基于產教融合的信息安全專業培養模式研究

黃丹丹 吳秋玲 閻浩

摘要：針對信息安全專業培養的現狀和問題，圍繞“新工科”建設要求，在校企深度合作背景下采用產教融合模式對課程進行改革。通過將教學內容和方法與企業應用實踐相結合，形成“應用模塊引領，理論結合案例，緊扣企業需求，突出能力培養”的深度產教融合模式。以密碼技術為例，產教融合模式不僅培養了學生嚴謹的思維、扎實的理論功底和自主學習能力，增強了實踐能力，而且使學生能夠根據自身特點和學習需求自主選擇知識點，以解決薄弱環節。

關鍵詞：產教融合；培養模式；信息安全；密碼技術

中圖分類號：TP309.2；G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）05-0141-03

0 引言

信息安全在當今互聯網和信息社會中扮演極為重要的角色，直接關系到國家安全、企業經營和人們的日常生活。信息安全是采用信息論、計算機科學和密碼學等領域的綜合學科，其中密碼學是實現信息安全目標的核心技術[1]。密碼學是信息網絡安全技術的支撐學科之一，是信息安全專業、網絡空間安全學科以及計算機類學科中一門重要的專業核心和主干必修課程，具有很強的理論性和實踐性。隨著目前中國經濟建設和信息化進程的全面加快，網絡與信息系統的基礎性、全面性作用日益增強，網絡空間安全已成為國家安全的重要組成部分。在2019年10月頒布的《中華人民共和國密碼法》，象征著中國信息安全市場正在向發達國家靠近。

在深化產教融合的政策推動下，探索新時代密碼學教學模式變得愈發重要，同時對信息安全專業教育創新起著十分重要的作用。產教融合的提出是對新工科院校辦學理念的一次全方位深層次改革[2]。通過高校堅持校企合作形式的產教融合實踐與研究發現，推進產教融合許多新工科院校逐漸提升了辦學活力，適應了社會經濟發展的需要，具備了產學研一體化的能力，實現了新工科院校人才培養質量的明顯改善[3-5]。

密碼學課程是信息安全專業核心課之一，金陵科技學院信息安全專業人才培養按照《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》和工程教育認證標準，參考ITSS、CISP等行業資質要求，結合《關于深化產教融合的若干意見》（國辦發〔2017〕95 號），構建了注重學生職業能力和創新能力培養的持續改進人才培養體系，建立了融合思政教學、理論教學、實踐教學、科技創新和產教融合“五位一體”的協同育人機制。

密碼學課程內容主要包括古典密碼、序列密碼、分組密碼、公鑰密碼、Hash函數和消息認證、數字簽名、密鑰管理和密鑰分配等密碼技術和密碼算法的原理、實現和應用。 隨著線上線下混合式教學的逐漸常態化，產教融合教學模式也需要考慮教學內容展示形式的變化。線上平臺教學工具和教學內容越來越豐富，教師通過錄課及在線教學設計將教學內容上傳至各種線上學習平臺，例如UOOC、MOOC、超星學習通，結合傳統課堂教學模式（線下教學）提高教學質量，更進一步可靈活采用翻轉課堂教學機制[6-8]。

本文以研究密碼學產教融合教學模式為例，探討信息安全專業校企產學合作協同育人，改進傳統的教學模式，更新和優化課程內容，提高密碼學課程的教學水平，建立模塊化的核心課程群及實踐體系，加強產學研融合。

1 密碼學產教融合教學設計

1.1 基于產教融合的教學目標設計

基于產教融合的密碼學課程以“應用模塊引領，理論結合案例”的教學內容和教學模式為改革目標，注重將企業成熟的密碼學技術案例課堂化，信息安全理論實踐化。

1.1.1 人才培養目標

在對信息安全產業需求調研后，教學團隊需要前瞻性地預測行業未來發展，充分分析用人單位的需求，結合培養條件和特點，精準定位信息安全人才培養目標。企業作為教學團隊的重要參與者，促進學生深入理解密碼學在企業生產實踐發揮的作用，校企雙方共同培養具有愛國精神、責任擔當、技術操守和理想情懷的新時代學生，進一步加強信息安全人才培養目標的實現。

1.1.2 教學模式改革目標

根據教學活動的總結、教學結果的反饋，以及當前網絡安全、信息科技的發展現狀，校企雙方共同討論完善、修訂密碼學教學大綱和教學要求，合作建設豐富的教學網絡資源和網絡平臺，包括優化課時設置、更新課程內容、采用線上線下混合式教學模式、融入企業場景案例、體現“課程思政”元素等。此外，針對學生不同的自然科學理論、算法基礎以及編程實踐能力，教學團隊設計分級的任務驅動式教學模式，提供具有個性化的定制式學習模塊，使得學生能夠根據自身特點和學習需求自主選擇知識點，以解決薄弱環節。

1.1.3 學生能力產出目標

在理論知識方面，學習者應掌握系統的密碼學基礎知識，熟悉國產密碼算法SM4、SM2、SM3等設計原理與安全應用場景，了解密碼學領域的最新發展現狀，利用密碼學理論知識分析信息安全中的實際問題。在能力培養方面，具備在網絡安全、計算機、通信和電子等密碼算法相關領域進行技術開發的能力，達到企業對信息安全基礎及技術研發人員的要求。在創新實踐方面，具有較強的密碼學算法、協議及軟硬件系統的研究能力，具備解決復雜工程問題的實踐能力、創新能力。

1.2 基于產教融合的教學方法設計

在“新工科”建設要求下，教學團隊結合企業產教融合實踐，從教學內容設置、理論教學、實踐教學和考核評價等方面探索教學改革，改進教學方法。

1.2.1 案例學習法

教師在教學過程中用案例分析與情景教學來開啟學生的思維閘門，將教學內容與企業案例相結合，使學生更形象、快捷地理解知識，從而充分發揮學生的獨立思考與創造才能，鍛煉和培養學生研究問題、解決問題的能力。在教學案例的設計方面融入企業真實場景，例如銀行客戶數據管理、支付寶系統、電子合同、人臉識別系統、高速公路ETC系統等案例，幫助學生了解行業領域的最新發展現狀，引導學生利用密碼學理論知識分析并解決信息安全中的實際問題。

1.2.2 課程思政元素融入

習近平總書記指出“沒有網絡安全就沒有國家安全，沒有信息化就沒有現代化”，以及“網絡安全和信息化是一體之兩翼、驅動之雙輪”。結合密碼學課程特點及其在企業中的實踐應用，將課程思政元素融入教學中，通過產教融合教學模式，傳遞正確的網絡安全意識和規范，號召公眾嚴格遵從密碼法、網絡安全法律法規，教導學生通過所學密碼技術保障國家安全、網絡空間安全、信息安全，自覺維護社會穩定。

教師在教學中適當重點介紹中國密碼技術的背景、現狀和面臨的問題，例如王小云院士攻克世界著名哈希函數MD5、SHA-1的科學故事，中國商用密碼標準SM2、SM3、SM4等國產密碼算法設計，激勵大學生勇于探索科研高峰，解決實際問題，增強民族自信心，培養愛國精神和創新能力。

1.2.3 線上線下混合式教學方法

教學團隊依托企業資源加強建設課程電子化平臺，采用線上線下混合式教學方法，通過翻轉課堂達到密碼學教學改革目標，實現校企產教融合的利益最大化。密碼學是一門理論性實踐性都很強的課程，在教學過程中提高和調動學生學習興趣至關重要。

課堂時間有限且珍貴，教師提前將冗長枯燥的理論知識制作成在線視頻留給學生自學，而在課堂上通過組織研討、開啟頭腦風暴、當堂測試等方式直接真實地檢驗學生對知識的掌握情況，對能力的產出程度，以及教師的教學成效。教師采取混合式教學方法不僅提高學生在課堂上的參與感、知識緊迫感和積極性，而且促進學生主動思考和自主學習能力的鍛煉和形成。

1.2.4 多元化評價方式

密碼學課程采用多元化的評價方式有效考核學生，學生的階段性測驗、案例研究、期末考試、實踐訓練、主題研討、線上學習環節均納入考核體系，總成績=線上學習×5%+主題研討×5%+階段性測驗×15%+案例研究×15%+實踐訓練×20%+期末考試×40%。其中，案例研究、實踐訓練由學校教師和企業教師共同實施考核，確保評價結果真實反映學生對知識的掌握和能力的導出，以及教師對學生價值的引領，深度體現產教融合教學理念。

2 協同人才培養教學過程實踐與效果

根據產教融合型教學目標與教學方法，教學團隊推進校企深度“產學研用”合作，建立協同人才培養機制，與信息安全企業探索共建課程，建立模塊化的核心課程群及實踐體系，注重理論聯系實踐，將教學改革和成果應用于企業實際中，同時通過企業評價反饋改進教學模式，促進產學研融合，滿足企業實際需求，實現人才培養目標。下面以密碼學課程為例闡述產教融合教學過程的實踐與效果。

2.1 以企業需求為導向，改進教學模式

通過與企業深度交流研討，教學團隊明確企業在技術研發等方面所需密碼學技術及應用的各項要求，按照課程的知識遞進學習順序，制定教學大綱，設置課程的章節及內容，把企業需求作為課程輸出目標之一，并加以延伸和拓展。企業負責提供密碼學技術相關的硬件設施、軟件設備和服務支撐，教師則通過校企平臺開展實踐項目，將企業場景融入課程教學案例，學生可直接在校企平臺開發技術施展技能，實現學與用的無縫對接。

2.2 緊跟信息安全發展態勢，及時更新教學內容

在當前大數據時代，信息安全技術的發展日新月異，很多密碼新技術新應用層出不窮，個人、社會和國家的信息及數據安全問題也越來越受重視。為更好地保障信息安全，2021年6月10日第十三屆全國人民代表大會常務委員會第二十九次會議通過《中華人民共和國數據安全法》，并自2021年9月1日起施行。密碼學作為保障數據安全的重要理論基礎和技術，需要在教學過程中及時更新教學內容，同時探索新的教學方法和技術手段。

教學內容體系采用“五位一體”全方位結構，分別是基本知識點、拓展延伸、章節小結、實驗實踐和課后習題。通過問題引導式、問題解決型等方式介紹密碼學基礎知識、密碼學經典技術，同時將學科和行業新技術、新規范、新標準、新應用融入課程內容。通過對信息安全產業和需求分析調研后，校企雙方討論確定密碼學教學內容，將企業中新的技術和方法融入課程內容中，理論教學以學校教師講授為主，實踐教學以企業教師指導實踐為主。通過學習，學生深入理解信息安全的重要性，增強自主學習的意識，以及快速適應新技術、新需求的能力，達到企業對信息安全基礎及技術研發人員的基本要求，為以后的職業發展打下基礎。

2.3 校企合作完善課程資源和課程電子化建設

密碼學課程教學團隊已聯合企業合作建設配套的教學網絡資源和網絡平臺，共同編寫電子教案、在線課程設計等。通過建設課程電子化資源，校企雙方共同制定和設計課程教學大綱、電子教案、教學課件、教學視頻、教學進度表、教學要求、實驗項目、試題庫、參考資料和企業案例等，將校企合作落到實處。通過金陵科技學院在線開放課程項目教學團隊已建設完成密碼學教學視頻錄制工作，課程成功上線全國高校UOOC聯盟平臺。通過這些學習平臺面向社會開放，教學團隊接受公眾反饋和評價，進一步完善教學方法和內容。學習者不僅可以直接訪問和學習課程知識，還可以與教師交流學習內容和學習成果。教師能夠實時觀測學生學習進度，并根據學生不同情況適時督促和引導，真正做到因材施教，如圖1所示。課程建設形成文本與電子相結合、靜態與動態相結合、課堂與課外相結合的立體化配套體系，更好地展現密碼學課程的水平和特色。

2.4 校企聯動密碼技術課程群建設

保護數據安全、信息安全、網絡安全是企業面臨的關鍵問題之一，密碼技術是保證數據安全的重要支撐和原理。信息安全產業不僅需要密碼技術支撐，還大量涉及其他課程和技術，例如信息隱藏技術、數據庫安全、安全運維、計算機病毒原理與防范。通過研究密碼學產教融合教學新模式，可以帶動其他相關課程的建設與發展，形成密碼技術課程群。例如，在密碼學課程內容中關聯信息隱藏技術相關內容時，在線平臺學生訪問量明顯增多，達到該時段的最大值，因此有利于提高學生的學習興趣，如圖2所示。此外，其他課程團隊借助密碼學平臺優化課程內容，改進教學方法，或融入校企教學模式，使得課程群中各課程之間產生聯動效應，共同完善課程教學。在教學過程中從企業實際應用出發，理論結合實踐，組成穩健的密碼學課程支撐體系，突出職業素能培養和應用特色，培養目標切準信息安全產業人才需求標準。

3 結論

密碼技術圍繞“新工科”建設要求，依托校企合作平臺對信息安全專業學生培養教學，已經形成“應用模塊引領，理論結合案例，緊扣企業需求，突出數據安全”的深度產教融合培養模式。教學團隊積極與企業對接，整合教學資源，完善實踐教學任務和實踐教學體系建設，體現產學研融合。通過實踐，不僅培養了信息安全專業學生嚴謹的思維、更扎實的理論功底和自主學習能力，增強了實踐能力，而且使得學生能夠根據自身特點和學習需求自主選擇知識點，針對性地解決薄弱環節?？梢钥闯?，基于產教融合的密碼技術培養模式是一個持續動態更新的過程，教學團隊需要緊密聯合企業和學科建設發展的優勢，不斷地將企業資源、學科建設成果轉化為課程的教學資源，豐富教學成果，提高教學質量，促進信息安全專業人才的培養，為信息安全相關產業輸送高技能高素質應用型人才。

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【通聯編輯：梁書】