基于學生科研創新能力培養的痕跡檢驗技術設計性實驗開展

張 黎 周盟鈞 鐘 鈴

1.重慶警察學院 重慶 401131；2.龍湖巴蜀小學 重慶 401143

“設計性實驗”是采用科學的邏輯思維配合實驗方法和技術，對擬定研究的目的(或問題)進行的一種有明確目的的探索性研究。它是綜合性實驗的延伸，在學生具有一定實驗能力的基礎上，把所學到的理論知識、實驗技能運用到解決問題中。

一、設計性實驗開設的必要性

利用“設計性實驗”能有效培養學生解決問題的能力，達到培養學生創新精神和創新能力的目標。在系統地學習完痕跡檢驗技術(包括手、足、工、槍、特)的理論知識后，教師需要采用一套綜合的設計性實驗來檢驗學生對于痕跡檢驗知識掌握情況和實踐技能操作的熟練程度；學生也能通過設計性實驗，提前感受科學研究的氛圍，為后期的畢業設計打下扎實的基礎。

典型的“設計性實驗”教學模式包括五個環節:實驗選題、實驗設計方案實施、實驗結果展示匯報、實驗論文撰寫、實驗評價。它把傳統的實驗課堂由簡單的“教師講解驗證性實驗過程，學生照本宣科進行實踐操作”變為學生主動參與、自主設計的主動學習過程。

二、設計性實驗的開展

如何進行設計性實驗的選題?這是設計性實驗開展最為困難的地方。教師的精力有限，不可能給出所用設計性實驗的選題。選題的方向更多來自于學生對學習知識的反思，源于他們對于學習過程中遇到的困擾和難題的思考。下面通過實例說明設計性實驗如何開展。

(一)足跡步幅特征定量化檢驗適用范圍的探討。在“足跡檢驗”步幅特征知識講授部分，教師會向學生講授步幅特測量的三變量(步長、步寬、步角)，以及步幅特征在公安實戰中的運用。學生們常常會有這種疑問，步幅特征的定量化檢驗可以直接認定人身，為什么在實戰中運用這種方法很少了?這就涉及到步幅特征定量化檢驗適用范圍的探討，即在哪些條件下步幅特征的定量化檢驗可以使用。因此，學生們選擇了“足跡步幅特征定量化檢驗適用范圍”這個實驗研究題目，進行了設計性實驗，探討步幅特征定量化檢驗的使用范圍。

首先，學生們根據查閱文獻資料和基層調研，選取可能影響步幅特征測量數據穩定性的偽裝方式，希望通過實驗探索步幅特征定量化檢驗的適用范圍。第二，學生在教師的指導下寫出實驗計劃和相應的技術路線，并開展設計性實驗。第三，學生完成實驗后，對實驗結果進行匯報展示，并將實驗所得進行小結歸納完成研究報告和科學論文的寫作。在此部分，教師主要通過面對面輔導的方式，完成對學生研究報告的指導，讓學生學會科學論文寫作的方法和技巧。第四，邀請校內外專家，對學生設計性實驗的研究報告進行評價。通過設計性實驗，學生提前體會到科研的氛圍，激發了他們對于科學研究的濃厚興趣。基于這個設計性實驗，學生成功申報了一項重慶市級大學生創新創業項目，并完成了兩篇畢業論文的寫作。

(二)指紋三面捺印方法的優化探索。在“手印學”知識講授部分，學生們均需要開展“手印捺印”這個基礎性的驗證型實驗。學生在實驗中發現，傳統的油墨捺印，油墨涂抹指頭是否均勻，捺印時力度、角度，被捺印人是否配合等因素，會影響指紋捺印的質量；實戰中采用的電子掃描方式，可能存在被捺印人不配合造成紋線缺失等現象，進而影響后續的手印分析鑒定。如何將手印捺印做得更高效，避免人為因素的干擾了?帶著這些疑問，學生查閱了大量的文獻資料，提出了自己的設計性實驗方案。

首先，學生通過查閱相關文獻和調研，發現了已有學者對于單個手指油墨捺印方法進行了改進，即便攜式手指紋按捺儀器。此種方法克服了傳統油墨捺印，環指和小指三面滾動捺印易受外界因素干擾的缺陷；但此種方法采集的指紋還要進行電子采集輸入。學生們結合“警采通”采集手印信息的方法，提出了自己設計性實驗方案，希望通過有益的實驗對手印采集的方法進行優化改進。第二，學生在教師的指導下，進行了實驗方案的設計，并開展相關實驗探索。第三，學生對實驗結果進行歸納小結，并展示匯報。第四，邀請校內外專家對此次設計行實驗進行點評。基于此次設計性實驗，學生成功申報一項學院學生的科研創新項目。

三、設計性實驗考核方式

設計性實驗教學是一種典型的過程教學，實驗考核應側重于過程考核、情境化考核。實驗考核應分成三階段。第一階段，實驗選題和設計方案的考核，占比10%；第二階段，實驗設計方案實施和結果展示，占比50%；第三階段，實驗研究報告撰寫，占比40%。考核的內容包含了課題設計的創新能力、綜合運用知識的能力、文獻的總結歸納能力、動手操作能力、語言表達和寫作能力以及獨立分析解決問題能力等方面。由于設計性實驗耗時較長，教師在操作時一定要注意時間的安排。設計性設計的實驗選題、實驗開展、以及實驗報告的撰寫，一般是學生利用課余時間完成。實驗結果展示匯報最好在課堂上完成，這樣不僅能給學生一定的學習壓力，也能對學生起到一定的激勵作用。若條件允許，設計性實驗教學應該獨立設課。

四、設計性實驗的展望

設計性實驗既能培養學生的創新能力、科研意識和團隊合作精神，還有利于培養學生嚴謹的科學態度和求知求真的科學精神。設計性實驗的順利開展離不開學院的大力支持。首先，應重視培養，提高教師的自身專業素養；其次，應形成有效的激勵機制，提高教師參加設計性實驗的積極性；然后，應加強實驗室建設，基本滿足本科教學需求的前提下，適當增加科研儀器設備的購入，協調好教學與科研的關系。