基于混合式教学的云计算安全课程改革研究

张姗姗 任艳

摘要：本文结合我校在新冠肺炎疫情防控环境下推出的线上+线下授课模式，针对本科生云计算安全课程进行了教学改革研究，通过分析信息安全专业在云计算安全课程方面存在的问题，从教学大纲、教学设计及实验内容、课程考核方式等方面进行修订，提出可行性教革方案。

关键词：新冠疫情;授课模式;云计算安全;教学改革

中图分类号：G642文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）25-0162-02

Abstract：This article combines the online + offline teaching mode launched by our school under the new coronary pneumonia epidemic prevention and control environment， and conducts teaching reform research on cloud computing security courses for undergraduates. By analyzing the problems of cloud computing security courses for information security majors， Revise the syllabus， instructional design and experimental content， and curriculum assessment methods， and propose a feasible reform plan.

Keywords： New Crown Epidemic Situation; Teaching Mode; cloud computing security; teaching reform

1 引言

高等教育肩負着培养数以千万计的高素质专门人才和一大批拔尖创新人才的重要使命。提高高等教育质量，既是高等教育自身发展规律的需要，也是办好让人民满意的高等教育、提高学生就业能力和创业能力的需要，更是建设创新型国家、构建社会主义和谐社会的需要。而本科教育是我国高等教育的主体，在高等教育结构中居中心地位。

近年来，很多高校工作者在本科生课程教学改革方面做出了一定的贡献。尤其是在新冠肺炎疫情防控的大环境下，各类课程的教学改革蜂拥而至，冉珑[1]以“思想道德修养与法律基础”为例，对高校“混合式”教学进行了探析;张成凤[2]对新冠肺炎疫情下大学生的思想政治教育进行了探究。

张平松，鲁海峰，徐宏杰[3]提出防疫特殊时期高校线上教学工作的管理与规范策略等等。

本文结合我校新冠肺炎疫情防控情况下的教学模式，针对信息安全专业学生特点，对“云计算安全”课程进行了教学改革研究，旨在培养学生的自主学习能力和实践能力。

2 云计算课程教学中存在的问题

作者通过自身教学体验、学生反馈及与信息安全专业教师的沟通，发现信息安全专业在云计算安全教学中存在以下问题：

2.1 教学方式缺乏创新

在云计算安全课程中主要以教师讲授为主，学生在课堂中缺乏课程参与感与存在感;教学内容上以教材现有知识为主，缺乏相关知识拓展和讨论;教学过程仍然以课堂灌输为主，缺少交流讨论，学生的学习积极性不高。

2.2 实践能力培养不足

云计算安全课程因总学时数的限制，只能包含18个学时的课程实验，加上实验条件不具备，学生自带电脑完成实验，导致课程实验趋于形式化，不足以培养学生理论联系实践的能力。

2.3 考核方式比较单一

目前针对云计算安全课程的考核方式主要以“平时成绩+期末成绩”的形式为主，平时成绩主要考核学生的出勤情况和实验报告完成情况;期末成绩主要以大作业论文的形式为主，不利于提高学生的学习主动性和实践能力的培养。

3 云计算安全课程教学改革

3.1教材选用

刘鹏主编的《云计算（第3版）》作为云计算部分的主要参考依据，该书涵盖较全面的云计算基础和相关技术知识;《云计算安全技术》作为云安全部分的主要参考依据。另外，唐斌主编的《Linux操作系统与实训》作为实验基本技术参考，同时鼓励学生多阅读相关文献，自行探索一些前沿技术。

3.2课程教学大纲

3.2.1教学目标[4]

目标1：使学生理解大数据与云计算的基本概念并掌握分布式文件存储与分布式并行处理的体系架构及其运行原理，能将大数据与云计算技术应用在课题研究中，或能开启大数据与云计算领域的深入研究。

目标2：使学生掌握Hadoop环境搭建及分布式文件系统HDFS、分布式并行编程模型Map Reduce的基本操作，能够运用其来解决大数据存储与处理问题。

3.2.2教学内容

1）理论部分

（1）大数据现象及其形成原因[5]

该部分主要讲述了大数据时代的特征、大数据产生的背景、大数据定义以及特征、大数据产生的原因。让学生了解大数据相关知识，为学习云计算技术打下基础。

（2）云计算概念及其优势

该部分主要讲述云计算的定义、云计算与大数据的关系、云计算服务类型及实现机制、云计算压倒性的价格优势。让学生掌握云计算基础知识，熟悉云计算的实现方法，了解云计算技术较其他技术具有的优势。

（3）Google云计算原理

该部分主要讲述了Google云计算中的分布式文件系统HDFS、分布式数据处理MapReduce、分布式锁服务Chubby和分布式数据表BigTable。让学生掌握google云计算的主要原理，进一步明确云计算技术的实现机制，为Hadoop实践环节做准备。

（4）虚拟化技术

该部分主要介绍虚拟化相关技术，包括服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化和桌面虚拟化四部分。

（5）云安全技术

云安全技术将分析云安全威胁、云安全技术架构体系，然后从云的数据安全、网络安全、隐私安全等角度具体剖析云安全相关技术[6]。

2）实践部分

（1）虚拟化实验

学习使用VMware workstation虚拟化工具来创建虚拟机，使学生掌握基本的Linux系统安装方法和操作技巧。

（2）hadoop安装

在安装好的虚拟机中利用Hadoop安装包进行安装部署，完成完全分布式环境搭建。包括安装

包解压、Hadoop文件配置、Hadoop格式化及启动测试。

（3）编程实验

使用搭建好的Hadoop环境进行分布式文件系统HDFS和分布式数据处理MapReduce的编程实验，对给定数据进行分布式存储和分布式计算。

3.3教学方法

3.3.1 线上教学

线上教学以理论知识为主，以教师教授为主导，并增加学生讨论交流机会，根据所授知识模块给出讨论题目，学生分小组课下通过查阅文献收集材料，课上进行题目相关讨论，充分调动学生的学习积极性，并增强学生学习获得感。具体讨论题目如表1所示。

3.3.2 线下教学

线下教学以实验教学为主，推翻以实验指导书为主导的模式，让学生根据所学知识自主进行Hadoop实验，对实验过程中遇到的问题进行答疑。Hadoop实验项目与常见问题如表2所示。

3.4考核方式

课程考核方式包括线上课时考核、线下课时考核及期末考试三部分。其中线上课时考核主要包括课前预习、课后作业、课堂抢答与问答情况及题目讨论情况几方面;线下课时考核主要包括课堂实验完成情况和课后实现报告的撰写情况两方面;期末考试为闭卷形式，考试内容包括理论和实践两个模块。考核的详细占比情况如表3所示。

4 总结

云计算安全课程在当前云计算技术发展迅速、云安全问题日益严重的背景下而设立，该文结合当前新冠疫情防控大环境下的教学特点，通过分析课程教学过程中存在的问题，从选材、课程内容、教学方法、考核方法等多个角度阐述该课程的教学改革方案。在教师讲授的基础上增加了学生自主学习讨论和自主实验环节，从教师全程知识灌输的授课方式转变为以学生自学为主体，教师答疑为辅助，充分调动学生的学习积极性。

参考文献：

[1] 冉珑.新冠肺炎疫情下高校“混合式”教学探析——以“思想道德修养与法律基础”为例[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2020（7）：33-34.

[2] 张成凤.基于新冠肺炎疫情的大学生思想政治教育探究[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2020（7）：47-50.

[3]张平松，鲁海峰，徐宏杰.防疫特殊时期高校线上教学工作的管理与规范策略[J/OL].中国地质教育：1-4[2020-06-26].https：//doi.org/10.16244/j.cnki.1006-9372.20200622.003.

[4] 万烂军，彭召意.研究生课程大數据与云计算技术教学改革研究[J].福建电脑，2020，36（5）：28-31.

[5] 刘鹏.云计算[M].北京：电子工业出版社，2010.

[6] 卿昱，卿昱.云计算安全技术[M].北京：国防工业出版社，2016：16-124.

【通联编辑：李雅琪】