基于“强化学习”的高职院校信息安全专业课程体系研究
莫裕清
摘 要：高职院校的信息安全专业旨在培养信息安全类高技能型人才，是国家信息安全战略的一个部分。专业的课程体系建设关乎到人才培养的质量，从大量的课程中选择适合高职院校学生学习的课程，调配最优的课程体系，是专业课程建设的目标。通过机器学习中的强化学习，构建学生学习课程后产生的强化信号，通过强化信号的大小排序来进行选择保留的课程，最后形成课程体系。正的强化信号产生最优的课程体系。
关键词：强化学习；课程体系；信息安全专业
中图分类号：TP18 文献标识码：A
Abstract：The information security specialty of higher vocational colleges aims to cultivate highly skilled talents in information security，which is a part of the national information security strategy.The construction of professional curriculum system is related to the quality of talent training.It is the goal of the construction of professional curriculum to select the courses suitable for the students to study from a large number of courses and to formulate the best course system.In the era of Internet plus，it is possible to use large data and artificial intelligence to deal with the problems in the field of education.Reinforcement Learning in machine learning can be a very good realization of the construction and optimization of the information security professional curriculum system.
Keywords：Reinforcement Learning；curriculum system；information security specialty
1 引言（Introduction）
构建最优的课程体系，是目前教育管理中的一个研究课题，各个高校在建设课程体系的时候，随着管理者的变化，课程体系结构也随着管理者的管理理念在发生变化，所以目前在各个高职院校，信息安全专业的课程体系结构差别很大，没有统一的一个人才培养方案，课程体系结构不完善，并且随机变化的可能性非常大。如果在课程体系的建设中能够通过上层结构与社会需求相结合，探究出一种最优的体系结构，并且将整体框架固化下来，以后随着社会的变化，不断地结合实际进行自动调优，产生最优的课程体系结构。
实现自动调优，产生最优的课程体系结构，可以采用机器学习中的一种强化学习来进行探究。强化学习是一种重要的机器学习方法[1]，强化学习中由环境提供的强化信号（课程）是对产生动作（学生技能）的好坏作一种评价，强化学习系统在行动-评价的环境中获得知识（课程体系），改进行动方案以适应环境[2]。
互联网+的时代，完全可以应用大数据结合人工智能来处理教育领域的问题，机器学习中的强化学习能够非常好的实现信息安全专业课程体系的建设与调优。
2 高职院校信息安全课程体系结构（The system structure of information security curriculum in higher vocational colleges）
信息安全是一門新兴学科，也是一门综合性的交叉学科，它涉及通信、密码学、计算机、数学、人工智能、系统工程、管理等诸多学科，除了具有工科教育的特点之外，还有独有的特点，涵盖的领域比较宽。
目前，各个高职院校信息安全专业课程由基础课程、专业课程和技能课程构成。基础课程在大学一年级开设，是专业课程的先修课程；专业课程在大学二年级设置，主要培养学生的专业能力；技能课程在大学三年级以实验实践课的形式开展，如图1所示。
（1）基础课程
基础课程注重学生基本素养的培养，并为专业课程打下坚实的基础。基础课程一般由公共基础课程、程序设计基础、网络基础和操作系统等构成。
（2）专业课程
专业课程重在培养学生的专业水平和能力，培养学生的专业素养，是学生掌握专业技能的一个关键环节，决定了学生后续学习的专业综合能力，决定了学生专业素质的好坏。一般由软件安全、数据库安全、系统安全、移动安全和网络安全等构成。
（3）技能课程
通过前两阶段的学习，学生最终能够做什么、会做什么，需要技能课程的学习，技能课程结合信息安全工作岗位必备的知识技能，对学生进行强化训练，这部分课程重在学生的实践操作训练。一般由专业训练、技能培训、顶岗实习和毕业设计等实训、实习课程构成。
3 “强化学习”实现课程的自动筛选（Implementation of automatic screening of courses by means of Reinforcement Learning）
在某个课程结构中，课程选择库中可供筛选的课程有若干门，如在基础课程中公共基础课程的选取，可以有数学、英语等，数学又包含高等数学、线性代数和离散数学等，英语又有新概念英语、大学英语和专业英语等，具体如何选择最终学生要修的课程，除了要掌握课程培养目标、学生需要的知识结构，还需要明确课程学习之后在学生中产生的效果，达到的预期目标，才能说是适合的、可选的课程。从若干课程中有效的判断，并选取最适合的课程，构成信息安全专业课程体系，可以使用强化学习来实现。
摘 要：高职院校的信息安全专业旨在培养信息安全类高技能型人才，是国家信息安全战略的一个部分。专业的课程体系建设关乎到人才培养的质量，从大量的课程中选择适合高职院校学生学习的课程，调配最优的课程体系，是专业课程建设的目标。通过机器学习中的强化学习，构建学生学习课程后产生的强化信号，通过强化信号的大小排序来进行选择保留的课程，最后形成课程体系。正的强化信号产生最优的课程体系。
关键词：强化学习；课程体系；信息安全专业
中图分类号：TP18 文献标识码：A
Abstract：The information security specialty of higher vocational colleges aims to cultivate highly skilled talents in information security，which is a part of the national information security strategy.The construction of professional curriculum system is related to the quality of talent training.It is the goal of the construction of professional curriculum to select the courses suitable for the students to study from a large number of courses and to formulate the best course system.In the era of Internet plus，it is possible to use large data and artificial intelligence to deal with the problems in the field of education.Reinforcement Learning in machine learning can be a very good realization of the construction and optimization of the information security professional curriculum system.
Keywords：Reinforcement Learning；curriculum system；information security specialty
1 引言（Introduction）
构建最优的课程体系，是目前教育管理中的一个研究课题，各个高校在建设课程体系的时候，随着管理者的变化，课程体系结构也随着管理者的管理理念在发生变化，所以目前在各个高职院校，信息安全专业的课程体系结构差别很大，没有统一的一个人才培养方案，课程体系结构不完善，并且随机变化的可能性非常大。如果在课程体系的建设中能够通过上层结构与社会需求相结合，探究出一种最优的体系结构，并且将整体框架固化下来，以后随着社会的变化，不断地结合实际进行自动调优，产生最优的课程体系结构。
实现自动调优，产生最优的课程体系结构，可以采用机器学习中的一种强化学习来进行探究。强化学习是一种重要的机器学习方法[1]，强化学习中由环境提供的强化信号（课程）是对产生动作（学生技能）的好坏作一种评价，强化学习系统在行动-评价的环境中获得知识（课程体系），改进行动方案以适应环境[2]。
互联网+的时代，完全可以应用大数据结合人工智能来处理教育领域的问题，机器学习中的强化学习能够非常好的实现信息安全专业课程体系的建设与调优。
2 高职院校信息安全课程体系结构（The system structure of information security curriculum in higher vocational colleges）
信息安全是一門新兴学科，也是一门综合性的交叉学科，它涉及通信、密码学、计算机、数学、人工智能、系统工程、管理等诸多学科，除了具有工科教育的特点之外，还有独有的特点，涵盖的领域比较宽。
目前，各个高职院校信息安全专业课程由基础课程、专业课程和技能课程构成。基础课程在大学一年级开设，是专业课程的先修课程；专业课程在大学二年级设置，主要培养学生的专业能力；技能课程在大学三年级以实验实践课的形式开展，如图1所示。
（1）基础课程
基础课程注重学生基本素养的培养，并为专业课程打下坚实的基础。基础课程一般由公共基础课程、程序设计基础、网络基础和操作系统等构成。
（2）专业课程
专业课程重在培养学生的专业水平和能力，培养学生的专业素养，是学生掌握专业技能的一个关键环节，决定了学生后续学习的专业综合能力，决定了学生专业素质的好坏。一般由软件安全、数据库安全、系统安全、移动安全和网络安全等构成。
（3）技能课程
通过前两阶段的学习，学生最终能够做什么、会做什么，需要技能课程的学习，技能课程结合信息安全工作岗位必备的知识技能，对学生进行强化训练，这部分课程重在学生的实践操作训练。一般由专业训练、技能培训、顶岗实习和毕业设计等实训、实习课程构成。
3 “强化学习”实现课程的自动筛选（Implementation of automatic screening of courses by means of Reinforcement Learning）
在某个课程结构中，课程选择库中可供筛选的课程有若干门，如在基础课程中公共基础课程的选取，可以有数学、英语等，数学又包含高等数学、线性代数和离散数学等，英语又有新概念英语、大学英语和专业英语等，具体如何选择最终学生要修的课程，除了要掌握课程培养目标、学生需要的知识结构，还需要明确课程学习之后在学生中产生的效果，达到的预期目标，才能说是适合的、可选的课程。从若干课程中有效的判断，并选取最适合的课程，构成信息安全专业课程体系，可以使用强化学习来实现。
