能夠更好地適應(yīng)職場(chǎng)需求,同時(shí),為企業(yè)提供更高質(zhì)量的專業(yè)人才。
4. 工程教育視角下高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)的創(chuàng)新途徑
4.1 教學(xué)內(nèi)容方面
該課程主要培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)理論素養(yǎng)和應(yīng)用能力,使學(xué)生能夠全面掌握網(wǎng)絡(luò)安全基本理論、防護(hù)意識(shí)以及防護(hù)方法,為深入學(xué)習(xí)、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)知識(shí)打下基礎(chǔ)。理論教學(xué)內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)常用被攻擊方式、計(jì)算機(jī)病毒、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密、防火墻、網(wǎng)絡(luò)安全工程等方面的內(nèi)容。
首先,為更好教授課本知識(shí)教學(xué),教師可以進(jìn)行課程前后的內(nèi)容引導(dǎo)、預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和梳理。以課程引導(dǎo)為例,可以基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程中的部分知識(shí)和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)安全知識(shí)的聯(lián)系進(jìn)行引導(dǎo),幫助學(xué)生更好地理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全知識(shí)。例如,為了讓學(xué)生深入理解和掌握OSI七層模型和TCP協(xié)議等知識(shí),可以先講解網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),以便學(xué)生更好地理解七層模型存在的安全問(wèn)題。
其次,部分教材較為陳舊,需要及時(shí)更新課本內(nèi)容,并根據(jù)行業(yè)實(shí)際情況補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容。如今網(wǎng)絡(luò)攻擊的手段多樣且更新頻繁,需要更新安全防范技術(shù)。教師在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中應(yīng)淘汰過(guò)時(shí)的理論知識(shí),緊跟行業(yè)發(fā)展趨勢(shì),抓住教學(xué)重點(diǎn)。同時(shí),應(yīng)合理增加人文、社會(huì)等方面的知識(shí),補(bǔ)充書本中沒(méi)有涉及但代表未來(lái)發(fā)展方向的新理論知識(shí)。傳授理論內(nèi)容時(shí),可以結(jié)合新發(fā)生的網(wǎng)絡(luò)安全事件,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)分析和解決問(wèn)題的能力。
最后,由于工程教育注重培養(yǎng)學(xué)生的崗位能力,教學(xué)中可以增加與國(guó)家職業(yè)資格證書相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容,并鼓勵(lì)學(xué)生積極考取相關(guān)資格證。例如,網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)從業(yè)人員需要掌握黑客入侵追蹤、端口掃描、漏洞掃描、病毒防范、緩沖區(qū)防范等知識(shí)與技能,熟悉TCP/IP協(xié)議、安全存儲(chǔ)、安全傳輸、服務(wù)器安全設(shè)置、組策略等知識(shí)。結(jié)合課本知識(shí)和行業(yè)需求整合內(nèi)容,合理設(shè)置重難點(diǎn)和內(nèi)容結(jié)構(gòu)。
4.2 教學(xué)方法方面
由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全涉及的內(nèi)容十分廣泛,且部分內(nèi)容難以理解,因此需要采取行之有效、多樣化的教學(xué)方法。
4.2.1 引導(dǎo)式教學(xué)
引導(dǎo)式教學(xué)對(duì)于激活學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、增加實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)具有積極意義,能大幅提升學(xué)生的自主性。在實(shí)際教學(xué)中,可以通過(guò)將新章節(jié)中學(xué)生感興趣的部分作為引導(dǎo)內(nèi)容,喚起學(xué)生的好奇心,帶動(dòng)學(xué)生更積極地參與課堂實(shí)踐與互動(dòng)。例如,在講解黑客攻擊知識(shí)時(shí),可以播放黑客電影,或講述黑客攻擊事件,讓學(xué)生理解黑客攻擊的具體方式;在講解數(shù)字加密知識(shí)時(shí),可以先講述一些有趣或扣人心弦的諜戰(zhàn)故事,然后引入加密算法相關(guān)知識(shí)。這樣的教學(xué)過(guò)程不僅能提升學(xué)生興趣,也能補(bǔ)充社會(huì)知識(shí),讓他們更深入地了解網(wǎng)絡(luò)安全的重要性。
4.2.2 案例式教學(xué)
案例式教學(xué)能夠提升學(xué)生的參與度,通過(guò)引入相關(guān)案例提升學(xué)生的思維能力和應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。在具體教學(xué)中,提供案例后,可以通過(guò)實(shí)例教學(xué)的方式促使學(xué)生根據(jù)實(shí)例提出問(wèn)題,通過(guò)小組討論等方法積極尋找解決途徑。例如,在教授計(jì)算機(jī)病毒知識(shí)時(shí),可以提供一個(gè)簡(jiǎn)單的宏病毒程序,讓學(xué)生嘗試編寫病毒清除及防御程序。這一過(guò)程能使學(xué)生更清晰地了解宏病毒的結(jié)構(gòu)、原理、危害及防范方法;在教授安全工程知識(shí)時(shí),可以以校園圖書館網(wǎng)絡(luò)安全體系的構(gòu)建為例,引導(dǎo)學(xué)生探究網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、防火墻設(shè)置、身份認(rèn)證等技術(shù)。這種實(shí)際教學(xué)過(guò)程能夠使學(xué)生將理論與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景聯(lián)系起來(lái),提升他們解決問(wèn)題的能力。
4.2.3 任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)
任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)要求學(xué)生以完成任務(wù)為最終目標(biāo)進(jìn)行一系列工作,能夠大幅強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)。一般包括任務(wù)分析、任務(wù)分解、任務(wù)實(shí)施、任務(wù)評(píng)價(jià)等過(guò)程。實(shí)際教學(xué)中,可以根據(jù)任務(wù)難度的不同,要求學(xué)生獨(dú)立完成或團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成。當(dāng)進(jìn)行一些較難的任務(wù)時(shí),學(xué)生所受壓力較大,教師應(yīng)給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo),幫助學(xué)生克服難題。以講解網(wǎng)絡(luò)安全體系為例,可提出解決某個(gè)高校校園網(wǎng)絡(luò)安全存在問(wèn)題的任務(wù),要求學(xué)生給出解決方案。例如,要求學(xué)生提出校園網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案、病毒防御方案、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急預(yù)案或信息保密方案等。通過(guò)這些任務(wù),使學(xué)生更好地了解所學(xué)知識(shí),并將相關(guān)知識(shí)串聯(lián)起來(lái),提高學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目目標(biāo)進(jìn)行整體分析和解決問(wèn)題的能力。
4.3 實(shí)訓(xùn)方面
首先,為強(qiáng)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全課程的教學(xué)效果,需通過(guò)有效實(shí)訓(xùn)加強(qiáng)學(xué)生實(shí)操和解決問(wèn)題的能力,更好地理解抽象的網(wǎng)絡(luò)安全理論。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目應(yīng)結(jié)合職業(yè)能力要求,設(shè)計(jì)具體的實(shí)踐任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生在完成具體任務(wù)的過(guò)程中培養(yǎng)實(shí)操能力。實(shí)訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)涵蓋網(wǎng)絡(luò)安全原理、方法和技術(shù)實(shí)現(xiàn)等方面。
其次,加強(qiáng)產(chǎn)教融合,充分利用合作企業(yè)的資源,讓學(xué)生在真實(shí)的工作環(huán)境中完成任務(wù),了解網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)工作的流程和事件處理方式。在實(shí)操過(guò)程中,學(xué)生能夠體驗(yàn)真實(shí)工作的氛圍,感受團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力的重要性。培訓(xùn)人員應(yīng)在此過(guò)程中提供指導(dǎo),幫助學(xué)生更清晰地了解自身能力和目標(biāo)。實(shí)訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)根據(jù)課程教育目標(biāo)進(jìn)行分析,確保實(shí)訓(xùn)效果。
最后,實(shí)訓(xùn)可以分為校內(nèi)實(shí)訓(xùn)與校外實(shí)訓(xùn)。以校內(nèi)實(shí)訓(xùn)為例,可利用高校網(wǎng)絡(luò)中心,根據(jù)任務(wù)需求進(jìn)行分組實(shí)訓(xùn)。網(wǎng)絡(luò)中心通常配備齊全的設(shè)備,可以完成硬件防火墻配置、安全網(wǎng)關(guān)、入侵檢測(cè)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全代理等內(nèi)容的實(shí)操;校外實(shí)訓(xùn)一般安排在畢業(yè)學(xué)期,或者組織學(xué)生在寒暑假期間進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)和學(xué)習(xí)。
4.4 教學(xué)評(píng)價(jià)方面
工程教育背景下,網(wǎng)絡(luò)安全課程教學(xué)評(píng)價(jià)需要從培養(yǎng)目標(biāo)、課程目標(biāo)、畢業(yè)要求等多方面進(jìn)行考慮,統(tǒng)稱為教育目標(biāo),并強(qiáng)化過(guò)程性評(píng)價(jià),構(gòu)建合適的評(píng)價(jià)體系。一方面,應(yīng)確定評(píng)價(jià)指標(biāo),并對(duì)其進(jìn)行合理描述。指標(biāo)應(yīng)包括工程知識(shí)、問(wèn)題分析、問(wèn)題解決、問(wèn)題研究、工具使用、個(gè)人與團(tuán)隊(duì)、溝通、項(xiàng)目管理、工程與社會(huì)、職業(yè)規(guī)范等內(nèi)容。例如,工程與社會(huì)方面的描述是能夠基于具體工程項(xiàng)目相關(guān)背景知識(shí)進(jìn)行分析,評(píng)價(jià)工程實(shí)踐及解決方案對(duì)社會(huì)、法律、文化等方面的影響,理解和評(píng)價(jià)針對(duì)復(fù)雜工程的工程實(shí)踐對(duì)環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響。另一方面,需要給予每個(gè)指標(biāo)合理的比重,根據(jù)各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)確定評(píng)價(jià)模型??蓞⒖家酝?jīng)驗(yàn)或其他高校的評(píng)價(jià)體系來(lái)確定。
結(jié)語(yǔ)
綜上所述,工程教育視角下,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全教育需要進(jìn)行更細(xì)致、多元地優(yōu)化。具體實(shí)施時(shí),高校應(yīng)分析自身的教學(xué)情況與該課程工程教育要求之間的差距,確定需要改革的內(nèi)容,根據(jù)現(xiàn)有的人力、預(yù)算和后期投入計(jì)劃的情況,制定具體而合理的長(zhǎng)期優(yōu)化方案。
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作者簡(jiǎn)介:張博,本科,助教,研究方向:計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。