大数据画像助力高校网络安全教育

近年来，网络安全事件频发，不少国内外高校、企业遭到攻击，大量敏感信息泄露。网络安全教育作为一项预防性措施，能很大程度上减少网络安全事件发生，而在作为重要的人才培养基地的高校中，培养和提高网络安全意识和技能，有助于学生的健康发展。

由于环境的变化和学生的个性化需求，高校传统的网络安全教育理念和方式存在局限性。大数据时代，用户画像技术是重要的数据分析工具，通过数据采集、处理、提取、构建等操作，实现数据隐藏价值挖掘，为用户提供针对性的服务。在高校网络安全教育中应用用户画像技术，能够挖掘出用户的需求内容，实现资源服务的精准匹配和推送，提高用户信息化素养和网络安全意识，不断完善高校网络安全教育内容。

在中国知网搜索“用户画像、高校”主题关键词，检索出有关高校领域用户画像的研究文献279篇；搜索“大数据、高校网络安全”主题关键词，检索出有关高校领域网络安全的研究文献87篇。通过分析和研究已有论文，可以发现国内高校关于网络安全教育的画像研究起步较晚，最早报道是2016年，且大部分论文主要研究用户画像在高校图书馆、思政教育方面的应用，较少涉及网络安全教育方面。

鉴于此，本文借鉴国内外专家对用户画像在高校教育方面的应用研究，提出基于用户画像的高校学生网络安全素质提升模型，研究大数据画像在高校网络安全教育的应用。

用户画像最早由“交互设计之父”阿兰·库珀（Alan Cooper）在1998年提出，它是通过分析数据建立的用户模型，是分析用户真实需求、开展后续服务的有效工具。用户画像是大数据的产物，用于分析用户的社会属性、兴趣爱好、行为特征等，进而得出用户的真实喜好、行为等；还可以动态收集、分析用户的变化行为，实时、精准描述和预测用户需求。库珀将用户画像应用于计算机领域，用于分析用户需求，改善产品性能。之后其他学者也对用户画像理论和实践内容进行了丰富。

用户画像最早采用统计学的方式对用户进行描述。随着大数据的发展，可以通过采集各个系统、平台上的数据预测用户的需求，以可视化方式展现用户画像。用户画像构建流程有4个步骤，即数据采集、数据处理、标签提取、构建用户画像。

数据采集是用户画像构建的基础，直接影响用户画像的真实性和完整性。为了得到精准的用户画像，需要提供的用户数据多样、准确、全面。构建的用户画像不同，采集的侧重点也不一样。数据处理是构建用户画像的重要环节，目的在于挖掘数据的隐藏价值。完成用户数据采集后，需要对其进行分类，并采取一定的数据处理方式提取用户特征。数据处理过程包括整理、清洗、过滤、挖掘等，其中，数据挖掘是重点工作，常用算法包括聚类算法、关联算法、分类算法、神经网络等。标签提取是对数据进行整理、聚类、关联分析、文本分析等操作后，从中提取特征值和关键信息，从而形成标签，得到多维度的用户描述。构建用户画像往往就是用户信息的标签化过程，利用大数据技术分析用户行为、偏好等，做到精准分析和预测，为后续开展个性化和精准服务提供重要的数据支持。

随着高校对学生网络安全素养的要求不断提高，高校应该以学生为中心，通过分析和挖掘学生画像数据，利用各类算法模型进行匹配关联，构建学生网络安全素养提升模型，如图1所示。模型分为4个步骤，通过采集学生数据，经过数据标签化过程，完成用户画像构建，然后运用合适的模型算法，向用户提供智能化服务。

高校网络安全教育的主体是学生，根据学生的用户属性和行为方式，将用户数据分为3个方面：基础数据、学习数据、行为数据，如表1所示。采集的数据越详细，用户画像越清晰，后期数据分析越准确。

基础数据主要是对学生个人信息的描述，如姓名、性别、年龄、专业、生源等，这些数据主要来源于学工系统，同时也可以根据实际情况增加需要的项目。

学习数据主要描述学生在学习过程中的行为和偏好，主要包括学生参加的网络安全方面的课程、实践课程、工作坊、讲座、知识竞赛、图书借阅等。学习数据主要来源于教务系统、工作坊系统、学生社区活动系统、图书馆系统等。

行为数据主要包括学生的安全上网行为数据、门禁出入数据、消费数据等。安全上网行为数据用于描述学生的上网习惯和特征，重点记录学生学习网络安全方面的行为数据，包括浏览、下载、搜索相关内容、文献、书籍等，以及不良的上网行为数据，包括访问黄赌毒等不良网站、刷单行为、挖矿行为、点击钓鱼邮件、泄露个人信息行为等。数据可以通过学校网络安全设备、上网行为管理设备等安全监管设备搜集。门禁出入数据用于描述学生进出学校、寝室的时间、地点等行为轨迹，数据主要来源于门禁系统。消费数据主要是校园卡消费流水数据，数据来源于校园一卡通系统。

数据标签化是指用户信息的标签化过程，即将用户特征信息映射到标签体系中，包括数据处理和用户标签提取，不同的标签能描述用户的不同视角。用户画像构建则是数据标签化后的产物，是将数据信息处理、挖掘、标签化后，构建多维度、全方位的用户画像。

数据处理过程中，因为数据来源复杂，来自各个业务系统、数据平台等，数据类型多样，有非结构化数据、结构化数据和半结构化数据，所以处理起来比较困难。其中，本文用户的基础数据属于结构化数据，学习数据、行为数据中大部分属于非结构化数据和半结构化数据。

本文从三个维度对学生建立标签体系，分别是学生的基础属性标签、学习属性标签、行为属性标签，如表2所示。基础属性标签是对学生个人信息的描述，标签有姓名、性别、专业等。学习属性标签源于学生所学课程、参加的活动等，反映学生的学习过程及偏好，标签有网络安全相关课程学习时长、课程体系学习程度、参加相关活动次数、相关知识竞赛得分情况、相关图书借阅次数、文献下载数量等。行为属性标签来源于学生浏览网页内容、门禁出入、消费等，反映学生上网行为习惯、活动情况、消费情况等，标签有浏览网络安全相关内容时长、检索关键词数量、下载资料数量、门禁出入异常记录数据、消费流水数据。

完成用户标签提取后，可以通过各类直观的方式展现用户画像。例如，可以利用直方图、雷达图等各类统计图呈现效果，或者借助标签云，结合人物图片和用户标签进行呈现。其中，用户画像越清晰，对应的特征值和标签越多，反之则越少。同时，为了深入研究用户画像的应用，还需要构建群体画像，通过归纳总结形成具有相近信息化素养和能力的用户群体画像。个人画像和群体画像的构建，方便观察和分析个体与群体的特征及发展趋势，为后续用户画像的应用提供基础数据。

为了更好地为学生提供服务，需要构建相关的智慧服务模型，匹配关联用户画像，并不断完善相关算法。根据用户画像模型，采用多种方式相结合的数据挖掘算法，分析和预测用户的资源需求和行为趋势，然后通过高效的信息化手段，为用户提供有价值的信息资源和服务。

构建用户画像和资源服务之间的智能推荐模型，根据学生的基础信息化素养和社交行为数据构建用户画像，同时对所提供的课程内容、培训服务、图书资料等进行数据分析挖掘，匹配关联两者，从而实现精准的网络安全教育资源推送服务。构建学生个体与群体之间的智能分析模型，根据个体画像和群体画像数据，分析预测学生个体和群体的网络安全素养发展规律，提高网络安全素养，预防网络安全事件的发生。

基于内容推荐算法是常用的推荐算法之一，它匹配用户的喜好和拟推荐内容之间的相似程度，将用户喜欢的资源内容推荐给目标用户，实现精准化服务。深度学习算法是近年来系统领域的研究热点，利用深度神经网络的强大表征能力，提高预测的准确性和效果。

1. 为学生推送精准化的网络安全资源和培训服务

学生用户画像的构建，使得学校开展精准化教学成为可能。高校可以根据学生的特点、需求、爱好等，为学生提供精准化的网络安全资源和培训服务。

根据用户画像，利用大数据分析，实现精准化的资源推送。例如，根据学生的专业、年级以及专业课程，为其推送个性化的信息化、网络安全相关资料；根据学生的兴趣爱好，为其推送相关的课程、视频、课件等。

根据用户画像，分析用户的需求变化，制定相关的培训计划，提供精准的服务内容，从而满足用户的需求。例如，非电信专业的学生，平时接触计算机网络较少，可以根据学生生源、专业等特点，提供对应的信息素养培训；针对大一新生，推送个性化的培训、讲座、知识竞赛等，提高新生的网络安全意识；通过大数据分析，统计各个分院的网络安全问题，针对问题较多的学院，制定相应的培训方案，降低安全事件发生概率。

2. 为学生制定个性化的网络安全教育策略

利用学生用户画像开展教学活动，提高学生网络安全防范意识和能力，构建一个以提升学生网络安全素养为目标的教学模式。在日常教学过程和实践活动中，加入学生画像，根据学生学习数据、活动数据、互动数据、行为数据等，分析学生的信息化能力和网络安全意识，推送相关专业课程学习资料，把提升学生网络安全素养嵌入课堂中。同时也可以根据学生能力范围、兴趣爱好等，把学生分为不同的小组，开展不同类型的教学活动、教学评估，实现个性化教学方式。

为丰富用户画像内容，可以将信息素养教学融入学校的第二课堂活动、实践项目、工作坊等，涵盖学生的整个学习生涯。分析用户画像与群体画像内容，为学生提供针对性、渐进式的培训和咨询，弥补学生的不足之处，锻炼学生的实践能力和学习能力。

3. 辅助管理层制定科学的决策

大数据画像技术不仅在学生教学的精准化、个性化方面发挥重要作用，对于管理层而言，还起到辅助科学决策的作用。学校的领导者通过数据分析和挖掘学生画像，可以知道每个分院学生对信息化素养和网络安全的了解程度，从顶层设计出发，制定相应的人才培养方案和课程设计。信息化工作者通过分析个体画像和群体画像，从网络安全角度出发，制定相应的防护措施和策略，增添防火墙、审计设备、监管设备等，制定细化的黑白名单策略，重点关注网络安全意识不足的分院和对象，降低网络安全风险。分院学工老师通过对学生数据长期、持续追踪和分析，动态调整网络安全教育策略，同时重视学生反馈，做好反馈机制，针对性地为学生提供更具有价值、更贴近学生需求的教育服务，提高学生体验感。

4. 动态预测趋势，开展针对性措施

利用用户画像还能动态预测用户个体和群体的发展规律。通过分析用户画像和动态数据，可以检测追踪学生群体的变化规律和群体性特征，依据学生群体的变化特征，动态调整相应的教学方案和计划，保障教学质量，提高教学效率。

同时，大数据画像技术还可以用于预测趋势，对于有潜在网络安全风险的个体或群体，及时做出针对性干预，给出个性化的防范建议和服务推送。例如，对于非工科类专业学生，积极推送个性化的学习资源和培训服务，防患于未然；对学生上网行为数据进行实时追踪和分析，发现学生访问不良网站时，及时采取相应的措施，如弹窗警告、短信通知等，纠正学生的错误行为；对一卡通、微信、支付宝等消费交易数据进行分析和追踪，重点关注大额消费和突发性消费。

信息化的飞速发展对大学生网络安全教育提出更高的要求。加强大学生的网络安全教育，既是培养新时代高素质人才的需求，也是稳定校园环境、保障学生安全的需求。在大数据时代，传统的网络安全教育模式亟待改变，大数据画像技术在高校网络安全教育的应用打破了传统的教育模式，利用大数据平台对用户数据进行充分挖掘，教育过程从“经验型”模式向“数据支持型”模式转变，使得决策更加科学和有效。利用大数据画像技术，能在海量的信息中挖掘出潜在的价值，即学生的个体和群体特征，为学生提供精准的个性化推送，制定专门的教学方式，为个性化教学提供基础保障。利用大数据画像能够提高教学效率，实现数字化教育新模式。

基金项目：宁波职业技术学院2024年度课题《大数据时代高职院校网络安全教育的路径研究》（编号：NZ24081Q）

来源：《中国教育网络》2024年8月刊

作者：吴震（宁波职业技术学院信息资源中心）

责编：余秀

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