面向智能船舶的信息安全專業(yè)教學(xué)改革研究

摘要：隨著智能船舶和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，國內(nèi)外對船舶領(lǐng)域信息安全從業(yè)人員的需求與日俱增。目前，國內(nèi)信息安全人才培養(yǎng)的主流途徑是學(xué)校教育以及網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)科建設(shè)，但是綜合目前學(xué)校的人才培養(yǎng)體系仍然存在諸多有待完善的方面?；诖?，本文分析了目前信息安全人才培養(yǎng)過程中存在的基礎(chǔ)能力和實踐能力不足的問題，分別從課程體系建設(shè)、實踐技能培養(yǎng)等方面給出建議，探討了面向船舶行業(yè)特色的船舶信息系統(tǒng)安全的信息安全專業(yè)人才培養(yǎng)的新模式。

關(guān)鍵詞：信息安全；教學(xué)改革；智能船舶

一、引言

網(wǎng)絡(luò)空間中存儲有海量的國家、企業(yè)與個人的信息和數(shù)據(jù)，已成為人們生活不可或缺的部分。網(wǎng)絡(luò)空間安全[1-2]已經(jīng)上升到國家安全的層面，將影響國家的政治、經(jīng)濟(jì)、社會和民生安全等各方面的安全。然而，作為交通運輸行業(yè)中的重要一環(huán)，船舶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全防護(hù)能力的發(fā)展卻無法有效地應(yīng)對新型的攻擊和威脅[3]。同時，隨著船舶技術(shù)的逐級推進(jìn)，對航運人才綜合素質(zhì)的要求會越來越高，尤其需要既懂船舶航運知識，又懂信息安全技術(shù)的復(fù)合型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全人才[5]，而交叉學(xué)科帶來的學(xué)習(xí)難度和技術(shù)壁壘使得人才培養(yǎng)的難度急劇升高[4]。

通過開展船舶信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全實驗室建設(shè)，并制定面向智能船舶的信息安全專業(yè)人才培養(yǎng)方案，擬達(dá)成以下建設(shè)目標(biāo)：

1.完善學(xué)校在智能船舶及船聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)方面的不足，并改善信息安全實驗教學(xué)條件。

2.學(xué)習(xí)先進(jìn)智能船舶及船聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，以提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量。

3.結(jié)合信息安全與智能船舶知識，建立具有特色實驗室，利用先進(jìn)的教學(xué)科研和實驗環(huán)境，爭取更多的科研項目，從而提升學(xué)生的專業(yè)能力。

4.建立精英人才的發(fā)現(xiàn)、選拔和錄用的長效機(jī)制，推進(jìn)船舶航運網(wǎng)絡(luò)安全攻防技術(shù)的發(fā)展，并保障關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)安全。

5.擴(kuò)大信息安全技術(shù)人員視野，增強(qiáng)他們的互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)安全意識與實操技能。

二、解決的主要問題

目前，培養(yǎng)國內(nèi)信息安全人才的主流途徑是學(xué)校教育以及網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)科建設(shè)，但是目前學(xué)校的人才培養(yǎng)體系還有諸多方面有待提高，主要問題包括：

1.教材與實踐脫節(jié)：目前學(xué)校的課程大多是通用化的教學(xué)課程，存在難以匹配飛速發(fā)展的船舶系統(tǒng)安全技術(shù)發(fā)展需求、缺乏專業(yè)的信息安全技術(shù)儲備等交叉等問題，導(dǎo)致人才培養(yǎng)的目標(biāo)不明確、人才培養(yǎng)體系的不完善，嚴(yán)重影響了船舶系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全人才培養(yǎng)的準(zhǔn)確性和高效性。

2.教師與實踐脫節(jié)：船舶信息系統(tǒng)技術(shù)目前正處在飛速發(fā)展的快車道，伴隨其變化的還有緊隨行業(yè)趨勢的知識變化，特別是船舶信息系統(tǒng)安全技術(shù)的變化速度。因此，學(xué)校教師會出現(xiàn)新知識缺乏、脫離實踐經(jīng)驗以及跟不上行業(yè)趨勢等問題。

3.實操與就業(yè)脫節(jié)：目前，受限于行業(yè)原因，大部分學(xué)校仍然存在實操內(nèi)容薄弱、實操場景缺乏和實操場地有限等嚴(yán)重問題。

三、智能船舶與信息安全研究發(fā)展趨勢分析

（一）智能船舶研究現(xiàn)狀

智能航行等模塊主要負(fù)責(zé)信息感知和智能信息處理，通過船舶網(wǎng)絡(luò)與智能集成平臺進(jìn)行信息傳遞。在信息感知和傳遞過程中，信息的及時性、機(jī)密性、完整性、抗抵賴性關(guān)系到智能船舶運維是否穩(wěn)定、可靠，因此開展提升智能船舶網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力研究是非常有必要的。

隨著船舶智能化、網(wǎng)絡(luò)化水平的不斷提升，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)變得越來越多、越來越有價值，船聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全問題日益突出，對船聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行入侵變得更加有利可圖[5]。2013年，某貨船GPS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)遭到破壞，導(dǎo)致該船在高速航行中不幸撞翻了一艘漁船，造成嚴(yán)重的人員傷亡；2017年，一艘集裝箱船遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊，其導(dǎo)航系統(tǒng)被黑客控制。面對這些網(wǎng)絡(luò)威脅，船員通常對網(wǎng)絡(luò)攻擊的行為無能為力。因此，如何識別、評估以及應(yīng)對船聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全所面臨的風(fēng)險，是船舶網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域值得深入研究的問題。

（二）智能船舶背景下信息安全研究現(xiàn)狀

針對船舶數(shù)字化、智能化發(fā)展過程中帶來的各種網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險，國際海事組織、國際航標(biāo)協(xié)會高度重視并積極響應(yīng)。2015年6月，國際海事組織海上安全委員會明確提出國際海事界需要加強(qiáng)對網(wǎng)絡(luò)空間威脅的重視，并做出適當(dāng)響應(yīng)；2017年6月，國際航標(biāo)協(xié)會第98屆大會上通過了“安全管理系統(tǒng)之海上網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險管理”決議，確認(rèn)將“船舶網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險管理”納入“船舶安全管理體系”；2017年7月，國際海事組織通過了正式的《海事網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險管理導(dǎo)則》，為海事網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險管理提供了指導(dǎo)。

四、面向船舶行業(yè)特色的信息安全專業(yè)人才培養(yǎng)改革

隨著智能船舶時代的到來，越來越多的智能裝備和信息系統(tǒng)在船舶上部署。對艦船而言，我國已研發(fā)了中國版“C4ISR系統(tǒng)”，提高了解放軍聯(lián)合作戰(zhàn)效率，并已經(jīng)用于潛艇。在未來戰(zhàn)爭中，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將成為戰(zhàn)場的“神經(jīng)系統(tǒng)”，計算機(jī)及指揮決策系統(tǒng)將成為戰(zhàn)場的“大腦和中樞神經(jīng)”，因此網(wǎng)絡(luò)安全的重要性不言而喻。

首先，基于網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)教融合現(xiàn)有成果，圍繞本校船舶、海洋特色專業(yè)，學(xué)校應(yīng)當(dāng)凝聚專業(yè)知識儲備，通過創(chuàng)建技術(shù)與研究中心、優(yōu)化產(chǎn)教融合實訓(xùn)基地以及構(gòu)建創(chuàng)新資源平臺，打造“品牌凸顯、模式新穎、產(chǎn)品創(chuàng)新”的船聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)教融合創(chuàng)新中心。

其次，學(xué)校應(yīng)該結(jié)合船舶、海洋、網(wǎng)絡(luò)安全龍頭企業(yè)的成熟產(chǎn)業(yè)，以高校船聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)骨干師資為核心，凝聚三方力量，秉承“相互信賴、相互支持、互惠互利、共同發(fā)展”的原則，共建船聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與產(chǎn)業(yè)研究中心。

最后，學(xué)校應(yīng)該積極開展校企雙方協(xié)同合作，緊密結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求與高校人力資源，基于現(xiàn)有產(chǎn)教融合基礎(chǔ)環(huán)境，進(jìn)一步完善產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合實驗室，在船聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全人才培養(yǎng)、技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用等方面展開深入合作；同時根據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)實時發(fā)展現(xiàn)狀，分析現(xiàn)有實驗室基礎(chǔ)設(shè)施，針對性地建設(shè)實驗室軟/硬件設(shè)施基礎(chǔ)環(huán)境，以提高專項工程技術(shù)人才在船聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全方面的研究和應(yīng)用能力。

（一）建設(shè)船聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全工程技術(shù)人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系

學(xué)校應(yīng)該優(yōu)化人才培養(yǎng)體系，持續(xù)推進(jìn)新工科建設(shè)；堅持 OBE理念，“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)實踐”，實施大類培養(yǎng)，培養(yǎng)跨學(xué)科、復(fù)合型人才；發(fā)揮學(xué)校船舶、海洋特色學(xué)科優(yōu)勢，搭建船舶、海洋、計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)同育人機(jī)制；引入重點實驗室、企業(yè)優(yōu)質(zhì)資源，建立穩(wěn)定的產(chǎn)、學(xué)、研合作機(jī)制，培養(yǎng)與需求緊密對接，開展嵌入式人才培養(yǎng)，有力提升科研實踐環(huán)節(jié)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。因此，學(xué)?？梢愿鶕?jù)以下內(nèi)容建設(shè)有效的人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系，以吸引、培養(yǎng)和保留高素質(zhì)的人才。

1.制定人才發(fā)展戰(zhàn)略：根據(jù)船聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的特點和需求，實施一套以技術(shù)能力、創(chuàng)新能力和領(lǐng)導(dǎo)力為核心的綜合培養(yǎng)計劃。

2.建立培訓(xùn)計劃：根據(jù)不同的產(chǎn)業(yè)需求，制定具體的培訓(xùn)計劃。培訓(xùn)內(nèi)容可以包括安全教育、技術(shù)培訓(xùn)、項目管理等。培訓(xùn)計劃應(yīng)當(dāng)符合培訓(xùn)對象的需求，并結(jié)合實際業(yè)務(wù)情況、設(shè)計課程和培訓(xùn)方法。

3.績效管理和激勵機(jī)制：建立有效的績效管理體系，對專任教師及企業(yè)專家進(jìn)行雙向績效評估；設(shè)計合理的激勵機(jī)制，增添晉升機(jī)會、完善獎勵體系和福利待遇，激勵教師的學(xué)習(xí)和發(fā)展動力。

4.培養(yǎng)創(chuàng)新文化：校企共建項目課題，鼓勵師生提出創(chuàng)新想法和解決方案，并為其提供資源和支持；建立一個開放的工作環(huán)境和團(tuán)隊合作的文化，鼓勵教師相互學(xué)習(xí)和交流，共同促進(jìn)創(chuàng)新。

根據(jù)企業(yè)和產(chǎn)業(yè)需求及行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析結(jié)果，由學(xué)科專業(yè)專任教師集中討論并制定船聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全工程技術(shù)人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)業(yè)內(nèi)權(quán)威專家評議審核通過后發(fā)布。學(xué)校應(yīng)當(dāng)結(jié)合學(xué)校自身的合作企業(yè)，通過專家咨詢、學(xué)術(shù)會議承辦、企業(yè)走訪及產(chǎn)業(yè)、行業(yè)前瞻性調(diào)研，收集產(chǎn)業(yè)及市場需求信息；根據(jù)行業(yè)發(fā)展、技術(shù)變革、市場需求等因素，以一年為周期，匯聚學(xué)校計算機(jī)、船舶相關(guān)學(xué)院的專任教師，對人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行更新和調(diào)整；邀請信息安全專業(yè)頭部學(xué)校的資深專家以及網(wǎng)絡(luò)安全頭部企業(yè)專家，對人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行評審，以保障培養(yǎng)目標(biāo)與時俱進(jìn)。

（二）建立校企課題合作機(jī)制

船聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全方向?qū)儆诖啊⒑Ｑ?、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、信息安全等多學(xué)科交叉領(lǐng)域，需要整合各方資源實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)合作、科研共享、教育共筑，以構(gòu)建船聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的產(chǎn)教融合體系；聯(lián)合開展產(chǎn)研、產(chǎn)學(xué)、研學(xué)課題合作，以打通交叉學(xué)科專業(yè)間的壁壘，解決人才供給與產(chǎn)業(yè)需求間的“堵點”。

1.建立合作關(guān)系：以高校為中心，匯聚船舶、海洋、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、信息安全等領(lǐng)域資深企業(yè)，圍繞產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)同共進(jìn)目標(biāo)，通過會議、聯(lián)合調(diào)研等方式，確立課題合作基礎(chǔ)。

2.協(xié)議簽訂：確立合作意愿，學(xué)校和企業(yè)應(yīng)簽訂合作協(xié)議，明確合作的具體內(nèi)容和條款。協(xié)議中應(yīng)當(dāng)規(guī)定課題選定的程序、合作時間、合作成果的歸屬和雙方責(zé)任等內(nèi)容。

3.課題選擇：學(xué)校和企業(yè)在合作過程中共同確定課題方向及課題內(nèi)容，雙方根據(jù)各自的需求和優(yōu)勢，選擇有潛力和實際應(yīng)用價值的課題進(jìn)行合作研究，并通過雙方校企專家的討論和評估，以確定課題。

4.項目實施：在課題確定后，校企共建項目組織和管理機(jī)制，明確雙方責(zé)任和任務(wù)分工；制定詳細(xì)的研究計劃和項目進(jìn)度表，定期評估和監(jiān)督項目進(jìn)展。

（三）研發(fā)產(chǎn)教融合創(chuàng)新模式

1.全面考慮產(chǎn)業(yè)需求、教育資源整合、方案設(shè)計、人才培養(yǎng)體系建設(shè)以及實施和評估等方面，以確保培養(yǎng)出符合產(chǎn)業(yè)需求的高素質(zhì)人才；

2.深入地調(diào)研和分析船聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)業(yè)，了解其發(fā)展趨勢、技術(shù)需求、人才需求等方面的信息；

3.整合產(chǎn)、學(xué)、研的教育資源，包括企業(yè)解決方案、重點研究室科研成果、教師、教學(xué)設(shè)備、實驗室、課程等方面，以滿足產(chǎn)業(yè)對人才的需求；

4.根據(jù)產(chǎn)業(yè)需求和教育資源，設(shè)計產(chǎn)教融合方案，包括實習(xí)、實訓(xùn)、科研合作、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、成果展示等方面的內(nèi)容；

5.在產(chǎn)教融合方案的基礎(chǔ)上，建立符合產(chǎn)業(yè)需求的人才培養(yǎng)體系，包括課程設(shè)置、實踐環(huán)節(jié)、畢業(yè)要求等方面的內(nèi)容；

6.將產(chǎn)教融合方案落實到實際教育教學(xué)中，不斷改進(jìn)和優(yōu)化產(chǎn)教融合模式。

7.以高校為中心，匯聚船舶、海洋、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域資深企業(yè)，共同確定課題方向及課題內(nèi)容，并根據(jù)各自的需求和優(yōu)勢，選擇有潛力和實際應(yīng)用價值的課題進(jìn)行合作研究。

8.在課題確定后，校企共建項目組織和管理機(jī)制，明確雙方責(zé)任、任務(wù)分工、資金支持方式和金額，實現(xiàn)透明和合規(guī)。

9.在課題完成后，校企雙方應(yīng)該共同評估和確認(rèn)研究成果的價值和應(yīng)用前景，明確成果的歸屬和分配方式，通過發(fā)表論文、申請專利或共享知識產(chǎn)權(quán)等方式，共享和合理利用成果，并為發(fā)布行業(yè)報告積累資料匯集數(shù)據(jù)。

10.建立校企課題合作作為長效機(jī)制，持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化，以提升合作效果和價值。

五、結(jié)束語

教學(xué)質(zhì)量是評價高校教育水平的一項重要因素，而合理的人才培養(yǎng)模式是提高教學(xué)質(zhì)量的保證。根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研和實踐經(jīng)驗，本文提出的教學(xué)改革創(chuàng)新之處在于：

1.建立面向智能船舶的信息安全專業(yè)課程體系；

2.探索出適合信息安全專業(yè)的多元化課堂教學(xué)方式；

3.建立一套適合信息安全專業(yè)人才培養(yǎng)的實踐教學(xué)模式；

4.創(chuàng)新校企合作培養(yǎng)模式；

5.建立新型教學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)。

作者單位：王東升 李會格 崔蕓 張迪明 韓斌

江蘇科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院

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