法庭科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)與實(shí)踐

吳燕波 向大為 覃峰 姚秋鳳

摘要：利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)能有效解決實(shí)驗(yàn)設(shè)備經(jīng)費(fèi)不足、實(shí)驗(yàn)過(guò)程難管理、學(xué)生動(dòng)手能力不強(qiáng)等問(wèn)題。本文闡述了法庭科學(xué)虛擬仿真教學(xué)中心建設(shè)的重要性，重點(diǎn)探討了湖北警官學(xué)院法庭科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)情況及所開(kāi)展的實(shí)踐探索。

關(guān)鍵詞：信息化資源；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；虛擬仿真；建設(shè)規(guī)劃；實(shí)踐探索

中圖分類(lèi)號(hào)：G647 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）20-0265-02

隨著教育教學(xué)改革的不斷推進(jìn)，教育部及省教育廳對(duì)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化工作提出了更高的要求。鄂教高[2014]16號(hào)文件明確提出，要加強(qiáng)高等學(xué)校內(nèi)涵建設(shè)，加強(qiáng)信息化資源共享平臺(tái)建設(shè)，加強(qiáng)國(guó)家級(jí)和省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新，提高大學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為了順應(yīng)高等教育的發(fā)展趨勢(shì)，深入貫徹落實(shí)《關(guān)于開(kāi)展國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》精神，2014年湖北警官學(xué)院充分利用和整合現(xiàn)有教學(xué)資源，構(gòu)建了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，成立了法庭科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。這一新舉措對(duì)于節(jié)約高校辦學(xué)經(jīng)費(fèi)、促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的全面開(kāi)放、推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室體制改革都有重要的意義。

一、建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的必要性

1.有利于教學(xué)資源的優(yōu)化與整合，能有效解決實(shí)驗(yàn)設(shè)備經(jīng)費(fèi)不足。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心是實(shí)踐國(guó)家教育信息化戰(zhàn)略的重要平臺(tái)和基地，可方便地將各種教學(xué)資源在教育信息化建設(shè)要求下統(tǒng)一優(yōu)化與整合。在理論授課和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)之間增加“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”教學(xué)，對(duì)于有些高投入、無(wú)法使用真實(shí)場(chǎng)景的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)設(shè)典型虛擬實(shí)驗(yàn)，不僅完善了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，而且還提高了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與實(shí)踐能力。特別是對(duì)于公安院校來(lái)說(shuō)，各類(lèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)備由于產(chǎn)品成本和用量問(wèn)題，設(shè)備昂貴，比如一套DNA分析系統(tǒng)約需人民幣400萬(wàn)元，一套血液中酒精含量檢測(cè)系統(tǒng)約需經(jīng)費(fèi)150萬(wàn)元，還有環(huán)境掃描電鏡、有機(jī)物成分檢測(cè)儀等設(shè)備，而且每臺(tái)設(shè)備每次只能供2～3人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由于成本原因往往無(wú)法為學(xué)生提供直接實(shí)驗(yàn)，通過(guò)虛擬仿真方式將典型現(xiàn)場(chǎng)和大型設(shè)備進(jìn)行仿真，讓學(xué)生通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)掌握基本技能，增強(qiáng)實(shí)戰(zhàn)能力。

2.有利于完善共享機(jī)制，增加實(shí)驗(yàn)過(guò)程管理。高校傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)室建設(shè)費(fèi)用昂貴，開(kāi)展過(guò)程受時(shí)間、空間、人力的限制，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)常常難以實(shí)現(xiàn)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)為學(xué)生提供全方位的服務(wù)，學(xué)生可以自主選擇在線(xiàn)學(xué)習(xí)。教師可以利用系統(tǒng)安排理論基礎(chǔ)測(cè)試、虛擬實(shí)驗(yàn)，監(jiān)控和輔導(dǎo)學(xué)習(xí)過(guò)程，評(píng)價(jià)和管理實(shí)驗(yàn)成績(jī)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)不受硬件環(huán)境的限制，各種教學(xué)資源更容易遠(yuǎn)程操作，使得教學(xué)資源真正共享、全面共享成為可能。共享機(jī)制有助于吸引各種社會(huì)資源，促進(jìn)教學(xué)資源的開(kāi)放及推廣應(yīng)用，推動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心可持續(xù)發(fā)展和良性循環(huán)。

3.有利于創(chuàng)新性人才培養(yǎng)，提升學(xué)生創(chuàng)新與設(shè)計(jì)能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的薄弱環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)室除了滿(mǎn)足課堂教學(xué)展示和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練以外，利用科研項(xiàng)目及成果轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)軟件和教學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)設(shè)有特色的自主實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在課余時(shí)間利用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)提供的虛擬仿真平臺(tái)和教學(xué)儀器設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，滿(mǎn)足課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的仿真實(shí)驗(yàn)要求，同時(shí)利用虛擬仿真設(shè)備，讓學(xué)生參與各類(lèi)仿真設(shè)計(jì)和場(chǎng)景設(shè)計(jì)，顯著提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與設(shè)計(jì)能力。

二、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)規(guī)劃與實(shí)踐探索

1.教學(xué)資源整合與建設(shè)。2014年，為了貫徹落實(shí)教育部和湖北省教育廳《關(guān)于開(kāi)展國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》精神，我院充分利用和整合現(xiàn)有資源，安排電子數(shù)據(jù)取證協(xié)同創(chuàng)新中心和部省高校對(duì)口支持項(xiàng)目資金共計(jì)270萬(wàn)元，組建了法庭科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，成立了法庭科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心面向全院開(kāi)設(shè)28門(mén)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目468項(xiàng)。法庭科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在現(xiàn)有的運(yùn)行管理模式下，立足“開(kāi)放性、創(chuàng)新性、實(shí)效性、長(zhǎng)期性”的工作思路，從“平臺(tái)建設(shè)、資源建設(shè)、隊(duì)伍建設(shè)、制度建設(shè)”四個(gè)方面，堅(jiān)持規(guī)范管理，注重研發(fā)，能實(shí)不虛，高效利用，加強(qiáng)引導(dǎo)的建設(shè)理念。在建設(shè)好公安基礎(chǔ)技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的同時(shí)，努力突出公安特色，通過(guò)“雙網(wǎng)雙形”運(yùn)行模式（雙網(wǎng)：校園網(wǎng)和公安專(zhuān)網(wǎng)；雙形：虛擬仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)），將公安基礎(chǔ)技術(shù)、電子數(shù)據(jù)取證技術(shù)和保密性允許的部分公安業(yè)務(wù)課程等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通過(guò)校園網(wǎng)進(jìn)行全面開(kāi)放；將所有課程的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在公安專(zhuān)網(wǎng)上向公安專(zhuān)業(yè)學(xué)生和公安實(shí)戰(zhàn)部門(mén)提供虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。對(duì)于大型復(fù)雜案件現(xiàn)場(chǎng)處置、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)處置、交通事故現(xiàn)場(chǎng)處置及群體性案件現(xiàn)場(chǎng)處置等類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)向?qū)W生提供可視化高、交互性強(qiáng)、場(chǎng)景真實(shí)的沉浸交互式虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)。

2.開(kāi)拓最新實(shí)驗(yàn)技術(shù)，加強(qiáng)管理和共享平臺(tái)建設(shè)。法庭科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心以全面提升學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力為目標(biāo)，按照“注重學(xué)科交叉、突出公安特色”的建設(shè)思路，構(gòu)建了法庭科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。利用多媒體交互技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)手段，建設(shè)完成了具有開(kāi)放性、兼容性及超強(qiáng)擴(kuò)展性的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理和共享平臺(tái)。將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)與學(xué)院一卡通系統(tǒng)、教務(wù)管理系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)深度集成，通過(guò)學(xué)生入校配發(fā)的唯一識(shí)別賬號(hào)通過(guò)一卡通管理界面、教務(wù)管理界面或?qū)嶒?yàn)室管理系統(tǒng)登錄，進(jìn)行授權(quán)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，從而高效管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，全面提供搜索導(dǎo)航服務(wù)，及時(shí)發(fā)布資源應(yīng)用信息，在公安網(wǎng)上通過(guò)鏈接湖北省公安廳民警訓(xùn)練系統(tǒng)，在校園網(wǎng)上通過(guò)各類(lèi)教學(xué)網(wǎng)頁(yè)和校園APP實(shí)現(xiàn)開(kāi)放共享，切實(shí)擴(kuò)大資源影響力度，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)外及更大范圍內(nèi)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享。同時(shí)，不斷探索高等學(xué)校、科研院所、企業(yè)共建共管共享的新模式，構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)支撐體系。法庭科學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)用戶(hù)角色包括學(xué)生、教師、教務(wù)員、實(shí)驗(yàn)室管理員、系統(tǒng)管理員等。平臺(tái)主要包括實(shí)驗(yàn)課程的管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排、實(shí)驗(yàn)庫(kù)的維護(hù)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)統(tǒng)計(jì)、查詢(xún)、門(mén)戶(hù)網(wǎng)站內(nèi)容維護(hù)等子系統(tǒng)。與學(xué)院現(xiàn)有的一卡通管理系統(tǒng)、教務(wù)管理系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)無(wú)縫集成，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)可通過(guò)法庭科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心門(mén)戶(hù)網(wǎng)站、實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)或者學(xué)院一卡通管理系統(tǒng)進(jìn)入網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)專(zhuān)區(qū)，學(xué)院在學(xué)生進(jìn)校時(shí)統(tǒng)一配發(fā)唯一身份識(shí)別碼，通過(guò)后臺(tái)授權(quán)讓學(xué)生可以通過(guò)身份登錄進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，或者可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)預(yù)約管理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)約（按專(zhuān)業(yè)不對(duì)學(xué)生開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)）。

3.改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，提高實(shí)踐教學(xué)水平。通過(guò)軟件載體，實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體化項(xiàng)目教學(xué)，完成理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相互銜接。將“課程+實(shí)驗(yàn)”的理念引入到專(zhuān)業(yè)課教學(xué)中，創(chuàng)建“理論授課—虛擬實(shí)驗(yàn)—實(shí)驗(yàn)室教學(xué)”融合的高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式。在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)不同的實(shí)驗(yàn)對(duì)象設(shè)計(jì)不同的教學(xué)模式。通過(guò)采用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的模式，開(kāi)設(shè)獨(dú)立的虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)課程或虛擬實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，解決了現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育試點(diǎn)中始終困擾各高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)難題。虛擬實(shí)驗(yàn)使遠(yuǎn)程的學(xué)生不必集中到真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)，充分利用學(xué)院已經(jīng)建成的“校園一卡通系統(tǒng)”和門(mén)戶(hù)網(wǎng)站、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)等，讓學(xué)生使用授權(quán)賬號(hào)利用臺(tái)式電腦、手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在虛擬仿真平臺(tái)上就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作練習(xí)。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，使遠(yuǎn)程教育尤其是工科教學(xué)真正擁有了實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，有力地提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。

4.完善管理體系建設(shè)。法庭科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心以虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的充分使用和更大范圍開(kāi)放共享為目標(biāo)，系統(tǒng)制定并有效實(shí)施保障虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師工作績(jī)效考核體系，通過(guò)開(kāi)課率、實(shí)驗(yàn)率、實(shí)驗(yàn)完成率、學(xué)生評(píng)價(jià)、教師評(píng)價(jià)、教學(xué)系部評(píng)價(jià)等多種方式對(duì)教師的教學(xué)情況進(jìn)行考核。在經(jīng)費(fèi)使用管理上，一方面將省部高校合作項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的70%用于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)，并將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)經(jīng)費(fèi)納入?yún)f(xié)同創(chuàng)新中心經(jīng)費(fèi)體系，確保了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的教學(xué)設(shè)備資源維護(hù)與可持續(xù)發(fā)展。為了保證虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，法庭科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心制定了系統(tǒng)的考評(píng)和質(zhì)量保證辦法，對(duì)中心管理人員、中心實(shí)驗(yàn)教師以及學(xué)生分別制定了不同的管理辦法。對(duì)中心管理人員制定了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)人員工作守則，采取坐班制的考勤管理辦法；對(duì)中心實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師制定了詳細(xì)的評(píng)教體系，通過(guò)督導(dǎo)聽(tīng)課、同行評(píng)議、學(xué)生評(píng)議等方式以及根據(jù)科研團(tuán)隊(duì)的教研科研成果、發(fā)表論文的級(jí)別及檢索等情況進(jìn)行評(píng)比競(jìng)賽來(lái)保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。對(duì)學(xué)生管理制定了學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則，對(duì)其實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目制定了詳細(xì)的評(píng)審驗(yàn)收制度和標(biāo)準(zhǔn)。

5.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心網(wǎng)站建設(shè)。為了更好地服務(wù)廣大學(xué)生，中心建立了信息內(nèi)容可動(dòng)態(tài)發(fā)布和管理的法庭科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心網(wǎng)站，網(wǎng)址為“http：//hbpa.owvlab.net”。訪(fǎng)客通過(guò)中心主頁(yè)、實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、教務(wù)管理系統(tǒng)等方式，可直接進(jìn)入法庭科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，交流學(xué)習(xí)和進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。外部人員可通過(guò)臨時(shí)賬號(hào)登錄實(shí)驗(yàn)。

三、結(jié)語(yǔ)

法庭科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心將繼續(xù)推進(jìn)把新的科研理論和成果應(yīng)用于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容每年進(jìn)行更新，充分利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心現(xiàn)有的仿真系統(tǒng)研發(fā)更多高成本、資源消耗大的實(shí)驗(yàn)資源的仿真實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展學(xué)術(shù)研討和交流，深化校際、校企合作，建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程成果及教材推廣應(yīng)用到其他院校和公安實(shí)戰(zhàn)部門(mén)。