法庭科學虛擬仿真實驗教學中心建設與實踐

吳燕波 向大為 覃峰 姚秋鳳

摘要：利用虛擬仿真實驗室開展實驗教學能有效解決實驗設備經費不足、實驗過程難管理、學生動手能力不強等問題。本文闡述了法庭科學虛擬仿真教學中心建設的重要性，重點探討了湖北警官學院法庭科學虛擬仿真實驗教學中心的建設情況及所開展的實踐探索。

關鍵詞：信息化資源；實驗教學；虛擬仿真；建設規劃；實踐探索

中圖分類號：G647 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）20-0265-02

隨著教育教學改革的不斷推進，教育部及省教育廳對高校實驗教學信息化工作提出了更高的要求。鄂教高[2014]16號文件明確提出，要加強高等學校內涵建設，加強信息化資源共享平臺建設，加強國家級和省級實驗教學示范中心建設，推進實驗教學改革與創新，提高大學生實踐能力和創新能力的培養。為了順應高等教育的發展趨勢，深入貫徹落實《關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知》精神，2014年湖北警官學院充分利用和整合現有教學資源，構建了虛擬仿真實驗教學平臺，成立了法庭科學虛擬仿真實驗教學中心。這一新舉措對于節約高校辦學經費、促進實驗室的全面開放、推進實驗室體制改革都有重要的意義。

一、建設虛擬仿真實驗教學中心的必要性

1.有利于教學資源的優化與整合，能有效解決實驗設備經費不足。虛擬仿真實驗教學中心是實踐國家教育信息化戰略的重要平臺和基地，可方便地將各種教學資源在教育信息化建設要求下統一優化與整合。在理論授課和實驗室實驗之間增加“虛擬仿真實驗”教學，對于有些高投入、無法使用真實場景的實驗項目開設典型虛擬實驗，不僅完善了實踐教學環節，而且還提高了學生的自主創新能力，提升了學生的學習興趣與實踐能力。特別是對于公安院校來說，各類實驗設備由于產品成本和用量問題，設備昂貴，比如一套DNA分析系統約需人民幣400萬元，一套血液中酒精含量檢測系統約需經費150萬元，還有環境掃描電鏡、有機物成分檢測儀等設備，而且每臺設備每次只能供2～3人進行實驗，由于成本原因往往無法為學生提供直接實驗，通過虛擬仿真方式將典型現場和大型設備進行仿真，讓學生通過虛擬仿真實驗掌握基本技能，增強實戰能力。

2.有利于完善共享機制，增加實驗過程管理。高校傳統實驗教學中實驗室建設費用昂貴，開展過程受時間、空間、人力的限制，導致實驗教學目標常常難以實現。虛擬仿真實驗教學平臺為學生提供全方位的服務，學生可以自主選擇在線學習。教師可以利用系統安排理論基礎測試、虛擬實驗，監控和輔導學習過程，評價和管理實驗成績。虛擬仿真實驗教學不受硬件環境的限制，各種教學資源更容易遠程操作，使得教學資源真正共享、全面共享成為可能。共享機制有助于吸引各種社會資源，促進教學資源的開放及推廣應用，推動虛擬仿真實驗教學中心可持續發展和良性循環。

3.有利于創新性人才培養，提升學生創新與設計能力。實驗教學是現代遠程教育的薄弱環節。實驗室除了滿足課堂教學展示和驗證性實驗操作訓練以外，利用科研項目及成果轉化的系統軟件和教學儀器設備開設有特色的自主實驗和創新實驗，讓學生在課余時間利用虛擬實驗教學系統提供的虛擬仿真平臺和教學儀器設備進行實驗，滿足課程設計和畢業設計中對設計對象的仿真實驗要求，同時利用虛擬仿真設備，讓學生參與各類仿真設計和場景設計，顯著提升學生的學習興趣與設計能力。

二、虛擬仿真實驗教學中心的建設規劃與實踐探索

1.教學資源整合與建設。2014年，為了貫徹落實教育部和湖北省教育廳《關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知》精神，我院充分利用和整合現有資源，安排電子數據取證協同創新中心和部省高校對口支持項目資金共計270萬元，組建了法庭科學虛擬仿真實驗教學平臺，成立了法庭科學虛擬仿真實驗教學中心。實驗教學中心面向全院開設28門虛擬仿真實驗課程，實驗項目468項。法庭科學虛擬仿真實驗教學中心在現有的運行管理模式下，立足“開放性、創新性、實效性、長期性”的工作思路，從“平臺建設、資源建設、隊伍建設、制度建設”四個方面，堅持規范管理，注重研發，能實不虛，高效利用，加強引導的建設理念。在建設好公安基礎技術虛擬仿真實驗室的同時，努力突出公安特色，通過“雙網雙形”運行模式（雙網：校園網和公安專網；雙形：虛擬仿真技術和虛擬現實技術），將公安基礎技術、電子數據取證技術和保密性允許的部分公安業務課程等虛擬仿真實驗項目通過校園網進行全面開放；將所有課程的虛擬仿真實驗在公安專網上向公安專業學生和公安實戰部門提供虛擬仿真實驗。對于大型復雜案件現場處置、火災現場處置、交通事故現場處置及群體性案件現場處置等類型的實驗項目通過虛擬現實技術向學生提供可視化高、交互性強、場景真實的沉浸交互式虛擬現實實驗。

2.開拓最新實驗技術，加強管理和共享平臺建設。法庭科學虛擬仿真實驗教學中心以全面提升學生的實踐創新能力為目標，按照“注重學科交叉、突出公安特色”的建設思路，構建了法庭科學虛擬仿真實驗教學體系。利用多媒體交互技術與虛擬現實技術相結合的技術手段，建設完成了具有開放性、兼容性及超強擴展性的虛擬仿真實驗教學管理和共享平臺。將虛擬仿真實驗管理系統與學院一卡通系統、教務管理系統和實驗室管理系統深度集成，通過學生入校配發的唯一識別賬號通過一卡通管理界面、教務管理界面或實驗室管理系統登錄，進行授權的虛擬仿真實驗，從而高效管理實驗教學資源，全面提供搜索導航服務，及時發布資源應用信息，在公安網上通過鏈接湖北省公安廳民警訓練系統，在校園網上通過各類教學網頁和校園APP實現開放共享，切實擴大資源影響力度，實現校內外及更大范圍內的實驗教學資源共享。同時，不斷探索高等學校、科研院所、企業共建共管共享的新模式，構建可持續發展的虛擬仿真實驗教學服務支撐體系。法庭科學虛擬實驗教學平臺用戶角色包括學生、教師、教務員、實驗室管理員、系統管理員等。平臺主要包括實驗課程的管理、實驗教學安排、實驗庫的維護、實驗成績統計、查詢、門戶網站內容維護等子系統。與學院現有的一卡通管理系統、教務管理系統和實驗管理系統無縫集成，進行實驗時可通過法庭科學虛擬仿真實驗教學中心門戶網站、實驗管理系統或者學院一卡通管理系統進入網上虛擬實驗專區，學院在學生進校時統一配發唯一身份識別碼，通過后臺授權讓學生可以通過身份登錄進行虛擬實驗，或者可以通過實驗預約管理系統進行實驗預約（按專業不對學生開放的實驗）。

3.改變實驗教學模式，提高實踐教學水平。通過軟件載體，實現理實一體化項目教學，完成理論教學和實踐教學相互銜接。將“課程+實驗”的理念引入到專業課教學中，創建“理論授課—虛擬實驗—實驗室教學”融合的高校實驗教學新模式。在教學實驗中針對不同專業不同的實驗對象設計不同的教學模式。通過采用虛擬仿真實驗的模式，開設獨立的虛擬實驗網絡課程或虛擬實驗操作環節，解決了現代遠程教育試點中始終困擾各高校的實驗教學難題。虛擬實驗使遠程的學生不必集中到真實的實驗室進行實物實驗，充分利用學院已經建成的“校園一卡通系統”和門戶網站、實驗教學管理系統等，讓學生使用授權賬號利用臺式電腦、手機、平板電腦等移動終端，通過網絡在虛擬仿真平臺上就可以進行實驗操作練習。虛擬實驗教學新模式提升了實驗教學的重要性，使遠程教育尤其是工科教學真正擁有了實驗教學環節，有力地提高了學生的實驗操作能力。

4.完善管理體系建設。法庭科學虛擬仿真實驗教學中心以虛擬仿真實驗教學資源的充分使用和更大范圍開放共享為目標，系統制定并有效實施保障虛擬仿真實驗教學的教師工作績效考核體系，通過開課率、實驗率、實驗完成率、學生評價、教師評價、教學系部評價等多種方式對教師的教學情況進行考核。在經費使用管理上，一方面將省部高校合作項目經費的70%用于虛擬仿真實驗的開發，并將虛擬仿真實驗中心建設經費納入協同創新中心經費體系，確保了虛擬仿真實驗教學中心的教學設備資源維護與可持續發展。為了保證虛擬仿真實驗教學質量，法庭科學虛擬仿真實驗教學中心制定了系統的考評和質量保證辦法，對中心管理人員、中心實驗教師以及學生分別制定了不同的管理辦法。對中心管理人員制定了相應的實驗人員工作守則，采取坐班制的考勤管理辦法；對中心實驗指導教師制定了詳細的評教體系，通過督導聽課、同行評議、學生評議等方式以及根據科研團隊的教研科研成果、發表論文的級別及檢索等情況進行評比競賽來保障實驗教學質量。對學生管理制定了學生實驗守則，對其實驗項目制定了詳細的評審驗收制度和標準。

5.虛擬仿真實驗教學中心網站建設。為了更好地服務廣大學生，中心建立了信息內容可動態發布和管理的法庭科學虛擬仿真實驗教學中心網站，網址為“http：//hbpa.owvlab.net”。訪客通過中心主頁、實驗管理系統、一卡通系統、教務管理系統等方式，可直接進入法庭科學虛擬仿真實驗教學中心，開展教學活動，交流學習和進行虛擬仿真實驗。外部人員可通過臨時賬號登錄實驗。

三、結語

法庭科學虛擬仿真實驗教學中心將繼續推進把新的科研理論和成果應用于虛擬仿真實驗教學中，實驗教學內容每年進行更新，充分利用虛擬仿真實驗教學中心現有的仿真系統研發更多高成本、資源消耗大的實驗資源的仿真實驗，開展學術研討和交流，深化校際、校企合作，建立虛擬仿真實驗教學體系，將虛擬仿真實驗教學課程成果及教材推廣應用到其他院校和公安實戰部門。