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中图分类号:G642 文献标识码:B 1
项目资助:甘肃省教育科学“十二五”规划课题GS[2011]GHBG027, 甘肃政法学院2012校级教改项目 GZJG2012-B17
一、安全防范工程专业的现状
2011年3月,国务院学位委员和教育部批准在工学门类下增列“公安技术学”一级学科。2011年12月,在原公安分院和计算机科学学院的基础上成立了公安技术学院,是目前省内唯一、国内最早的,以公安技术一级学科为专业支撑的工科院系。目前,我院公安技术一级学科下设刑事科学技术、信息安全、安全防范工程三个专业。目前我校是国内较早的开设安全防范工程专业的本科学校之一,该专业目标是培养入行业、精技术、懂管理的专门人才,在搞好基础建设的同时,探索工程化培养模式,为我校进入“卓越工程师人才培养计划”奠定良好的基础。
二、特色专业建设
1、专业建设及课程改革
我院的公安技术学科建设主体思路为打造以刑事科学技术专业为支撑平台,以安全防范工程专业为工程基地,信息安全专业为交叉应用的专业发展模式,使各专业间交叉融合、相互支撑、协调发展,形成优势稳定的专业群,并为后续新专业的申请留出接口,计划新增专业消防工程、公安视听技术专业的申报和规划建设工作,为刑事科学技术二级学科硕士学位点的建设创造条件。公安技术学科教学体系建设需要积极和兄弟院校的交流沟通,大量走访公安、安全信息部门等部门,广泛征求意见的基础上,并后,确定了教学大纲、课程体系规划、教与学的实践、以及目标评价。教学体系每过两年定期进行课程的建设和改革。
1)教学大纲的构建
教学大纲中一系列教学目标由5部分内容构成,包括“大学生基础课程”、“警察刑警”、“专业基础课”、“专业选修课”和“基本技能”为模块进行设计。大纲具体描述了学生在工程教学项目结束后掌握了什么、会做什么。
2)课程体系构建
(1)以实现为主导课程体系
学院基于工程人才培养模式,根据公安类院校人才培养目标,确定了以实现为主导的课程体系,即能满足民用企业实用的技术,又能针对公安部门的专业特色。重点具有懂刑事办案,到刑警部门他们有计算机专业特色,懂得安全防范工程体系的优势。同时培养学生的工程实践能力、工程施工能力和技术创新能力,同时兼顾工程的构思、设计和运作,培养具有工程创新能力和团队协作能力的高应用人才。
(2)公安技术课程体系建设
课程体系建设是教学的核心内容之一,是围绕建设以公安特色专业为支撑来系统地培养学生掌握刑事科学技术、信息安全、安全防范工程专业技能。教学改革加强各门课程之间的联系与互相支撑,注重学生的自身能力、团队合作能力、知识的获取与创新能力以及终生学习能力。鼓励以项目工程开发方式促进学生和老师技能和动手能力的培养,将基础课系统和专业实验,实验训练,实习既成系统又相互融合。
这种课程结构会促进专业知识的学习,同时设计有灵活的集成项目,提高学生设计实施经验和实施运作经验,也鼓励老师对自己的课程进行教学改革,添加实践能力培养。鼓励老师对外承接项目和申报课题,以项目带动促进学习。
2. 教材及著作建设
公安技术学科教材和著作是开展教学活动、实现既定培养目标的基本工具,因此教材建设工作是公安技术学科发展的一项基本工作。针对当前公安技术学科教材建设中存在的问题进行分析,指出公安技术学科教材建设必须以完善的公安技术学科课程体系作指导,材建设规划,并采取措施鼓励高水平的教师参加教材编写.保证教材质量,以提高公安技术学科教材建设的整体水平。
3.精品课程建设
学院非常重视公安技术学科课程建设,对每门课程都有经费投入,优先保证精品课程建设经费投入。经费按建设任务书分步、及时足额投入。对省级精品课程建设项目再给配套,并在课程负责人培养、课程团队建设、实训条件建设、课程资源建设等方面给予政策倾斜。
三、实验室建设
根据安全防范工程专业教学计划及专业特色,安全防范工程专业拟建设实验室9个,其中专业基础实验室5个,分别是电路分析与模拟电子技术实验室、数字电子技术与EDA实验室、系统仿真实验室、非线性电子线路与通信原理实验室、单片机实验室;专业实验室4个,分别是入侵报警实验室、视频安防监控实验室、出入口控制实验室、安防运营模式实验室。逐步建设安全防范系统仿真实验室、DSP开发研究实验室、实战综合指挥中心、公安计算机网络实验室等专项实验室,在有条件的基础上,将以模拟实验街区作为安全防范警务实训和系统检测的场所。随着以上实验室的建设,设置创新实验平台,可为本科生课程提供的实践教学基地,还可为相应的课程设计和毕业设计提供支持。同时,也能为等相关研究领域提供科研实践支持。
在此基础上,继续完成专业实践教学基地的建设,同时配合试验管理中心、国资委等部门完成省财政资金省重点实验室的建设工作。
四、专业实践教学
1.实训基地建设
建立新型的实训基地,把学生轮岗实训、教师技术开发和产品融为一体。营造公安实际办案需求和现代企业环境和文化氛围,具有的小型化、多样化、实战化实践场所。以此为依托,建设教学、科研、技术开发、服务、培训相结合的多功能综合技术开发中心。中心既要拥有现有实战技术,又要着眼未来新技术,发挥高新技术孵化器的作用。并通过技术合作、优势互补,加强校外实训基地建设。
2.校企、校局合作及对外交流
校企、校局合作是公安技术专业谋求自身发展、实现与一线实践部门接轨、大力提高育人质量、有针对性地为公安及企事业单位培养一线实用型技术人才的重要举措,让学生把在校所学与实际业务有机结合,让学校和单位的设备、技术实现优势互补、资源共享,以切实提高育人的针对性和实效性,提高技能型人才的培养质量。重点建设实训基地有刑事科学技术实训基地、网络安全监察实训基地、安全防范工程实训基地、网络攻防和信息安全实训基地等。
3.公安特色专业技能竞赛
通过公安特色专业技能竞赛竞赛,促进公安技术类专业面向行业应用进一步优化课程设置、改善教学方法、创新培养模式、深化校企合作。通过竞赛提高学生的面向应用实践能力,促进学生对相关岗位的了解,提高公安特色专业的社会认可度,提高学生的就业质量和就业水平。考虑到公安技术学科的专业特色,提前组织学生,参与赛前的集训。参赛项目包括全国信息安全大赛,全国网络对抗大赛,全国安全防范技术类大赛,全国电子设计大赛和校内公安技术比武竞赛。
五、师资队伍建设
公安技术学科的教师在日常的授课内容中多以理论知识为主,而实践应用能力较弱。实施“走出去”的战略,让教师根据课程内容的需要,到重点大学进修加强理论基础,学习教学模式;到公安实战部门锻炼和听专业系的课程,了解公安一线需要,并学习涉计算机案件的办案方法。实施“引进来”的战略,聘请经验丰富的教师担任荣誉教授、客座教授对专业建设和科研进行指导,请有经验的工程师、办案人员走进校园贴近教学,让学生了解实际应用。
参考文献
1 网络与信息安全实验课程的教学目标
我院计算机类专业开设《网络与信息安全实验》课程,其目标不是为了培养网络与信息安全方面的全才,也不是培养战略人才,而是培养在实际生活和工作中确实能解决某些具体安全问题的实用性人才。即希望培养满足社会和企业需求,具有一定的网络安全意识,掌握网络系统安全性维护和防范,构建安全的系统环境等技能的人才,因此,本门课程的教学目标是使学生掌握网络与信息安全的基础知识,了解网络安全防御方面的最新技术,掌握网络与信息安全的相关配置过程,认识网络与信息安全的重要性,识别哪些系统资源需要被保护、网路环境经常受到那些安全威胁,以及如何建立有效的安全保护措施,针对常见的网络入侵攻击,能进行及时的网络加固,清除常见的计算机病毒,保护网络系统的安全稳定运行。
2 教学内容的选择与设计
《网络与信息安全实验》课程是一门应用性很强的课程,同时又是一门新兴的学科,研究内容没有严格规范,所以,各学校的教学内容和方法都各不相同。作为一门具有普及性意义的实践性很强的课程,必须在有限的学时内尽可能掌握网络安全最重要、最基本和最实用的概念原理和方法,不可能漫无边际、面面俱到。
现有的网络与信息安全技术实验教程等方面教材和专著很多,但是系统按照模块编写的网络与信息安全方面的实验教材很少,尤其是以案例为基础的教材更少,而且,已有的教材大都从理论上系统地讲解密码学、协议安全、防火墙和入侵检测技术等,专业性强,需具备较强数学和编码基础,不适合我校培养应用型人才的培养目标,而且,教材的可读性及操作性较差。经过认真研究、对比分析,目前已有的教材或多或少的存在如下问题:(1)教材内容同质化严重,课本知识陈旧。我们发现,从重点大学到高职高专的网络安全技术任务教材,内容大致相同,深度大致相同,目标大致相同。这样的教材内容显然不能体现我们国家倡导的分层次教学,实现人才教育的层次培养的教育目标。(2)教材内容组织形式单一,不利于初学者学习。现有的教材,重点都放在对知识点的描述和解释上,真正实用的例子较少。有些教材中也引入了案例或项目,但一般都是在教材的最后一章,而且,很多案例的解决方法在现有的系统中已经不可能在出现。(3)教材理论内容过多,实践内容不足,课本知识与社会实践有脱节,应用性不强。目前的教材内容严重偏离课程教学目标:培养应用性网络与信息安全技术人才。(4)网络与信息安全实验内容不够全面和深入。为了能够满足教学和学生对网络与信息安全技术学习和参考的需求,根据近几年从事网络与信息安全技术相关课程教学的经验体会,以任务引导教学法为主线,与现有教材[1]相配套,通过对网络系统的安全配置的各个模块进行演示和讲解,使学生实际运用理论知识解决实际问题的能力得以提高,进而培养了学生的实践动手能力。
因此,我们以自己主编的教材内容为基础,从而确定网络与信息安全实验教程包含的至少应包括:(1)操作系统加固,主要是网络中主机的操作系统平台的安全性。需要掌握安全等级标准及划分准则,系统漏洞及后门等内容,尤其是操作系统的安全策略的添加、用户账户的安全配置,这是网络与信息安全的根基所在。(2)网络通信安全,包括在网络体系结构中,针对各层的安全协议进行解析这些安全协议是工作在网络中的通用标准,为上层协议和应用提供透明服务,主要通过实战攻击说明网络协议存在的问题,通过安全策略的添加来保证安全通信。(3)防火墙技术与VPN(虚拟专用网)技术,防火墙技术一种将相对安全的内部网和不安全的公网分开的隔离技术,对两个网络通信时执行的一种访问控制技术,我们可以添加规则,进行安全通信。而VPN技术则是一种保证跨越Intemet进行安全的、点对点通信的有效技术,能够实现保密通信和身份的认证。(4)密码技术原理及应用,确保数据和资源免遭破坏时网络安全的重要前提,密码技术是保护信息安全的重要手段之一,也是防止伪造、篡改信息的认证技术的基础。(5)病毒识别及检测修复技术。这是计算机网络用户最关心的问题。(6)网络攻击与防范技术,通过网络实战攻击让学生了解攻击者的方法和技术,总结出必要的防范措施,加固现有的网络环境。
在选择授课内容的同时,需要注意不能流于表面而局限于一些泛泛的、不够系统的安全知识,同时也不能过多的研究深奥的理论细节。要根据所设定的教学目标,围绕着在实际生活中会遇到的问题,精心设计授课内容,布置学习任务,让学生将所学知识同现实情景相联系,能够根据具体情况解决实际问题,真正的将知识固化到自身,最终达到开设本课程的目的。
3 提高教学质量的探索
为了达到课程设置的目的、提高教学质量,如果使用一成不变的传统教学方法和手段很难达到良好的效果,因此在教学方式方法上必须进行更多的改革。
3.1 教学手段改革。学习了网络与信息安全的相关知识后,大家都知道,网络与信息安全实验课程内容中的原理概念非常抽象,十分枯燥而且晦涩难懂,目前信息安全技术方面的教材大多偏重于理论,不能激发学生的学习热情。为此,我们以理论够用、重在实践为宗旨,以技术实用为原则,以任务驱动为导向组织编写了《网络与信息安全实验》教程,引导学生学习,提高学生的学习兴趣。同时,我们充分利用多媒体技术丰富多彩的特点,将图片、动画、录像等元素都集成到教学活动中,将每个实验内容的操作过程进行录像,以直观、生动的形式提高学生学习的兴趣。这样既避免了单纯的理论说教,提高了学生的学习兴趣,同时也便于学生理解抽象难懂的网络安全知识,从抽象的概念上升到形象上的认识。
3.2 实验环境改进。《网络与信息安全实验》课程的许多知识需要学生在实践中进行理解,而目前绝大部分的学校在本门课程中只有简单的工具演示及基本的操作性实践,这些是远远不够的,我们有设置专门的网络安全实验室,包括常用的路由器、交换机、服务器等硬件设备,构建一个小型局域网络,搭建计算机网络与信息安全的实验平台。设计一系列完整的实验项目,既包含基本的教学内容,同时又给予学生一定的挑战性还需要建立一个安全工具资源库,帮助学生完成各种网络管理和信息安全的学习任务,最后还应该制定实验规范要求,严格管理制度,防止由于工作的疏忽导致学生将黑客软件带出实验室,造成不必要的麻烦。
3.3 组织学生参加网络攻防大赛。在老师的指导下,我们有一支稳定的网络安全小组,对网络安全感兴趣的同学可以通过各种考核进入我们的小组,让后我们按照等级进行指导性学习,兴趣小组的一部分同学在老师组织课堂教学的过程中辅助老师进行教学,同时,他们还参加国家级的各类网络安全、网络攻防大赛。
3.4 加强课堂讨论。对《网络与安全实验》的内容,大部分学生还是有强烈的好奇心的。上课前,给学生提出一个课题,让学生课后查阅资料,在课堂上可以开展课堂讨论,使学生在良好、互动的教学环境中取得良好的教学效果教师的角色从单纯的讲授者转变为倾听者、引导者,学生从被动的接受者转变为主动的参与者,提高了学生的积极性和主动性,最终提高了学习质量通过这种交流,教师可以随时了解学生对知识的掌握程度、学习兴趣的高低等,这种方法还能加强师生间的沟通和交流。
3.5 考核形式改革。学习的目的不是为了通过考试,而是希望通过课程的教授过程,培养和提高学生分析和解决实际问题的能力,影响学生面对问题时的思维方式、道德素质和协作精神。因此在课程的考核形式上,可以综合考虑卷面成绩,课题讨论表现,实际过程中通过查找资料和讨论解决问题的能力等方面让学生有足够的机会来修正和改进他们的成绩,以便从错误中学习,让学习课程本身的乐趣来促进学生学习的兴趣达到更好的教学目的。
结束语
《网络与信息安全实验》课程是一门实践性强的课程,同时也是一门技术发展变化很快的课程,这些给我们的教学工作带来难度,如何设计好讲授的内容、课堂上教学的内容的深浅如何把握,如何把抽象的理论变成学生易懂的知识,要需要在以后的教学实践中进行不断的总结和提高。
作者简介:王小英(1979-),女,陕西泾阳人,防灾科技学院灾害信息工程系,副教授,硕士,研究方向为网络安全与密码学。
摘要:本文根据高校的具体情况,对网络与信息安全实验教学体系的相关问题进行探讨,提出了一个网络与信息安全实验教学体系的参考方案。
关键词:网络与信息安全;实验教学体系;信息安全人才培养
中图分类号:G642
文献标识码:B
1引言
网络与信息安全是一门实践性很强的学科,目前大多数高校的网络与信息安全课程偏重于理论教学,相应的实验教学环节滞后。建设一个满足网络与信息安全专业教学要求的实验教学体系,对信息安全专业的建设和培养合格的网络与信息安全人才具有重要的意义。
2我国网络与信息安全人才培养的模式分析
我国现有的网络与信息安全人才培养的教学模式还主要是以授课为主,或者利用一些简单工具进行演示。这样的教学模式存在以下问题:
(1) 偏重理论知识的传授,不太强调实践能力的培养。
(2) 实验内容单一而且彼此相对独立。网络与信息安全是一个整体概念,必须培养专业技术人员的整体安全意识,专业技术人员必须具有综合的安全技能。
(3) 不强调实验环境的真实性。现实的信息系统环境不允许专业技术人员出现失误,真实的实验环境将有助于培养学生的安全意识。
3建立符合创新性人才培养的网络与信息安全实验教学新体系
新的形势要求我们对实验教学进行改革,设计出一批更适合学生教学要求的、不同层次的实验项目。整个实验教学体系以提高实践能力、增强综合应用知识、解决具体问题的能力为目标,以加深基础知识、增强综合应用知识能力、提高创新研究能力为主线进行构建。实验内容从基础验证实验、综合设计实验和研究创新实验三个层次进行设计。
3.1信息安全实验
通过信息安全系列实验,使学生深入理解信息安全的概念,增强计算机系统安全意识,掌握保障网络信息安全的一些基本技术的使用方法,其中最主要的是防火墙数据包过滤功能和NAT功能的配置。
(1) MD5算法实现与应用。
(2) 数字证书发放。通过服务器网络中的CA证书服务器,为各个实验小组中的成员在线或离线发放数字证书。让学生掌握公钥密码体制中公钥和私钥生成、公钥的安全传送、私钥的存放、数字证书的申请和存放等技术,加深对基于PKI的数字证书技术整体框架的理解。
(3) 基于数字证书的身份认证。各小组的成员以发放的数字证书为凭证,访问服务器网络中的网络服务。服务器在提供网络服务之前,要先通过小组成员的数字证书进行身份认证,只有合法的用户才能获得相关的服务。
(4) 防火墙的设置与测试。设置防火墙,熟悉防火墙的功能。通过配置自己网络中安装的“清网”防火墙和Linux防火墙来访问、攻击服务器网络中的网络应用服务器。通过配置防火墙过滤规则和攻击用PC机上的各种攻击工具,理解防火墙在网络中的地位、作用和工作机理、熟悉防火墙的各种配置手段。
3.2网络安全实验
通过网络安全系列实验,使学生深化理解计算机网络安全的概念,及网络安全协议的标准与技术。增强计算机网络安全意识,掌握网络安全协议的内容与理论,具备一定网络安全保护能力。
(1) PGP实现电子邮件安全。PGP可保证邮件的机密性、完整性以及不可抵赖性等。通过实验,使学生掌握用PGP进行加密和数字签名的方法。
(2) 用SSL安全协议实现WEB服务器的安全性。掌握如何用SSL安全协议在Internet与Intranet服务器和客户端间进行安全传送数据,通过WEB服务器和浏览器来保证用户与WEB站点安全交流。
(3) 虚拟专网(VPN)实验。通过组建VPN以掌握相关协议的具体应用。这些技术包括VPN 技术及其配置、数字证书发放的实验、通过数字证书进行身份认证的实验、入侵检测实验、病毒防治实验、网络扫描实验等。
(4) 网络攻防实验。通过网络攻防实验,使学生掌握木马攻击与防范、DOS攻击与防范、漏洞扫描、明文嗅探、网页木马、洪泛攻击、文件型病毒攻击与防范的方法。
3.3网络与信息安全创新实验
创新提高型实验要求学生综合应用多门课程的知识,针对某个有创意的想法,在教师指导下完成设计和实现工作,帮助学生提高创新意识和创造能力。创新提高型实验内容来源于教师的科研项目、学生的自主科研选题、社会实践活动和企事业应用需求,实验内容是不断变化的。例如反弹式木马的设计与实现、数字水印技术的研究与应用、敏感信息过滤系统设计、病毒扫描引擎设计与实现、IPv6环境下的网络信息安全问题的研究等。实验室给高年级学生及研究生进行网络信息安全方面的创新实验提供相应的环境。
4结束语
网络与信息安全是一门实践性很强的学科,建设一个满足信息安全专业教学要求的实验教学体系是培养合格的信息安全人才的关键之一。本文探讨了网络与信息安全人才的培养模式,给出了一个网络与信息安全实验教学体系的参考方案,对高校网络与信息安全人才培养具有一定的参考价值。
参考文献
[1] 龚方红,汤正华,蒋必彪. 试论工程教育中的本科实验教学改革[J]. 中国高教研究,2006,(4):86-87.
[2] 钱素平. 构建实验教学体系是提高人才培养质量的关键[J]. 常熟理工学院学报,2005,19(4):121-124.
一、IS-CDIO模式教育理念
CDIO工程教育在国际上被很多国家推广,是目前较为成熟的教育工程培养模式。2000年,美国麻省理工学院等四所大学共同研究创立。2005年,汕头大学对CDIO工程教育进行研讨并加以实施,取得显著成绩,在2006年成为中国第一个CDIO成员的高校,是教育部极力倡导的先进工程教育模式[2]。它代表了从想法、设计到实现的整个过程。以工程项目从研发到运行的生命周期为载体,使学生以主动的、实践的、课程之间有机结合的方式学习工程项目。IS-CDIO人才教育模式是在CDIO的基础上结合中国现阶段对信息安全人才培养的特点,以及信息安全的重要性提出的全新信息安全教育模式。其集信息安全技术的研究、设计、开发、应用、管理于一身,让学生积极主动地、实践地、各环节有机联系地学习和研究,主要分为从理论到技术、从技术到实际应用的过程[3]。IS-CDIO已经注意到抽象的理论知识的“教”和“学”及在教学过程中的“做”。该模式能增强学生的能力,培养学生的创新意识,提高项目设计能力和团队合作精神。IS-CDIO教学模式用于一些学校已取得初步成效。
二、信息安全专业人才典型职业岗位任务分析
职业岗位分析是基于IS-CDIO模式的高职专业核心课程来构建的[3]。分析的质量结果将会影响到课程体系开发,为避免专业课程体系开发失败,由学院组织专家,成立专业人才培养方案制定小组,通过对企业、行业调研和同行教师沟通和交流学习,确定信息安全技术专业学生培养的职业岗位群,主要有网络安全管理、IT取证分析、网络管理、信息系统安全测试、信息安全工程师等岗位。对职业岗位的主要任务及考取的相关证书进行分析,如表1所示。
三、IS-CDIO模式下信息安全专业教学的实施
基于IS-CDIO模式的人才培养方式,以任务驱动为导向,职业岗位为目标,构建新的课程体系,在IS-CDIO人才培养上与传统的培养方式体现出众多优势,为了能够更好地使学生学以致用,对信息安全专业实施IS-CDIO模式的教学改革和举措,如图2所示。
(一)IS-CDIO课程体系
在职业岗位任务分析的基础上,结合当前高职信息安全专业的人才培养目标,按照IS-CDIO模式将信息安全专业课程体系重新整合,可以分为四个模块:大学生信息素养课程、职业素养课程、专业技能课程、职业拓展课程。在四个模块中采用项目引领、任务驱动方式实施教学,使信息安全专业由四个模块组成完整的有机整体。1.信息素养课程信息素养(informationliteracy)是当代大学生必须具备的一种基本能力,1974年美国信息工程协会主席保罗泽考斯基(PaulZurkowski,1974)首次提出,有信息素养的人必须能够确定何时需要信息,并且具有一个检索、评价和有效使用所需信息的能力[4]。信息素养首先是一个人的基本素质,是传统个体基本素养的延续和拓展,个体在独立完成获取信息任务的情况下,对获得的信息能够加以运用,在个人成长的过程中,能够不断积累有价值的信息,完成对信息的评估,从而做出自己的决策。因此,要求当代大学生要从自身加强,为以后的学习和生活打好基础。针对信息安全专业学生,关于信息素养的培养,更应在信息获取和安全方面进行项目驱动教学模式来提高学生的信息素养技能。2.职业素养课程职业素养从理论上可以分为工作状态的标准化、规范化、制度化。通过合适的时间、地点、方式等来做正确的事,使在知识、技能、观念、思维、态度、心理上符合职业规范和标准。职业素养基本包括:职业道德素养、职业素养行为规范、职业素养技能三部分内容。大学生必须具备以上的职业素养要求,涉及职业素养的课程主要包括大学生思想道德修养和法律基础、思想和中国特色社会主义理论体系概论、大学英语、中国传统文化概论、大学体育、法律、职业道德、创业培训教育等课程。信息安全专业学生必须具有很强的职业操守,遵守职业道德,在IS-CDIO模式下进行职业素养训练,使学生达到人才培养目标。3.专业技能课程依据现有的职业岗位的相关要求,制定符合要求的人才培养方案,课程的开设要与岗位所需知识、能力和素质等衔接。以培养能力为原则,以培养岗位核心技能为主导,课程涵盖了职业核心技术课程、职业资格证书考核、岗位实训等相关的课程,通过IS-CDIO模式将课程划分为C、D、I、O四个阶段的教学过程。专业基础课(C),主要对信息安全专业进行构思性实践,对信息安全的基本概念进行理解,形成对信息安全学习兴趣;专业核心课(D),主要在信息安全技术的设计性和开发性实践阶段,要求学生能够建立一个团队,对信息数据进行分析、设计、开发等方面的学习,通过教师提供的案例和教学对学生进行培养;职业技能训练(I)是实践性阶段,通过参与实际应用项目开发和应用,提升学生的实际动手能力,提高团队的协作力,培养学生团队精神;顶岗实习实训(O)是运作性实践阶段,学生在企业中融入到新的团队,完成企业所安排的项目,使学生在实际工作环境中,将所学知识得到应用和验证,能够在实际环境中锻炼和提升自己,培养学生在步入社会前的务实精神和实际工作能力。4.职业拓展课程为学生开设专业课的同时,增加一些课外的选修拓展课程,根据学生的学习兴趣和学习专业课的基础情况,结合IS-CDIO模式,学生可以选择性参加一些提高学生综合素质的有针对性的课程,例如,开设的网络工程实训、网络安全管理工程师等与证书相关的课程,既提高学生的岗位应聘竞争力,又培养学生实际动手操作的能力。
(二)IS-CDIO教学方法
新课程体系下的教学要求以产教结合,以工作过程为导向的教学模式,注重培养学生职业素养和职业技能水平,将原有的教学模式改变为教、学、领、做一体化的教学。1.结合IS-CDIO的质量工程项目,推动教学改革依据IS-CDIO模式的人才培养方案,对信息安全专业人才培养目标进行教学方法改革,通过IS-CDIO的质量工程项目,将参与项目的教师以团队合作的方式,通过项目推动、任务驱动、案例分析等形式实施教学。对应IS-CDIO模式的教学体系,结合信息安全专业,规划并申报了4个省级项目获得审批。IS-CDIO体系的子项目是对信息安全专业人才培养的核心内容,通过项目促进教师对教学改革的积极性,充分调动教师和学生共同参与教学改革的兴趣,鼓励教师参与项目的培训、学习,在各自的IS-CDIO体系的子项目中取得一定成果来推动IS-CDIO的教育模式,通过改革取得的成果,教师以撰写论文形式来全面推广IS-CDIO模式的发展。2.工学结合,校企合作,“教学领做”一体化教学IS-CDIO工程教育模式是高职院校培养人才的初衷,为解决学校与企业零距离的对接,积极探索校企合作、工学结合的有效机制,加大校企合作的广度和深度,校企能够针对岗位和产品进行沟通和交流,学校需要了解企业文化、企业对信息安全人才需求的技术基础,以及人才的综合素质等方面,学校通过顶岗实习,将学生送到企业实习,企业可以将工厂、车间搬到学校,学校和企业软硬件资源达到最大共享,学校和企业可以联合办学,企业帮助学校制订人才培养计划,学校为企业培养优秀的人才,为企业服务,为社会服务。结合国际和国内对信息安全的最新技术,与国内信息安全相关企业进行沟通和交流,通过校内资金和企业赞助等多种形式,建立适合培养IS-CDIO模式的信息安全人才的实验实训基地,聘请企业工程师担任指导教师,培训教师和学生,面对面教学,形成学中做、做中学的一体化教学模式,使培训基地成为企业人才需求的储备库,校企能够达成共识,为企业培养出信息安全专业人才。3.教科研相辅相成IS-CDIO模式教育鼓励教师将科研引入教学改革中,讲师将科研成果融入教学内容中,改变对传统知识的传授方法,将科研成果以实验的方式讲解单一的概念,通过科研项目,要求学生及时掌握信息安全最前沿的知识、不断更新知识,在课堂上,科研团队的教师可以集体教学和研讨,学生可以参与互动,同时组建创新小组,学生可以自主探索新的知识。
(三)IS-CDIO教育模式的教材建设
在新课程体系标准下,部分课程不能单一的教学,需要课程进行整合,现在还没有整合过的课程教材,所以,需要授课教师根据整合课程的课程标准来确定教学内容,并在以后逐渐完善,以IS-CDIO教育模式编写教材,教师将科研成果融入到教材中,在教学研究中不断更新,为今后适用于高职学生的教材编写等工作做准备。
(四)IS-CDIO教育模式的师资队伍建设
建立一支高水平、爱岗敬业、创新精神强、具有团队合作的高素质的IS-CDIO教育的教师队伍,是高职院校刻不容缓的任务。随着新课程体系标准的出现,教学模式发生了改变,对教师的要求更加严格。首先,教师要与企业对接,教师既是企业的工程师,又是学校的传道授业解惑者,学校的教师要到企业去挂职锻炼,企业的工程师可以到学校任教,实现师资力量的校企合作;其次,加强同类院校之间的交流与合作,获得其他高等学校的对口支持,对教师进行系列讲座培训,提高教师的教学水平;再次,加强学校内部原有教师的培养,教师培训以攻读硕士学位、博士学位,骨干教师培训等形式,提高教师的学术和教学水平。
四、结语
关键词:智慧矿山;人才培养方案;调整建议
1智慧化矿山开采技术现状
我国大型能源集团,其信息化发展历程与全行业一样,也是随着国家科技的进步而进步的。(1)综合自动化系统、工业电视系统、瓦斯监测系统、束管系统、矿压监测系统、井下人员管理及定位系统、井下工业环网、组态软件等先进技术逐步在煤矿得到推广,为煤矿的安全生产起到了一定的保驾护航作用。(2)随着煤矿对信息化的进一步需求,煤矿信息化从单纯的制图逐步转向为煤矿矿图、数据的管理、更新等提供信息的共享和服务,同时也对煤矿通风安全专业应用和防治水管理等方面展开研究。(3)《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》提出:到2050年,“全面建成安全绿色、高效智能矿山技术体系,实现煤炭安全绿色、高效、智能生产。”综上所述,党和政府高度重视煤矿的信息化建设,通过30多年的发展,煤炭工业也已经取得了阶段性的成果,为项目的实施奠定了坚实的基础,但离智能矿山以及实现煤矿的完全信息化管理决策还有较远的距离。
2智慧矿山建设目标
以陕西华电榆横煤电有限责任公司小纪汗煤矿智能矿山建设为例。按照公司矿山智能化建设重点工作目标计划,结合矿井自身的发展现状,通过与国外内领先厂商合作,采用5G、云计算、大数据、人工智能、物联网等一系列先进技术,从设备、网络、平台以及上层应用多角度进行智能化的提升和改造,建立统一的网络传输系统,搭建智能化的数字平台,改造现有业务系统,并逐步建设更多的智能化新系统,在此基础上实现矿山智能感知、信息融合、系统联动、数据挖掘和决策支持,全面提升矿山安全生产与管理水平,改善工人井下作业环境,实现监控、生产、维护、安全等多环节少人化或无人化,最终达成矿山智能化的建设目标。智能矿山的总体建设内容如下。感知层:感知层的建设主要包括传感器和相对应的应用系统两部分,用于获取井下设备及环境的运行参数,数据,状态等信息,同时也负责对相关设备仪器进行反向的开停,运行状态调整等控制。本次小纪汗矿感知层的建设内容包括但不限于采掘、支护、通风、安全、提升、运输、辅助生产、供配电等系统的传感器及其信息化系统及附属设备如PLC、自动化设备、摄像头等。网络层:针对于小纪汗矿井下不同场景,将eLTE、5G以及WiFi6等无线网络技术相结合,实现井下移动通讯网络的全面覆盖,用于高清语音通话,视频通话,井下高清视频监控,传感器数据回传,工业远程控制等任务。eLTE和5G网络在井下的建设内容主要包括井下防爆基站,工业环网和相关供电设备,井上部分主要包括核心网和MEC,WiFi6的建设内容主要是井下防爆无线AP。计算资源层:计算资源层的主要建设任务是建设统一的云数据中心,包含云平台服务器、存储、网络设施等相关核心硬件,以及IT机柜及相关配套如电气设施、空调、防雷接地、环境监控系统、视频监控系统等附属设施。主要用于实现感知层各系统数据的采集、接入、整合、存储、交换、计算、输出,向上直接服务于数字平台层,向下通过传输层设备共同完成数据的上传下达工作。平台层:基于混合云方案,建设包括集成平台、AI平台、大数据平台、视频云平台、融合通信平台、智能办公平台、二三维GIS平台、以及IoT物联网平台等,做好智能矿山基础平台建设工作,实现小纪汗矿系统交互、数据融合,给上层应用提供AI、大数据、GIS、IoT等核心功能组件,使能矿山的智能化转型与升级。应用层:依据小纪汗矿目前需求与规划,前期计划建设小纪汗煤流智能监控等智能化系统,解决矿井综合信息集中展示、皮带智能化控制、人员作业规范化监控、IOC大屏BI展示等实际生产经营管理问题,提高小纪汗矿安全管理效率,进一步实现井下少人、无人化。
3现有采矿工程专业人才培养方案
目前,甘肃省内开设采矿工程或煤矿开采技术专业的学校有:陇东学院、兰州资源环境职业技术学院、甘肃能源化工职业学院三所学校。各校该专业现有人才培养方案中对毕业生的要求基本是:通过基础课程和专业课程的学习,能够掌握采矿工程专业的基本理论和实践操作技能,能够用于分析、解决采矿工程中的工程问题;能够利用先进技术方法进行矿业工艺系统与过程设计;能够通过设计实验、分析数据对采矿工程中的工程问题进行研究,进而得到相关结论。从采矿工程专业课程教学计划进程表可以看出,该专业开设的核心课程有:煤矿开采学、井巷工程、矿井通风与安全、矿山压力与岩层控制、矿山机械等。可以看出,各校该专业现有人才培养方案(2018年制定,适用2021、2022届毕业生)中对毕业生的要求、核心课程的设置基本是站在传统采矿技术基础上的,对智慧矿山建设很少涉及。
4对现有人才培养方案调整的建议