基于产教融合的信息安全专业培养模式研究

黄丹丹 吴秋玲 阎浩

摘要：针对信息安全专业培养的现状和问题，围绕“新工科”建设要求，在校企深度合作背景下采用产教融合模式对课程进行改革。通过将教学内容和方法与企业应用实践相结合，形成“应用模块引领，理论结合案例，紧扣企业需求，突出能力培养”的深度产教融合模式。以密码技术为例，产教融合模式不仅培养了学生严谨的思维、扎实的理论功底和自主学习能力，增强了实践能力，而且使学生能够根据自身特点和学习需求自主选择知识点，以解决薄弱环节。

关键词：产教融合；培养模式；信息安全；密码技术

中图分类号：TP309.2；G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）05-0141-03

0 引言

信息安全在当今互联网和信息社会中扮演极为重要的角色，直接关系到国家安全、企业经营和人们的日常生活。信息安全是采用信息论、计算机科学和密码学等领域的综合学科，其中密码学是实现信息安全目标的核心技术[1]。密码学是信息网络安全技术的支撑学科之一，是信息安全专业、网络空间安全学科以及计算机类学科中一门重要的专业核心和主干必修课程，具有很强的理论性和实践性。随着目前中国经济建设和信息化进程的全面加快，网络与信息系统的基础性、全面性作用日益增强，网络空间安全已成为国家安全的重要组成部分。在2019年10月颁布的《中华人民共和国密码法》，象征着中国信息安全市场正在向发达国家靠近。

在深化产教融合的政策推动下，探索新时代密码学教学模式变得愈发重要，同时对信息安全专业教育创新起着十分重要的作用。产教融合的提出是对新工科院校办学理念的一次全方位深层次改革[2]。通过高校坚持校企合作形式的产教融合实践与研究发现，推进产教融合许多新工科院校逐渐提升了办学活力，适应了社会经济发展的需要，具备了产学研一体化的能力，实现了新工科院校人才培养质量的明显改善[3-5]。

密码学课程是信息安全专业核心课之一，金陵科技学院信息安全专业人才培养按照《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》和工程教育认证标准，参考ITSS、CISP等行业资质要求，结合《关于深化产教融合的若干意见》（国办发〔2017〕95 号），构建了注重学生职业能力和创新能力培养的持续改进人才培养体系，建立了融合思政教学、理论教学、实践教学、科技创新和产教融合“五位一体”的协同育人机制。

密码学课程内容主要包括古典密码、序列密码、分组密码、公钥密码、Hash函数和消息认证、数字签名、密钥管理和密钥分配等密码技术和密码算法的原理、实现和应用。 随着线上线下混合式教学的逐渐常态化，产教融合教学模式也需要考虑教学内容展示形式的变化。线上平台教学工具和教学内容越来越丰富，教师通过录课及在线教学设计将教学内容上传至各种线上学习平台，例如UOOC、MOOC、超星学习通，结合传统课堂教学模式（线下教学）提高教学质量，更进一步可灵活采用翻转课堂教学机制[6-8]。

本文以研究密码学产教融合教学模式为例，探讨信息安全专业校企产学合作协同育人，改进传统的教学模式，更新和优化课程内容，提高密码学课程的教学水平，建立模块化的核心课程群及实践体系，加强产学研融合。

1 密码学产教融合教学设计

1.1 基于产教融合的教学目标设计

基于产教融合的密码学课程以“应用模块引领，理论结合案例”的教学内容和教学模式为改革目标，注重将企业成熟的密码学技术案例课堂化，信息安全理论实践化。

1.1.1 人才培养目标

在对信息安全产业需求调研后，教学团队需要前瞻性地预测行业未来发展，充分分析用人单位的需求，结合培养条件和特点，精准定位信息安全人才培养目标。企业作为教学团队的重要参与者，促进学生深入理解密码学在企业生产实践发挥的作用，校企双方共同培养具有爱国精神、责任担当、技术操守和理想情怀的新时代学生，进一步加强信息安全人才培养目标的实现。

1.1.2 教学模式改革目标

根据教学活动的总结、教学结果的反馈，以及当前网络安全、信息科技的发展现状，校企双方共同讨论完善、修订密码学教学大纲和教学要求，合作建设丰富的教学网络资源和网络平台，包括优化课时设置、更新课程内容、采用线上线下混合式教学模式、融入企业场景案例、体现“课程思政”元素等。此外，针对学生不同的自然科学理论、算法基础以及编程实践能力，教学团队设计分级的任务驱动式教学模式，提供具有个性化的定制式学习模块，使得学生能够根据自身特点和学习需求自主选择知识点，以解决薄弱环节。

1.1.3 学生能力产出目标

在理论知识方面，学习者应掌握系统的密码学基础知识，熟悉国产密码算法SM4、SM2、SM3等设计原理与安全应用场景，了解密码学领域的最新发展现状，利用密码学理论知识分析信息安全中的实际问题。在能力培养方面，具备在网络安全、计算机、通信和电子等密码算法相关领域进行技术开发的能力，达到企业对信息安全基础及技术研发人员的要求。在创新实践方面，具有较强的密码学算法、协议及软硬件系统的研究能力，具备解决复杂工程问题的实践能力、创新能力。

1.2 基于产教融合的教学方法设计

在“新工科”建设要求下，教学团队结合企业产教融合实践，从教学内容设置、理论教学、實践教学和考核评价等方面探索教学改革，改进教学方法。

1.2.1 案例学习法

教师在教学过程中用案例分析与情景教学来开启学生的思维闸门，将教学内容与企业案例相结合，使学生更形象、快捷地理解知识，从而充分发挥学生的独立思考与创造才能，锻炼和培养学生研究问题、解决问题的能力。在教学案例的设计方面融入企业真实场景，例如银行客户数据管理、支付宝系统、电子合同、人脸识别系统、高速公路ETC系统等案例，帮助学生了解行业领域的最新发展现状，引导学生利用密码学理论知识分析并解决信息安全中的实际问题。

1.2.2 课程思政元素融入

习近平总书记指出“没有网络安全就没有国家安全，没有信息化就没有现代化”，以及“网络安全和信息化是一体之两翼、驱动之双轮”。结合密码学课程特点及其在企业中的实践应用，将课程思政元素融入教学中，通过产教融合教学模式，传递正确的网络安全意识和规范，号召公众严格遵从密码法、网络安全法律法规，教导学生通过所学密码技术保障国家安全、网络空间安全、信息安全，自觉维护社会稳定。

教師在教学中适当重点介绍中国密码技术的背景、现状和面临的问题，例如王小云院士攻克世界著名哈希函数MD5、SHA-1的科学故事，中国商用密码标准SM2、SM3、SM4等国产密码算法设计，激励大学生勇于探索科研高峰，解决实际问题，增强民族自信心，培养爱国精神和创新能力。

1.2.3 线上线下混合式教学方法

教学团队依托企业资源加强建设课程电子化平台，采用线上线下混合式教学方法，通过翻转课堂达到密码学教学改革目标，实现校企产教融合的利益最大化。密码学是一门理论性实践性都很强的课程，在教学过程中提高和调动学生学习兴趣至关重要。

课堂时间有限且珍贵，教师提前将冗长枯燥的理论知识制作成在线视频留给学生自学，而在课堂上通过组织研讨、开启头脑风暴、当堂测试等方式直接真实地检验学生对知识的掌握情况，对能力的产出程度，以及教师的教学成效。教师采取混合式教学方法不仅提高学生在课堂上的参与感、知识紧迫感和积极性，而且促进学生主动思考和自主学习能力的锻炼和形成。

1.2.4 多元化评价方式

密码学课程采用多元化的评价方式有效考核学生，学生的阶段性测验、案例研究、期末考试、实践训练、主题研讨、线上学习环节均纳入考核体系，总成绩=线上学习×5%+主题研讨×5%+阶段性测验×15%+案例研究×15%+实践训练×20%+期末考试×40%。其中，案例研究、实践训练由学校教师和企业教师共同实施考核，确保评价结果真实反映学生对知识的掌握和能力的导出，以及教师对学生价值的引领，深度体现产教融合教学理念。

2 协同人才培养教学过程实践与效果

根据产教融合型教学目标与教学方法，教学团队推进校企深度“产学研用”合作，建立协同人才培养机制，与信息安全企业探索共建课程，建立模块化的核心课程群及实践体系，注重理论联系实践，将教学改革和成果应用于企业实际中，同时通过企业评价反馈改进教学模式，促进产学研融合，满足企业实际需求，实现人才培养目标。下面以密码学课程为例阐述产教融合教学过程的实践与效果。

2.1 以企业需求为导向，改进教学模式

通过与企业深度交流研讨，教学团队明确企业在技术研发等方面所需密码学技术及应用的各项要求，按照课程的知识递进学习顺序，制定教学大纲，设置课程的章节及内容，把企业需求作为课程输出目标之一，并加以延伸和拓展。企业负责提供密码学技术相关的硬件设施、软件设备和服务支撑，教师则通过校企平台开展实践项目，将企业场景融入课程教学案例，学生可直接在校企平台开发技术施展技能，实现学与用的无缝对接。

2.2 紧跟信息安全发展态势，及时更新教学内容

在当前大数据时代，信息安全技术的发展日新月异，很多密码新技术新应用层出不穷，个人、社会和国家的信息及数据安全问题也越来越受重视。为更好地保障信息安全，2021年6月10日第十三届全国人民代表大会常务委员会第二十九次会议通过《中华人民共和国数据安全法》，并自2021年9月1日起施行。密码学作为保障数据安全的重要理论基础和技术，需要在教学过程中及时更新教学内容，同时探索新的教学方法和技术手段。

教学内容体系采用“五位一体”全方位结构，分别是基本知识点、拓展延伸、章节小结、实验实践和课后习题。通过问题引导式、问题解决型等方式介绍密码学基础知识、密码学经典技术，同时将学科和行业新技术、新规范、新标准、新应用融入课程内容。通过对信息安全产业和需求分析调研后，校企双方讨论确定密码学教学内容，将企业中新的技术和方法融入课程内容中，理论教学以学校教师讲授为主，实践教学以企业教师指导实践为主。通过学习，学生深入理解信息安全的重要性，增强自主学习的意识，以及快速适应新技术、新需求的能力，达到企业对信息安全基础及技术研发人员的基本要求，为以后的职业发展打下基础。

2.3 校企合作完善课程资源和课程电子化建设

密码学课程教学团队已联合企业合作建设配套的教学网络资源和网络平台，共同编写电子教案、在线课程设计等。通过建设课程电子化资源，校企双方共同制定和设计课程教学大纲、电子教案、教学课件、教学视频、教学进度表、教学要求、实验项目、试题库、参考资料和企业案例等，将校企合作落到实处。通过金陵科技学院在线开放课程项目教学团队已建设完成密码学教学视频录制工作，课程成功上线全国高校UOOC联盟平台。通过这些学习平台面向社会开放，教学团队接受公众反馈和评价，进一步完善教学方法和内容。学习者不仅可以直接访问和学习课程知识，还可以与教师交流学习内容和学习成果。教师能够实时观测学生学习进度，并根据学生不同情况适时督促和引导，真正做到因材施教，如图1所示。课程建设形成文本与电子相结合、静态与动态相结合、课堂与课外相结合的立体化配套体系，更好地展现密码学课程的水平和特色。

2.4 校企联动密码技术课程群建设

保护数据安全、信息安全、网络安全是企业面临的关键问题之一，密码技术是保证数据安全的重要支撑和原理。信息安全产业不仅需要密码技术支撑，还大量涉及其他课程和技术，例如信息隐藏技术、数据库安全、安全运维、计算机病毒原理与防范。通过研究密码学产教融合教学新模式，可以带动其他相关课程的建设与发展，形成密码技术课程群。例如，在密码学课程内容中关联信息隐藏技术相关内容时，在线平台学生访问量明显增多，达到该时段的最大值，因此有利于提高学生的学习兴趣，如图2所示。此外，其他课程团队借助密码学平台优化课程内容，改进教学方法，或融入校企教学模式，使得课程群中各课程之间产生联动效应，共同完善课程教学。在教学过程中从企业实际应用出发，理论结合实践，组成稳健的密码学课程支撑体系，突出职业素能培养和应用特色，培养目标切准信息安全产业人才需求标准。

3 结论

密码技术围绕“新工科”建设要求，依托校企合作平台对信息安全专业学生培养教学，已经形成“应用模块引领，理论结合案例，紧扣企业需求，突出数据安全”的深度产教融合培养模式。教学团队积极与企业对接，整合教学资源，完善实践教学任务和实践教学体系建设，体现产学研融合。通过实践，不仅培养了信息安全专业学生严谨的思维、更扎实的理论功底和自主学习能力，增强了实践能力，而且使得学生能够根据自身特点和学习需求自主选择知识点，针对性地解决薄弱环节。可以看出，基于产教融合的密码技术培养模式是一个持续动态更新的过程，教学团队需要紧密联合企业和学科建设发展的优势，不断地将企业资源、学科建设成果转化为课程的教学资源，丰富教学成果，提高教学质量，促进信息安全专业人才的培养，为信息安全相关产业输送高技能高素质应用型人才。

参考文献：

[1] 任伟，许瑞，宋军. 现代密码学[M]. 北京：机械工业出版社，2020.

[2] 陈佳妮.构建双创能力导向的就业育人机制推进高校新工科产教融合研究[J].大学，2022（22）：173-176.

[3] 朱卫卿.产教融合背景下新工科院校“思政课” 实践教学改革探析[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2020（7）：9-11.

[4] 苗茹，田琦，周珂，等.基于产教融合的实践教学基地建设探索：以计算机专业研究生为例[J].软件导刊，2022，21（7）：224-227.

[5] 苏煜晴.产教融合人才培养机制实施路径研究：以市场营销专业“百胜店长菁英班” 为例[J].教育信息化论坛，2022（8）：69-71.

[6] 俞庆英，陈传明，夏芸.翻转课堂在《C语言程序设计》课程教学中的应用[J].电脑知识与技术，2018，14（10）：163-165.

[7] 卢清平，陈家俊，杨柳.基于混合模式的公共计算机实验课程线上教学方案探索[J].计算机教育，2021（3）：51-54.

[8] 翟利红.混合教学模式下“离散数学” 课程教学探索[J].无线互联科技，2021，18（12）：140-141.

【通联编辑：梁书】