面向信息安全專業的軟件工程實踐論文
軟件工程實踐是信息安全專業的一門重要課程，是培養合格信息安全工程師的一個基礎保障。但針對它的教學研究一直較少。對此該文以安徽大學為例，在分析現有軟件工程實踐教學不足的基礎上，提出從設計面向信息安全專業的實踐教學內容;導入具有信息安全特點的實踐教學方法;采用突出能力化的實踐考核方式和建立基于信息安全專業的創新型實踐教學團隊等多個方面進行改革。后續試點表明：新的實踐教學體系確能有效提高學生工程實踐能力和創新能力，為培養高素質的信息安全人才奠定了堅實的基礎。
1 概述
自從2000年以來，隨著計算機技術的不斷發展，信息安全問題日益突出。怎樣確保系統的安全性已成為全社會關注的熱點問題。與此同時，隨著我國對信息安全領域的愈加重視，自2001年起，國內高校也逐步開展了相應的信息安全教學[1]。安徽大學也于近年在計算機科學與技術學院下建立了信息安全專業，為培養合格的信息安全人才，奠定了良好的基礎。
信息安全專業是一個跨學科的交叉專業，涉及計算機、通信、數學等諸多學科的內容。其專業目標是培養系統地掌握信息安全基礎理論與方法，具備軟件工程、計算機技術和網絡技術等方面專業知識和綜合能力的高級工程技術人才[2]。而軟件工程是信息安全專業的一門重要專業課，它集理論性和實踐性于一體，其課程目標為：通過該課程的學習，使學生能夠了解和掌握軟件工程開發的技術和方法，培養學生按照工程化思想來開發軟件的能力，為日后成為合格的信息安全工程師奠定堅實的基礎[3]。
2 信息安全專業的軟件工程實踐教學不足
信息安全專業的軟件工程既與傳統的軟件工程課程有相似之處，又存在一定的不同。其最大的區別在于該課程在講授軟件生命開發周期的同時，需處處體現出“信息安全”專業性。其對應的實踐教學也要突出上述特點。而現有的面向信息安全專業的軟件工程實踐教學體系仍多照搬傳統的軟件工程實踐體系，主要存在以下不足：
2.1 實踐教學內容無法體現專業性
我院現有信息安全專業的軟件工程實踐教學內容多直接照搬軟件工程專業的實踐內容設置，缺少專門面向信息安全專業的教學內容，實踐案例與信息安全專業的課程體系關聯性不強，無法體現信息安全的專業培養目標。
2.2 實踐教學方法單一
雖然當前信息安全專業的軟件工程實踐教學課時和數目都在增加，但教學方法較為落后，多停留在簡單的實驗驗證層面。從教學方式的角度來看，仍多基于“教師教，學生學”的傳統模式，缺乏對新教學方式的考慮和引入，對學生的自主學習和創新能力的培養不足。
2.3 實踐考核方式尚不合理
現有面向信息安全專業的軟件工程實踐考核主要采用檢查文檔(即規格說明書)和運行系統兩種手段，并基于此給出學生的最終實踐成績。這種方式不僅過于簡單，而且無法體現軟件工程實踐的特點。這樣給出的成績自然也無法準確的體現出對學生信息安全能力的培養效果。
2.4 缺乏專業化實踐教學團隊
現有的軟件工程教師多是各自為政，在實踐經驗和教學方式上缺乏必要的溝通協作，沒有形成一個統一的教學團隊，且部分教師不具有信息安全專業背景，一線隊伍中“雙師型”教師人才嚴重匱乏。
從以上可看出，當前軟件工程實踐教學無論是內容還是方法等方面都不能滿足信息安全專業的培養要求，構建面向信息安全專業新的實踐教學體系已成為一個迫切需求。
3 面向信息安全專業的軟件工程實踐教學改革
針對已有軟件工程實踐教學的不足，我院自2014年起，在安徽省重點質量工程項目——“信息安全振興計劃專業改造與新專業建設”的資助下，組織了信息安全專業和軟件工程專業的`教師共同對軟件工程實踐教學進行會診和大討論，重點研究了信息安全專業下的軟件工程實踐教學改革，為培養具有專業能力的信息安全工程師奠定基礎。主要的實踐改革包括：
3.1 設計面向信息安全專業的實踐教學內容
現有軟件工程實踐教學內容不夠專業化，缺乏對實踐教學的統一規劃和過程化管理。對此本次改革提出以信息安全專業的培養目標為導向，結合軟件工程課程的自身特點，研究設置專業化的實踐教學內容。其核心是構造面向信息安全專業的軟件案例，并將工程化思想引入實踐教學。具體來說，我院由軟件工程教師和信息安全教師緊密配合，從實際的安全項目中提煉出若干個典型案例，從軟件生命周期的各個階段出發，整理出對應的工程文檔，作為實踐教學的內容。
3.2 采用具有信息安全特點的實踐教學方法
結合信息安全專業特點，運用滿足工程化需要的創新教學方法，重點研究面向問題和案例驅動的實踐教學。其中在軟件工程實踐的前期主要采用面向問題的啟發式教]，而在軟件工程實踐的后期隨著學生對專業知識掌握的加深，重點采用案例驅動的教學方式[5]。
同時，建立面向信息安全專業的軟件工程實踐平臺，以輔助實踐案例的完成。這些平臺包括：網絡安全實踐平臺、密碼學輔助平臺、信息安全輔助平臺等。
在以上基礎上，將國內外最新的翻轉課堂[6]引入實踐教學中，變教師教學生學的被動教學方式為學生自主學習為主，教師引導為輔的主動式教學。通過上述方式，重點培養學生的思考問題，分析問題和解決問題能力。
3.3 引入突出能力化的實踐考核方式
考核是軟件工程實踐教學的一個重要組成部分，對于實踐教學的最終效果具有直接影響。對此，我院結合軟件工程實踐教育的特點，以培養學生的信息安全能力為依據，引入基于能力化的實踐考核方式。新的考核方式要求對團隊成績和個人貢獻兩者兼顧，著重實踐過程質量和項目最終成果的平衡。具體來說新的考核方式包括：
1)對不同階段的實踐采用不同的考核方式。對于大二下的《軟件工程實驗》主要采用基于設計型考核，考核內容包括設計方案、實驗報告、實驗日志以及演示程序。而對于大三下的《軟件工程課程設計》采用基于綜合型考核方式，內容包括需求分析、軟件設計、編碼實現、現場演示以及交互式匯報等考核方式。
2)為每個候選案例設定相應的難度系數，鼓勵學生根據自身能力選擇合適的題目，并在成績評定時將實驗難度直接反映到每位學生的最終成績上。
3)在注重完成結果的同時，重視項目的過程化管理，在項目中對學生進行不定期檢查，隨時了解項目的開展情況，并將這些結果體現在學生的最終成績上。
4)鼓勵教師采用不同的有效方法衡量學生的綜合能力。如允許教師采用口試、表現考察、學生反映、學生互評、學生自評等手段對學生的能力進行考核;同時對于大型綜合型實驗進行多教師參與下的答辯式多角度考核。
通過新的考核方式，全面而又準確地掌握學生的系統構建能力、軟件開發能力和團隊協作能力。
3.4 建立基于信息安全專業的創新型實踐教學團隊
現有軟件工程實踐教學中教師各自為政，缺乏統一的實踐團隊，學院提出建立一支基于信息安全專業的創新性軟件工程實踐教學團隊。主要從以下幾個方面展開工作：
1)建立一支實踐能力突出、學術能力互補、年齡結構合理的軟件工程課程組。課程組主要由信息安全專業和軟件工程專業教師組成，通過課程組的團隊力量共同撰寫實踐內容，一起實施培養過程，集體評價培養質量，突出群體化教學優勢。
2)深化以實踐教學為主的“雙師型”教師隊伍建設。在團隊教師中重視實踐能力的培養，積極創造條件，重點培養團隊教師的信息安全項目能力和經驗。
3)加強同信息安全企業的合作，定期對課程組教師進行企業培訓。將組內教師按照教學研究方向選派到合適的單位，使得教師在企業一線獲得真正的信息安全項目實戰經驗。通過以上途徑，在讓課題組老師了解企業真實需求的同時，也鍛煉了自身的信息安全實踐能力。
4)引進信息安全企業的高級技術人才，充實到一線實踐教師隊伍中。引進的人才需具有較強的項目實戰經驗，能夠對現有的實踐教學起到補充和改進的作用。而這些高級專業技術人才的加入也為推進我院“雙師型”隊伍建設，共建一支“產學研”相結合的實踐教學隊伍奠定了基礎。
4 實踐教學改革后的效果
自新的軟件工程實踐教學體系在我院信息安全專業進行試點到現在，總共涉及100多名學生，總體實施效果明顯，學生一致反映改革后的專業實踐教育確實有效地提高了自身的實際動手能力，并在一定程度上鍛煉學生的工程實踐能力和創新能力，為培養學生的信息安全素質奠定了堅實的基礎。
在此基礎上，在2015年第八屆全國大學生信息安全競賽決賽暨首屆網絡安全人才創新創業論壇上，由我院教師指導，學生組成的三支代表隊獲得二等獎1項，三等獎2項。其中由安徽大學湯銳、殷清風、曹天嬌、紀冬4名同學組成的“Fate”代表隊，以作品“面向移動社交平臺的安全隱秘通信系統”榮獲全國二等獎;由陳雷、張亦明、謝志強、江騏含4名同學組成的“DNA208”代表隊，以作品“基于零知識證明和圖像識別的認證系統”榮獲全國三等獎;由陳火彬、夏彥、曹澤坤、牛雪靜4名同學組成的“NewBee”代表隊，以作品“基于Android的可信音頻通信系統”榮獲全國三等獎。
5 結束語
本文以安徽大學信息安全專業的軟件工程實踐為例，在分析已有實踐教學不
足的基礎上，提出從多個角度對實踐教學體系進行改革。包括設計面向信息安全專業的實踐教學內容、采用具有信息安全特點的實踐教學方法、引入突出信息安全能力的實踐考核方式、建立基于信息安全專業的創新型實踐教學團隊。后續的試點效果表明：新的實踐教學體系提高了學生的工程能力、團隊協作能力和溝通能力，為培養具有扎實理論基礎、較強分析能力的高素質信息安全創新人才打下了良好的基礎。
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