论文《系统和数据恢复》课程开放性实践教学模式，本文是关于教学模式类本科毕业论文范文跟《系统与数据恢复》和教学模式和开放性方面硕士学位论文范文.
摘 要：信息安全作为国家重点发展的新兴学科,其专业课的实践教学具有高度的开放性需求.以《系统与数据恢复》课程为例,结合课程组教学经验,给出了理论教学环节和实践教学环节的几点建议,对相关课程建设有一定借鉴意义.
关键词：信息安全；系统与数据恢复；开放性实践教学；虚拟实验室
中图分类号：G436文献标识码：A文章编号：1672-7800（2018）07-0065-03
收稿日期：2018-02-01
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作者简介：康晓军（1978-）,男,博士,中国地质大学（武汉）计算机学院副教授,研究方向为信息安全、人工智能；董理君（1978-）,男,博士,中国地质大学（武汉）计算机学院副教授,研究方向为信息安全、人工智能；姚宏（1976-）,男,博士,中国地质大学（武汉）计算机学院副教授,研究方向为计算机网络、人工智能.
随着经济、科技、教育等领域实力的不断增强,我国在电子商务、电子政务等方面高速发展,已远远走在了世界前列.与此同时,信息安全作为国家安全、社会安全、经济安全的重要基础和组成,已经引起了国家各级部门的高度重视.2016年4月,总书记在国家网络安全和信息化工作座谈会上强调指出,要大力培养和发展信息安全专业人才［1］.
信息安全是跨学科的交叉性学科群体系.作为一个较新的本科专业,信息安全学科具有很强的理论性和实践性,对学生的实践动手能力培养提出了更高的要求［2-3］.数据恢复技术是信息安全领域的最后一道防线,《系统与数据恢复》是信息安全专业的一门重要的课程,是一门直接面向工程和应用的专业课程.
1《系统与数据恢复》课程开放性特征
1.1课程体系的开放性
任何信息安全技术都不是孤立的,都是建立在计算机科学技术的基础之上［4-5］,《系统与数据恢复》课程也不例外.本课程通常需要学生具有基本的电子电路相关知识,同时需要掌握相关的硬件原理和结构,还需要学生较为深入地理解和掌握“操作系统原理”中有关文件系统的相关知识点.因此,一方面必须保证学生在学习本课程之前能够充分掌握相关前导知识,另一方面也迫切需要学生尽快开展本课程的理论和实践教学,能够尽快将相关知识点融会贯通,并在实验中“可视化”地看到相关的操作效果.以我们课程组的经验表明,学生尽早通过实验获得相关的理想结果,可以进一步正反馈于学生,不论是对本课程的学习,还是对其他相关课程的学习,都有着非常积极的意义.
1.2实验环节的开放性
信息安全的实践教学环节通常涉及一些“破坏性”的实验,因为信息安全领域基本以“攻与防”为基础.所以,大部分的信息安全专业的实践课程需要较为封闭的实验环境.对于《系统与数据恢复》课程而言,最为基础的实验就需要涉及到磁盘的“敏感区域”,如主引导记录、分区表、文件分配表等,需要学生对这部分的数据进行读写,稍有失误就会造成系统无法自举.因此,本课程的实践环境具有一定的“危险性”,如在普通机房进行,很有可能会对现有的机房系统造成灾难性的影响.同时,为本课程专门设置独立实验室,在现有条件下是非常不现实的.因此,如果保证本课程实验环节的开放性,使学生能够在宽松的环境下进行实验,同时又不降低实验环节的安全性,最大程度上做好这两方面的协调与平衡,是本课程实验环节需要重点研讨的问题之一.
2《系统与数据恢复》课程开放性教学方法
2.1采用兴趣引导促进基础知识的开放性学习
基础知识的开放性对教学培养提出了更高的要求.以学生的“兴趣”为引导,可以较好地促进基础知识的开放性学习［6］.本课程组通过几年的教学,发现当以兴趣小组为单位,组织学生在课上和课下进行充分的学习讨论,同时不拘泥于课程的基础性和专业性,教学效果非常理想.课上环节,除了讲授基本的理论知识外,可以以生动的演示为引导,使学生能够充分感受到数据恢复课程的神奇魅力.例如,在文件系统中彻底删除一张照片后,教师马上利用UltraEdit或Winhex等编辑器,对磁盘扇区进行分析,从磁盘的主引导记录,查找到存储照片的某分区起始物理地址,然后查找到文件系统中残存的文件首部记录,根据该条记录,进一步计算出照片数据存储的物理地址,最后跳转到该扇区,将已删除文件的数据部分进行复制,短短几分钟时间,学生们就看到了被删除的照片是如何再一次显示在屏幕上面.这样可以较好地激发学生学习的兴趣.
2.2采用“虚拟实验室”促进实验教学的开放性
由于信息安全实践教学往往需要比普通计算机实践教学更为苛刻的软硬件条件,可采用“虚拟实验室”的模式开展多方位的实践教学［7］,可有效降低开放式信息安全实验的物理成本.开放式实验有较高的硬件平台要求,成本较高,安全风险也较大；而在虚拟实验室内部,所有安全实验对实验者来说是开放的,但其实是封闭在一个特有的环境即虚拟实验室中［8］.即使虚拟实验室遭到破坏,也不会对真实的实验环境造成损伤.其次,可利用虚拟实验室技术避免开放式实验中的安全干扰,避免恶意代码实验的不良后果.具体到本课程而言,我们以VMware Workstation虚拟机作为数据恢复实训环境.该平台可以在Windows 7等主流操作系统中稳定运行,同时对宿主机的资源占有率较低.在此环境下,可以设置常见的磁盘“软故障”,如误删除、误分区、误格式化、病毒攻击等数据恢复的常见问题,以供学生实践.例如,可以将虚拟机中磁盘的主引导记录进行修改,再次启动虚拟机时,会出现黑屏,系统无法引导启动等故障现象,这样就模拟了真实的MBR损坏故障.对于各种软故障,也只需利用VMware Workstation的快照功能,把每个软故障都作为一个单独的快照保留下来,以节约磁盘空间,提高系统运行效率.
2.3开放性实验设置探讨
《系统与数据恢复》课程涉及的知识面较广,且对学生的动手能力有一定的要求,因此,在实验环节的设计上面,需要以文件系统理论为核心,通过案例分析、实践教学来增强学生的理解,从而全面提升学生的思维能力和技术水平.以本课程组设计的“基于NTFS文件系统的文件手工定位”实验为例,首先,在某NTFS分区中copy一个图片文件test.jpg,然后,通过winhex软件找到该分区的DBR,即分区引导记录,如图1所示.
接下来,可以通过DBR中的信息定位到该分区的MFT部分,即主文件表,如图2所示.
在MFT中,可以看到test.jpg的文件记录信息,其中,可以计算出该图片文件占用了6个连续簇,且该文件的起始位置的LCN为0X 62 4F等于25167（簇号）.接下来,利用winhex定位到25167号簇,并选择6个连续簇的数据复制到一个新文件,即可以看到与test.jpg一样的图片信息.如图3所示.
通过本实验设计,一方面学生巩固了NTFS文件系统中的知识,另一方面也灵活掌握了Winhex等工具软件的使用,结合课程组的教学效果,发现学生对可以动手实现相关操作非常感兴趣,也有很多的收获.
3结语
信息安全专业是一个理论与实践并重的多学科交叉的新兴学科,本课程组通过对《系统与数据恢复》课程开放性教学实践模式的探讨,论证了开放性实践教学模式对于培养学生的专业兴趣、拓宽学生的专业视野、深化学生的专业知识有着明显的促进作用.我们将按照“学习理论→仿真实验→实际操作”的模式,不断改进教学理念和效果,更好地发挥信息技术在培养高素质技能型人才方面的独特作用.
参考文献：
［1］.总书记在网络安全和信息化工作座谈会上的讲话\[EB/OL\].http://www.cac.gov.cn/2016-04/25/c_1118731366.htm,2016-04-19.
［2］张焕国,黄传河,刘玉珍,等.信息安全本科专业的人才培养与课程体系［J］.高等理科教育,2004(2):16-20.
［3］彭国军,张焕国,刘丹.实验教学与信息安全本科生实践创新能力培养［J］.计算机教育,2007(22):142-144.
［4］李红灵.面向应用的信息安全及实践课程建设与改革［J］.计算机教育,2017(2):22-24.
［5］奚春雁,郭小明.发展信息安全技术,培养信息安全人才［J］.计算机教育,2007(19):5.
［6］任江春,赵文涛,军,等.以学生为中心的教学模式研究与实践——记信息安全导论小班教学改革［J］.计算机教育,2016(9):106-110.
［7］黄建忠,张沪寅,王丽娜,等.信息安全实训实践教学平台建设［J］.计算机教育,2012(17):105-109.
［8］董理君,武进霞,康晓军.信息安全专业开放式实践教学模式探讨［J］.计算机教育,2013(15):57-60.
（编辑：潘静）
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参考文献：
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