馬玉州

（安徽省公安教育研究院，合肥230031）

0 引言

Linux 操作系統(tǒng)課程是公安院校信息網(wǎng)絡監(jiān)察（以下簡稱“網(wǎng)安”）專業(yè)開設的一門專業(yè)主干課程。作為多門專業(yè)課（如網(wǎng)絡攻防技術、電子物證技術基礎、信息網(wǎng)絡安全管理）的先修課程，其包含的理論知識不斷地應用在各級網(wǎng)安部門的實戰(zhàn)中，如電子數(shù)據(jù)取證中的數(shù)據(jù)文件恢復。Linux 操作系統(tǒng)是完成上述工作的必備知識，所以其實驗部分設計至關重要，既要加深學生對操作系統(tǒng)理論知識的認知，又要聯(lián)系網(wǎng)安實戰(zhàn)部門的工作實際需求。

本文根據(jù)公安院校信息網(wǎng)絡安全監(jiān)察專業(yè)人才培養(yǎng)要求，結合網(wǎng)安實戰(zhàn)部門對操作系統(tǒng)相關技術需求，針對Linux 操作系統(tǒng)實驗課程開設存在的問題[1-2]，對實驗進行了詳細設計，通過實踐教學的檢驗，實驗設計激發(fā)了學生的學習積極性，架起了一座理論到應用的橋梁，符合信息網(wǎng)絡安全監(jiān)察專業(yè)對應用型人才的培養(yǎng)要求。

1 信息網(wǎng)絡安全監(jiān)察專業(yè)人才培養(yǎng)要求

根據(jù)我校2019 級各專業(yè)人才培養(yǎng)方案，網(wǎng)安專業(yè)按照公安工作專業(yè)化、職業(yè)化、實戰(zhàn)化要求，堅持培養(yǎng)掌握網(wǎng)安專業(yè)的基本理論、基本知識、基本技能，具備從事網(wǎng)安實際工作的專業(yè)核心能力，能夠在公安機關從事網(wǎng)安管理工作和在其他部門從事相關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“具備掌握信息網(wǎng)絡安全知識、法律知識和公安業(yè)務知識，具備掌握涉網(wǎng)案件偵查、互聯(lián)網(wǎng)管理、網(wǎng)絡偵控、電子數(shù)據(jù)取證等業(yè)務知識的能力”；在職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)方面，要求學生“具備實戰(zhàn)能力強，執(zhí)法規(guī)范，善于溝通，能夠綜合運用相關專業(yè)知識和技能解決實際問題，勝任網(wǎng)絡安全與執(zhí)法崗位工作的素質(zhì)”。根據(jù)此培養(yǎng)方案，和分析網(wǎng)絡安全與執(zhí)法民警崗位核心職業(yè)能力構成要素，我院網(wǎng)安專業(yè)（技能）課程分為專業(yè)基礎課程模塊和專業(yè)主干課程模塊，其中專業(yè)主干課程模塊以公安網(wǎng)絡安全與執(zhí)法業(yè)務為內(nèi)容，著重培養(yǎng)學生的崗位核心職業(yè)能力，Linux 操作系統(tǒng)就歸屬于專業(yè)主干課程模塊。

2 操作系統(tǒng)實驗課程存在的問題

為適應學院人才培養(yǎng)的要求，我校網(wǎng)安專業(yè)的操作系統(tǒng)課程[3]由原先注重操作系統(tǒng)原理性知識的講解，轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚撆c實踐并重，強調(diào)理論聯(lián)系并服務實戰(zhàn)，逐漸加大實驗操作方面的授課。在近幾年的教學過程中發(fā)現(xiàn)存在如下諸多問題。

（1）實驗教學與實戰(zhàn)性聯(lián)系不強

由于操作系統(tǒng)內(nèi)容原理性強，理論學時占據(jù)了大部分課程總學時，同時，操作系統(tǒng)實踐環(huán)節(jié)涉及面廣，單純地進行驗證性實驗，而嚴重缺乏根據(jù)網(wǎng)安業(yè)務工作實際而設計的實驗。實驗教學與實戰(zhàn)性缺乏聯(lián)系，導致學生的創(chuàng)新能力和實踐能力得不到有力地培養(yǎng)。

（2）實驗教學計劃固定，缺乏靈活性

學院教務處統(tǒng)籌安排實驗課程的學生、時間和實驗室，如此就固定了人員、時間和地點，教師只能按部就班地進行實驗課程，不能靈活安排實驗，而且課時有限，如果有學生因故缺席了某次實驗，那后期補學實驗就非常不方便了，實驗教學計劃缺乏靈活性。

（3）學生實驗學習缺乏積極性

操作系統(tǒng)課程具有概念多而抽象，知識面廣而繁，理論性強而不易理解；實驗可操作性差，與主流操作系統(tǒng)的實現(xiàn)差距巨大，原理實現(xiàn)技術難以理解和掌握等特點[4-5]，導致很難像網(wǎng)絡攻防技術、數(shù)據(jù)庫原理與應用等課程直接通過實踐發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，進而加深課程的理解。由于較難獲得階段性成果的鼓勵，學生往往缺乏學習的積極性，甚至產(chǎn)生厭煩情緒。

3 實驗設計

根據(jù)公安院校人才培養(yǎng)定位和我院人才培養(yǎng)方案要求，結合網(wǎng)安工作實戰(zhàn)，也為解決近幾年教學過程中遇到的問題，我們重新對Linux 操作系統(tǒng)進行了詳細設計，其中實驗內(nèi)容實戰(zhàn)化、實驗教學兼具靈活性和激發(fā)實驗學習積極性是設計的三個重點，旨在理論聯(lián)系實際、服務實戰(zhàn)，加深理論知識的理解和強化學生實際動手能力的培養(yǎng)。所設計的實驗基于開源免費的Linux平臺[6]，要求學生獨立完成并提交實驗報告，具體設計如下。

3.1 實驗內(nèi)容實戰(zhàn)化

（1）Linux 系統(tǒng)概述

實驗類型：應用型

實驗內(nèi)容：硬盤格式化和分區(qū)；Linux 系統(tǒng)、常用應用軟件、虛擬機等的安裝使用、卸載和更新；實驗原理知識點過關測試題。

實驗目的：了解Linux 系統(tǒng)免費和開源的優(yōu)點；熟悉虛擬機、Linux 系統(tǒng)及軟件安裝卸載更新，培養(yǎng)Linux系統(tǒng)操作能力。

課時：2 課時

對應章節(jié)：Linux 基礎

（2）Linux 文件系統(tǒng)

實驗類型：綜合型

實驗內(nèi)容：分區(qū)與目錄（目錄是邏輯上的區(qū)分。分區(qū)是物理上的區(qū)分）；硬盤數(shù)據(jù)恢復；實驗原理知識點過關測試題。

實驗目的：掌握文件系統(tǒng)的概念和結構，為電子數(shù)據(jù)恢復打下基礎。

課時：2 課時

對應章節(jié)：文件系統(tǒng)

（3）進程管理

實驗類型：研究型

實驗內(nèi)容：ps 的使用，基于fork()創(chuàng)建子進程；調(diào)整優(yōu)先級；終止進程；實驗原理知識點過關測試題。

實驗目的：了解進程類型間的區(qū)別；掌握進程信息查看和獲取，培養(yǎng)基本的電子數(shù)據(jù)提取能力。

課時：2 課時

對應章節(jié)：進程管理

（4）用戶管理

實驗類型：驗證型、研究型

實驗內(nèi)容：增加和刪除用戶；添加組；改變用戶屬性；設置口令；實驗原理知識點過關測試題。

實驗目的：掌握不同賬戶權限分配管理，培養(yǎng)基本的信息安全能力。

課時：2 課時

對應章節(jié)：用戶與權限管理

（5）系統(tǒng)監(jiān)控與備份

實驗類型：綜合型

實驗內(nèi)容：使用ps 命令和grep 命令的組合；查看并分析日志；命令：lscpu；設置口令；實驗原理知識點過關測試題。

實驗目的：掌握查看日志和硬件信息的方法；掌握數(shù)據(jù)備份的操作，培養(yǎng)基本的信息安全和電子數(shù)據(jù)恢復能力。

課時：2 課時

對應章節(jié)：系統(tǒng)監(jiān)控與備份

（6）管理網(wǎng)絡服務

實驗類型：綜合型

實驗內(nèi)容：安裝FTP、郵件和網(wǎng)頁服務器；創(chuàng)建服務器用戶；新增或修改服務器配置文件；實驗原理知識點過關測試題。

實驗目的：掌握服務器的安裝和配置，為網(wǎng)絡攻防打下基礎。

課時：2 課時

對應章節(jié)：網(wǎng)絡管理

3.2 實驗教學具有靈活性

我們的實驗平臺采用私有云部署方式，底層采用OpenStack+Docker 作為云計算的底層技術，采用B/S 架構，學生可通過瀏覽器訪問使用，可在學院任何一個網(wǎng)絡可達的場所進行學習。因故缺席實驗的學生可以在宿舍就能補學實驗，這就很好地解決了實驗教學計劃固定，缺乏靈活性的問題。Linux 操作系統(tǒng)實驗作為實驗平臺的一個模塊，詳見圖1。

圖1 實驗平臺

3.3 實驗過程激發(fā)學習積極性

為鼓勵學生實驗學習積極性，每一個實驗都設任務卡，分步驟考核，每步均需要解鎖，全部解鎖成功即可得到成就館的成就徽章，而且完成的實驗越多越好還能升級成就徽章，一定程度上激發(fā)了學生實驗學習積極性，任務卡和成就徽章分別見如圖2 和圖3 所示。

圖2 任務卡

圖3 成就徽章

4 結語

根據(jù)網(wǎng)安專業(yè)的人才培養(yǎng)要求和網(wǎng)絡安全保衛(wèi)部門的實際工作需要，我們重新設計了專業(yè)基礎課Linux操作系統(tǒng)實驗。實踐教學表明，經(jīng)過詳細設計的Linux操作系統(tǒng)實驗教學收到良好效果。首先通過貼近實戰(zhàn)的實例分析，使學生充分理解了原理性實驗內(nèi)容與網(wǎng)安工作實際之間的聯(lián)系，進而對未來職業(yè)技能產(chǎn)生積極影響；其次通過校內(nèi)無處不在的校園網(wǎng)，使學生能夠隨時隨地登錄實驗平臺完成實驗，實驗教學計劃完整而又不失靈活性；最后通過實驗分步驟解鎖獎勵實驗徽章，有游戲做任務沖關的樂趣，大大提高了學生學習積極性。Linux 操作系統(tǒng)實驗設計只有結合網(wǎng)安工作一線實際，堅持將操作系統(tǒng)實驗原理與網(wǎng)安實際應用有機結合，才能不斷提升學生利用所學知識解決實際問題的能力，才能符合網(wǎng)安專業(yè)對應用型人才的培養(yǎng)要求。后續(xù)工作將持續(xù)跟蹤實際的教學效果，并隨著新的網(wǎng)安工作實際調(diào)整實驗設計。