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中圖分類號:G642 文獻標識碼:B 1
項目資助:甘肅省教育科學“十二五”規劃課題GS[2011]GHBG027, 甘肅政法學院2012校級教改項目 GZJG2012-B17
一、安全防范工程專業的現狀
2011年3月,國務院學位委員和教育部批準在工學門類下增列“公安技術學”一級學科。2011年12月,在原公安分院和計算機科學學院的基礎上成立了公安技術學院,是目前省內唯一、國內最早的,以公安技術一級學科為專業支撐的工科院系。目前,我院公安技術一級學科下設刑事科學技術、信息安全、安全防范工程三個專業。目前我校是國內較早的開設安全防范工程專業的本科學校之一,該專業目標是培養入行業、精技術、懂管理的專門人才,在搞好基礎建設的同時,探索工程化培養模式,為我校進入“卓越工程師人才培養計劃”奠定良好的基礎。
二、特色專業建設
1、專業建設及課程改革
我院的公安技術學科建設主體思路為打造以刑事科學技術專業為支撐平臺,以安全防范工程專業為工程基地,信息安全專業為交叉應用的專業發展模式,使各專業間交叉融合、相互支撐、協調發展,形成優勢穩定的專業群,并為后續新專業的申請留出接口,計劃新增專業消防工程、公安視聽技術專業的申報和規劃建設工作,為刑事科學技術二級學科碩士學位點的建設創造條件。公安技術學科教學體系建設需要積極和兄弟院校的交流溝通,大量走訪公安、安全信息部門等部門,廣泛征求意見的基礎上,并后,確定了教學大綱、課程體系規劃、教與學的實踐、以及目標評價。教學體系每過兩年定期進行課程的建設和改革。
1)教學大綱的構建
教學大綱中一系列教學目標由5部分內容構成,包括“大學生基礎課程”、“警察刑警”、“專業基礎課”、“專業選修課”和“基本技能”為模塊進行設計。大綱具體描述了學生在工程教學項目結束后掌握了什么、會做什么。
2)課程體系構建
(1)以實現為主導課程體系
學院基于工程人才培養模式,根據公安類院校人才培養目標,確定了以實現為主導的課程體系,即能滿足民用企業實用的技術,又能針對公安部門的專業特色。重點具有懂刑事辦案,到刑警部門他們有計算機專業特色,懂得安全防范工程體系的優勢。同時培養學生的工程實踐能力、工程施工能力和技術創新能力,同時兼顧工程的構思、設計和運作,培養具有工程創新能力和團隊協作能力的高應用人才。
(2)公安技術課程體系建設
課程體系建設是教學的核心內容之一,是圍繞建設以公安特色專業為支撐來系統地培養學生掌握刑事科學技術、信息安全、安全防范工程專業技能。教學改革加強各門課程之間的聯系與互相支撐,注重學生的自身能力、團隊合作能力、知識的獲取與創新能力以及終生學習能力。鼓勵以項目工程開發方式促進學生和老師技能和動手能力的培養,將基礎課系統和專業實驗,實驗訓練,實習既成系統又相互融合。
這種課程結構會促進專業知識的學習,同時設計有靈活的集成項目,提高學生設計實施經驗和實施運作經驗,也鼓勵老師對自己的課程進行教學改革,添加實踐能力培養。鼓勵老師對外承接項目和申報課題,以項目帶動促進學習。
2. 教材及著作建設
公安技術學科教材和著作是開展教學活動、實現既定培養目標的基本工具,因此教材建設工作是公安技術學科發展的一項基本工作。針對當前公安技術學科教材建設中存在的問題進行分析,指出公安技術學科教材建設必須以完善的公安技術學科課程體系作指導,材建設規劃,并采取措施鼓勵高水平的教師參加教材編寫.保證教材質量,以提高公安技術學科教材建設的整體水平。
3.精品課程建設
學院非常重視公安技術學科課程建設,對每門課程都有經費投入,優先保證精品課程建設經費投入。經費按建設任務書分步、及時足額投入。對省級精品課程建設項目再給配套,并在課程負責人培養、課程團隊建設、實訓條件建設、課程資源建設等方面給予政策傾斜。
三、實驗室建設
根據安全防范工程專業教學計劃及專業特色,安全防范工程專業擬建設實驗室9個,其中專業基礎實驗室5個,分別是電路分析與模擬電子技術實驗室、數字電子技術與EDA實驗室、系統仿真實驗室、非線性電子線路與通信原理實驗室、單片機實驗室;專業實驗室4個,分別是入侵報警實驗室、視頻安防監控實驗室、出入口控制實驗室、安防運營模式實驗室。逐步建設安全防范系統仿真實驗室、DSP開發研究實驗室、實戰綜合指揮中心、公安計算機網絡實驗室等專項實驗室,在有條件的基礎上,將以模擬實驗街區作為安全防范警務實訓和系統檢測的場所。隨著以上實驗室的建設,設置創新實驗平臺,可為本科生課程提供的實踐教學基地,還可為相應的課程設計和畢業設計提供支持。同時,也能為等相關研究領域提供科研實踐支持。
在此基礎上,繼續完成專業實踐教學基地的建設,同時配合試驗管理中心、國資委等部門完成省財政資金省重點實驗室的建設工作。
四、專業實踐教學
1.實訓基地建設
建立新型的實訓基地,把學生輪崗實訓、教師技術開發和產品融為一體。營造公安實際辦案需求和現代企業環境和文化氛圍,具有的小型化、多樣化、實戰化實踐場所。以此為依托,建設教學、科研、技術開發、服務、培訓相結合的多功能綜合技術開發中心。中心既要擁有現有實戰技術,又要著眼未來新技術,發揮高新技術孵化器的作用。并通過技術合作、優勢互補,加強校外實訓基地建設。
2.校企、校局合作及對外交流
校企、校局合作是公安技術專業謀求自身發展、實現與一線實踐部門接軌、大力提高育人質量、有針對性地為公安及企事業單位培養一線實用型技術人才的重要舉措,讓學生把在校所學與實際業務有機結合,讓學校和單位的設備、技術實現優勢互補、資源共享,以切實提高育人的針對性和實效性,提高技能型人才的培養質量。重點建設實訓基地有刑事科學技術實訓基地、網絡安全監察實訓基地、安全防范工程實訓基地、網絡攻防和信息安全實訓基地等。
3.公安特色專業技能競賽
通過公安特色專業技能競賽競賽,促進公安技術類專業面向行業應用進一步優化課程設置、改善教學方法、創新培養模式、深化校企合作。通過競賽提高學生的面向應用實踐能力,促進學生對相關崗位的了解,提高公安特色專業的社會認可度,提高學生的就業質量和就業水平。考慮到公安技術學科的專業特色,提前組織學生,參與賽前的集訓。參賽項目包括全國信息安全大賽,全國網絡對抗大賽,全國安全防范技術類大賽,全國電子設計大賽和校內公安技術比武競賽。
五、師資隊伍建設
公安技術學科的教師在日常的授課內容中多以理論知識為主,而實踐應用能力較弱。實施“走出去”的戰略,讓教師根據課程內容的需要,到重點大學進修加強理論基礎,學習教學模式;到公安實戰部門鍛煉和聽專業系的課程,了解公安一線需要,并學習涉計算機案件的辦案方法。實施“引進來”的戰略,聘請經驗豐富的教師擔任榮譽教授、客座教授對專業建設和科研進行指導,請有經驗的工程師、辦案人員走進校園貼近教學,讓學生了解實際應用。
參考文獻
1 網絡與信息安全實驗課程的教學目標
我院計算機類專業開設《網絡與信息安全實驗》課程,其目標不是為了培養網絡與信息安全方面的全才,也不是培養戰略人才,而是培養在實際生活和工作中確實能解決某些具體安全問題的實用性人才。即希望培養滿足社會和企業需求,具有一定的網絡安全意識,掌握網絡系統安全性維護和防范,構建安全的系統環境等技能的人才,因此,本門課程的教學目標是使學生掌握網絡與信息安全的基礎知識,了解網絡安全防御方面的最新技術,掌握網絡與信息安全的相關配置過程,認識網絡與信息安全的重要性,識別哪些系統資源需要被保護、網路環境經常受到那些安全威脅,以及如何建立有效的安全保護措施,針對常見的網絡入侵攻擊,能進行及時的網絡加固,清除常見的計算機病毒,保護網絡系統的安全穩定運行。
2 教學內容的選擇與設計
《網絡與信息安全實驗》課程是一門應用性很強的課程,同時又是一門新興的學科,研究內容沒有嚴格規范,所以,各學校的教學內容和方法都各不相同。作為一門具有普及性意義的實踐性很強的課程,必須在有限的學時內盡可能掌握網絡安全最重要、最基本和最實用的概念原理和方法,不可能漫無邊際、面面俱到。
現有的網絡與信息安全技術實驗教程等方面教材和專著很多,但是系統按照模塊編寫的網絡與信息安全方面的實驗教材很少,尤其是以案例為基礎的教材更少,而且,已有的教材大都從理論上系統地講解密碼學、協議安全、防火墻和入侵檢測技術等,專業性強,需具備較強數學和編碼基礎,不適合我校培養應用型人才的培養目標,而且,教材的可讀性及操作性較差。經過認真研究、對比分析,目前已有的教材或多或少的存在如下問題:(1)教材內容同質化嚴重,課本知識陳舊。我們發現,從重點大學到高職高專的網絡安全技術任務教材,內容大致相同,深度大致相同,目標大致相同。這樣的教材內容顯然不能體現我們國家倡導的分層次教學,實現人才教育的層次培養的教育目標。(2)教材內容組織形式單一,不利于初學者學習。現有的教材,重點都放在對知識點的描述和解釋上,真正實用的例子較少。有些教材中也引入了案例或項目,但一般都是在教材的最后一章,而且,很多案例的解決方法在現有的系統中已經不可能在出現。(3)教材理論內容過多,實踐內容不足,課本知識與社會實踐有脫節,應用性不強。目前的教材內容嚴重偏離課程教學目標:培養應用性網絡與信息安全技術人才。(4)網絡與信息安全實驗內容不夠全面和深入。為了能夠滿足教學和學生對網絡與信息安全技術學習和參考的需求,根據近幾年從事網絡與信息安全技術相關課程教學的經驗體會,以任務引導教學法為主線,與現有教材[1]相配套,通過對網絡系統的安全配置的各個模塊進行演示和講解,使學生實際運用理論知識解決實際問題的能力得以提高,進而培養了學生的實踐動手能力。
因此,我們以自己主編的教材內容為基礎,從而確定網絡與信息安全實驗教程包含的至少應包括:(1)操作系統加固,主要是網絡中主機的操作系統平臺的安全性。需要掌握安全等級標準及劃分準則,系統漏洞及后門等內容,尤其是操作系統的安全策略的添加、用戶賬戶的安全配置,這是網絡與信息安全的根基所在。(2)網絡通信安全,包括在網絡體系結構中,針對各層的安全協議進行解析這些安全協議是工作在網絡中的通用標準,為上層協議和應用提供透明服務,主要通過實戰攻擊說明網絡協議存在的問題,通過安全策略的添加來保證安全通信。(3)防火墻技術與VPN(虛擬專用網)技術,防火墻技術一種將相對安全的內部網和不安全的公網分開的隔離技術,對兩個網絡通信時執行的一種訪問控制技術,我們可以添加規則,進行安全通信。而VPN技術則是一種保證跨越Intemet進行安全的、點對點通信的有效技術,能夠實現保密通信和身份的認證。(4)密碼技術原理及應用,確保數據和資源免遭破壞時網絡安全的重要前提,密碼技術是保護信息安全的重要手段之一,也是防止偽造、篡改信息的認證技術的基礎。(5)病毒識別及檢測修復技術。這是計算機網絡用戶最關心的問題。(6)網絡攻擊與防范技術,通過網絡實戰攻擊讓學生了解攻擊者的方法和技術,總結出必要的防范措施,加固現有的網絡環境。
在選擇授課內容的同時,需要注意不能流于表面而局限于一些泛泛的、不夠系統的安全知識,同時也不能過多的研究深奧的理論細節。要根據所設定的教學目標,圍繞著在實際生活中會遇到的問題,精心設計授課內容,布置學習任務,讓學生將所學知識同現實情景相聯系,能夠根據具體情況解決實際問題,真正的將知識固化到自身,最終達到開設本課程的目的。
3 提高教學質量的探索
為了達到課程設置的目的、提高教學質量,如果使用一成不變的傳統教學方法和手段很難達到良好的效果,因此在教學方式方法上必須進行更多的改革。
3.1 教學手段改革。學習了網絡與信息安全的相關知識后,大家都知道,網絡與信息安全實驗課程內容中的原理概念非常抽象,十分枯燥而且晦澀難懂,目前信息安全技術方面的教材大多偏重于理論,不能激發學生的學習熱情。為此,我們以理論夠用、重在實踐為宗旨,以技術實用為原則,以任務驅動為導向組織編寫了《網絡與信息安全實驗》教程,引導學生學習,提高學生的學習興趣。同時,我們充分利用多媒體技術豐富多彩的特點,將圖片、動畫、錄像等元素都集成到教學活動中,將每個實驗內容的操作過程進行錄像,以直觀、生動的形式提高學生學習的興趣。這樣既避免了單純的理論說教,提高了學生的學習興趣,同時也便于學生理解抽象難懂的網絡安全知識,從抽象的概念上升到形象上的認識。
3.2 實驗環境改進。《網絡與信息安全實驗》課程的許多知識需要學生在實踐中進行理解,而目前絕大部分的學校在本門課程中只有簡單的工具演示及基本的操作性實踐,這些是遠遠不夠的,我們有設置專門的網絡安全實驗室,包括常用的路由器、交換機、服務器等硬件設備,構建一個小型局域網絡,搭建計算機網絡與信息安全的實驗平臺。設計一系列完整的實驗項目,既包含基本的教學內容,同時又給予學生一定的挑戰性還需要建立一個安全工具資源庫,幫助學生完成各種網絡管理和信息安全的學習任務,最后還應該制定實驗規范要求,嚴格管理制度,防止由于工作的疏忽導致學生將黑客軟件帶出實驗室,造成不必要的麻煩。
3.3 組織學生參加網絡攻防大賽。在老師的指導下,我們有一支穩定的網絡安全小組,對網絡安全感興趣的同學可以通過各種考核進入我們的小組,讓后我們按照等級進行指導性學習,興趣小組的一部分同學在老師組織課堂教學的過程中輔助老師進行教學,同時,他們還參加國家級的各類網絡安全、網絡攻防大賽。
3.4 加強課堂討論。對《網絡與安全實驗》的內容,大部分學生還是有強烈的好奇心的。上課前,給學生提出一個課題,讓學生課后查閱資料,在課堂上可以開展課堂討論,使學生在良好、互動的教學環境中取得良好的教學效果教師的角色從單純的講授者轉變為傾聽者、引導者,學生從被動的接受者轉變為主動的參與者,提高了學生的積極性和主動性,最終提高了學習質量通過這種交流,教師可以隨時了解學生對知識的掌握程度、學習興趣的高低等,這種方法還能加強師生間的溝通和交流。
3.5 考核形式改革。學習的目的不是為了通過考試,而是希望通過課程的教授過程,培養和提高學生分析和解決實際問題的能力,影響學生面對問題時的思維方式、道德素質和協作精神。因此在課程的考核形式上,可以綜合考慮卷面成績,課題討論表現,實際過程中通過查找資料和討論解決問題的能力等方面讓學生有足夠的機會來修正和改進他們的成績,以便從錯誤中學習,讓學習課程本身的樂趣來促進學生學習的興趣達到更好的教學目的。
結束語
《網絡與信息安全實驗》課程是一門實踐性強的課程,同時也是一門技術發展變化很快的課程,這些給我們的教學工作帶來難度,如何設計好講授的內容、課堂上教學的內容的深淺如何把握,如何把抽象的理論變成學生易懂的知識,要需要在以后的教學實踐中進行不斷的總結和提高。
作者簡介:王小英(1979-),女,陜西涇陽人,防災科技學院災害信息工程系,副教授,碩士,研究方向為網絡安全與密碼學。
摘要:本文根據高校的具體情況,對網絡與信息安全實驗教學體系的相關問題進行探討,提出了一個網絡與信息安全實驗教學體系的參考方案。
關鍵詞:網絡與信息安全;實驗教學體系;信息安全人才培養
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1引言
網絡與信息安全是一門實踐性很強的學科,目前大多數高校的網絡與信息安全課程偏重于理論教學,相應的實驗教學環節滯后。建設一個滿足網絡與信息安全專業教學要求的實驗教學體系,對信息安全專業的建設和培養合格的網絡與信息安全人才具有重要的意義。
2我國網絡與信息安全人才培養的模式分析
我國現有的網絡與信息安全人才培養的教學模式還主要是以授課為主,或者利用一些簡單工具進行演示。這樣的教學模式存在以下問題:
(1) 偏重理論知識的傳授,不太強調實踐能力的培養。
(2) 實驗內容單一而且彼此相對獨立。網絡與信息安全是一個整體概念,必須培養專業技術人員的整體安全意識,專業技術人員必須具有綜合的安全技能。
(3) 不強調實驗環境的真實性。現實的信息系統環境不允許專業技術人員出現失誤,真實的實驗環境將有助于培養學生的安全意識。
3建立符合創新性人才培養的網絡與信息安全實驗教學新體系
新的形勢要求我們對實驗教學進行改革,設計出一批更適合學生教學要求的、不同層次的實驗項目。整個實驗教學體系以提高實踐能力、增強綜合應用知識、解決具體問題的能力為目標,以加深基礎知識、增強綜合應用知識能力、提高創新研究能力為主線進行構建。實驗內容從基礎驗證實驗、綜合設計實驗和研究創新實驗三個層次進行設計。
3.1信息安全實驗
通過信息安全系列實驗,使學生深入理解信息安全的概念,增強計算機系統安全意識,掌握保障網絡信息安全的一些基本技術的使用方法,其中最主要的是防火墻數據包過濾功能和NAT功能的配置。
(1) MD5算法實現與應用。
(2) 數字證書發放。通過服務器網絡中的CA證書服務器,為各個實驗小組中的成員在線或離線發放數字證書。讓學生掌握公鑰密碼體制中公鑰和私鑰生成、公鑰的安全傳送、私鑰的存放、數字證書的申請和存放等技術,加深對基于PKI的數字證書技術整體框架的理解。
(3) 基于數字證書的身份認證。各小組的成員以發放的數字證書為憑證,訪問服務器網絡中的網絡服務。服務器在提供網絡服務之前,要先通過小組成員的數字證書進行身份認證,只有合法的用戶才能獲得相關的服務。
(4) 防火墻的設置與測試。設置防火墻,熟悉防火墻的功能。通過配置自己網絡中安裝的“清網”防火墻和Linux防火墻來訪問、攻擊服務器網絡中的網絡應用服務器。通過配置防火墻過濾規則和攻擊用PC機上的各種攻擊工具,理解防火墻在網絡中的地位、作用和工作機理、熟悉防火墻的各種配置手段。
3.2網絡安全實驗
通過網絡安全系列實驗,使學生深化理解計算機網絡安全的概念,及網絡安全協議的標準與技術。增強計算機網絡安全意識,掌握網絡安全協議的內容與理論,具備一定網絡安全保護能力。
(1) PGP實現電子郵件安全。PGP可保證郵件的機密性、完整性以及不可抵賴性等。通過實驗,使學生掌握用PGP進行加密和數字簽名的方法。
(2) 用SSL安全協議實現WEB服務器的安全性。掌握如何用SSL安全協議在Internet與Intranet服務器和客戶端間進行安全傳送數據,通過WEB服務器和瀏覽器來保證用戶與WEB站點安全交流。
(3) 虛擬專網(VPN)實驗。通過組建VPN以掌握相關協議的具體應用。這些技術包括VPN 技術及其配置、數字證書發放的實驗、通過數字證書進行身份認證的實驗、入侵檢測實驗、病毒防治實驗、網絡掃描實驗等。
(4) 網絡攻防實驗。通過網絡攻防實驗,使學生掌握木馬攻擊與防范、DOS攻擊與防范、漏洞掃描、明文嗅探、網頁木馬、洪泛攻擊、文件型病毒攻擊與防范的方法。
3.3網絡與信息安全創新實驗
創新提高型實驗要求學生綜合應用多門課程的知識,針對某個有創意的想法,在教師指導下完成設計和實現工作,幫助學生提高創新意識和創造能力。創新提高型實驗內容來源于教師的科研項目、學生的自主科研選題、社會實踐活動和企事業應用需求,實驗內容是不斷變化的。例如反彈式木馬的設計與實現、數字水印技術的研究與應用、敏感信息過濾系統設計、病毒掃描引擎設計與實現、IPv6環境下的網絡信息安全問題的研究等。實驗室給高年級學生及研究生進行網絡信息安全方面的創新實驗提供相應的環境。
4結束語
網絡與信息安全是一門實踐性很強的學科,建設一個滿足信息安全專業教學要求的實驗教學體系是培養合格的信息安全人才的關鍵之一。本文探討了網絡與信息安全人才的培養模式,給出了一個網絡與信息安全實驗教學體系的參考方案,對高校網絡與信息安全人才培養具有一定的參考價值。
參考文獻
[1] 龔方紅,湯正華,蔣必彪. 試論工程教育中的本科實驗教學改革[J]. 中國高教研究,2006,(4):86-87.
[2] 錢素平. 構建實驗教學體系是提高人才培養質量的關鍵[J]. 常熟理工學院學報,2005,19(4):121-124.
一、IS-CDIO模式教育理念
CDIO工程教育在國際上被很多國家推廣,是目前較為成熟的教育工程培養模式。2000年,美國麻省理工學院等四所大學共同研究創立。2005年,汕頭大學對CDIO工程教育進行研討并加以實施,取得顯著成績,在2006年成為中國第一個CDIO成員的高校,是教育部極力倡導的先進工程教育模式[2]。它代表了從想法、設計到實現的整個過程。以工程項目從研發到運行的生命周期為載體,使學生以主動的、實踐的、課程之間有機結合的方式學習工程項目。IS-CDIO人才教育模式是在CDIO的基礎上結合中國現階段對信息安全人才培養的特點,以及信息安全的重要性提出的全新信息安全教育模式。其集信息安全技術的研究、設計、開發、應用、管理于一身,讓學生積極主動地、實踐地、各環節有機聯系地學習和研究,主要分為從理論到技術、從技術到實際應用的過程[3]。IS-CDIO已經注意到抽象的理論知識的“教”和“學”及在教學過程中的“做”。該模式能增強學生的能力,培養學生的創新意識,提高項目設計能力和團隊合作精神。IS-CDIO教學模式用于一些學校已取得初步成效。
二、信息安全專業人才典型職業崗位任務分析
職業崗位分析是基于IS-CDIO模式的高職專業核心課程來構建的[3]。分析的質量結果將會影響到課程體系開發,為避免專業課程體系開發失敗,由學院組織專家,成立專業人才培養方案制定小組,通過對企業、行業調研和同行教師溝通和交流學習,確定信息安全技術專業學生培養的職業崗位群,主要有網絡安全管理、IT取證分析、網絡管理、信息系統安全測試、信息安全工程師等崗位。對職業崗位的主要任務及考取的相關證書進行分析,如表1所示。
三、IS-CDIO模式下信息安全專業教學的實施
基于IS-CDIO模式的人才培養方式,以任務驅動為導向,職業崗位為目標,構建新的課程體系,在IS-CDIO人才培養上與傳統的培養方式體現出眾多優勢,為了能夠更好地使學生學以致用,對信息安全專業實施IS-CDIO模式的教學改革和舉措,如圖2所示。
(一)IS-CDIO課程體系
在職業崗位任務分析的基礎上,結合當前高職信息安全專業的人才培養目標,按照IS-CDIO模式將信息安全專業課程體系重新整合,可以分為四個模塊:大學生信息素養課程、職業素養課程、專業技能課程、職業拓展課程。在四個模塊中采用項目引領、任務驅動方式實施教學,使信息安全專業由四個模塊組成完整的有機整體。1.信息素養課程信息素養(informationliteracy)是當代大學生必須具備的一種基本能力,1974年美國信息工程協會主席保羅澤考斯基(PaulZurkowski,1974)首次提出,有信息素養的人必須能夠確定何時需要信息,并且具有一個檢索、評價和有效使用所需信息的能力[4]。信息素養首先是一個人的基本素質,是傳統個體基本素養的延續和拓展,個體在獨立完成獲取信息任務的情況下,對獲得的信息能夠加以運用,在個人成長的過程中,能夠不斷積累有價值的信息,完成對信息的評估,從而做出自己的決策。因此,要求當代大學生要從自身加強,為以后的學習和生活打好基礎。針對信息安全專業學生,關于信息素養的培養,更應在信息獲取和安全方面進行項目驅動教學模式來提高學生的信息素養技能。2.職業素養課程職業素養從理論上可以分為工作狀態的標準化、規范化、制度化。通過合適的時間、地點、方式等來做正確的事,使在知識、技能、觀念、思維、態度、心理上符合職業規范和標準。職業素養基本包括:職業道德素養、職業素養行為規范、職業素養技能三部分內容。大學生必須具備以上的職業素養要求,涉及職業素養的課程主要包括大學生思想道德修養和法律基礎、思想和中國特色社會主義理論體系概論、大學英語、中國傳統文化概論、大學體育、法律、職業道德、創業培訓教育等課程。信息安全專業學生必須具有很強的職業操守,遵守職業道德,在IS-CDIO模式下進行職業素養訓練,使學生達到人才培養目標。3.專業技能課程依據現有的職業崗位的相關要求,制定符合要求的人才培養方案,課程的開設要與崗位所需知識、能力和素質等銜接。以培養能力為原則,以培養崗位核心技能為主導,課程涵蓋了職業核心技術課程、職業資格證書考核、崗位實訓等相關的課程,通過IS-CDIO模式將課程劃分為C、D、I、O四個階段的教學過程。專業基礎課(C),主要對信息安全專業進行構思性實踐,對信息安全的基本概念進行理解,形成對信息安全學習興趣;專業核心課(D),主要在信息安全技術的設計性和開發性實踐階段,要求學生能夠建立一個團隊,對信息數據進行分析、設計、開發等方面的學習,通過教師提供的案例和教學對學生進行培養;職業技能訓練(I)是實踐性階段,通過參與實際應用項目開發和應用,提升學生的實際動手能力,提高團隊的協作力,培養學生團隊精神;頂崗實習實訓(O)是運作性實踐階段,學生在企業中融入到新的團隊,完成企業所安排的項目,使學生在實際工作環境中,將所學知識得到應用和驗證,能夠在實際環境中鍛煉和提升自己,培養學生在步入社會前的務實精神和實際工作能力。4.職業拓展課程為學生開設專業課的同時,增加一些課外的選修拓展課程,根據學生的學習興趣和學習專業課的基礎情況,結合IS-CDIO模式,學生可以選擇性參加一些提高學生綜合素質的有針對性的課程,例如,開設的網絡工程實訓、網絡安全管理工程師等與證書相關的課程,既提高學生的崗位應聘競爭力,又培養學生實際動手操作的能力。
(二)IS-CDIO教學方法
新課程體系下的教學要求以產教結合,以工作過程為導向的教學模式,注重培養學生職業素養和職業技能水平,將原有的教學模式改變為教、學、領、做一體化的教學。1.結合IS-CDIO的質量工程項目,推動教學改革依據IS-CDIO模式的人才培養方案,對信息安全專業人才培養目標進行教學方法改革,通過IS-CDIO的質量工程項目,將參與項目的教師以團隊合作的方式,通過項目推動、任務驅動、案例分析等形式實施教學。對應IS-CDIO模式的教學體系,結合信息安全專業,規劃并申報了4個省級項目獲得審批。IS-CDIO體系的子項目是對信息安全專業人才培養的核心內容,通過項目促進教師對教學改革的積極性,充分調動教師和學生共同參與教學改革的興趣,鼓勵教師參與項目的培訓、學習,在各自的IS-CDIO體系的子項目中取得一定成果來推動IS-CDIO的教育模式,通過改革取得的成果,教師以撰寫論文形式來全面推廣IS-CDIO模式的發展。2.工學結合,校企合作,“教學領做”一體化教學IS-CDIO工程教育模式是高職院校培養人才的初衷,為解決學校與企業零距離的對接,積極探索校企合作、工學結合的有效機制,加大校企合作的廣度和深度,校企能夠針對崗位和產品進行溝通和交流,學校需要了解企業文化、企業對信息安全人才需求的技術基礎,以及人才的綜合素質等方面,學校通過頂崗實習,將學生送到企業實習,企業可以將工廠、車間搬到學校,學校和企業軟硬件資源達到最大共享,學校和企業可以聯合辦學,企業幫助學校制訂人才培養計劃,學校為企業培養優秀的人才,為企業服務,為社會服務。結合國際和國內對信息安全的最新技術,與國內信息安全相關企業進行溝通和交流,通過校內資金和企業贊助等多種形式,建立適合培養IS-CDIO模式的信息安全人才的實驗實訓基地,聘請企業工程師擔任指導教師,培訓教師和學生,面對面教學,形成學中做、做中學的一體化教學模式,使培訓基地成為企業人才需求的儲備庫,校企能夠達成共識,為企業培養出信息安全專業人才。3.教科研相輔相成IS-CDIO模式教育鼓勵教師將科研引入教學改革中,講師將科研成果融入教學內容中,改變對傳統知識的傳授方法,將科研成果以實驗的方式講解單一的概念,通過科研項目,要求學生及時掌握信息安全最前沿的知識、不斷更新知識,在課堂上,科研團隊的教師可以集體教學和研討,學生可以參與互動,同時組建創新小組,學生可以自主探索新的知識。
(三)IS-CDIO教育模式的教材建設
在新課程體系標準下,部分課程不能單一的教學,需要課程進行整合,現在還沒有整合過的課程教材,所以,需要授課教師根據整合課程的課程標準來確定教學內容,并在以后逐漸完善,以IS-CDIO教育模式編寫教材,教師將科研成果融入到教材中,在教學研究中不斷更新,為今后適用于高職學生的教材編寫等工作做準備。
(四)IS-CDIO教育模式的師資隊伍建設
建立一支高水平、愛崗敬業、創新精神強、具有團隊合作的高素質的IS-CDIO教育的教師隊伍,是高職院校刻不容緩的任務。隨著新課程體系標準的出現,教學模式發生了改變,對教師的要求更加嚴格。首先,教師要與企業對接,教師既是企業的工程師,又是學校的傳道授業解惑者,學校的教師要到企業去掛職鍛煉,企業的工程師可以到學校任教,實現師資力量的校企合作;其次,加強同類院校之間的交流與合作,獲得其他高等學校的對口支持,對教師進行系列講座培訓,提高教師的教學水平;再次,加強學校內部原有教師的培養,教師培訓以攻讀碩士學位、博士學位,骨干教師培訓等形式,提高教師的學術和教學水平。
四、結語
關鍵詞:智慧礦山;人才培養方案;調整建議
1智慧化礦山開采技術現狀
我國大型能源集團,其信息化發展歷程與全行業一樣,也是隨著國家科技的進步而進步的。(1)綜合自動化系統、工業電視系統、瓦斯監測系統、束管系統、礦壓監測系統、井下人員管理及定位系統、井下工業環網、組態軟件等先進技術逐步在煤礦得到推廣,為煤礦的安全生產起到了一定的保駕護航作用。(2)隨著煤礦對信息化的進一步需求,煤礦信息化從單純的制圖逐步轉向為煤礦礦圖、數據的管理、更新等提供信息的共享和服務,同時也對煤礦通風安全專業應用和防治水管理等方面展開研究。(3)《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030年)》提出:到2050年,“全面建成安全綠色、高效智能礦山技術體系,實現煤炭安全綠色、高效、智能生產。”綜上所述,黨和政府高度重視煤礦的信息化建設,通過30多年的發展,煤炭工業也已經取得了階段性的成果,為項目的實施奠定了堅實的基礎,但離智能礦山以及實現煤礦的完全信息化管理決策還有較遠的距離。
2智慧礦山建設目標
以陜西華電榆橫煤電有限責任公司小紀汗煤礦智能礦山建設為例。按照公司礦山智能化建設重點工作目標計劃,結合礦井自身的發展現狀,通過與國外內領先廠商合作,采用5G、云計算、大數據、人工智能、物聯網等一系列先進技術,從設備、網絡、平臺以及上層應用多角度進行智能化的提升和改造,建立統一的網絡傳輸系統,搭建智能化的數字平臺,改造現有業務系統,并逐步建設更多的智能化新系統,在此基礎上實現礦山智能感知、信息融合、系統聯動、數據挖掘和決策支持,全面提升礦山安全生產與管理水平,改善工人井下作業環境,實現監控、生產、維護、安全等多環節少人化或無人化,最終達成礦山智能化的建設目標。智能礦山的總體建設內容如下。感知層:感知層的建設主要包括傳感器和相對應的應用系統兩部分,用于獲取井下設備及環境的運行參數,數據,狀態等信息,同時也負責對相關設備儀器進行反向的開停,運行狀態調整等控制。本次小紀汗礦感知層的建設內容包括但不限于采掘、支護、通風、安全、提升、運輸、輔助生產、供配電等系統的傳感器及其信息化系統及附屬設備如PLC、自動化設備、攝像頭等。網絡層:針對于小紀汗礦井下不同場景,將eLTE、5G以及WiFi6等無線網絡技術相結合,實現井下移動通訊網絡的全面覆蓋,用于高清語音通話,視頻通話,井下高清視頻監控,傳感器數據回傳,工業遠程控制等任務。eLTE和5G網絡在井下的建設內容主要包括井下防爆基站,工業環網和相關供電設備,井上部分主要包括核心網和MEC,WiFi6的建設內容主要是井下防爆無線AP。計算資源層:計算資源層的主要建設任務是建設統一的云數據中心,包含云平臺服務器、存儲、網絡設施等相關核心硬件,以及IT機柜及相關配套如電氣設施、空調、防雷接地、環境監控系統、視頻監控系統等附屬設施。主要用于實現感知層各系統數據的采集、接入、整合、存儲、交換、計算、輸出,向上直接服務于數字平臺層,向下通過傳輸層設備共同完成數據的上傳下達工作。平臺層:基于混合云方案,建設包括集成平臺、AI平臺、大數據平臺、視頻云平臺、融合通信平臺、智能辦公平臺、二三維GIS平臺、以及IoT物聯網平臺等,做好智能礦山基礎平臺建設工作,實現小紀汗礦系統交互、數據融合,給上層應用提供AI、大數據、GIS、IoT等核心功能組件,使能礦山的智能化轉型與升級。應用層:依據小紀汗礦目前需求與規劃,前期計劃建設小紀汗煤流智能監控等智能化系統,解決礦井綜合信息集中展示、皮帶智能化控制、人員作業規范化監控、IOC大屏BI展示等實際生產經營管理問題,提高小紀汗礦安全管理效率,進一步實現井下少人、無人化。
3現有采礦工程專業人才培養方案
目前,甘肅省內開設采礦工程或煤礦開采技術專業的學校有:隴東學院、蘭州資源環境職業技術學院、甘肅能源化工職業學院三所學校。各校該專業現有人才培養方案中對畢業生的要求基本是:通過基礎課程和專業課程的學習,能夠掌握采礦工程專業的基本理論和實踐操作技能,能夠用于分析、解決采礦工程中的工程問題;能夠利用先進技術方法進行礦業工藝系統與過程設計;能夠通過設計實驗、分析數據對采礦工程中的工程問題進行研究,進而得到相關結論。從采礦工程專業課程教學計劃進程表可以看出,該專業開設的核心課程有:煤礦開采學、井巷工程、礦井通風與安全、礦山壓力與巖層控制、礦山機械等。可以看出,各校該專業現有人才培養方案(2018年制定,適用2021、2022屆畢業生)中對畢業生的要求、核心課程的設置基本是站在傳統采礦技術基礎上的,對智慧礦山建設很少涉及。
4對現有人才培養方案調整的建議