以學科競賽提升專業課程質量的研究與實踐
——以信息安全課程為例

王學光，馬愛芝，申子陽

（河北建筑工程學院a.信息管理系；b.馬克思主義學院，河北張家口 075000）

隨著網絡時代的到來，信息安全人才的培養愈發受到我國重視。截至目前，我國開設信息安全專業、課程的高校超過120 所?！毒W絡安全人才實戰能力白皮書》數據表明，現階段網絡安全產業發展受到人才缺失的直接影響，其中實戰人才更如“鳳毛麟角”。到2027 年，我國網絡安全人才缺口將會超過320 萬，而高校每年培養的網絡安全人才僅有3 萬人左右。為加速對高素質、應用型安全人才的培養，高校對信息安全課程教學提出更高要求。通過對網絡安全競賽的有機融合，我們能夠借助以賽促教、以賽促學的形式來鍛煉學生實踐能力，進而為我國網絡安全人才問題的有效解決提供助力。

一、信息安全、網絡安全競賽概述

隨著信息安全人才培養的重要性逐漸體現，信息安全競賽活動也逐漸走進各大高校的視野，逐漸成為各大高校人才培養的關鍵舉措?？v觀當前的信息安全競賽開展途徑，主要包括以下幾種類別。

（一）以舉辦方為基準進行劃分

通常情況下，信息安全競賽舉辦方包括社會組織與教育行業。其中社會層面安全競賽的開展涉及行業技能競賽等類型。而教育行業信息安全競賽的組織開展，主要是以教育主管單位牽頭，聯動高校、高職院校等參與其中的競賽類型，如河北省聯合多部門共同舉辦的“信息安全管理與評估”“冀信2023 網絡安全技能競賽”“河北省第六屆高校網絡與信息安全技術大賽”等，以及國家級“大學生信息安全與對抗技術競賽”“全國大學生信息安全競賽”“全國大學生網絡安全創新實踐賽”等［1］。其中“信息安全與對抗技術競賽”賽道包括個人挑戰賽、創新作品賽、分組對抗賽、數據思維賽、無限擂臺賽、智能安全賽等。

（二）以競賽方式為基準進行劃分

當前常見的競賽形式包括知識競賽、攻防賽、解題賽等。其中知識競賽主要是對學生理論知識的掌握情況進行考核，并以答卷分數為基準進行學生排名［2］。解題賽中常見賽事包括奪旗賽，要求學生在特定環境中憑借自身技能、知識等進行目標Key 的搶奪。攻防賽則是以自身系統的加固、防守為基礎，對其他參賽選手的系統發起攻擊，在保證自身系統不被攻破的同時進行其他小隊系統的攻破。

（三）以競賽內容為基準進行劃分

現階段信息安全競賽包括應用軟件安全、理論基礎、網絡硬件設備安全、系統安全等內容。其中理論基礎主要是考核學生對網絡安全標準、網絡安全法律、網絡安全意識等方面知識的掌握情況。系統安全考核主要是對主機系統進行防護或攻擊，檢驗學生系統賬戶管理、系統權限管理、弱口令管理等方面的技術技能。Web 安全考核則強調對平臺安全漏洞進行防護或攻擊，檢驗學生XSS 跨站技能、SQL 注入技術等［3］。

二、學科競賽對于學生學習信息安全專業課程的價值

（一）有助于檢驗學生自學能力

競賽活動實施盡管以信息安全問題解決為核心目標，但其問題解決涉及多學科知識的融合，具體囊括計算機、數學、微電機等，其豐富的知識內容使得競賽參與難度增大［4］。而受到教學時間的限制，學生無法在課堂中獲取更為全面的知識內容，需采取自主學習的方式來接觸其他學科知識。作為學生學習能力不斷發展的關鍵體現，自主學習不僅是學生內化、掌握相關知識的主要途徑，亦可在自學過程中實現自我升華。開展學科競賽能夠有效檢驗學生的自學能力和方法，準確判斷出學生是否在短時間內進行知識汲取與擴充，并為學生知識應用、實踐提供載體。

（二）有助于檢驗學生綜合素養

要想依托于學科競賽來加強學生實戰能力，通常將具有實用性、針對性、現實性的社會現實問題作為競賽主題［5］。這意味著信息安全競賽強調理論與實踐并重，要求參賽學生根據主題的分析，綜合各方面進行設計、制作。通過對競賽活動的積極參與，學生能夠做到理論結合實踐、軟件結合硬件、部分結合整體，在完成競賽項目的過程中逐漸提升綜合素養。

（三）有助于檢驗學生團隊精神

作為新興產業與學科，信息安全呈現出持續創新、變化的態勢，所以個體難以做到對信息安全相關工作、項目的獨立完成?？v觀當前信息安全競賽開展情況，多以學生4 人組隊為標準，以分工合作的形式完成參賽項目［6］。從某種角度而言，競賽活動的參與不僅可加強學生個人素養的培養，亦可在潛移默化中加強學生團隊合作精神的培養，引導學生在相互配合、共同探討中完成任務。

（四）有助于檢驗學生心理素質

通常情況下，信息安全競賽的開展包括市級、省級、國家級等，且學生在參與期間需經歷項目答辯、作品講解等環節，對學生心理素質提出了更高要求。同時，在多方面因素的影響下，其競賽過程極易出現問題與考驗。而學生要想順利完成項目，則需具備迎難而上的心理素質，能夠在遇到困難時臨危不亂、主動思考，這不僅有助于加強學生心理素質的鍛煉，亦可充分展現出學科競賽在培養學生能力素質中的育人價值。

三、信息安全專業課程教育教學的現狀

（一）學校缺少明確的指導

信息安全專業課程教學能否高質量開展，受到學校指導與引領的直接影響。而縱觀當前課程教學，其中個別高校尚未認識到競賽融合的重要性，關于信息安全競賽的培訓活動開展少之又少，且課程教學中缺乏對競賽元素的融入，未做到定期聘請專業人士開展競賽講座，致使學科競賽的收效甚微，無法以競賽活動為載體來促進信息安全課程教學改革。

（二）關鍵性師資問題

師資隊伍建設水平關乎著學科競賽與專業課程的融合，在當前信息安全課程教學期間，個別學校存在教師素質缺失的問題，盡管配備諸多思想先進的年輕教師，但其因實踐經驗匱乏導致課程教學效果不佳，無法依據課程特點實現對競賽元素的有效結合。同時，部分年長教師缺乏對創新意識的樹立，片面地認為學科競賽的實施可有可無，課程教學仍強調對理論性知識的灌輸，學生在課堂學習中缺乏訓練、實踐的契機，進而對自身能力素養培養產生限制。

（三）課程競賽機制不完善

信息安全競賽活動能否順利開展與競賽機制構建之間存在密切關聯。而在學校、教師不重視等因素的影響下，當前的課程競賽評價主要以比賽成績為主，忽視對學生綜合能力的全面評估。以競賽成績為基準來衡量學生的能力和水平，難以全面反映學生在信息安全課程中的學習效果和實際應用能力。同時，競賽獎勵主要以榮譽證書、獎杯等形式存在，缺乏實質性的獎勵和激勵措施，使得學生對課程競賽的參與積極性較低，難以真正發揮競賽對學習和能力提升的促進作用。

四、基于學科競賽提升信息安全課程教學質量的實踐對策

（一）構建能力導向模式

要想讓學生在學科競賽中展現自身價值，離不開信息安全課程的高質量教學。鑒于此，高?？稍谌诤蠈W科競賽的前提下，以能力發展為導向進行教學模式的創新，強調將大跨度、四位一體、三維度理念融入課程教學中。其中大跨度理念是指對學生專業課程的全面貫穿，并從大一階段開始帶領學生進入實驗室，以期對實踐環境與需求提前掌握。三維度理念主要是借助多種教學方法，對課堂、實驗室、網絡教學加以創新，以期在課堂教學期間幫助學生拓寬知識面。而四位一體理念的滲透，則強調在課程設計、課內實驗、課外創新等方面進行學生信息安全能力的培養。轉變以往先教學后實驗的教學模式，重視以需求來發掘問題，并合理劃分出學生小組，促使學生在教師全程指導下進入學習狀態。以網絡平臺與開放實驗室為載體，可讓學生在觀摩探討、動手實踐過程中加強自身能力的培養，并在競賽活動參與過程中鍛煉學生的團隊意識、表達能力等。

（二）優化課程競賽機制

為充分調動學生參與競賽的積極性，高?？筛鶕嶋H條件，完善激勵機制。具體包括：（1）獎學金和獎金。為提高學生的參與興趣，學?？梢栽O立信息安全競賽的獎學金和獎金，以資助獲獎學生的學費或提供額外的獎勵，引導學生以更為主動、積極的態度參與競賽。（2）學術榮譽稱號。若條件允許，學?？梢栽O立信息安全競賽的學術榮譽稱號，如“信息安全競賽優秀學生”或“信息安全競賽冠軍學生”。同時將上述榮譽添加至學生學歷證書或檔案中，為學生的個人榮譽和未來的就業提供強有力的支持。（3）學術導師指導。為促進學生深度參與，學?？蔀閰⑴c信息安全競賽的學生指定專業導師。通過提供個性化指導建議，我們能夠幫助學生更好地準備和參與競賽，不僅有助于提高學生的競賽水平，也有助師生之間深入交流與互動。（4）推薦信和就業機會。為進一步提升學生激勵效果，學?？蔀樾畔踩傎愔斜憩F出色的學生提供推薦信，并與企業、機構建立合作關系，讓學生獲取更多實習、就業的機會。（5）舉辦頒獎典禮和慶?；顒?。學?？梢远ㄆ谂e辦信息安全競賽的頒獎典禮和慶?；顒?，表彰獲獎學生的成就。為學生提供展示自我的平臺與契機，同時為學生之間交流和合作營造良好氛圍。

（三）競賽資源支持提供

高校需依據對信息安全課程教學要求的分析，結合以下幾點來為競賽活動有效開展提供支持：一是比賽指南和教材。為促進競賽活動的有效開展，高?？删幹婆c競賽活動相關的指南手冊，包括競賽規則、題目類型和解題思路等，為學生提供參賽準備的重要參考，幫助其在競賽參與前明確掌握對應要求和內容。二是硬件和軟件設備支持。信息安全競賽能否順利進行與特定硬件和軟件設備的配備存在密切關聯。鑒于此，學?？商峁┍匾脑O備和軟件支持，如計算機、網絡設備、虛擬實驗平臺等，以確保學生能夠順利參與競賽并實踐操作。三是實驗室和場地支持?？山Y合實際競賽要求的分析，為學生提供專門的實驗室和場地，供學生進行競賽準備和實踐操作。四是導師和助教支持。為幫助學生在競賽中獲取更理想的成績，學?？芍概蓪I導師和助教提供競賽期間的指導和支持。導師和助教可以解答學生的問題，提供技術支持，幫助學生克服困難和挑戰。五是經費和贊助支持。為充分展現出信息安全競賽的實施價值，學?？煞e極申請經費和贊助，為學生提供參與競賽所需的經費和資源支持。只有保證經費和贊助支持的充足提供，方可為學生創設更為理想的競賽條件。六是外部資源合作?？紤]到競賽項目的多樣化特點，學?？膳c外部機構、企業和社區保持合作狀態，共享競賽資源和支持，并要求其他合作方積極提供競賽題目、技術指導、實踐機會等資源，為學生提供更廣闊的學習和發展平臺。

（四）借助競賽整合課程教學

1.競賽課題項目合理設計

信息安全課程高質量教學離不開對競賽元素的融合與滲透。鑒于此，可依據學生能力特點、發展需求等方面的分析，在課程教學與項目實施過程中進行競賽元素的融入，在幫助學生深化理論知識掌握的同時加強其創新思維、能力的培養。

首先，可開展競賽式課堂討論。以學生全面掌握課程知識為前提，教師可組織競賽式課堂討論，做到為學生提前劃分小組，并提供與信息安全相關的問題或案例，要求學生在限定時間內提出解決方案。鼓勵學生在課堂期間展示分析能力和創新思維，與其他小組進行辯論和比較，以激發學生的學習興趣和競爭意識。在實際教學過程中，教師可提前搜集關于信息安全知識競賽的相關資源，并以課堂提問的方式讓學生主動參與到問題探究中。例如，教師可為學生設置問題：（1）當前我們常用的網絡監聽防御手段包括什么？（2）對有限空間輸入超長字符串是哪種攻擊行為？（3）某用戶接收一封電子郵件，郵件中要求用戶提供銀行賬戶與密碼，這是哪種攻擊手段？為進一步激發學生的參與興趣，教師可設置相應的獎勵機制，如最先正確回答的小組給予相應的物質獎勵等。其次，可設計競賽項目。為加強學生實戰能力的鍛煉，教師可在課程教學期間設計競賽項目，要求學生以小組形式完成，采取模擬競賽的方式來提升教學質量。如要求學生分析實際的信息安全漏洞，并提出相應的修復方案或者設計一個安全的網絡架構，并進行演示和評估。依托于項目設計引導學生將理論知識應用于實踐，并培養解決問題的能力。具體來說，教師可將信息安全與對抗技術競賽作為參考，模擬其中的分組對抗賽，帶領學生在終端區、數據區、內網服務器、開發測試區等進行攻防角逐，以鍛煉學生的個人能力與團隊合作意識。

2.創造競爭性學習環境

為幫助學生提前適應競賽氛圍，教師要營造良性的競爭環境，鼓勵學生以個人、小組的形式參與到競爭中，這有助于加強學生心理素質鍛煉，并為其綜合素養的培養提供助力。而為保證競爭性學習環境的創設符合學生的發展要求，需在創設時注意以下幾點：（1）設置學習目標和競賽標準。即在課程教學過程中明確設定學習目標和競賽標準，并向學生解釋目標和標準的重要性，以此激發學生的學習動力和競爭意識。（2）競爭性小組合作學習。即做到對學生提前進行合理分組，并為每個小組設置競爭性目標，如在規定時間內完成任務或解決問題，引導學生在相互激勵、互相競爭的過程中提高學習效果。（3）競賽排名和獎勵機制。為充分調動學生的參與積極性，教師需設立競賽排名和獎勵機制，根據學生在競賽中的表現給予相應的獎勵。如在班級內增設學生排行榜，每個學期根據學生在競賽中的成績進行排名，并給予前幾名學生獎勵，獎勵可涉及獎金、證書、獎品等，以實現在課程教學過程中有效營造競爭氛圍。（4）提供競賽資源和指導。在模擬、真實競賽活動實施期間，教師可給予針對性的競賽指導，幫助學生做好競賽準備。同時，教師可為學生提供競賽題庫、參考資料、培訓課程等方面資源，以此不斷提升學生的競爭能力。

（五）加強師資隊伍培養

信息安全課程能否實現高質量、高效率實施，受到教師素質能力的直接影響，并關乎著學科競賽的有效融入。鑒于此，高校需明確認知師資隊伍建設的重要性，并結合以下幾點來促進教師專業發展與能力提升，繼而為信息安全課程改革提供助力。一是開設信息安全培訓課程。要想有效開展信息安全培訓課程，高?？舍槍處熜枨筮M行定制化培訓。通常情況下，可將信息安全基礎知識、網絡安全技術、數據安全管理等內容納入培訓課程中，以幫助教師更新知識和技能，為信息安全教學水平的提升夯實基礎。二是邀請專家授課。為進一步提升師資隊伍的培養成效，高?？裳埿畔踩I域的專家來授課，為教師提供專業的指導和培訓。通過對實踐經驗和最新研究成果的分享交流，教師能夠深入了解信息安全領域的發展趨勢和挑戰，并在互動和交流過程中獲得更深入的專業知識和理解。三是建立專業發展計劃。為保證師資隊伍的建設符合以賽促教要求，高校需完善制訂專業發展計劃，為教師提供更為開闊的發展路徑。在實際計劃制訂過程中，需強調對學術研究項目、發表論文、參加學術會議等內容的囊括，以幫助教師擴展專業領域和提升學術能力。四是建立教師交流平臺。為促進教師的共享交流，學?？梢越⒔處熃涣髌脚_，促進教師之間的交流和合作。依托于在線論壇、研討會、教學觀摩等形式來促進教師互相學習和分享經驗，共同提高信息安全教學質量。

此外，高?？山M織教師積極參與到科研、競賽活動中。為教師提供參加信息安全競賽的機會，其競賽形式可包括內部組織、外部活動等。通過參與競賽幫助教師提升專業知識和技能，并支持教師申請科研項目，引導其在科學研究過程中開拓視野、培養能力。在實際科研參與過程中，相關科研項目可為學校自設或者是與其他機構合作共同設立項目，引導教師深入探索信息安全領域的前沿問題，進而為信息安全課程教學的高質量實施提供人才支撐。

五、結語

綜上所述，學科競賽模式的有效運用，不僅有助于培養學生實戰能力與綜合素養，亦可推動信息安全課程教學的深入改革。鑒于此，教師需在明確學科競賽實施重要價值的前提下，借助科學對策將學科競賽轉化為信息安全課程的重要教學手段，實現在課程教學過程中貫徹“以賽促教”“以賽促學”理念，確保信息安全人才的培養符合發展需求。