王薇 林欣欣 陳鑫 王凱楠

摘? 要：為解決目前網(wǎng)絡(luò)空間安全新工科課程設(shè)置及產(chǎn)出評(píng)測(cè)缺乏量化分析的問(wèn)題，文章提出采用機(jī)器學(xué)習(xí)中的線(xiàn)性模型計(jì)算方法，構(gòu)建基于SCP的課程設(shè)置評(píng)測(cè)模型及基于OBE的課程產(chǎn)出評(píng)測(cè)模型，可量化分析課程設(shè)置的合理性。利用模型對(duì)“網(wǎng)絡(luò)文化安全”課程進(jìn)行評(píng)測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，評(píng)測(cè)模型有效降低人工經(jīng)驗(yàn)存在的誤差，提高網(wǎng)絡(luò)空間安全新工科課程的建設(shè)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)空間安全;課程建設(shè)評(píng)測(cè);課程產(chǎn)出評(píng)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：G622.3? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2020）16-0180-04

Research on Evaluation Model of Course Construction

——Example of New Engineering Course of Cyberspace Security

WANG Wei1，LIN Xinxin2，CHEN Xin2，WANG Kainan2

（1.College of Computer Science and Technology，Changchun University，Changchun? 130022，China;

2.College of Cyberspace Security，Changchun University，Changchun? 130022，China）

Abstract：At present，there is a lack of quantitative analysis on curriculum setting and output evaluation of new engineering in cyberspace security. In order to solve this problem，a linear model calculation method in machine learning is proposed to construct curriculum setting evaluation model based on SCP and curriculum output evaluation model based on OBE. The model can be used to quantitatively analyze the rationality of curriculum setting. The model is used to evaluate the course of “Network Cultural Security”. The experimental results show that the evaluation model can effectively reduce the error of artificial experience and improve the quality of new engineering course construction of network space security.

Keywords：cyberspace security;evaluation of curriculum system;evaluation of course output

0? 引? 言

伴隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)滲透到各個(gè)領(lǐng)域之中，互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)空間所包含的內(nèi)容日益擴(kuò)充，網(wǎng)絡(luò)空間問(wèn)題已經(jīng)不再僅僅局限于傳統(tǒng)的技術(shù)安全，更應(yīng)把握網(wǎng)絡(luò)空間環(huán)境中的意識(shí)形態(tài)安全、文化內(nèi)容安全。根據(jù)2017年教育部指出的新工科建設(shè)的新思路，結(jié)合時(shí)下國(guó)家對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間安全的新型人才需求，長(zhǎng)春大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院提出建設(shè)網(wǎng)絡(luò)空間技術(shù)安全與網(wǎng)絡(luò)空間文化安全相融合的新工科方向，注重人才技術(shù)與人文素質(zhì)綜合能力培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)工科互建、文理共建的新專(zhuān)業(yè)構(gòu)建模式，解決網(wǎng)絡(luò)空間技術(shù)安全與網(wǎng)絡(luò)空間文化安全間的斷層問(wèn)題。

針對(duì)新興學(xué)科的課程體系建設(shè)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者進(jìn)行了研究并取得了相應(yīng)的成果。朱艷萍等[1]提出基于人工智能的網(wǎng)絡(luò)空間安全課程體系建設(shè)，強(qiáng)調(diào)在網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)科內(nèi)構(gòu)建面向人工智能的網(wǎng)絡(luò)安全課程體系，再以機(jī)器學(xué)習(xí)促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)空間安全。曹鵬飛等[2]構(gòu)建了以通識(shí)基礎(chǔ)、專(zhuān)業(yè)方向、實(shí)習(xí)實(shí)踐、競(jìng)賽創(chuàng)新為4階段的課程體系，并通過(guò)OBE理論對(duì)學(xué)生畢業(yè)后的綜合能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。這種基于產(chǎn)出的教育理念只有標(biāo)準(zhǔn)，缺乏計(jì)算方法。文獻(xiàn)[3]針對(duì)學(xué)生興趣不足的特點(diǎn)提出采用啟發(fā)式教學(xué)并用案例和任務(wù)加以驅(qū)動(dòng)，缺點(diǎn)在于不能更好地選擇適合學(xué)生的課程。文獻(xiàn)[4]針對(duì)課程內(nèi)容獨(dú)立采用自頂向下的方式構(gòu)建課程體系，并提出綜合實(shí)踐分級(jí)培訓(xùn)模式。

以上方法從不同的方向針對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間安全新工科課程體系建設(shè)進(jìn)行了研究，但都缺乏量化的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估，構(gòu)建課程量化評(píng)測(cè)模型具有一定的意義。本文為吉林省高等教育教學(xué)改革課題“應(yīng)用型網(wǎng)絡(luò)空間安全新工科建設(shè)研究”，吉林省職教課題“新時(shí)代校企融合背景下技術(shù)技能人才培養(yǎng)模式實(shí)踐研究”的重要研究?jī)?nèi)容，力求通過(guò)模型構(gòu)建，為課程體系設(shè)置及技術(shù)技能人才培養(yǎng)提供量化的評(píng)價(jià)依據(jù)。

1? 網(wǎng)絡(luò)空間安全的背景及發(fā)展

1.1? 網(wǎng)絡(luò)空間的產(chǎn)生與發(fā)展

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)給人們提供了交往的新方式，網(wǎng)絡(luò)主體通過(guò)搭載互聯(lián)網(wǎng)的各類(lèi)載體進(jìn)行各種操作完成信息資源的交流，網(wǎng)絡(luò)空間是人類(lèi)利用計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備所構(gòu)建的由信息所組成的空間，其中包括互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及網(wǎng)絡(luò)中所傳輸、處理和存儲(chǔ)的一切信息[5]。方濱興院士將網(wǎng)絡(luò)空間定義為“構(gòu)建在信息通信技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施之上的人造空間，用以支撐人們?cè)谠摽臻g中開(kāi)展各類(lèi)與信息通信技術(shù)相關(guān)的活動(dòng)”[6]。面對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間安全問(wèn)題的存在及新興交叉學(xué)科的興起，網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)科及專(zhuān)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，國(guó)家對(duì)于網(wǎng)絡(luò)空間安全的重視度和人才隊(duì)伍建設(shè)的重視度提升到了一個(gè)更高的水平，但目前全球網(wǎng)絡(luò)安全人才依然存在大量的缺口，網(wǎng)絡(luò)安全關(guān)系到國(guó)家安全、社會(huì)穩(wěn)定等諸多方面，只有建設(shè)合理的課程體系才能為社會(huì)輸出更多合格的專(zhuān)業(yè)人才，保障國(guó)家網(wǎng)絡(luò)空間安全。

1.2? 網(wǎng)絡(luò)空間安全新工科

2014年2月，中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化領(lǐng)導(dǎo)小組及其辦公室宣告成立。2015年6月，國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)與教育部批示決定在“工學(xué)”門(mén)類(lèi)下增設(shè)“網(wǎng)絡(luò)空間安全”一級(jí)學(xué)科并開(kāi)設(shè)一級(jí)博士點(diǎn)，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域人才培養(yǎng)。2016年1月，共29所院校增列網(wǎng)絡(luò)空間安全一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)。2017年9月中央網(wǎng)信辦、教育部確定7所高校作為首批網(wǎng)絡(luò)空間安全示范項(xiàng)目，截至2020年全國(guó)開(kāi)設(shè)網(wǎng)絡(luò)空間安全本科專(zhuān)業(yè)院校數(shù)量增至62所。網(wǎng)絡(luò)空間安全作為新興的交叉學(xué)科，傳統(tǒng)的工科建設(shè)模式已然不適合其發(fā)展目標(biāo)，新工科建設(shè)才是這一專(zhuān)業(yè)的出口。網(wǎng)絡(luò)空間安全新工科在建設(shè)過(guò)程中要積極加強(qiáng)其內(nèi)容建設(shè)，強(qiáng)調(diào)學(xué)科交叉融合，人才培養(yǎng)。只有正確進(jìn)行課程體系建設(shè)和人才能力評(píng)估才能實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)人才缺口的填充，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)空間的安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+文化”“互聯(lián)網(wǎng)+社會(huì)”“互聯(lián)網(wǎng)+管理”等多學(xué)科交叉，實(shí)現(xiàn)技術(shù)、文化、管理的有機(jī)融合。

3? 網(wǎng)絡(luò)空間安全新工科的課程與能力評(píng)測(cè)

3.1? 基于SCP的課程建設(shè)評(píng)測(cè)模型

目前普通高校的網(wǎng)絡(luò)空間安全專(zhuān)業(yè)課程主要以傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全理論與技術(shù)為主，網(wǎng)絡(luò)空間安全本身便需要各類(lèi)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行支撐，課程的開(kāi)設(shè)應(yīng)有一個(gè)具體的量化標(biāo)準(zhǔn)，本文將機(jī)器學(xué)習(xí)中的線(xiàn)性模型計(jì)算方法應(yīng)用于此，線(xiàn)性模型簡(jiǎn)單、易于建模，將學(xué)生、企業(yè)和專(zhuān)家的意見(jiàn)作為屬性描述，通過(guò)3個(gè)屬性的線(xiàn)性組合進(jìn)行課程評(píng)價(jià)總分的計(jì)算，通過(guò)不同的閾值規(guī)劃等級(jí)，并通過(guò)Python使用Matplotlib庫(kù)將具體的模型實(shí)例進(jìn)行表現(xiàn)。

網(wǎng)絡(luò)空間安全新工科的課程體系在制定過(guò)程中應(yīng)考慮多方因素，包括學(xué)生意見(jiàn)、社會(huì)企業(yè)意見(jiàn)以及專(zhuān)家意見(jiàn)等等，針對(duì)每一門(mén)課程是否需要開(kāi)設(shè)，可構(gòu)建基于SCP（Student、Company、Exoert）3標(biāo)志值的課程建設(shè)評(píng)測(cè)模型。

在此模型中將課程評(píng)價(jià)分為不滿(mǎn)意、基本滿(mǎn)意以及非常滿(mǎn)意三部分，其次設(shè)置課程開(kāi)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)志值1～5分別代表必須取消課程、推薦取消課程、推薦設(shè)置為選修課程、推薦設(shè)為必修課程以及必須開(kāi)設(shè)課程。統(tǒng)計(jì)參與課程開(kāi)設(shè)評(píng)測(cè)的學(xué)生、企業(yè)以及專(zhuān)家數(shù)目，將其求和標(biāo)記為n，再統(tǒng)計(jì)不同參與者中對(duì)于該課程不滿(mǎn)意、基本滿(mǎn)意以及非常滿(mǎn)意的數(shù)目，分別標(biāo)記為a、b、c，參照表1記錄不同參與類(lèi)型的標(biāo)志值。

將上述方法所計(jì)算的各類(lèi)標(biāo)志值進(jìn)行計(jì)算p=0.1q+0.5w+ 0.4e，其中q，w，e是根據(jù)上表計(jì)算公式所獲得的學(xué)生、企業(yè)和專(zhuān)家的標(biāo)記值。將p的值參照表2即可得到該課程開(kāi)設(shè)的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。該參考模型的課程評(píng)測(cè)周期為1年，記錄課程評(píng)測(cè)值，當(dāng)連續(xù)3年都是推薦取消時(shí)，便將其標(biāo)志值設(shè)為1。

該模型對(duì)于新開(kāi)設(shè)課程以及傳統(tǒng)課程中存在的問(wèn)題提供了一個(gè)數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)，有助于對(duì)新課程的評(píng)價(jià)以及對(duì)課程體系的更新。根據(jù)該模型編寫(xiě)程序以學(xué)生為參與者，對(duì)“網(wǎng)絡(luò)文化安全”課程針對(duì)50名學(xué)生進(jìn)行評(píng)測(cè)，結(jié)果如圖1所示，圖2為課程最終標(biāo)志值的變化圖。

專(zhuān)家以及企業(yè)對(duì)課程的評(píng)價(jià)標(biāo)志值變化類(lèi)型與學(xué)生相同，以三維坐標(biāo)中點(diǎn)的顏色深度為衡量標(biāo)準(zhǔn)，由顏色深度變換表示該課程的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，五種顏色深度表示五種開(kāi)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，其中最深顏色表示必須取消，最淺顏色表示必須開(kāi)設(shè)，其余依此類(lèi)推，這樣課程設(shè)置的就有明確的量化值。

3.2? 基于OBE的課程產(chǎn)出評(píng)測(cè)模型

新工科建設(shè)的核心在于人才的培養(yǎng)，人才的能力是課程產(chǎn)出的結(jié)果，課程產(chǎn)出的效益同樣需要量化。

一門(mén)課程開(kāi)設(shè)的目的是對(duì)學(xué)生的某一種或某幾種能力進(jìn)行培養(yǎng)，同時(shí)學(xué)生某一能力的培養(yǎng)是多門(mén)課程作用的結(jié)果。在開(kāi)設(shè)課程時(shí)將該課程對(duì)學(xué)生的某一種或某幾種能力的培養(yǎng)力度按照總和100%做定量分配，將支撐學(xué)生一種能力的所有課程考核分?jǐn)?shù)的加權(quán)總和記為SA，所有學(xué)生在該能力上的課程分綜合SA的平均數(shù)記為MA，將學(xué)生在單項(xiàng)能力的達(dá)成度記為DA。為避免學(xué)生在不同占比的課程中得分的差距過(guò)大，當(dāng)SA/MA≥1.2時(shí)將DA標(biāo)記為高，當(dāng)SA/MA≥0.8時(shí)且SA/MA<1.2時(shí)將DA標(biāo)記為合格，當(dāng)SA/MA<0.8時(shí)將DA標(biāo)記為不合格。

將某一學(xué)生各項(xiàng)能力相加標(biāo)記為ST，所有學(xué)生各項(xiàng)能力值總和取平均記為MT，將學(xué)生總能力達(dá)成度記為DT。為避免學(xué)生在各項(xiàng)能力上的差距過(guò)大，當(dāng)ST/MT≥1.2時(shí)將DT標(biāo)記為高，當(dāng)ST/MT≥0.8時(shí)且ST/MT<1.2時(shí)將DT標(biāo)記為合格，當(dāng)ST/MT<0.8時(shí)將DT標(biāo)記為不合格。

該課程產(chǎn)出效益的評(píng)測(cè)周期為一年，針對(duì)學(xué)生每年的能力變化及時(shí)調(diào)整課程體系及培養(yǎng)方案，使新工科的課程體系更為合理。

“網(wǎng)絡(luò)文化安全”是長(zhǎng)春大學(xué)網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)院開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)特色課程，是以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)安全為基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)文化安全為特色的一門(mén)課程，是重點(diǎn)建設(shè)課程。應(yīng)用該模型對(duì)“網(wǎng)絡(luò)文化安全”課程進(jìn)行評(píng)測(cè)，其中“網(wǎng)絡(luò)文化安全”課程支撐專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案中畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)為5項(xiàng)，不同考核環(huán)節(jié)考核得分為4項(xiàng)，分別記為t1、t2、t3、t4，評(píng)測(cè)結(jié)果如表3所示。

在該案例中以SA/MA為計(jì)算方法將學(xué)生的各項(xiàng)能力指標(biāo)做分析，學(xué)生能力分布如圖3所示，以0.2的冗余作為調(diào)整，全面展現(xiàn)學(xué)生能力分布情況。

4? 結(jié)? 論

基于SCP的課程體系建設(shè)評(píng)測(cè)模型結(jié)合學(xué)生、企業(yè)以及專(zhuān)家三方的意見(jiàn)使用機(jī)器學(xué)習(xí)中的線(xiàn)性模型計(jì)算方法給出量化標(biāo)準(zhǔn)，有助于解決新工科建設(shè)中的課程建設(shè)的盲目性問(wèn)題，也為課程體系的調(diào)整提供參考依據(jù)。基于OBE的課程產(chǎn)出評(píng)測(cè)模型將課程能力培養(yǎng)在學(xué)生測(cè)試中進(jìn)行量化，方便及時(shí)更新培養(yǎng)計(jì)劃，有效解決課程設(shè)置不符合學(xué)生能力培養(yǎng)需求的問(wèn)題，更有助于優(yōu)化課程體系結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：王薇（1975—），女，漢族，吉林延吉人，副院長(zhǎng)，教授，碩士生導(dǎo)師，碩士，研究方向：機(jī)器學(xué)習(xí)與智能數(shù)據(jù)分析;林欣欣（1997—），男，漢族，山東臨沂人，碩士研究生，研究方向：網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)文化治理、人工智能、霧計(jì)算;陳鑫（1999—），女，漢族，山東長(zhǎng)清人，碩士研究生，研究方向：邊緣計(jì)算;王凱楠（1996—），男，漢族，山西長(zhǎng)治人，碩士研究生，研究方向：網(wǎng)絡(luò)安全、大數(shù)據(jù)分析。