楊興春，王 剛，李朝榮

(1.四川警察學院 四川瀘州 646000；2.宜賓學院 四川宜賓 644000)

近年來，網(wǎng)絡違法犯罪形勢日趨嚴峻。為滿足公安機關對網(wǎng)絡安全與執(zhí)法人才的需求，2009年，經(jīng)教育部批準，中國人民公安大學首次開設“網(wǎng)絡安全與執(zhí)法”專業(yè)（以下簡稱網(wǎng)安專業(yè)），并于次年開始招生。2012年，教育部正式頒文公布網(wǎng)絡安全與執(zhí)法為工學門類下的公安技術類專業(yè)，此后，國內(nèi)眾多公安院校陸續(xù)獲批開設該專業(yè)。

由于網(wǎng)安專業(yè)要求學生掌握與計算機相關的專業(yè)知識和技能，因此，其課程設置也引入了部分計算機科學與技術專業(yè)（以下簡稱計科專業(yè)）的核心課程。事實上，國內(nèi)公安院校的網(wǎng)安專業(yè)大多從計科專業(yè)過渡而來，但是網(wǎng)安專業(yè)又不同于計科專業(yè)。根據(jù)應用型本科人才的培養(yǎng)定位，前者的課程設置及課程內(nèi)容，應當緊緊圍繞學生未來的公安職業(yè)能力需要進行設置。因此，沿用普通院校計科專業(yè)的課程大綱及實驗大綱，對于學生的職業(yè)能力培養(yǎng)來說，是不合理且不科學的。從目前的情況來看，公安院校在網(wǎng)安專業(yè)課程設置方面的相關研究和研討還較少。

一、網(wǎng)絡安全與執(zhí)法專業(yè)人才培養(yǎng)要求

我校在2014年獲準開設網(wǎng)絡安全與執(zhí)法專業(yè)，并停辦“計算機科學與技術”專業(yè)。根據(jù)我校普通本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案（2015版），網(wǎng)安專業(yè)旨在培養(yǎng)“掌握信息網(wǎng)絡安全監(jiān)管、互聯(lián)網(wǎng)巡查、網(wǎng)絡犯罪偵查和電子數(shù)據(jù)取證的基礎理論、基本知識與基本技能，具有開展網(wǎng)絡安全與執(zhí)法工作的職業(yè)核心能力、能在公安部門及相關領域從事網(wǎng)絡安全保衛(wèi)工作的應用型專門人才”。

在職業(yè)能力培養(yǎng)方面，該方案要求學生“具備網(wǎng)絡犯罪偵查能力，具備電子數(shù)據(jù)證據(jù)發(fā)現(xiàn)、提取、固定保全、分析和鑒定的能力”；在職業(yè)素質培養(yǎng)方面，要求學生“能夠系統(tǒng)運用網(wǎng)絡安全與執(zhí)法專業(yè)知識發(fā)現(xiàn)、分析和解決實際問題”。根據(jù)此培養(yǎng)方案，我校該專業(yè)的專業(yè)必修課程包括專業(yè)基礎課和專業(yè)核心課兩大類，其中，《計算機操作系統(tǒng)》《數(shù)據(jù)結構》《面向對象程序設計》《數(shù)據(jù)庫應用》等歸屬于專業(yè)基礎課，《計算機網(wǎng)絡》《網(wǎng)絡犯罪偵查》《網(wǎng)絡安全技術》《電子數(shù)據(jù)取證與鑒定》等歸屬于專業(yè)核心課。

二、《計算機操作系統(tǒng)》實驗課程開設現(xiàn)狀

《計算機操作系統(tǒng)》（Operating System）是計科專業(yè)的核心課程，同時也是網(wǎng)絡安全與執(zhí)法專業(yè)的專業(yè)基礎課程，對于培養(yǎng)學生的職業(yè)能力以及完善學生的知識結構來說，其重要性不言而喻。該課程主要講授：操作系統(tǒng)概論、進程及其調(diào)度、內(nèi)存管理、外存管理、文件管理、外設管理、操作系統(tǒng)接口、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、系統(tǒng)安全、Unix/Linux系統(tǒng)內(nèi)核結構等[1]，國內(nèi)大部分高校將前面六部分內(nèi)容作為主要授課內(nèi)容，后面四部分內(nèi)容一般作為課外自學。

在實驗開設方面，國外知名高校如普靈斯頓大學、加州大學伯克利分校、哈佛大學等的計算機專業(yè)，都非常重視《計算機操作系統(tǒng)》課程的實驗教學，其每一項實驗的時間至少持續(xù)兩周甚至以上[2]，并且課程實踐的成績一般占到總成績的50%以上[3][4]。國內(nèi)的部分高校也非常重視該課程的實驗教學，如浙江大學、國防科技大學、西北工業(yè)大學等都開設有獨立的《計算機操作系統(tǒng)》實驗課程[3]。

國外和國內(nèi)的部分知名高校將《計算機操作系統(tǒng)》實驗內(nèi)容定位于對操作系統(tǒng)的改進和設計，其難度較大[5]。國內(nèi)普通高校的計科專業(yè)，因考慮到學生未來的職業(yè)能力需要和應用型人才的培養(yǎng)要求，都有針對性的降低了該課程的實驗難度，一般以驗證性和模擬性的單項實驗為主，其開設的實驗項目包括：進程同步的模擬、進程調(diào)度算法模擬、虛擬存儲器管理、硬盤調(diào)度算法模擬、文件與目錄管理、Linux基本操作等。但是，目前許多高校仍然存在操作系統(tǒng)課程理論與實踐脫節(jié)的問題[6]。針對該課程的實驗設計，我校原計算機科學與技術專業(yè)的主要實驗內(nèi)容如表1所示。

表1 原課程實驗內(nèi)容

三、實驗設計

根據(jù)我校網(wǎng)安專業(yè)培養(yǎng)方案和《計算機操作系統(tǒng)》課程大綱，該課程為64學時（其中實驗20學時），要求學生了解計算機操作系統(tǒng)的基本功能和特點，理解進程的并發(fā)和同步，熟悉處理機調(diào)度策略，理解操作系統(tǒng)的內(nèi)存和外存管理機制，以及理解操作系統(tǒng)對文件的管理和外部設備的管理，并掌握Linux基本操作。

由于教學內(nèi)容較多，并且網(wǎng)安專業(yè)培養(yǎng)方案不同于計科專業(yè)培養(yǎng)方案，前者更強調(diào)與公安執(zhí)法相結合，而且突出實踐性和應用性，而計科專業(yè)強調(diào)對操作系統(tǒng)的原理及其實現(xiàn)的理解和掌握。因此，對于網(wǎng)安專業(yè)的《計算機操作系統(tǒng)》課程，其實驗項目及其內(nèi)容設計，應不同于計科專業(yè)對該課程的實驗要求。

在理論課教材的選取上，我們選用湯小丹等人主編的《計算機操作系統(tǒng)》第四版[1]，該書系國內(nèi)眾多高校計科專業(yè)選用教材，其內(nèi)容全面、難易適當且通俗易懂。根據(jù)應用型本科人才培養(yǎng)要求，結合網(wǎng)絡安全與執(zhí)法實際工作內(nèi)容，我們對《計算機操作系統(tǒng)》的實驗項目及其內(nèi)容進行了重新設計，旨在理論聯(lián)系實際，重點培養(yǎng)學生的實際動手能力和加深對計算機系統(tǒng)運行過程的理解。所設計的實驗主要基于主流的Windows平臺，并將實驗的類型分為應用型和驗證型兩大類，前者強調(diào)實用和應用性，后者強調(diào)對操作系統(tǒng)原理的驗證。采用課內(nèi)集中實驗和課外自主實踐的方式，要求學生完成每項實驗并提交實驗報告，具體的實驗項目、內(nèi)容及要求如下：

（一）軟件安裝

實驗類型：綜合型

實驗內(nèi)容：1.利用工具軟件或命令對硬盤分區(qū)和格式化；2.Windows 7、Windows 10或其他Windows版本的安裝；3.常用辦公軟件、殺毒軟件、程序開發(fā)軟件、網(wǎng)絡應用軟件、數(shù)據(jù)庫軟件的安裝及卸載；4.虛擬機的安裝和使用。

實驗目的：熟練掌握Windows系統(tǒng)、虛擬機及常用軟件的安裝和卸載，培養(yǎng)Windows系統(tǒng)的操作能力。

課時：3學時+課外實踐

實驗要求：獨立完成，提交實驗報告

對應章節(jié)：操作系統(tǒng)概論

（二）進程信息獲取

實驗類型：驗證型、研究型

實驗內(nèi)容：1.觀察Windows任務管理器，查看系統(tǒng)當前運行的各進程的相關信息；2.通過專業(yè)工具軟件，如Process Monitor及Process Explorer[7]等，查看進程相關信息；3.擴展內(nèi)容：利用高級語言，編寫一個簡單的多進程或多線程程序。

實驗目的：熟練掌握對進程信息的查看和提取，培養(yǎng)電子數(shù)據(jù)提取能力。

課時：3學時+課外實踐

實驗要求：獨立完成，提交實驗報告

對應章節(jié)：進程及其調(diào)度

（三）內(nèi)存數(shù)據(jù)獲取

實驗類型：驗證型、研究型

實驗內(nèi)容：1.利用命令，查看內(nèi)存相關信息；2.利用工具軟件，如Redline[8]、EnCase[9]，獲取內(nèi)存相關數(shù)據(jù)；3.擴展內(nèi)容：利用高級語言，編寫程序，模擬實現(xiàn)頁面置換算法。

實驗目的：熟練掌握對計算機內(nèi)存數(shù)據(jù)的查看和提取，培養(yǎng)電子數(shù)據(jù)提取能力。

課時：3學時+課外實踐

實驗要求：獨立完成，提交實驗報告

對應章節(jié)：內(nèi)存管理

（四）常見文件格式分析

實驗類型：驗證型

實驗內(nèi)容：1.分析EXE和COM類型文件格式；2.分析JPEG、BMP、GIF、PNG等圖片文件格式。

實驗目的：熟練掌握常用文件的格式，為計算機病毒分析打下基礎。

課時：4學時+課外實踐

實驗要求：獨立完成，提交實驗報告

對應章節(jié)：文件管理

（五）NTFS文件系統(tǒng)分析

實驗類型：驗證型、研究型

實驗內(nèi)容：1.NTFS文件系統(tǒng)分析；2.硬盤數(shù)據(jù)恢復。3.擴展內(nèi)容：U盤數(shù)據(jù)恢復。

實驗目的：熟練掌握NTFS文件系統(tǒng)格式，培養(yǎng)基本的電子數(shù)據(jù)恢復能力。

課時：4學時+課外實踐

實驗要求：可分組完成，提交實驗報告

對應章節(jié)：外存管理

（六）Linux操作

實驗類型：綜合型

實驗內(nèi)容：1.Linux安裝；2.Linux基本操作；3.Linux系統(tǒng)簡單配置；4.擴展內(nèi)容：Linux網(wǎng)絡環(huán)境配置。

實驗目的：熟練掌握Linux操作系統(tǒng)，培養(yǎng)基于Linux系統(tǒng)取證的基本能力。

課時：3學時+課外實踐

實驗要求：可分組完成，提交實驗報告

對應章節(jié)：操作系統(tǒng)概論、操作系統(tǒng)接口

對于實驗項目（五）和（六），考慮到其綜合性和實用性較強，學生可以采用分組的方式進行，旨在培養(yǎng)學生的團隊合作精神。上述實驗的課內(nèi)學時合計為20學時，除擴展內(nèi)容外，均為必做項目，其總成績占期末考核成績的30%。

四、結語

根據(jù)網(wǎng)安專業(yè)的人才培養(yǎng)要求，以及考慮到學生未來職業(yè)技能的需要，我們重新設計了專業(yè)基礎課《計算機操作系統(tǒng)》的實驗項目及其內(nèi)容。所設計的六大實驗分別對應于授課教材的相應章節(jié)，實驗內(nèi)容將操作系統(tǒng)原理與其實際應用有機地結合起來，并采取課內(nèi)集中實驗與課外自主實踐的方式，旨在不斷提升學生利用所學知識解決實際問題的能力，以及加深學生對計算機系統(tǒng)運行的深刻理解。后續(xù)工作將持續(xù)跟蹤實際的教學效果，并適當調(diào)整實驗項目、內(nèi)容和實驗要求等。