莊海燕

（鐵道警察學(xué)院，河南 鄭州 450053）

關(guān)鍵字：Python教學(xué)；課程內(nèi)容設(shè)計(jì)；課程改革

1 問題提出

作為目前最流行的語言之一，Python在多個領(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用。在新工科背景下，我國各高校相繼開設(shè)了Python程序設(shè)計(jì)語言課程，公安院校中的工科專業(yè)也緊跟教學(xué)改革步伐，開設(shè)了此類課程。多數(shù)公安院校中，Python 程序設(shè)計(jì)語言是網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，課程在專業(yè)建設(shè)中有著重要地位。

我國高等院校教育教學(xué)改革如火如荼進(jìn)行著，對課程教學(xué)提出了“兩性一度”的要求。對于Python 程序設(shè)計(jì)語言這門課程，如何達(dá)到“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度”的新標(biāo)準(zhǔn)，做到以網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)人才培養(yǎng)為目標(biāo)前提下，發(fā)揮課程在整個課程體系中的作用，真正為該專業(yè)人才培養(yǎng)起到支撐作用，是公安院校Python教學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。

2 研究意義及研究現(xiàn)狀

2.1 研究意義

面向網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)Python課程改革，既是網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法實(shí)戰(zhàn)需要，也是公安教育改革面臨的課題。

公安教育的生命力在于實(shí)戰(zhàn)化，網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法實(shí)戰(zhàn)工作發(fā)展對專門人才的編程能力提出進(jìn)一步要求，其實(shí)就是對公安院校的Python 程序設(shè)計(jì)語言課程應(yīng)用水平提出了更高要求。為滿足新工科背景產(chǎn)生的新需求，只有面向網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)，針對性地進(jìn)行課程內(nèi)容改革，才能有效提高學(xué)生計(jì)算思維和編程能力，提高Python 課程教學(xué)質(zhì)量,提升學(xué)生的就業(yè)水平。

公安教育是以專業(yè)核心能力培養(yǎng)為目標(biāo)的應(yīng)用型本科教育，公安院校各專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)明晰，各專業(yè)都需要不同的專業(yè)知識、專業(yè)理論、專業(yè)技能等專業(yè)素質(zhì)。Python 程序設(shè)計(jì)語言課程應(yīng)根據(jù)不同專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，不同專業(yè)的職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)入手，結(jié)合專業(yè)核心課程對前續(xù)課程提出的需求，進(jìn)行課程內(nèi)容、教學(xué)方法等的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)專業(yè)課程體系之間粘合度，形成體系化的課程，使學(xué)生無縫地、連貫地完成大綱要求的基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程和公安實(shí)踐課程這一系列的階梯型課程。

2.2 面向網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)Python程序設(shè)計(jì)語言課程改革的研究現(xiàn)狀

許多公安院校的Python程序設(shè)計(jì)語言課程是在原本Java程序設(shè)計(jì)語言課程或者VC++程序設(shè)計(jì)語言等課程基礎(chǔ)上改革而成的。作為專業(yè)基礎(chǔ)課，Python程序設(shè)計(jì)語言又是網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)的一門核心課程，課程面臨著師資、教學(xué)方法等一系列的問題，面對這些問題，院校同行進(jìn)行了相關(guān)研究。

劉衛(wèi)國的《程序設(shè)計(jì)教學(xué)的NLTK 模塊應(yīng)用案例設(shè)計(jì)Python》[1]研究了依托Python 的第三方庫設(shè)計(jì)應(yīng)用案例，用Python的自然語言處理模塊NLTK作為主要分析工具、以就職演說語料庫以及十九大報(bào)告作為分析素材、介紹文本內(nèi)容抽取的方法并對高頻詞實(shí)現(xiàn)可視化的教學(xué)案例。劉文飛、趙銘偉《面向人文社科類專業(yè)的Python 教學(xué)案例實(shí)踐》[2]一文中，分析人文社科類專業(yè)學(xué)生使用程序設(shè)計(jì)解決專業(yè)領(lǐng)域問題的一般場景，設(shè)計(jì)了以電影數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的Python 教學(xué)案例?？梢钥闯觯@類研究僅僅提出適用于該專業(yè)的某個案例或針對Python的某個具體庫進(jìn)行研究，并沒有從課程體系結(jié)構(gòu)及分層課程間的支持與關(guān)聯(lián)角度去考慮課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)。左衛(wèi)剛在《基于CDIO模式的Python程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)應(yīng)用研究》[3]文中針對目前Python語言課程教學(xué)現(xiàn)狀，在詳細(xì)分析其存在問題的基礎(chǔ)上，提出將CDIO工程教育理念與Python 教學(xué)相結(jié)合，其研究更多將構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）工程理念，引入Python 教學(xué)，此類研究更多著重于教學(xué)理論研究，未從實(shí)踐上考慮課程內(nèi)容設(shè)計(jì)問題。此外，更多的研究聚焦在教學(xué)方法的研究上，如吳敏等《疫情下線上信息化教學(xué)的探索與實(shí)踐——以課程為例》[4]，楊金榮的《MOOC與云班課混合模式下的Python教學(xué)改革》[5]，鄭凱梅的《基于雨課堂的Python 程序設(shè)計(jì)混合教學(xué)模式改革與實(shí)踐》[6]等。

3 面向網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)的Python程序設(shè)計(jì)語言課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)分析與分層設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)，在教育部頒布的本科專業(yè)分類目錄中，專業(yè)代碼為083108TK，屬于工科公安技術(shù)類，修業(yè)年限為四年。專業(yè)目標(biāo)是培養(yǎng)具有良好的科學(xué)素質(zhì)、人文素質(zhì)和警察基本素質(zhì)，具備扎實(shí)的網(wǎng)絡(luò)保衛(wèi)執(zhí)法的基礎(chǔ)知識、基本技術(shù)，經(jīng)過針對軟件開發(fā)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)情報(bào)技術(shù)、計(jì)算機(jī)犯罪偵查取證技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)察技術(shù)的專門學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，能在公安機(jī)關(guān)網(wǎng)絡(luò)保衛(wèi)執(zhí)法部門及相關(guān)領(lǐng)域從事與預(yù)防網(wǎng)絡(luò)犯罪、控制網(wǎng)絡(luò)犯罪和處置網(wǎng)絡(luò)犯罪相關(guān)的執(zhí)法、教學(xué)及研究工作的應(yīng)用型公安高級專門技術(shù)人才。作為一個包含工學(xué)(計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息技術(shù))、法學(xué)、公安學(xué)等多學(xué)科交叉融合的新型公安科技專業(yè)，網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)的專業(yè)課程體系包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)犯罪偵查、網(wǎng)絡(luò)信息監(jiān)控技術(shù)、信息等等，同時，作為公安技術(shù)類專業(yè)，在四年的學(xué)習(xí)過程中，需要更多的課時去學(xué)習(xí)掌握法學(xué)、警察體能等公安職業(yè)相關(guān)的課程。按照教育部規(guī)定，人才培養(yǎng)方案的制定，課時總量是有一定限制的，這造成一個最大的問題是：即許多技術(shù)類的專業(yè)基礎(chǔ)課程課時量相較于普通院校會有所壓縮。如何在有限課時內(nèi)，讓學(xué)生高效掌握必要的知識、能力，最終融匯成專業(yè)素養(yǎng)，是Python程序設(shè)計(jì)語言課程教學(xué)面臨的極大挑戰(zhàn)。

3.1 Python 程序設(shè)計(jì)語言在網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)課程體系中的位置分析

Python 程序設(shè)計(jì)語言在網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)課程體系中的位置如圖1所示。圍繞網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法人才培養(yǎng)目標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)課程體系大致分為三層：通識課程，專業(yè)基礎(chǔ)課（含專業(yè)基礎(chǔ)必修課和專業(yè)基礎(chǔ)選修課），專業(yè)課程（含專業(yè)必修課程和專業(yè)選修課程），依次支撐，最終共同形成網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)核心能力培養(yǎng)課程體系，為培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)安全執(zhí)法、網(wǎng)絡(luò)安全保衛(wèi)人才的網(wǎng)絡(luò)犯罪偵查能力、網(wǎng)絡(luò)安全管理能力和網(wǎng)絡(luò)安全預(yù)防能力服務(wù)。其中，Python程序設(shè)計(jì)語言是專業(yè)基礎(chǔ)必修課，對專業(yè)課程起支撐作用，關(guān)系到該專業(yè)所有核心課程的后續(xù)學(xué)習(xí)。

圖1 Python程序設(shè)計(jì)語言在網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)課程體系中的位置

3.2 面向網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)Python程序設(shè)計(jì)語言課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)

Python程序設(shè)計(jì)語言課程的內(nèi)容設(shè)計(jì)，一定程度上對學(xué)生的積極性調(diào)動具有決定性的作用?；诠苍盒Ｈ瞬排囵B(yǎng)的跨學(xué)科特殊性和課程本身專業(yè)基礎(chǔ)必修的性質(zhì)，為避免人才培養(yǎng)方案中的課程課時量受限而影響人才培養(yǎng)，為充分體現(xiàn)其對專業(yè)課程的支撐作用，發(fā)揮其對人才能力養(yǎng)成的基礎(chǔ)功能，應(yīng)當(dāng)將課程置于專業(yè)的課程體系之內(nèi)，緊密結(jié)合專業(yè)核心課程，形成一體化的課程體系。一方面，從課程體系角度，能夠提高人才培養(yǎng)的效率；另一方面，能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，從而提高學(xué)習(xí)效率，最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)。

根據(jù)Python程序設(shè)計(jì)語言特點(diǎn)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，及其后續(xù)課程對編程能力要求，將Python 程序設(shè)計(jì)語言課程內(nèi)容分為四個階段，依次循序漸進(jìn)教與學(xué)，如圖2所示。

圖2 面向網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)Python程序設(shè)計(jì)語言課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)

第一階段，Python程序設(shè)計(jì)語言入門相關(guān)內(nèi)容。該階段主要考慮引入計(jì)算思維解決實(shí)際問題的基本方法，可以流程圖為工具，進(jìn)行思維訓(xùn)練，主要內(nèi)容包括：

（1）基本編程方法和思路（流程圖）；

（2）運(yùn)行環(huán)境及基本環(huán)境配置；

（3）代碼的運(yùn)行。

第二階段，Python基礎(chǔ)語法及簡單代碼編寫。從整體上了解Python 程序基本結(jié)構(gòu)，包含的元素，程序的作用。內(nèi)容包含：

（1）基本語法元素（輸入、輸出、基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、流程控制）；

（2）基本庫（IO）；

（3）基礎(chǔ)應(yīng)用（10行以內(nèi)代碼）；

（4）網(wǎng)絡(luò)安全：惡意代碼刪除（文件、目錄操作）。

第三階段，掌握基本語法和基本編程方法后，學(xué)習(xí)復(fù)雜的Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并運(yùn)用Python編寫簡短代碼完成模塊化的功能。內(nèi)容包括：

（1）函數(shù)與代碼復(fù)用；

（2）組合數(shù)據(jù)類型；

（3）文件處理；

（4）面向?qū)ο蟮木幊蹋?/p>

（5）代碼的異常處理。

第四階段，進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)，按照模塊化思想，針對網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)后續(xù)的核心專業(yè)課相關(guān)內(nèi)容，編寫簡單實(shí)用的程序。本階段的內(nèi)容包括：

端口掃描：主要掌握模塊和套接字，實(shí)現(xiàn)端口掃描器。學(xué)習(xí)內(nèi)容涉及實(shí)現(xiàn)端口掃描、使用ms17_010 漏洞來控制Windows7系統(tǒng)、理解端口掃描的原理、實(shí)現(xiàn)端口掃描器基礎(chǔ)功能、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)段端口掃描器。支持網(wǎng)絡(luò)安全管理、網(wǎng)絡(luò)犯罪偵查、網(wǎng)絡(luò)攻防技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)犯罪現(xiàn)場勘查與取證等后續(xù)課程。

文件操作：通過文件和目錄處理進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，刪除惡意代碼等。支撐情報(bào)搜集與分析技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全管理、網(wǎng)絡(luò)犯罪偵查、網(wǎng)絡(luò)攻防、網(wǎng)絡(luò)犯罪現(xiàn)場勘查與取證等后續(xù)課程。

操作系統(tǒng)判斷滲透測試：用Scapy/Kamene 模塊實(shí)現(xiàn)SYN DDoS 滲透測試。支持網(wǎng)絡(luò)安全管理、網(wǎng)絡(luò)犯罪偵查、網(wǎng)絡(luò)攻防技術(shù)等后續(xù)課程。

網(wǎng)絡(luò)爬蟲：安裝Scrapy模塊、創(chuàng)建Scrapy項(xiàng)目、分析URL和網(wǎng)頁源碼、編寫爬蟲程序爬取數(shù)據(jù)。支持情報(bào)搜集與分析技術(shù)、電子數(shù)據(jù)分析與檢驗(yàn)等后續(xù)課程。

數(shù)據(jù)可視化：利用數(shù)據(jù)可視化進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析。支撐情報(bào)搜集與分析技術(shù)、電子數(shù)據(jù)分析與檢驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)犯罪現(xiàn)場勘查與取證等后續(xù)課程。

4 面向網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)Python程序設(shè)計(jì)語言課程線上線下混合式教學(xué)

（1）第一至第三階段，主要采用線上結(jié)合線下混合教學(xué)模式

對于第一階段Python 程序設(shè)計(jì)語言入門、第二階段Python 基礎(chǔ)語法及簡單代碼編寫兩個部分的教學(xué)可采用線上線下混合式教學(xué)模式。在基礎(chǔ)前期搜集、整理線上優(yōu)秀教學(xué)資源，課前要求學(xué)生結(jié)合自身接受能力、自身時間安排，利用資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，對預(yù)設(shè)問題進(jìn)行思考，課中可以采用翻轉(zhuǎn)課堂、討論等形式深入學(xué)習(xí)探討，課后繼續(xù)以論壇等形式繼續(xù)問題討論互動。

前三個階段的內(nèi)容，利用線上資源可多次循環(huán)直至掌握。

（2）第四階段，線下授課、注重實(shí)驗(yàn)、善用評價

進(jìn)階到實(shí)戰(zhàn)階段，要求按照模塊化思想針對網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)核心專業(yè)課相關(guān)內(nèi)容，編寫簡單實(shí)用的程序。本階段需要進(jìn)行更好的教學(xué)路徑設(shè)計(jì)、形態(tài)規(guī)劃，做到與之前學(xué)習(xí)內(nèi)容呼應(yīng)，線上線下呼應(yīng)，另外，善用評價、鼓勵團(tuán)隊(duì)幫扶支持。

Python程序涉及語言線上線下緊密銜接的混合式教學(xué)，考慮針對網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)選擇合適的主題、案例；針對課程內(nèi)容進(jìn)行梳理后構(gòu)建恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)路徑；采用線上和線下充分結(jié)合，并充分利用評價引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)；鼓勵團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn)，老師充分給予靈活支持。通過以上幾個方面，提高教與學(xué)的效率，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

5 結(jié)語

針對Python程序設(shè)計(jì)語言課程，面向特定的網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)，依據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)與實(shí)戰(zhàn)發(fā)展需求，充分分析課程在專業(yè)課程體系中的作用，在此基礎(chǔ)上，整個專業(yè)課程體系角度考慮并選擇貼近實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用，進(jìn)行Python程序設(shè)計(jì)語言課程內(nèi)容設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮該課程在整個課程體系中對后續(xù)課程以及專業(yè)核心能力培養(yǎng)的支撐作用，不僅能提高Python程序設(shè)計(jì)語言課程學(xué)習(xí)積極性與效果，也增加了專業(yè)培養(yǎng)過程中各課程之間的粘合度，對整個課程體系的人才培養(yǎng)作用具有重要意義。